高中物理人教版选修3-4假期作业：15.3 狭义相对论的其他结论 广义相对论简介+Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-4假期作业：15.3 狭义相对论的其他结论 广义相对论简介+Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 220.4KB | ||
| 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 | 2019-05-30 10:28:24 | ||
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文档简介
假期作业(二十) 狭义相对论的其他结论 广义相对论简介
1．(多选)下列问题需要用相对论来进行解释的是( )
A．嫦娥一号的运行轨迹的计算
B．喷气式飞机的空中运行
C．人造太阳的反应过程
D．红矮星的演变过程
【解析】 C选项中的过程属于微观的情况，D选项中的过程属于高速的情况．
【答案】 CD
2．爱因斯坦提出了质能方程，揭示了质量与能量的关系．关于质能方程，下列说法正确的是( )
A．质量和能量可以相互转化
B．当物体向外释放能量时，其质量必定减小，且减小的质量Δm与释放的能量ΔE满足ΔE＝Δmc2
C．如果物体的能量增加了ΔE，那么它的质量相应减小Δm，并且ΔE＝Δmc2
D．mc2是物体能够放出能量的总和
【解析】 爱因斯坦的质能方程说明物质的质量和能量之间有着E＝mc2这种对应关系，故B正确．
【答案】 B
3．设在正负电子对撞机中，电子和正电子以速度0.90c相向飞行，它们之间的相对速度为( )
A．0.994c B．1.8c C．0.90c D．c
【解析】 由u＝得u＝＝0.994c，故选项A正确．
【答案】 A
4．已知太阳内部进行着激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为4×1026J，则可算出( )
A．太阳的质量约为4.4×106 t
B．太阳的质量约为8.8×106 t
C．太阳的质量每秒减小约为4.4×106 t
D．太阳的质量每秒减小约为8.8×106 t
【解析】 由质能方程ΔE＝Δmc2，得：Δm＝＝kg＝4.4×109kg＝4.4×106t，故只有C项正确．
【答案】 C
5．(多选)下列说法中正确的是( )
A．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星
B．强引力作用可使光谱线向红端偏移
C．引力场越强的位置，时间进程越慢
D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的
【解析】 由广义相对论我们知道：物质的引力使光线弯曲，因此选项A、D是正确的．在引力场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢，因此我们能观察到引力红移现象，所以选项B、C正确．
【答案】 ABCD
6．(多选)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】 由广义相对性原理和等效原理的内容知A、D正确．
【答案】 AD
7．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】 按照经典时空观，u＝u′＋v，实际上，根据相对论速度变换公式：u＝，1＋＞1，所以严格地来说，应当u＜u′＋v，而经典时空观u＝u′＋v，是在u′v?c2时一种近似，而只有在u′v的积与c2相比较不能忽略时，才能明显地看出u＜u′＋v，故只有B正确．
【答案】 B
8．如图15-3-3所示是时空弯曲的示意图，时空之所以弯曲是因为空间中存在________．
图15-3-3
【答案】 引力场
9．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，粒子运动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．但当粒子的加速度很大，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
10．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】 由v＝，可得－c＝
解得v′＝－c，负号说明与v方向相反．故C正确．
【答案】 C
11．(1)冥王星绕太阳公转的线速率为4.83×103 m/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m0′，运动质量为m′，则
＝＝0.6(倍)．
【答案】 (1)99.999 9% (2)0.6倍
12．一个原来静止的电子，经过100 V电压加速后它的动能是多少？质量改变了百分之几？速度是多少？此时能否使用公式Ek＝mev2求电子动能？(me＝9.1×10－31 kg)
【解析】 由动能定理得：
Ek＝eU＝1.6×10－19×100 J＝1.6×10－17 J.
因Ek＝(me－m0)c2，
有me－m0＝.
所以＝
＝
＝0.02%.
上述结果表明：加速后电子的运动还属低速的范畴，因此可用Ek＝mev2进行有关计算，
即Ek＝mev2，有
v＝＝ m/s＝5.9×106 m/s.
【答案】 1.6×10－17 J 0.02% 5.9×106 m/s 能
1．(多选)下列问题需要用相对论来进行解释的是( )
A．嫦娥一号的运行轨迹的计算
B．喷气式飞机的空中运行
C．人造太阳的反应过程
D．红矮星的演变过程
【解析】 C选项中的过程属于微观的情况，D选项中的过程属于高速的情况．
【答案】 CD
2．爱因斯坦提出了质能方程，揭示了质量与能量的关系．关于质能方程，下列说法正确的是( )
A．质量和能量可以相互转化
B．当物体向外释放能量时，其质量必定减小，且减小的质量Δm与释放的能量ΔE满足ΔE＝Δmc2
C．如果物体的能量增加了ΔE，那么它的质量相应减小Δm，并且ΔE＝Δmc2
D．mc2是物体能够放出能量的总和
【解析】 爱因斯坦的质能方程说明物质的质量和能量之间有着E＝mc2这种对应关系，故B正确．
【答案】 B
3．设在正负电子对撞机中，电子和正电子以速度0.90c相向飞行，它们之间的相对速度为( )
A．0.994c B．1.8c C．0.90c D．c
【解析】 由u＝得u＝＝0.994c，故选项A正确．
【答案】 A
4．已知太阳内部进行着激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为4×1026J，则可算出( )
A．太阳的质量约为4.4×106 t
B．太阳的质量约为8.8×106 t
C．太阳的质量每秒减小约为4.4×106 t
D．太阳的质量每秒减小约为8.8×106 t
【解析】 由质能方程ΔE＝Δmc2，得：Δm＝＝kg＝4.4×109kg＝4.4×106t，故只有C项正确．
【答案】 C
5．(多选)下列说法中正确的是( )
A．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星
B．强引力作用可使光谱线向红端偏移
C．引力场越强的位置，时间进程越慢
D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的
【解析】 由广义相对论我们知道：物质的引力使光线弯曲，因此选项A、D是正确的．在引力场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢，因此我们能观察到引力红移现象，所以选项B、C正确．
【答案】 ABCD
6．(多选)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】 由广义相对性原理和等效原理的内容知A、D正确．
【答案】 AD
7．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】 按照经典时空观，u＝u′＋v，实际上，根据相对论速度变换公式：u＝，1＋＞1，所以严格地来说，应当u＜u′＋v，而经典时空观u＝u′＋v，是在u′v?c2时一种近似，而只有在u′v的积与c2相比较不能忽略时，才能明显地看出u＜u′＋v，故只有B正确．
【答案】 B
8．如图15-3-3所示是时空弯曲的示意图，时空之所以弯曲是因为空间中存在________．
图15-3-3
【答案】 引力场
9．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，粒子运动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．但当粒子的加速度很大，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
10．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】 由v＝，可得－c＝
解得v′＝－c，负号说明与v方向相反．故C正确．
【答案】 C
11．(1)冥王星绕太阳公转的线速率为4.83×103 m/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m0′，运动质量为m′，则
＝＝0.6(倍)．
【答案】 (1)99.999 9% (2)0.6倍
12．一个原来静止的电子，经过100 V电压加速后它的动能是多少？质量改变了百分之几？速度是多少？此时能否使用公式Ek＝mev2求电子动能？(me＝9.1×10－31 kg)
【解析】 由动能定理得：
Ek＝eU＝1.6×10－19×100 J＝1.6×10－17 J.
因Ek＝(me－m0)c2，
有me－m0＝.
所以＝
＝
＝0.02%.
上述结果表明：加速后电子的运动还属低速的范畴，因此可用Ek＝mev2进行有关计算，
即Ek＝mev2，有
v＝＝ m/s＝5.9×106 m/s.
【答案】 1.6×10－17 J 0.02% 5.9×106 m/s 能