2019-2020学年人教版选修3-4 15.3-4狭义相对论的其他结论 广义相对论简介 课时对点练（解析版）
文档属性
| 名称 | 2019-2020学年人教版选修3-4 15.3-4狭义相对论的其他结论 广义相对论简介 课时对点练（解析版） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 147.5KB | ||
| 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 | 2019-12-09 14:02:09 | ||
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文档简介
课时对点练
一、选择题
考点一 相对论速度变换公式
1．(多选)在一列相对于地面速度为v的高速行驶的火车上，车上的人以速度u′沿着火车前进方向相对于火车运动，根据相对论速度变换公式，下列说法正确的是( )
A．人相对于地面的速度小于人的速度和火车速度之和
B．人相对于地面的速度大于人的速度和火车速度之和
C．只要人和火车的速度足够大，人相对于地面的速度可以超过光速
D．不管人和火车的速度多大，人相对于地面的速度都小于光速
答案 AD
2．设想有一艘飞船以v＝0.8c的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c，从地面上的人看来，物体的速度为( )
A．1.7c B．0.1c
C．0.99c D．无法确定
答案 C
解析 根据相对论速度变换公式：u＝，
得u＝≈0.99c.
3.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.c D. c
答案 C
解析 由相对论速度变换公式u＝，可得－c＝，解得u′＝－c，负号说明与v方向相反．
考点二 相对论质量
4．(多选)关于物体的质量，下列说法正确的是( )
A．在牛顿力学中，物体的质量是保持不变的
B．在牛顿力学中，物体的质量随物体的速度变化而变化
C．在相对论力学中，物体静止时的质量最小
D．在相对论力学中，物体的质量随物体速度的增大而增大
答案 ACD
解析 在牛顿力学中，物体的质量是保持不变的，故选项A正确，B错误；在相对论力学中，由于物体的速度v不可能达到光速c，所以v5．(多选)电子的电荷量为1.6×10－19 C，质量为9.1×10－31 kg，一个电子被电压为106 V的电场加速后，关于该电子的质量和速度，以下说法正确的是( )
A．电子的质量不变
B．电子的质量增大
C．电子的速度可以达到1.9c
D．电子的速度不可能达到c
答案 BD
解析 电子被电场加速后，根据m＝可知，随电子速度的增大，其质量也增大，故A错误，B正确；此时不能根据eU＝m0v2求速度，任何物体的速度都不可能超过光速c，故C错误，D正确．
考点三 质能方程
6．如图1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( )
图1
A．鸡蛋大 B．乒乓球大
C．一样大 D．无法进行比较
答案 A
解析 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．
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
答案 C
解析 由题意E＝m0c2
即m0c2＝0.511×106×1.6×10－19 J①
ΔE＝Δmc2
即Δmc2＝0.25×106×1.6×10－19 J②
由得＝≈0.5，故C项正确．
考点四 广义相对论
8．(多选)(2017·唐山高二检测)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，时间进程越快
D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的
答案 ABD
解析 由广义相对论可知：物质的引力使光线弯曲，因此选项A、D正确；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正确，C错误．
9．在日全食的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的恒星，这说明星体发出的光( )
A．经太阳时发生了衍射
B．可以穿透太阳及其他障碍物
C．在太阳引力场作用下发生了弯曲
D．经过太阳外的大气层时发生了折射
答案 C
解析 根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候(如日全食时)通过仪器观察到太阳后面的恒星，故C正确，A、B、D均错误．
二、非选择题
10．设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．
答案 k
解析 依据爱因斯坦的质能方程E＝mc2，宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则其质量等于其静止质量的k倍；再由相对论质量公式m＝得＝.
11．一被加速器加速的电子，其能量为3.00×109 eV，(电子静质量m0＝9.1×10－31 kg，c＝3×108 m/s)试问：
(1)这个电子的动质量是其静质量的多少倍？
(2)这个电子的速率是多少？
答案 (1)5.86×103 (2)2.999 999 955×108 m/s
解析 (1)由相对论质能关系E＝mc2和E0＝m0c2
可得电子的动质量m与静质量m0之比为
＝＝≈5.86×103.
(2)由m＝可得v＝·c＝0.999 999 985c＝2.999 999 955×108 m/s.
一、选择题
考点一 相对论速度变换公式
1．(多选)在一列相对于地面速度为v的高速行驶的火车上，车上的人以速度u′沿着火车前进方向相对于火车运动，根据相对论速度变换公式，下列说法正确的是( )
A．人相对于地面的速度小于人的速度和火车速度之和
B．人相对于地面的速度大于人的速度和火车速度之和
C．只要人和火车的速度足够大，人相对于地面的速度可以超过光速
D．不管人和火车的速度多大，人相对于地面的速度都小于光速
答案 AD
2．设想有一艘飞船以v＝0.8c的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c，从地面上的人看来，物体的速度为( )
A．1.7c B．0.1c
C．0.99c D．无法确定
答案 C
解析 根据相对论速度变换公式：u＝，
得u＝≈0.99c.
3.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.c D. c
答案 C
解析 由相对论速度变换公式u＝，可得－c＝，解得u′＝－c，负号说明与v方向相反．
考点二 相对论质量
4．(多选)关于物体的质量，下列说法正确的是( )
A．在牛顿力学中，物体的质量是保持不变的
B．在牛顿力学中，物体的质量随物体的速度变化而变化
C．在相对论力学中，物体静止时的质量最小
D．在相对论力学中，物体的质量随物体速度的增大而增大
答案 ACD
解析 在牛顿力学中，物体的质量是保持不变的，故选项A正确，B错误；在相对论力学中，由于物体的速度v不可能达到光速c，所以v
A．电子的质量不变
B．电子的质量增大
C．电子的速度可以达到1.9c
D．电子的速度不可能达到c
答案 BD
解析 电子被电场加速后，根据m＝可知，随电子速度的增大，其质量也增大，故A错误，B正确；此时不能根据eU＝m0v2求速度，任何物体的速度都不可能超过光速c，故C错误，D正确．
考点三 质能方程
6．如图1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( )
图1
A．鸡蛋大 B．乒乓球大
C．一样大 D．无法进行比较
答案 A
解析 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．
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
答案 C
解析 由题意E＝m0c2
即m0c2＝0.511×106×1.6×10－19 J①
ΔE＝Δmc2
即Δmc2＝0.25×106×1.6×10－19 J②
由得＝≈0.5，故C项正确．
考点四 广义相对论
8．(多选)(2017·唐山高二检测)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，时间进程越快
D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的
答案 ABD
解析 由广义相对论可知：物质的引力使光线弯曲，因此选项A、D正确；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正确，C错误．
9．在日全食的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的恒星，这说明星体发出的光( )
A．经太阳时发生了衍射
B．可以穿透太阳及其他障碍物
C．在太阳引力场作用下发生了弯曲
D．经过太阳外的大气层时发生了折射
答案 C
解析 根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候(如日全食时)通过仪器观察到太阳后面的恒星，故C正确，A、B、D均错误．
二、非选择题
10．设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．
答案 k
解析 依据爱因斯坦的质能方程E＝mc2，宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则其质量等于其静止质量的k倍；再由相对论质量公式m＝得＝.
11．一被加速器加速的电子，其能量为3.00×109 eV，(电子静质量m0＝9.1×10－31 kg，c＝3×108 m/s)试问：
(1)这个电子的动质量是其静质量的多少倍？
(2)这个电子的速率是多少？
答案 (1)5.86×103 (2)2.999 999 955×108 m/s
解析 (1)由相对论质能关系E＝mc2和E0＝m0c2
可得电子的动质量m与静质量m0之比为
＝＝≈5.86×103.
(2)由m＝可得v＝·c＝0.999 999 985c＝2.999 999 955×108 m/s.