高中物理第十五章3狭义相对论的其他结论4广义相对论简介练习(含解析)新人教版选修34

高中物理第十五章3狭义相对论的其他结论4广义相对论简介练习

（含解析）新人教版选修34

基础巩固

1对相对论的基本认识,下列说法正确的是()

A.相对论认为:真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的

B.爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量

C.在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的时钟比他观察到的地球上的时钟走得慢

D.我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上长度变短了

解析：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的,选项A正确;爱因斯坦通过质能方程阐明了质量与能量的联系,但不能认为质量就是能量,选项B错误;根据相对论可知运动的时钟变慢,选项C 错误;竖直向上高速运动的球在水平方向上长度不变,沿运动方向上的长度才会变短,选项D错误。答案：A

2对于公式m

A.公式中的m0是物体以速度v运动时的质量

B.当物体运动速度v>0时,物体的质量m>m0,即物体的质量改变了,故经典力学不适用

C.当物体以较小的速度运动时,质量变化十分微弱,经典力学理论仍然适用,只有当物体以接近光速运动时,质量变化才明显,故经典力学适用于低速运动,而不适用于高速运动

D.通常由于物体的速度太小,质量的变化引不起我们的感觉,在分析地球上物体的运动时,不必考虑质量变化

解析：公式中的m0是物体静止时的质量,选项A错误;在v远小于光速时,一些质量的变化不明显,经典力学依然成立,选项B错误而C、D正确。

答案：CD

3在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动,一束光垂直于运动方向在飞船内传播,下列说法正确的是()

A.船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的

B.船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的

C.航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的

D.航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的

答案：AD

4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

C.u>u'+v

D.以上均不正确

解析：按照经典的时空观,u=u'+v。实际上由u,人对地面的速度u比u'与v之和要小,故B正确。

答案：B

5下列属于广义相对论结论内容的是()

A.尺缩效应

B.时间变慢

C.光线在引力场中弯曲

D.物体运动时的质量比静止时大

答案：C

61905年,爱因斯坦建立了“相对论”,提出了著名的质能方程,下面涉及对质能方程理解的几种说法正确的是 ()

A.若物体能量增加,则它的质量增大

B.若物体能量增加,则它的质量减小

C.若核反应过程质量减小,则需吸收能量

D.若核反应过程质量增大,则会放出能量

解析：由E=mc2可知,若E增加,则m增大;若E减少,则m减小。A项正确,B项错误。若m减小,则E 减少,若m增大,则E增加。C、D项均错误。

答案：A

7经过证明,物体运动的质量m与静止时的质量m0(选填“相同”或“不相同”),两个质量满足的关系为。从上式可以看出,当物体的速度很大(接近光速)时,物体的质量明显静止时的质量。

答案：不相同m

能力提升

1下列说法正确的是()

A.物质的引力使光线弯曲

B.光线弯曲的原因是由于介质不均匀而非引力作用

C.在强引力的星球附近,时间进程会变慢

D.广义相对论可以解释引力红移现象

答案：ACD

2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：≈0.5。

答案：C

★3用著名的公式E=mc2(c是光速)可以计算核反应堆中为了产生一定的能量所需消耗的质量。下列说法正确的是()

A.同样的公式E=mc2也可以用来计算一个手电筒发出一定能量光时所失去的质量

B.公式E=mc2适用于核反应堆中的核能,不适用于电池中的化学能

C.只适用于计算核反应堆中为了产生一定的能量所消耗的质量

D.公式E=mc2适用于任何类型的能量

答案：AD

4按照相对论和基本力学规律可以推导出物体质量与能量之间的关系为,这就是著名的。该式表示,随着一个物体质量的减小(也叫),会一定的能量,与此同时,另一个物体吸收了能量,质量会。

答案：E=mc2质能方程质量亏损释放增加

5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。

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

答案：k

6一人停留在地面上时,其质量为100 kg,当他在宇宙飞船中时,地面上的观察者测得他的质量为101 kg。求飞船的速率。

解析：根据m kg,m0=100kg,得v=4.2×107m/s。

答案：4.2×107 m/s