15.4广义相对论简介 试卷（含答案） (4)
文档属性
| 名称 | 15.4广义相对论简介 试卷（含答案） (4) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 24.4KB | ||
| 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 14:52:12 | ||
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文档简介
15.4广义相对论简介
试卷（含答案）
1.
下列说法中正确的是( )
A．万有引力可以用狭义相对论做出正确的解释
B．电磁力无法用狭义相对论做出正确的解释
C．万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架
D．狭义相对论是非惯性参考系之间的理论
E．在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理
解析：万有引力理论无法纳入狭义相对论框架，A错；电磁力能够用狭义相对论解释，B错；惯性参考系在狭义相对论中具有特殊地位，D错。
答案：CE
2.
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：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。
答案：D
3.
如果宇航员驾驶一艘飞船以接近于光速的速度朝一星体飞行，他是否可以根据下述变化发觉自己是在运动( )
A．他的质量在减少
B．他的心脏跳动在慢下来
C．他永远不能由自身的变化知道他是否在运动
D．他在变大
解析：根据相对论理论，只有在相对物体运动的参考系中才能观察到物体的相对论效应，而宇航员以相对自己静止的参考系观察自己，他观察到的与平时自己观察到的没什么区别，C项正确。
答案：C
4.
1905年，爱因斯坦创立了“相对论”，提出了著名的质能方程。下面涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是( )
A．若物体能量增大，则它的质量增大
B．若物体能量增大，则它的质量减小
C．若核反应过程质量减小，则需吸收能量
D．若核反应过程质量增大，则会放出能量
解析：由E＝mc2可知，若E增大，则m增大；若E减小，则m减小，选项A正确，B错误。若m减小，则E减小；若m增大，则E增大，选项C、D均错误。
答案：A
5.
下列说法中正确的是( )
A．在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理
B．在不同的参考系中，物理规律都是不同的，例如牛顿运动定律仅适用于惯性参考系
C．一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理
D．一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理
解析：根据广义相对论的广义相对性原理和等效原理，选项A、D正确。
答案：AD
6.
已知太阳内部进行激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为3.8×1026
J，则可算出( )
A．太阳的质量约为4.2×106
t
B．太阳的质量约为8.4×106
t
C．太阳的质量每秒钟减少约为4.2×106
t
D．太阳的质量每秒钟减少约为8.4×106
t
解析：由质能方程知太阳每秒钟因辐射能量而失去的质量为Δm＝＝4.2×109
kg＝4.2×106
t。故选项C正确。
答案：C
7.
已知电子的静止能量为0.511
MeV，若电子的动能为0.25
MeV，则它所增加的质量Δm与静止质量m0的比值近似为( )
A．0.1
B．0.2
C．0.5
D．0.9
解析：由题意E＝m0c2，即：m0c2＝0.511×106×1.6×10－19
J，ΔE＝Δmc2，即：Δmc2＝0.25×106×1.6×10－19
J，可得＝≈0.5，故只有C项正确。
答案：C
8.
在引力可以忽略的空间中，有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，请问下列说法正确的是( )
A．船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的
B．船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的
C．船内的航天员以飞船为参考系看到的这束光是沿直线传播的
D．船内的航天员以飞船为参考系看到的这束光是沿曲线传播的
解析：选项A参照物不是飞船，而是相对于光束是静止的物体，光束沿直线传播，选项A正确；选项D参照系是飞船，相对于光束是运动的物体，而且与光束成一定的夹角。在飞船速度是匀速的情况下，可以认为光束是直线传播的，然而飞船不是匀速的，所以光束的合成方向必然会发生改变，选项D正确。
答案：AD
9.
在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u与u′＋v的关系是( )
A．u＝u′＋v
B．u＜u′＋v
C．u＞u′＋v
D．以上均不正确
解析：经典的时空观，u＝u′＋v。而实际上人对地面的速度u比u′与v之和要小，但只有在接近光速时才能观察此差别。
答案：B
10.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，若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：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。
答案：B
11.
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：设星际火箭的静止质量为m0，运动质量为m，则＝＝0.6。
答案：0.6
12.
一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动。此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，电子的衰变方向与粒子运动方向相同。求电子相对于实验室参考系的速度。
解析：由题意知：v＝0.05c，u′＝0.8c，
由相对论速度叠加公式得u＝＝，
则u＝≈0.817c。
答案：0.817c
试卷（含答案）
1.
下列说法中正确的是( )
A．万有引力可以用狭义相对论做出正确的解释
B．电磁力无法用狭义相对论做出正确的解释
C．万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架
D．狭义相对论是非惯性参考系之间的理论
E．在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理
解析：万有引力理论无法纳入狭义相对论框架，A错；电磁力能够用狭义相对论解释，B错；惯性参考系在狭义相对论中具有特殊地位，D错。
答案：CE
2.
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：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。
答案：D
3.
如果宇航员驾驶一艘飞船以接近于光速的速度朝一星体飞行，他是否可以根据下述变化发觉自己是在运动( )
A．他的质量在减少
B．他的心脏跳动在慢下来
C．他永远不能由自身的变化知道他是否在运动
D．他在变大
解析：根据相对论理论，只有在相对物体运动的参考系中才能观察到物体的相对论效应，而宇航员以相对自己静止的参考系观察自己，他观察到的与平时自己观察到的没什么区别，C项正确。
答案：C
4.
1905年，爱因斯坦创立了“相对论”，提出了著名的质能方程。下面涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是( )
A．若物体能量增大，则它的质量增大
B．若物体能量增大，则它的质量减小
C．若核反应过程质量减小，则需吸收能量
D．若核反应过程质量增大，则会放出能量
解析：由E＝mc2可知，若E增大，则m增大；若E减小，则m减小，选项A正确，B错误。若m减小，则E减小；若m增大，则E增大，选项C、D均错误。
答案：A
5.
下列说法中正确的是( )
A．在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理
B．在不同的参考系中，物理规律都是不同的，例如牛顿运动定律仅适用于惯性参考系
C．一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理
D．一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理
解析：根据广义相对论的广义相对性原理和等效原理，选项A、D正确。
答案：AD
6.
已知太阳内部进行激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为3.8×1026
J，则可算出( )
A．太阳的质量约为4.2×106
t
B．太阳的质量约为8.4×106
t
C．太阳的质量每秒钟减少约为4.2×106
t
D．太阳的质量每秒钟减少约为8.4×106
t
解析：由质能方程知太阳每秒钟因辐射能量而失去的质量为Δm＝＝4.2×109
kg＝4.2×106
t。故选项C正确。
答案：C
7.
已知电子的静止能量为0.511
MeV，若电子的动能为0.25
MeV，则它所增加的质量Δm与静止质量m0的比值近似为( )
A．0.1
B．0.2
C．0.5
D．0.9
解析：由题意E＝m0c2，即：m0c2＝0.511×106×1.6×10－19
J，ΔE＝Δmc2，即：Δmc2＝0.25×106×1.6×10－19
J，可得＝≈0.5，故只有C项正确。
答案：C
8.
在引力可以忽略的空间中，有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，请问下列说法正确的是( )
A．船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的
B．船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的
C．船内的航天员以飞船为参考系看到的这束光是沿直线传播的
D．船内的航天员以飞船为参考系看到的这束光是沿曲线传播的
解析：选项A参照物不是飞船，而是相对于光束是静止的物体，光束沿直线传播，选项A正确；选项D参照系是飞船，相对于光束是运动的物体，而且与光束成一定的夹角。在飞船速度是匀速的情况下，可以认为光束是直线传播的，然而飞船不是匀速的，所以光束的合成方向必然会发生改变，选项D正确。
答案：AD
9.
在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u与u′＋v的关系是( )
A．u＝u′＋v
B．u＜u′＋v
C．u＞u′＋v
D．以上均不正确
解析：经典的时空观，u＝u′＋v。而实际上人对地面的速度u比u′与v之和要小，但只有在接近光速时才能观察此差别。
答案：B
10.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，若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：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。
答案：B
11.
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：设星际火箭的静止质量为m0，运动质量为m，则＝＝0.6。
答案：0.6
12.
一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动。此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，电子的衰变方向与粒子运动方向相同。求电子相对于实验室参考系的速度。
解析：由题意知：v＝0.05c，u′＝0.8c，
由相对论速度叠加公式得u＝＝，
则u＝≈0.817c。
答案：0.817c