人教版选修34 狭义相对论的其他结论 第1课时 作业.docx

15.3狭义相对论的其他结论1如图所示，在一个高速转动的巨大转盘上，放着a、b、c三个时钟，下列说法正确的是()aa时钟走时最慢，b时钟走时最快ba时钟走时最慢，c时钟走时最快cc时钟走时最慢，a时钟走时最快db时钟走时最慢，a时钟走时最快答案：c点拨：根据广义相对论的等效原理可知，加速参考系中出现的惯性力等效于引力，在引力场中，时钟变慢，引力场越强，时钟变慢越快，转盘上的观察者认为，圆盘是静止的，在圆盘上存在着一个引力(非惯性力，与向心力大小相等、方向相反)，方向指向边缘，越靠近边缘，引力越强，时钟走时越慢，故选项c正确。2下列说法中正确的是()。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：acd3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()a0.18m0c2b0.25m0c2c0.35m0c2 d1.25m0c2答案：b解析：加速到0.6c时，。粒子的动能为ek(mm0)c20.25m0c2，由动能定理可得选项b正确。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:cd5.(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:ad6.一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=m01-vc2与e=mc2是统一的,故b正确,a、c、d错误。答案:b71905年，爱因斯坦创立了“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中正确的是()a若物体能量增大，则它的质量增大b若物体能量增大，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emc2，若e增大，则m增大；若e减小，则m减小，故a正确、b错。若m减小，则e减小；若m增大，则e增大，故c、d错。答案：a8一个物体静止时质量为m0，能量为e0，速度为v时，质量为m，能量为e，动能为ek，下列说法正确的是()a物体速度为v时能量emc2b物体速度为v时动能ekmc2c物体速度为v时的动能ekmv2d物体速度为v时的动能ek(mm0)c2解析：物体具有的质量与质量对应的能量称为质能，emc2表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应的质量会增加或减少，故选项a、d正确，b、c错误。答案：ad9在适当的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的恒星，这说明星体发出的光()a经太阳时发生了衍射b可以穿透太阳及其他障碍物c在太阳引力场作用下发生了弯曲d经过太阳外的大气层时发生了折射解析：选c根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候(如日全食时)通过仪器观察到太阳后面的恒星，故c正确，a、b、d均错。10下列对爱因斯坦质能方程的理解正确的是()aemc2中能量e其实就是物体的内能b公式emc2适用于任何类型的能量c由emc2知质量与能量可以相互转化demc2不适合用来计算电池中的化学能解析：选bemc2中能量e包括静质能e0和动能ek，而非物体的内能，a错误；emc2也可以计算电池中的化学能，适用于任何类型的能量，b正确，d错误；物体具有的质量与质量对应的能量称为质能，emc2表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应的质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化，c错误。11.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：a12对于公式m=m01-vc2,下列说法正确的是()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v0时,物体的质量mm0,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：cd13.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：c14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，例如牛顿运动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e物体的运动速度不能无限增加【解析】由广义相对性原理和等效原理的内容知a、d正确由狭义相对论结论知e正确【答案】ade15如果将电子由静止加速到速率为0.10c，需对它做功多少？如果将电子由速率为0.8c加速到0.9c，又需对它做多少功？【解析】对电子做的功，等于电子动能的增量，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地球上的一个观察者，看见一艘飞船a以2.5108m/s的速度从他身边飞过，另一艘飞船b以2.0108m/s的速度跟随a飞行，求：(1)a上的乘客看到b的相对速度；(2)b上的乘客看到a的相对速度【解析】(1)a上的乘客看地球以2.5108m/s的速度向后运动，b在地面看以2.0108 m/s的速度向前运动，则a上乘客看b的速度为u1.125108 m/s.(2)b看a则相反，为1.125108 m/s.【答案】(1)1.125108 m/s(2)1.125108 m/s17太阳在不断向外辐射能量，因而其质量也在不断减少，若太阳每秒钟辐射的总能量为41026j，试计算太阳在1 s内失去的质量估算太阳在5 000年内共减少了多少质量，并与太阳的总质量21027t比较【解析】由太阳在每秒钟辐射的能量可得，其在1 s内失去的质量为m1010kg,5 000年内太阳总共减少的质量为 m5 0003652436 001010 kg7.0081020 kg.与太阳的总质量相比3.5041010，比值很小【答案】见解析18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多少倍，粒子运动速度是光速的多少倍？答案：k解析：由emc2得得mkm0。由得，得19.设快速运动的介子的能量约为e=3 000 mev，而这种介子在静止时的能量为e0=100 mev.若这种介子的固有寿命为0=210-6 s，求它运动的距离.（真空中的光速c=2.997 9108 m/s）思路解析：根据e=mc2=-可得由此求出v2.996108 ms-1又介子运动的时间=300因此它运动的距离l =v=v3001.798104 m.答案：1.79810