人教版選修34 狹義相對論的其他結(jié)論 第1課時(shí) 作業(yè).docx

15.3狹義相對論的其他結(jié)論1如圖所示，在一個(gè)高速轉(zhuǎn)動的巨大轉(zhuǎn)盤上，放著a、b、c三個(gè)時(shí)鐘，下列說法正確的是()aa時(shí)鐘走時(shí)最慢，b時(shí)鐘走時(shí)最快ba時(shí)鐘走時(shí)最慢，c時(shí)鐘走時(shí)最快cc時(shí)鐘走時(shí)最慢，a時(shí)鐘走時(shí)最快db時(shí)鐘走時(shí)最慢，a時(shí)鐘走時(shí)最快答案：c點(diǎn)撥：根據(jù)廣義相對論的等效原理可知，加速參考系中出現(xiàn)的慣性力等效于引力，在引力場中，時(shí)鐘變慢，引力場越強(qiáng)，時(shí)鐘變慢越快，轉(zhuǎn)盤上的觀察者認(rèn)為，圓盤是靜止的，在圓盤上存在著一個(gè)引力(非慣性力，與向心力大小相等、方向相反)，方向指向邊緣，越靠近邊緣，引力越強(qiáng)，時(shí)鐘走時(shí)越慢，故選項(xiàng)c正確。2下列說法中正確的是()。a物質(zhì)的引力使光線彎曲b光線彎曲的原因是由于介質(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)程會變慢d廣義相對論可以解釋引力紅移現(xiàn)象答案：acd3把一個(gè)靜止質(zhì)量為m0的粒子，由靜止加速到0.6c(c為真空中的光速)，需做的功為()a0.18m0c2b0.25m0c2c0.35m0c2 d1.25m0c2答案：b解析：加速到0.6c時(shí)，。粒子的動能為ek(mm0)c20.25m0c2，由動能定理可得選項(xiàng)b正確。4.(多選)下列問題需要用相對論來進(jìn)行解釋的是()a.“嫦娥”一號的運(yùn)動軌跡的計(jì)算b.噴氣式飛機(jī)的空中運(yùn)行c.人造太陽的反應(yīng)過程d.紅矮星的演變過程解析:c選項(xiàng)中的過程屬于微觀的情況,d選項(xiàng)中的過程屬于高速的情況。答案:cd5.(多選)下列說法中正確的是()a.在任何參考系中,物理規(guī)律都是相同的,這就是廣義相對性原理b.在不同的參考系中,物理規(guī)律都是不同的,例如牛頓定律僅適用于慣性參考系c.一個(gè)均勻的引力場與一個(gè)做勻速運(yùn)動的參考系等價(jià),這就是著名的等效原理d.一個(gè)均勻的引力場與一個(gè)做勻加速運(yùn)動的參考系等價(jià),這就是著名的等效原理答案:ad6.一輛由超強(qiáng)電池供電的電動車和一輛普通有軌電車,都被加速到接近光速。在我們的靜止參考系中進(jìn)行測量,哪輛車的質(zhì)量將增大()a.電動車b.有軌電車c.兩者都增加d.都不增加解析:物體質(zhì)量的增大只發(fā)生在給它不斷輸入能量而使速度增大的時(shí)候,若水平速度的增大是由本身提供能量,則物體質(zhì)量不增加,即m=m01-vc2與e=mc2是統(tǒng)一的,故b正確,a、c、d錯(cuò)誤。答案:b71905年，愛因斯坦創(chuàng)立了“相對論”，提出了著名的質(zhì)能方程。下面涉及對質(zhì)能方程理解的幾種說法中正確的是()a若物體能量增大，則它的質(zhì)量增大b若物體能量增大，則它的質(zhì)量減小c若核反應(yīng)過程質(zhì)量減小，則需吸收能量d若核反應(yīng)過程質(zhì)量增大，則會放出能量解析：由emc2，若e增大，則m增大；若e減小，則m減小，故a正確、b錯(cuò)。若m減小，則e減小；若m增大，則e增大，故c、d錯(cuò)。答案：a8一個(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，動能為ek，下列說法正確的是()a物體速度為v時(shí)能量emc2b物體速度為v時(shí)動能ekmc2c物體速度為v時(shí)的動能ekmv2d物體速度為v時(shí)的動能ek(mm0)c2解析：物體具有的質(zhì)量與質(zhì)量對應(yīng)的能量稱為質(zhì)能，emc2表明質(zhì)量與能量之間存在一一對應(yīng)的關(guān)系，物體吸收或放出能量，則對應(yīng)的質(zhì)量會增加或減少，故選項(xiàng)a、d正確，b、c錯(cuò)誤。答案：ad9在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，通過儀器可以觀察到太陽后面的恒星，這說明星體發(fā)出的光()a經(jīng)太陽時(shí)發(fā)生了衍射b可以穿透太陽及其他障礙物c在太陽引力場作用下發(fā)生了彎曲d經(jīng)過太陽外的大氣層時(shí)發(fā)生了折射解析：選c根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論可知，光線在太陽引力場作用下發(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后面的恒星，故c正確，a、b、d均錯(cuò)。10下列對愛因斯坦質(zhì)能方程的理解正確的是()aemc2中能量e其實(shí)就是物體的內(nèi)能b公式emc2適用于任何類型的能量c由emc2知質(zhì)量與能量可以相互轉(zhuǎn)化demc2不適合用來計(jì)算電池中的化學(xué)能解析：選bemc2中能量e包括靜質(zhì)能e0和動能ek，而非物體的內(nèi)能，a錯(cuò)誤；emc2也可以計(jì)算電池中的化學(xué)能，適用于任何類型的能量，b正確，d錯(cuò)誤；物體具有的質(zhì)量與質(zhì)量對應(yīng)的能量稱為質(zhì)能，emc2表明質(zhì)量與能量之間存在一一對應(yīng)的關(guān)系，物體吸收或放出能量，則對應(yīng)的質(zhì)量會增加或減少，質(zhì)量與能量并沒有相互轉(zhuǎn)化，c錯(cuò)誤。11.對相對論的基本認(rèn)識,下列說法正確的是()a.相對論認(rèn)為:真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的b.愛因斯坦通過質(zhì)能方程闡明了質(zhì)量就是能量c.在高速運(yùn)動的飛船中的宇航員會發(fā)現(xiàn)飛船中的時(shí)鐘比他觀察到的地球上的時(shí)鐘走得慢d.我們發(fā)現(xiàn)豎直向上高速運(yùn)動的球在水平方向上長度變短了解析：真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的,選項(xiàng)a正確;愛因斯坦通過質(zhì)能方程闡明了質(zhì)量與能量的聯(lián)系,但不能認(rèn)為質(zhì)量就是能量,選項(xiàng)b錯(cuò)誤;根據(jù)相對論可知運(yùn)動的時(shí)鐘變慢,選項(xiàng)c錯(cuò)誤;豎直向上高速運(yùn)動的球在水平方向上長度不變,沿運(yùn)動方向上的長度才會變短,選項(xiàng)d錯(cuò)誤。答案：a12對于公式m=m01-vc2,下列說法正確的是()a.公式中的m0是物體以速度v運(yùn)動時(shí)的質(zhì)量b.當(dāng)物體運(yùn)動速度v0時(shí),物體的質(zhì)量mm0,即物體的質(zhì)量改變了,故經(jīng)典力學(xué)不適用c.當(dāng)物體以較小的速度運(yùn)動時(shí),質(zhì)量變化十分微弱,經(jīng)典力學(xué)理論仍然適用,只有當(dāng)物體以接近光速運(yùn)動時(shí),質(zhì)量變化才明顯,故經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動,而不適用于高速運(yùn)動d.通常由于物體的速度太小,質(zhì)量的變化引不起我們的感覺,在分析地球上物體的運(yùn)動時(shí),不必考慮質(zhì)量變化解析：公式中的m0是物體靜止時(shí)的質(zhì)量,選項(xiàng)a錯(cuò)誤;在 v 遠(yuǎn)小于光速時(shí),一些質(zhì)量的變化不明顯,經(jīng)典力學(xué)依然成立,選項(xiàng)b錯(cuò)誤而c、d正確。答案：cd13.下列屬于廣義相對論結(jié)論內(nèi)容的是()a.尺縮效應(yīng)b.時(shí)間變慢c.光線在引力場中彎曲d.物體運(yùn)動時(shí)的質(zhì)量比靜止時(shí)大答案：c14下列說法中正確的是() a在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的，這就是廣義相對性原理b在不同的參考系中，物理規(guī)律都是不同的，例如牛頓運(yùn)動定律僅適用于慣性參考系c一個(gè)均勻的引力場與一個(gè)做勻速運(yùn)動的參考系等價(jià)，這就是著名的等效原理d一個(gè)均勻的引力場與一個(gè)做勻加速運(yùn)動的參考系等價(jià)，這就是著名的等效原理e物體的運(yùn)動速度不能無限增加【解析】由廣義相對性原理和等效原理的內(nèi)容知a、d正確由狹義相對論結(jié)論知e正確【答案】ade15如果將電子由靜止加速到速率為0.10c，需對它做功多少？如果將電子由速率為0.8c加速到0.9c，又需對它做多少功？【解析】對電子做的功，等于電子動能的增量，得：ekekmc2m0c2m0c29.11031(3108)2j4.131016 j2.58103 ev.ekek2ek1(m2c2m0c2)(m1c2m0c2)m2c2m1c2m0c29.11031321016()j5.141014 j3.21105 ev.【答案】2.58103 ev3.21105 ev16地球上的一個(gè)觀察者，看見一艘飛船a以2.5108m/s的速度從他身邊飛過，另一艘飛船b以2.0108m/s的速度跟隨a飛行，求：(1)a上的乘客看到b的相對速度；(2)b上的乘客看到a的相對速度【解析】(1)a上的乘客看地球以2.5108m/s的速度向后運(yùn)動，b在地面看以2.0108 m/s的速度向前運(yùn)動，則a上乘客看b的速度為u1.125108 m/s.(2)b看a則相反，為1.125108 m/s.【答案】(1)1.125108 m/s(2)1.125108 m/s17太陽在不斷向外輻射能量，因而其質(zhì)量也在不斷減少，若太陽每秒鐘輻射的總能量為41026j，試計(jì)算太陽在1 s內(nèi)失去的質(zhì)量估算太陽在5 000年內(nèi)共減少了多少質(zhì)量，并與太陽的總質(zhì)量21027t比較【解析】由太陽在每秒鐘輻射的能量可得，其在1 s內(nèi)失去的質(zhì)量為m1010kg,5 000年內(nèi)太陽總共減少的質(zhì)量為 m5 0003652436 001010 kg7.0081020 kg.與太陽的總質(zhì)量相比3.5041010，比值很小【答案】見解析18設(shè)宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍。則粒子運(yùn)動時(shí)的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的多少倍，粒子運(yùn)動速度是光速的多少倍？答案：k解析：由emc2得得mkm0。由得，得19.設(shè)快速運(yùn)動的介子的能量約為e=3 000 mev，而這種介子在靜止時(shí)的能量為e0=100 mev.若這種介子的固有壽命為0=210-6 s，求它運(yùn)動的距離.（真空中的光速c=2.997 9108 m/s）思路解析：根據(jù)e=mc2=-可得由此求出v2.996108 ms-1又介子運(yùn)動的時(shí)間=300因此它運(yùn)動的距離l =v=v3001.798104 m.答案：1.79810