2019-2020学年粤教版选修3-4 5.4广义相对论 达标作业（解析版)

5.4广义相对论
达标作业（解析版)
1．下列说法正确的是
A．传感器是把非电信息转换成电信息的器件或装置
B．真空中的光速在不同惯性系中测得的数值是不相同的
C．紫外线常用于医院和食品消毒，是因为它具有显著的热效应
D．波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率小于波源的频率
2．下列说法不正确的是（ ）
A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉
B．玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的衍射现象
C．光的偏振现象证实了光是横波。
D．不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的
3．如图所示,地面上A、B两处的中点处有一点光源S，甲观察者站在光源旁,乙观察者乘坐速度为v（接近光速）的光火箭沿AB方向飞行.两观察者身边各有一只事先在地面校准了的相同的时钟.下列对相关现象的描述中，正确的是（ ）
A．甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离
B．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了
C．甲测得光速为c，乙测得的光速为c-v
D．当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，乙则认为A先接收到闪光
4．爱因斯坦是近代最著名的物理学家之一，曾提出许多重要理论，为物理学的发展做出过卓越贡献，下列选项中不是他提出的理论是（　　）
A．物质波理论 B．相对性原理 C．光速不变原理 D．质能关系式
5．如果你以接近于光速的速度朝一星体匀速飞行,你可以发觉(　　)
A．你的质量在增加
B．你的心脏跳动在慢下来
C．你在变小
D．你永远不能由自身的变化知道你的速度
6．下列说法不正确的是(　　)
A．分别用红光和紫光在同一装置上做衍射实验，红光条纹间距大于紫光条纹间距
B．由相对论知： ，所以回旋加速器无法将粒子加速到光速
C．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了
D．根据广义相对论原理力学规律在不同参考系中是不同的
7．如图所示是黑洞的示意图，黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片。那么关于黑洞，下列说法正确的是（ ）
A．内部也是漆黑一片，没有任何光
B．尽管内部的光由于引力的作用发生弯曲，也能从黑洞中射出
C．所有中子星都会发展为黑洞
D．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去
8．关于广义相对论，下列说法中正确的是(　　)
A．万有引力可以用广义相对论作出正确的解释
B．惯性质量和引力质量相等，它们遵从相同的规律
C．广义相对论是惯性参考系之间的理论
D．万有引力理论无法纳入广义相对论的框架
E.太阳的引力场会使周围空间发生弯曲
9．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
10．以下说法中错误的是（ ）
A．矮星表面的引力很强
B．时钟在引力场弱的地方比在引力场强的地方走得快些
C．在引力场越弱的地方，物体长度越长
D．在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移
11．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
12．21世纪，宇航员要在空间站中长期生活，为了克服失重带来的不利影响，有一种设计中的空间站看起来像个大车轮，它绕轴自转，其上各点都有一个指向转动轴的向心加速度，以空间站为参考系，与它一起旋转的物体都受到一个背离转动轴的惯性力，这样就人为造出一个重力，若空间站半径是50 m，为了使边缘处的自由落体加速度与地球表面相同，空间站每分钟应转多少转？如果半径是100 m呢？
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
A.传感器是把被测非电信息转换为电信息的装置，故选项A正确；
B.根据光速不变原理知在不同惯性系中，光在真空中传播速度大小相等，故选项B错误；
C.紫外线常用于医院和食品消毒，但它不具有显著的热效应，反而红外线才是显著的热效应，故选项错误；
D.根据多普勒效应，当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率会增加，观察者接收到的频率大于波源的频率，故选项D错误。
2．B
【解析】
【详解】
A、用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的薄膜干涉，故选项A正确；
B、玻璃中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故，故选项B错误；
C、偏振是横波特有的现象，光的偏振现象能证明光是横波，故选项C正确；
D、可以通过迈克尔孙?莫雷实验得出：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的，后来爱因斯坦把它总结为：光速不变原理，故选项D正确；
不正确的故选项B。
3．A
【解析】
【分析】
利用相对论的重要结论，如时间变慢、长度收缩假说、质速关系式和质能关系式分析现象.
【详解】
A．由爱因斯坦的长度收缩原理，可知运动的速度v越大，测出的距离越短，则乙测得的AB间的距离小于甲测得的AB间的距离；故A正确.
B．由时间变慢假说，可知运动的速度v越大，时间变慢，即乙测得的时间变长；故B错误.
C．根据爱因斯坦的光速不变原理，可知甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c；故C错误.
D．甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c,距离恒定，则AB两处都是同时接收到闪光；故D错误.
故选A.
【点睛】
本题考查了爱因斯坦的相对论知识，明确不同参考系中光速不变，在接近光速的参考系中时间变慢，长度变短，质量变大.
4．A
【解析】
【分析】
质能方程、光电效应方程、光速不变原理都是爱因斯坦的理论，而物质波是德布罗意提出的理论。
【详解】
质能方程、光电效应方程、相对性原理、光速不变原理都是爱因斯坦的理论，而物质波理论不是爱因斯坦的理论，是德布罗意提出的理论，又称德布罗意波，故选项A符合题意，选项BCD不符合题意。
【点睛】
爱因斯坦是现代物理学中最著名的科学家之一，中学阶段爱因斯坦的理论主要有三方面：质能方程、光子说、相对论。
5．D
【解析】相对论的基本概念是：当你被关在一个封闭的房子中时，你绝对无法知道房子是否在做匀速运动．当房子突然停止运动时，在其中的人是能够感知这一点的；当房子突然开始运动时，其内部的人也能有感觉；当房子旋转时，关在其内部的人也能说出它在转动．但如果房子是在做匀速直线运动．即没有任何加速度，则在其内部的人就无法知道房子是否在移动．即使房子有一个窗户，你从窗户向外看，看见某些东西在朝你移动，但你仍说不出是你的房子在向这些东西移动，还是这些东西在向你的房子移动．所以宇航员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可能发现自身的变化．故D正确，ABC错误。
6．D
【解析】A、条纹间距与波长成正比，所以相邻红光干涉条纹间距大于相邻紫光干涉条纹间距，A正确；
B、由相对论知： ，但宏观物体的速度不能达到光速，B正确；
C、在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了符合相对论，由相对论知，故火箭上的时间进程变慢了，C正确；D、根据广义相对论原理力学规律在不同参考系中是不变的，D错误；
本题选错误的，故选D。
7．D
【解析】
【详解】
A.黑洞之所以黑是因为光不能从其中射出，而不是内部没有光线．故A不符合题意；
B.由于引力的作用，其光线弯曲程度很大，不能射出．故B不符合题意；
C.只有少数中子星会发展成为黑洞．故C不符合题意；
D.当有一个小的星体经过黑洞时，由于黑洞质量很大，对小星体有很强大的引力，把小星体吸引进去．故D符合题意。
8．ABE
【解析】
【详解】
万有引力可以纳入广义相对论的框架，可以用广义相对论作出正确的解释，A正确D错误；惯性质量和引力质量相等，遵从相同的规律，B正确；广义相对论是非惯性参考系之间的理论，C错误；太阳的引力场会使周围空间发生弯曲，E正确．
9．AD
【解析】
由广义相对性原理和等效原理的内容知A、D正确．
思路分析：从广义相对论原理和等效原理的内容就可判断。
试题点评：本题考查广义相对论的原理和等效原理基本内容，难度不大。
10．CD
【解析】
【详解】
A.因矮星体积很小，质量却不小，所以矮星表面引力很强，故A正确；
BC.根据广义相对论的结论可知，引力场越强，时间进程越慢，物体长度越短，故B正确，C错误；
D.在引力场强的地方，光谱线向红端偏移，称为“引力红移”，故D错误．
11．ABD
【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正确，C错
12．4.2转；3.0转
【解析】
【详解】
在空间站的边缘，物体所受的惯性离心力为，物体所受的重力，题目要求，由此解出，由角速度和转速的关系，解得转/分；
同理取半径，由，代入数据得转/分。
【点睛】
掌握惯性参考系（适用于牛顿的经典运动学）与非惯性参考系（适用于相对论）的比较；以及惯性力和非惯性力的区别。