魯科版選修34 廣義相對論初步、探索宇宙 第1課時 作業(yè).docx

1.在適當?shù)臅r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經太陽時發(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經過太陽外的大氣層時發(fā)生了折射思路點撥依據廣義相對論中的引力場中的光線彎曲考慮。解析：根據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?shù)臅r候(如日全食時)通過儀器觀察到太陽后面的恒星，故c正確，a、b、d均錯。答案：c2.下列說法中不正確的是()a光線在引力場中仍沿直線傳播b強引力場作用可使光譜線向紅端偏移c引力場越強的位置，時間進程越慢d由于物質的存在，實際的空間是彎曲的解析：選a根據廣義相對論的結論，由于太陽引力場的影響，使得光線發(fā)生彎曲，a錯誤。強引力場作用使光的波長變長、頻率變低，所以光譜線向紅端偏移，b正確。引力場越強的位置，時間進程越慢，所以c正確。物質的引力使得空間變形，發(fā)生彎曲，所以d正確。3慣性質量mi和引力質量mg的關系是()amimgbmimgcmimg d無法確定解析：選a根據愛因斯坦提出的廣義相對論的等效原理可知，非慣性系中出現(xiàn)的慣性力與引力在力學效應上是等效的。4關于廣義相對論，下列說法中正確的是()a萬有引力可以用廣義相對論作出正確的解釋b慣性質量和引力質量不相等，它們遵從不同的規(guī)律c廣義相對論是慣性參考系之間的理論d萬有引力理論無法納入廣義相對論的框架解析：選a萬有引力可以納入廣義相對論的框架，可以用廣義相對論作出正確的解釋，a對、d錯；慣性質量和引力質量相等，遵從相同的規(guī)律，b錯；廣義相對論是非慣性參考系之間的理論，c錯。5下列說法正確的是()a哈勃發(fā)現(xiàn)的“紅移”現(xiàn)象說明遠處的星系正急速的靠近我們b哈勃發(fā)現(xiàn)的“紅移”現(xiàn)象說明地球是宇宙的中心c“新星”和“超新星”是剛剛產生的恒星d“超新星”和“新星”的產生說明恒星正在不斷滅亡解析：選d哈勃發(fā)現(xiàn)的“紅移”現(xiàn)象說明遠處的星系在遠離我們，但不能說明我們就處于宇宙的中心，只能說明我們與遠處的星系存在相對運動。故a、b錯；“新星”和“超新星”是恒星消亡時的一種現(xiàn)象，故c錯d對。答案：見解析6下列說法中正確的是()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在不同的參考系中，物理規(guī)律都是不同的，例如牛頓運動定律僅適用于慣性參考系一個均勻的引力場與一個做勻速運動的參考系等價，這就是著名的等效原理一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系等價，這就是著名的等效原理abc d解析：選d由廣義相對性原理和等效原理的內容知正確，故應選d。7對大爆炸理論提供支持的事實是()a水星近日點的進動b光線在引力場中的彎曲c哈勃發(fā)現(xiàn)，遙遠恒星發(fā)出的光譜與地球上同種物質的光譜相比，波長變長d長度縮短效應解析：選c大爆炸理論的主要觀點是宇宙起源于一個“奇點”，發(fā)生大爆炸后，宇宙不斷膨脹，溫度不斷降低。根據多普勒效應，如果恒星離我們而去，光的顏色偏紅。哈勃的發(fā)現(xiàn)，表明不管往哪個方向看，遠處的星系正急速遠離我們而去，所以c正確。8人類最早對宇宙的認識學說是()a地心說 b日心說c大爆炸學說 d以上說法都不正確解析：選a人類對宇宙的認識是一個漸進的過程。在人類歷史上，相當長的時期內，人們認為地球是宇宙的中心，再后來哥白尼提出了“日心說”，認為太陽是宇宙的中心，后來人類對宇宙的起源進行探究，物理學家提出了大爆炸學說。9大爆炸理論認為，我們的宇宙起源于大約150億年前的一次大爆炸。除開始瞬間外，在演化至今的大部分時間內，宇宙基本上是勻速膨脹的。上世紀末，對1a型超新星的觀測顯示，宇宙正在加速膨脹。面對這個出人意料的發(fā)現(xiàn)，宇宙學家探究其背后的原因，提出宇宙的大部分可能由暗能量組成，它們的排斥作用導致宇宙在近段天文時期內開始加速膨脹，如果真是這樣，則標志宇宙大小的宇宙半徑r和宇宙年齡t的關系，大致是圖1中的哪個圖像()圖1解析：選c由題意知，宇宙半徑r隨時間t先勻速增大后加速膨脹，加速膨脹過程中r和時間平方成正比，半徑隨時間增大急劇增大，圖像c符合。10矮星表面原子發(fā)光的波長與同種原子在地球上發(fā)光的波長相比，下列說法正確的是()a矮星表面的原子發(fā)光波長較長b地球表面的原子發(fā)光波長較長c一樣長d無法確定解析：選a矮星體積很小，質量卻很大，其表面引力場很強，引力比地球表面大得多，其表面的時間進程比較慢，矮星上原子發(fā)光的波長比地球上同種原子發(fā)光的波長長，這也就是矮星上發(fā)生“光譜線紅移”現(xiàn)象的原因，故a正確。11.如圖2所示，在一個高速轉動的巨大轉盤上，放著a、b、c三個時鐘，下列說法正確的是()圖2aa時鐘走時最慢，b時鐘走時最快ba時鐘走時最慢，c時鐘走時最快cc時鐘走時最慢，a時鐘走時最快db時鐘走時最慢，a時鐘走時最快解析：選c由圖可知a、b、c三個時鐘的線速度不同，其中c時鐘的線速度最大。由相對論可知c正確。12哪些實驗觀測支持廣義相對論？解析：水星近日點的進動、光線在引力場中的彎曲、引力紅移現(xiàn)象和雷達回波延遲都支持廣義相對論。答案：見解析13(1)假設宇宙飛船是全封閉的，宇航員和外界沒有任何聯(lián)系，宇航員如何判斷使物體以某一加速度下落的力到底是引力還是慣性力？(2)在一個加速運動的參考系中觀察，光束會彎曲嗎？引力對光束的效應告訴我們什么？解析：(1)宇宙飛船中的物體受到以某一加速度下落的力可能是由于受到某個星體的引力，也可能是由于宇宙飛船正在加速飛行。兩種情況的效果是等價的，所以宇航員無法判斷使物體以某一加速度下落的力是引力還是慣性力，即一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系是等價的。(2)在一個加速運動的參考系中觀察，光束會彎曲，因為加速運動的參考系中出現(xiàn)的慣性力等效于引力，使得光線發(fā)生彎曲。引力對光