高中物理人教版选修3-4课时训练22狭义相对论的其他结论广义相对论简介

课时训练22狭义相对论的其他结论广义相对论简介
题组一狭义相对论的其他结论
1.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时的一种近似,而只有在u'c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
2.人造卫星以第一宇宙速度(约8 km/s)运动,问它的质量和静质量的比是多少?
解析:=7.1×10-10
由m=,
得=1.000 000 000 35。

答案:1.000 000 000 35
3.根据牛顿第二定律,物体在恒力作用下由静止开始做加速运动,可以获得超过光速的速度,这种分析有什么不对?
解答:物体在恒力作用下加速时,m会增加。

当v趋近光速c时,质量m趋于无穷大,物体的加速度趋近于零。

物体速率实际上不会再增加,故说法不对。

题组二广义相对论简介
4.(多选)下列问题需要用相对论来进行解释的是()
A.“嫦娥”一号的运动轨迹的计算
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
5.(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
答案:AD
6.关于宇宙起源,目前比较有影响的理论是什么?
解答:比较有影响的理论是大爆炸宇宙学,即认为我们的宇宙是在约150 亿年以前从一个尺度极小的状态发展演化出来的。

1929年美国天文学家哈勃发现银河系以外的大多数星系都在远离我们而去,距离越远,离开的速度越大。

后来的分析表明,这是由于我们所处的宇宙正在膨胀,因此星系间距离在不断增大,在任何地方看起来,其他星系都在远离自己。

(建议用时:30分钟)
1.(多选)通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的物体看成是惯性系,若以下列系统为参考系,则属于非惯性系的有()
A.停在地面上的汽车
B.绕地球做匀速圆周运动的飞船
C.在大海上匀速直线航行的轮船
D.进站时减速行驶的火车
答案:BD
2.(多选)在一列相对于地面的速度为v的高速行驶的火车上,车上的人以速度u'沿着火车前进的方向
相对火车运动,根据相对论的速度叠加公式,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
3.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:由题意知E0=0.511 MeV,E k=0.25 MeV,
由E0=m0c2,E k=Δmc2可得出,代入数据得≈0.5。

答案:C
4.把一个静止质量为m0的粒子,由静止加速到0.6c(c为真空中的光速),需做的功为()
A.0.18m0c2
B.0.25m0c2
C.0.35m0c2
D.1.25m0c2
解析:加速到0.6c时,m==1.25m0。

粒子的动能为E k=(m-m0)c2=0.25m0c2,由动能定理可得选项B正确。

答案:B
5.一辆由超强电池供电的电动车和一辆普通有轨电车,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.电动车
B.有轨电车
C.两者都增加
D.都不增加
解析:物体质量的增大只发生在给它不断输入能量而使速度增大的时候,若水平速度的增大是由本身
提供能量,则物体质量不增加,即m=与E=mc2是统一的,故B正确,A、C、D错误。

答案:B
6.(多选)在外层空间的宇宙飞船上,如果座舱正以加速度a=10 m/s2向头顶方向运动,这时,你以v0=2
m/s的初速度竖直向上抛出一个小球,不计空气阻力,以下结论正确的是()
A.小球相对座舱向上做匀速直线运动
B.小球相对座舱上升的最大高度是0.2 m
C.小球相对座舱先向上做减速运动,再向下做加速运动(即竖直上抛运动)
D.小球相对座舱做竖直下抛运动
解析:根据广义相对性原理,在任何参考系(包括非惯性系)中物理规律都是相同的。

所以可以用原有
的运动学知识解答。

答案:BC
7.(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紫端偏移
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
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不正确。

答案:AD
8.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,粒子运行的周期与交流电压不再同步,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流电压不再同步,无法再加速。

答案:D
9.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,则可算出太阳质量每秒钟减少多少?
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。

答案:4.2×106 t
10.设质子的质量为m0,真空中光速为c,当两个质子都以0.9c的速度相向运动时,实验室中的观察者观察到的两个质子的总动能为多少?
解析:每个质子以0.9c的速度运动,质量为m p=,由质能方程得质子运动的能量为E=c2≈2.29m0c2,质子的静能为E0=m0c2,质子的动能为E k=E-E0=2.29m0c2-m0c2=1.29m0c2,两个质子的动能总和为
2E k=2.58m0c2。

答案:2.58m0c2
小课堂：如何培养中学生的自主学习能力？自主学习是与传统的接受学习相对应的一种现代化学习方式。

在中学阶段，至关重要！！以学生作为学习的主体，学生自己做主，不受别人支配，不受外界干扰通过阅读、听讲、研究、观察、实践等手段使个体可以得到持续变化（知识与技能，方法与过程，情感与价值的改善和升华）的行为方式。

如何培养中学生的自主学习能力？
01学习内容的自主性
1、以一个成绩比自己好的同学作为目标，努力超过他。

2、有一个关于以后的人生设想。

3、每学期开学时，都根据自己的学习情况设立一个学期目标。

4、如果没有达到自己的目标，会分析原因，再加把劲。

5、学习目标设定之后，会自己思考或让别人帮助分析是否符合自己的情况。

6、会针对自己的弱项设定学习目标。

7、常常看一些有意义的课外书或自己找(课外题)习题做。

8、自习课上，不必老师要求，自己知道该学什么。

9、总是能很快选择好对自己有用的学习资料。

10、自己不感兴趣的学科也好好学。

11、课堂上很在意老师提出的重点、难点问题。

12、会花很多时间专攻自己的学习弱项。

02时间管理
13、常常为自己制定学习计划。

14、为准备考试，会制定一个详细的计划。

15、会给假期作业制定一个完成计划，而不会临近开学才做。

16、常自己寻找没有干扰的地方学习。

17、课堂上会把精力集中到老师讲的重点内容上面。

18、做作业时，先选重要的和难一点的来完成。

19、作业总是在自己规定的时间内完成。

20、作业少时，会多自学一些课本上的知识。

03 学习策略
21、预习时，先从头到尾大致浏览一遍抓住要点。

22、根据课后习题来预习，以求抓住重点。

23、预习时，发现前面知识没有掌握的，回过头去补上来。

24、常常归纳学习内容的要点并想办法记住。

25、阅读时，常做标注，并多问几个为什么。

26、读完一篇文章，会想一想它主要讲了哪几个问题。

27、常寻找同一道题的几种解法。

28、采用一些巧妙的记忆方法，帮助自己记住学习内容。

29、阅读时遇到不懂的问题，常常标记下来以便问老师。

30、常对学过的知识进行分类、比较。

31、常回忆当天学过的东西。

32、有时和同学一起“一问一答”式地复习。

33、原来的学习方法不管用时，马上改变方法。

34、注意学习别人的解题方法。

35、一门课的成绩下降了，考虑自己的学习方法是否合适。

36、留意别人好的学习方法，学来用用。

37、抓住一天学习的重点内容做题或思考。

38、不断试用学习方法，然后找出最适合自己的。

04学习过程的自主性
39、解题遇到困难时，仍能保持心平气和。

40、在学习时很少烦躁不安。

41、做作业时，恰好有自己喜欢的电视节目，仍会坚持做作业。

42、学习时有朋友约我外出，会想办法拒绝。

43、写作文或解题时，会时刻注意不跑题。

44、解决问题时，要检验每一步的合理性。

45、时时调整学习进度，以保证自己在既定时间内完成任务。

05学习结果的评价与强化
46、做完作业后，自己认真检查一遍。

47、常让同学提问自己学过的知识。

48、经常反省自己一段时间的学习进步与否。

49、常常对一天的学习内容进行回顾。

50、考试或作业出现错误时，仔细分析错误原因。

51、每当取得好成绩时，总要找一找进步的原因。

52、如果没有按时完成作业，心里就过意不去。

53、如果因贪玩而导致成绩下降，就心里责怪自己。

54、考试成绩不好的时候，鼓励自己加倍努力。

06学习环境的控制
55、总给自己树立一个学习的榜样。

56、常和别人一起讨论问题。

57、遇到问题自己先想一想，想不出来就问老师或同学。

58、自己到书店选择适合自己的参考书。

59、常到图书馆借阅与学习有关的书籍。

60、经常查阅书籍或上网查找有关课外学习的资料。