15.4广义相对论简介 试卷（含答案） (2)
文档属性
| 名称 | 15.4广义相对论简介 试卷（含答案） (2) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 47.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2016-12-06 14:48:14 | ||
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文档简介
15.4广义相对论简介
试卷（含答案）
1.对相对论的基本认识,下列说法正确的是( )
A.相对论认为:真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
B.爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量
C.在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的时钟与他观察到的地球上的时钟走得同样快
D.我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上长度变短了
【解析】选A。真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的,选项A正确;爱因斯坦通过质能方程阐明了质量与能量的联系,但不能认为质量就是能量,选项B错误;根据相对论可知运动的时钟变慢,选项C错误;竖直向上高速运动的球在水平方向上长度不变,沿运动方向上的长度才会变短,选项D错误。
2.(多选)一个物体静止时质量为m0,能量为E0,速度为v时,质量为m,能量为E,动能为Ek,下列说法正确的是( )
A.物体速度为v时能量E=mc2
B.物体速度为v时动能Ek=mc2
C.物体速度为v时动能Ek=mv2
D.物体速度为v时动能Ek=(m-m0)c2
【解析】选A、D。物体具有的质量与质量对应的能量称为质能,E=mc2表明质量与能量之间存在一一对应的关系,物体吸收或放出能量,则对应的质量会增加或减少,故选项A、D正确,B、C错误。
3.有三只完全相同的时钟,时钟A放在高速行驶的火车上(火车时速200km/h),时钟B放在高速旋转的圆盘边缘,随圆盘一起转动,其向心加速度约为2000g,时钟C放在中子星附近。关于这三只钟的变慢情况,下列说法正确的是( )
A.三只钟均明显变慢
B.时钟B和时钟C明显变慢,时钟A的变化不明显
C.三只钟的快慢都一样
D.时钟A和时钟B没有受到强引力作用,都不变慢
【解析】选B。火车的速度相对光速而言很小,时钟变慢不明显,故A错。B钟有很大的加速度,C钟受强引力作用,都明显变慢,故B对,C、D均错。
4.已知太阳内部进行激烈的热核反应,每秒钟辐射的能量为3.8×1026J,则可算出( )
A.太阳的质量约为4.2×106t
B.太阳的质量约为8.4×106t
C.太阳的质量每秒钟减少约为4.2×106t
D.太阳的质量每秒钟减少约为8.4×106t
【解析】选C。由质能方程知,太阳每秒钟因辐射能量而失去的质量为
Δm==4.2×109kg=4.2×106t,故C正确。
5.火箭以c的速度飞离地球,在火箭上向地球发射一束高能粒子,粒子相对地球的速度为c,其运动方向与火箭的运动方向相反。则粒子相对火箭的速度大小为
( )
A.c
B.
C.c
D.
【解析】选C。由相对论的速度变换公式u=,可得
-c=,解得u′=-c,负号说明与v方向相反,故C正确。
一、选择题
1.一艘大船在平静的大海中匀速行驶,一个人在其密闭的船舱内向各个不同的方向做立定跳远实验,并想由此来判断船航行的方向,假设他每次做的功相同,下列说法正确的是( )
A.如果向东跳得最远,则船向东行驶
B.如果向东跳得最近,则船向东行驶
C.他向各个方向跳的最大距离相同,不能由此判断船行方向
D.他向各个方向跳的最大距离不同,但不能由此判断船行方向
【解析】选C。在宏观的惯性参考系中,人每次做的功相同,相对于大船的速率相等,故跳跃最大距离相同,C对。
2.如图所示,鸡蛋和乒乓球都静止在地面上,关于二者所具有的能量关系,下列说法中正确的是( )
A.鸡蛋大
B.乒乓球大
C.一样大
D.无法进行比较
【解析】选A。物体所具有的能量和其质量有关,根据质能方程,质量越大,所具有的能量越大,所以鸡蛋具有的能量大于乒乓球具有的能量。
3.假设一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车,都被加速到接近光速;在我们的静止参考系中进行测量,哪辆车的质量将增大( )
A.摩托车
B.有轨电车
C.两者都增加
D.都不增加
【解析】选B。对有轨电车,能量通过导线,从发电厂源源不断输入有轨电车;而摩托车的能量却是它自己带来的,没有能量从外界输给摩托车。能量与质量相对应,所以有轨电车的质量将随速度增加而增大,而摩托车的质量不会随速度的增加而增大,故B选项正确。
【总结提升】对狭义相对论中质量相对性的理解
在相对论中,普遍存在一种误解,由公式m=能得到运动物体的质量总是随速度的增加而增大;当速度达到光速时,质量要趋于无穷大。这种理解是错误的,正确的理解:
(1)由于物体的速度不可能达到光速,所以物体的质量不可能为无穷大。
(2)物体质量增大只是发生在给它不断输入能量的时候,而不一定是增加速度的时候。
4.回旋加速器给带电粒子加速时,不能把粒子的速度无限制地增大,其原因是
( )
A.加速器功率有限,不能提供足够大的能量
B.加速器内无法产生磁感应强度足够大的磁场
C.加速器内无法产生电场强度足够大的电场
D.速度增大使粒子质量增大,粒子运行的周期与交变电压不再同步,无法再加速
【解析】选D。回旋加速器中带电粒子运动的周期为T=,当粒子速度比较小时,可以认为其质量是不变的,那么其周期也不变。但当粒子的速度很大,接近光速时,其质量明显增大,周期也发生了明显变化,粒子运行的周期与交变电压不再同步,无法再加速。
二、非选择题
5.(1)冥王星绕太阳公转的线速率为4.83×103m/s,求其静止质量为运动质量的百分之几
(2)星际火箭以0.8c的速率飞行,其静止质量为运动质量的多少倍
【解析】(1)设冥王星的静止质量为m0,运动质量为m,由公式m=可得
=×100%=99.999
9%。
(2)设星际火箭的静止质量为m′0,运动质量为m′,则==0.6(倍)。
答案:(1)99.9999% (2)0.6倍
试卷（含答案）
1.对相对论的基本认识,下列说法正确的是( )
A.相对论认为:真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
B.爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量
C.在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的时钟与他观察到的地球上的时钟走得同样快
D.我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上长度变短了
【解析】选A。真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的,选项A正确;爱因斯坦通过质能方程阐明了质量与能量的联系,但不能认为质量就是能量,选项B错误;根据相对论可知运动的时钟变慢,选项C错误;竖直向上高速运动的球在水平方向上长度不变,沿运动方向上的长度才会变短,选项D错误。
2.(多选)一个物体静止时质量为m0,能量为E0,速度为v时,质量为m,能量为E,动能为Ek,下列说法正确的是( )
A.物体速度为v时能量E=mc2
B.物体速度为v时动能Ek=mc2
C.物体速度为v时动能Ek=mv2
D.物体速度为v时动能Ek=(m-m0)c2
【解析】选A、D。物体具有的质量与质量对应的能量称为质能,E=mc2表明质量与能量之间存在一一对应的关系,物体吸收或放出能量,则对应的质量会增加或减少,故选项A、D正确,B、C错误。
3.有三只完全相同的时钟,时钟A放在高速行驶的火车上(火车时速200km/h),时钟B放在高速旋转的圆盘边缘,随圆盘一起转动,其向心加速度约为2000g,时钟C放在中子星附近。关于这三只钟的变慢情况,下列说法正确的是( )
A.三只钟均明显变慢
B.时钟B和时钟C明显变慢,时钟A的变化不明显
C.三只钟的快慢都一样
D.时钟A和时钟B没有受到强引力作用,都不变慢
【解析】选B。火车的速度相对光速而言很小,时钟变慢不明显,故A错。B钟有很大的加速度,C钟受强引力作用,都明显变慢,故B对,C、D均错。
4.已知太阳内部进行激烈的热核反应,每秒钟辐射的能量为3.8×1026J,则可算出( )
A.太阳的质量约为4.2×106t
B.太阳的质量约为8.4×106t
C.太阳的质量每秒钟减少约为4.2×106t
D.太阳的质量每秒钟减少约为8.4×106t
【解析】选C。由质能方程知,太阳每秒钟因辐射能量而失去的质量为
Δm==4.2×109kg=4.2×106t,故C正确。
5.火箭以c的速度飞离地球,在火箭上向地球发射一束高能粒子,粒子相对地球的速度为c,其运动方向与火箭的运动方向相反。则粒子相对火箭的速度大小为
( )
A.c
B.
C.c
D.
【解析】选C。由相对论的速度变换公式u=,可得
-c=,解得u′=-c,负号说明与v方向相反,故C正确。
一、选择题
1.一艘大船在平静的大海中匀速行驶,一个人在其密闭的船舱内向各个不同的方向做立定跳远实验,并想由此来判断船航行的方向,假设他每次做的功相同,下列说法正确的是( )
A.如果向东跳得最远,则船向东行驶
B.如果向东跳得最近,则船向东行驶
C.他向各个方向跳的最大距离相同,不能由此判断船行方向
D.他向各个方向跳的最大距离不同,但不能由此判断船行方向
【解析】选C。在宏观的惯性参考系中,人每次做的功相同,相对于大船的速率相等,故跳跃最大距离相同,C对。
2.如图所示,鸡蛋和乒乓球都静止在地面上,关于二者所具有的能量关系,下列说法中正确的是( )
A.鸡蛋大
B.乒乓球大
C.一样大
D.无法进行比较
【解析】选A。物体所具有的能量和其质量有关,根据质能方程,质量越大,所具有的能量越大,所以鸡蛋具有的能量大于乒乓球具有的能量。
3.假设一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车,都被加速到接近光速;在我们的静止参考系中进行测量,哪辆车的质量将增大( )
A.摩托车
B.有轨电车
C.两者都增加
D.都不增加
【解析】选B。对有轨电车,能量通过导线,从发电厂源源不断输入有轨电车;而摩托车的能量却是它自己带来的,没有能量从外界输给摩托车。能量与质量相对应,所以有轨电车的质量将随速度增加而增大,而摩托车的质量不会随速度的增加而增大,故B选项正确。
【总结提升】对狭义相对论中质量相对性的理解
在相对论中,普遍存在一种误解,由公式m=能得到运动物体的质量总是随速度的增加而增大;当速度达到光速时,质量要趋于无穷大。这种理解是错误的,正确的理解:
(1)由于物体的速度不可能达到光速,所以物体的质量不可能为无穷大。
(2)物体质量增大只是发生在给它不断输入能量的时候,而不一定是增加速度的时候。
4.回旋加速器给带电粒子加速时,不能把粒子的速度无限制地增大,其原因是
( )
A.加速器功率有限,不能提供足够大的能量
B.加速器内无法产生磁感应强度足够大的磁场
C.加速器内无法产生电场强度足够大的电场
D.速度增大使粒子质量增大,粒子运行的周期与交变电压不再同步,无法再加速
【解析】选D。回旋加速器中带电粒子运动的周期为T=,当粒子速度比较小时,可以认为其质量是不变的,那么其周期也不变。但当粒子的速度很大,接近光速时,其质量明显增大,周期也发生了明显变化,粒子运行的周期与交变电压不再同步,无法再加速。
二、非选择题
5.(1)冥王星绕太阳公转的线速率为4.83×103m/s,求其静止质量为运动质量的百分之几
(2)星际火箭以0.8c的速率飞行,其静止质量为运动质量的多少倍
【解析】(1)设冥王星的静止质量为m0,运动质量为m,由公式m=可得
=×100%=99.999
9%。
(2)设星际火箭的静止质量为m′0,运动质量为m′,则==0.6(倍)。
答案:(1)99.9999% (2)0.6倍