2019-2020年高中物理 第15章 第3、4節(jié) 狹義相對(duì)論的其他結(jié)論同步練習(xí) 新人教版選修3-4.doc
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2019-2020年高中物理 第15章 第3、4節(jié) 狹義相對(duì)論的其他結(jié)論同步練習(xí) 新人教版選修3-4 一、選擇題(1~3題為單選題,4~7題為多選題) 1.如果你以接近于光速的速度朝一星體飛行(如圖),你是否可以根據(jù)下述變化發(fā)覺自己是在運(yùn)動(dòng)( ) A.你的質(zhì)量在增加 B.你的心臟跳動(dòng)在慢下來(lái) C.你在變小 D.你永遠(yuǎn)不能由自身的變化知道你的速度 答案:D 解析:根據(jù)廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論,可知選項(xiàng)D正確。 2.設(shè)想有一艘飛船以v=0.8c的速度在地球上空飛行,如果這時(shí)從飛船上沿其運(yùn)動(dòng)方向拋出一物體,該物體相對(duì)于飛船的速度為0.9c,從地面上的人看來(lái),物體的速度為( ) A.1.7c B.0.1c C.0.99c D.無(wú)法確定 答案:C 解析:根據(jù)相對(duì)論速度變換公式:u=,得u==0.99c,故選項(xiàng)C正確。 3.一艘大船在平靜的大洋中勻速行駛,一個(gè)人在其密閉的船艙內(nèi)向各個(gè)不同的方向做立定跳遠(yuǎn)實(shí)驗(yàn),并想由此來(lái)判斷船航行的方向,假設(shè)他每次做的功相同,下列說(shuō)法正確的是( ) A.如果向東跳得最遠(yuǎn),則船向東行駛 B.如果向東跳得最近,則船向東行駛 C.他向各個(gè)方向跳的最大距離相同,不能由此判斷船行方向 D.他向各個(gè)方向跳的最大距離不同,但不能由此判斷船行方向 答案:C 解析:根據(jù)廣義相對(duì)性原理可判C選項(xiàng)正確。 4.下列問題需要用相對(duì)論來(lái)進(jìn)行解釋的是( ) A.“嫦娥一號(hào)”的運(yùn)行軌跡的計(jì)算 B.噴氣式飛機(jī)的空中運(yùn)行 C.人造太陽(yáng)的反應(yīng)過程 D.紅矮星的演變過程 答案:CD 解析:凡是高速、微觀、強(qiáng)引力問題都需要用相對(duì)論來(lái)進(jìn)行解釋;C選項(xiàng)中的過程屬于微觀的情況,D選項(xiàng)中的過程屬于強(qiáng)引力的情況。 5.下列說(shuō)法中正確的是( ) A.物體的引力使光線彎曲 B.光線彎曲的原因是介質(zhì)不均勻而非引力作用 C.在強(qiáng)引力的星球附近,時(shí)間進(jìn)程會(huì)變慢 D.廣義相對(duì)論可以解釋引力紅移現(xiàn)象 答案:ACD 解析:根據(jù)廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論可知,選項(xiàng)A、C、D正確,B錯(cuò)誤。 6.(xx山東濰坊模擬)黑洞是質(zhì)量非常大的天體,由于質(zhì)量很大,引起了其周圍的時(shí)空彎曲,從地球上觀察,我們看到漆黑一片,那么關(guān)于黑洞,你認(rèn)為正確的是( ) A.內(nèi)部也是漆黑一片,沒有任何光 B.內(nèi)部光由于引力的作用發(fā)生彎曲,不能從黑洞中射出 C.內(nèi)部應(yīng)該是很亮的 D.如果有一個(gè)小的黑體經(jīng)過黑洞,將會(huì)被吸引進(jìn)去 答案:BCD 解析:黑洞之所以黑是因?yàn)楣獠荒軓钠渲猩涑?,而不是?nèi)部沒有光線,由于強(qiáng)大的引力作用,小黑體也將會(huì)被吸引進(jìn)去 7.(xx濟(jì)南模擬)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,以下說(shuō)法正確的是( ) A.任何核反應(yīng),只要伴隨能量的產(chǎn)生,則反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量和一定不相等 B.太陽(yáng)不斷地向外輻射能量,因而太陽(yáng)的總質(zhì)量一定不斷減小 C.雖然太陽(yáng)不斷地向外輻射能量,但它的總質(zhì)量是不可改變的 D.若地球從太陽(yáng)獲得的能量大于地球向外輻射的能量,則地球的質(zhì)量將不斷增大 答案:ABD 解析:根據(jù)E=mc2,當(dāng)物體能量變化時(shí),參加核反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量發(fā)生變化,故選項(xiàng)A正確;太陽(yáng)向外輻射能量,對(duì)應(yīng)的總質(zhì)量一定減小,故選項(xiàng)B正確、選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)?shù)厍蛳蛲廨椛涞哪芰啃∮趶耐饨绔@得的能量時(shí),地球的總能量增加,對(duì)應(yīng)地球的質(zhì)量也將增加,選項(xiàng)D正確。 二、非選擇題 8.電子的靜止質(zhì)量m0=9.1110-31kg,經(jīng)電壓加速后速率為0.94c,求電子的相對(duì)論質(zhì)量。 答案:2.6910-30kg 解析:由狹義相對(duì)論知 m==kg =2.6910-30kg。 9.有人說(shuō)物體燃燒釋放出的能量就是靜質(zhì)能(m0c2)。又有人說(shuō)核反應(yīng)釋放出的能量就等于靜質(zhì)能(m0c2),你說(shuō)對(duì)嗎? 答案:不對(duì) 解析:1kg汽油所包含的靜質(zhì)能是91016J,而1kg汽油的燃燒值為4.6107J, 這只是靜質(zhì)能的二十億分之一,而核能約占它總靜質(zhì)能的8.5%,因而物體燃燒、核反應(yīng)釋放出的能量都只是靜質(zhì)能中極小的一部分。 一、選擇題(1~3題為單選題,4題為多選題) 1.(河北衡水中學(xué)xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期二調(diào))關(guān)于相對(duì)論,下列說(shuō)法正確的是( ) A.狹義相對(duì)論認(rèn)為,如果物體在地面上靜止不動(dòng),任何人在任何參考系里面測(cè)出物體的長(zhǎng)度都是一樣的 B.狹義相對(duì)論認(rèn)為,對(duì)于一切物理規(guī)律,所有的參考系都是平權(quán)的 C.狹義相對(duì)論認(rèn)為相對(duì)于觀察者靜止的鐘走得是最慢的 D.廣義相對(duì)論認(rèn)為一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系和一個(gè)均勻的引力場(chǎng)是等效的 答案:D 解析:根據(jù)尺縮效應(yīng),相對(duì)論時(shí)空觀認(rèn)為運(yùn)動(dòng)的尺子會(huì)變短,如果物體在地面上靜止不動(dòng),在相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)的參考系里面測(cè)出物體的長(zhǎng)度和在地面上測(cè)出物體的長(zhǎng)度是不一樣的,故A錯(cuò)誤;狹義相對(duì)論認(rèn)為,一切的慣性參考系都是平權(quán)的,即物理規(guī)律的形式在任何的慣性參考系中是相同的,故B錯(cuò)誤;根據(jù)鐘慢效應(yīng)運(yùn)動(dòng)的鐘比靜止的鐘走得慢,狹義相對(duì)論認(rèn)為相對(duì)于觀察者靜止的鐘走得最快,故C錯(cuò)誤;廣義相對(duì)論是一種新的時(shí)空與引力的理論,廣義相對(duì)論認(rèn)為一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系和一個(gè)均勻的引力場(chǎng)是等效的,故D正確。 2.回旋加速器給帶電粒子加速時(shí),不能把粒子的速度無(wú)限制地增大,其原因是( ) A.加速器功率有限,不能提供足夠大的能量 B.加速器內(nèi)無(wú)法產(chǎn)生磁感強(qiáng)度足夠大的磁場(chǎng) C.加速器內(nèi)無(wú)法產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大的電場(chǎng) D.速度增大使粒子質(zhì)量增大,粒子運(yùn)行的周期與交變電壓不再同步,無(wú)法再加速 答案:D 解析:回旋加速器中帶電粒子運(yùn)動(dòng)的周期為T=,當(dāng)粒子速度比較小時(shí),可以認(rèn)為其質(zhì)量是不變的,那么其周期也不變。但當(dāng)粒子的速度很大,接近光速時(shí),其質(zhì)量明顯增大,周期也發(fā)生了明顯變化,粒子運(yùn)行的周期與交變電壓不再同步,無(wú)法再加速。 3.在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候,通過儀器可以觀察到太陽(yáng)后面的恒星,這說(shuō)明星體發(fā)出的光( ) A.經(jīng)太陽(yáng)時(shí)發(fā)生了衍射 B.可以穿透太陽(yáng)及其他障礙物 C.在太陽(yáng)引力場(chǎng)作用下發(fā)生了彎曲 D.經(jīng)過太陽(yáng)外的大氣層時(shí)發(fā)生了折射 答案:C 解析:根據(jù)愛因斯坦的廣義相對(duì)論可知,光線在太陽(yáng)引力場(chǎng)作用下發(fā)生了彎曲,所以可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候(如日全食時(shí))通過儀器觀察到太陽(yáng)后面的恒星,故C正確,A、B、D均錯(cuò)。 4.一個(gè)物體靜止時(shí)質(zhì)量為m0,能量為E0,速度為v時(shí),質(zhì)量為m,能量為E,動(dòng)能為Ek,下列說(shuō)法正確的是( ) A.物體速度為v時(shí)能量E=mc2 B.物體速度為v時(shí)動(dòng)能Ek=mc2 C.物體速度為v時(shí)的動(dòng)能Ek=mv2 D.物體速度為v時(shí)的動(dòng)能Ek=(m-m0)c2 答案:AD 解析:物體具有的質(zhì)量與質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量稱為質(zhì)能,E=mc2表明質(zhì)量與能量之間存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,物體吸收或放出能量,則對(duì)應(yīng)的質(zhì)量會(huì)增加或減少,故選項(xiàng)A、D正確,B、C錯(cuò)誤。 二、非選擇題 5.(1)冥王星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的線速率為4.83103 m/s,求其靜止質(zhì)量為運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的百分之幾? (2)星際火箭以0.8c的速率飛行,其靜止質(zhì)量為運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的多少倍? 答案:(1)99.9999% (2)0.6倍 解析:設(shè)冥王星的靜止質(zhì)量為m0,運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為m,由公式m=可得 =100%=99.9999% (2)設(shè)星際火箭的靜止質(zhì)量為m′0,運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為m′,則==0.6倍。 6.設(shè)想地球上有一觀察者測(cè)得一宇宙飛船以0.60c的速率向東飛行,5.0s后該飛船將與一個(gè)以0.80c的速率向西飛行的彗星相碰撞。試問: (1)飛船中的人測(cè)得彗星將以多大的速率向它運(yùn)動(dòng)? (2)從飛船中的時(shí)鐘來(lái)看,還有多少時(shí)間允許它離開航線,以避免與彗星碰撞。 答案:(1)0.946c (2)4.0s 解析:這是一個(gè)相對(duì)論速度變換問題。取地球?yàn)镾系,飛船為S′系,向東為x軸正向,則S′系相對(duì)S系的速率v=0.60c,彗星相對(duì)S系的速率ux=-0.80c (1)由速度變換可得所求結(jié)果ux′==-0.946c 即彗星以0.946c的速率向飛船靠近。 (2)由時(shí)間間隔的相對(duì)性有Δt==5.0 s 解得Δτ=4.0 s 7.太陽(yáng)在不斷地輻射能量,因而其質(zhì)量不斷地減少。若太陽(yáng)每秒鐘輻射的總能量為41026J,試計(jì)算太陽(yáng)在一秒內(nèi)失去的質(zhì)量。估算5000年內(nèi)總共減少了多少質(zhì)量,并與太陽(yáng)的總質(zhì)量21027t比較之。 答案:1010kg 3.5041020kg 3.510-10,消耗的質(zhì)量可以忽略 解析:根據(jù)相對(duì)論的質(zhì)能關(guān)系式E=mc2,可知,能量的任何變化必然導(dǎo)致質(zhì)量的相應(yīng)變化,即ΔE=Δmc2。 由太陽(yáng)每秒鐘輻射的能量ΔE可得其每秒內(nèi)失去的質(zhì)量為Δm=ΔE/c2=41026/(3108)2kg =(4/9)1010kg 5000年內(nèi)太陽(yáng)總共減少的質(zhì)量為: ΔM=50003652436001010kg =7.01020kg 與總質(zhì)量的比值為: P===3.510-10 這個(gè)比值是十分微小的。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問題本站不予受理。
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