人教版选修34 狭义相对论的其他结论 第1课时 作业 (1).docx

15.3狭义相对论的其他结论1.下列问题需要用相对论来进行解释的是()a“嫦娥”一号的运行轨迹的计算b喷气式飞机的空中运行c人造太阳的反应过程d红矮星的演变过程答案：cd点拨：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。2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红端偏移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答案：abd点拨：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正确、c错。3关于质能方程，下列说法中正确的是()。a质量减小，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量b物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值c物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系d某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的答案：bd质能方程emc2表明某一定的质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定的值，并可根据emc2计算出来。4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：ad5.(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: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:b7.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=2mqb,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:d8.如果宇航员驾驶一艘飞船以接近于光速的速度朝一星体飞行，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动（ )a.你的质量在减少b.你的心脏跳动在慢下来c.你永远不能由自身的变化知道你是否在运动d.你在变大思路解析：宇航员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可能发现自身的变化，所以选项a、b、d错误，选项c正确.答案：c9对于公式m，下列说法中正确的是()a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的物体d通常由于物体的运动速度太小，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m0是静止质量，m是物体以速度v运动时的质量，a不对。由公式可知，只有当v接近光速时，物体的质量变化才明显，一般情况下物体的质量变化十分微小，故经典力学仍然适用，故b不对，c、d正确。10下列说法中正确的是()a万有引力可以用狭义相对论做出正确的解释b电磁力可以用狭义相对论做出正确的解释c狭义相对论是惯性参考系之间的理论d万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架解析：狭义相对论理论认为电磁相互作用的传播速度c是自然界中速度的极限，而星球的运动不能够超过光速影响到远处的另一个星球，所以万有引力理论无法纳入狭义相对论，故选项a错误，b、d正确；狭义相对论是惯性参考系之间的理论，故选项c正确。答案：bcd11(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：选cd凡是高速、微观、强引力问题都需要用相对论来进行解释；c选项中的过程属于微观的情况，d选项中的过程属于强引力的情况。12爱因斯坦提出了质能方程，关于质能方程，下列说法正确的是() a质量和能量可以相互转化b当物体向外释放能量时，其质量必定减小，且减小的质量m与释放的能量e满足emc2c如果物体的能量增加了e，那么它的质量相应增加m，并且emc2d质能方程揭示了质量和能量的不可分割性emc2是物体能够放出能量的总和【答案】bcd13关于公式m，下列说法中正确的是()a式中的m是物体以速度v运动时的质量b式中的m0是物体以速度v运动时的质量c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d当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，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e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是物体的静质量；在运动速度v远小于光速时，经典力学依然成立，故选项b、c错而a、d、e对【答案】ade14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：cd15.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.0.1b.0.2c.0.5d.0.9解析：mm0=mc2m0c2=ee0=0.250.5110.5。答案：c16光子飞船相对地面以v10.9c沿x方向飞行，光子炮弹相对于飞船以速度v20.9c向前射出，求从地面观测到的光子炮弹的速度。答案：0.994c点拨：以地面为s系，以火箭为s系，则vv10.9c，uv20.9c所以u0.994c。 17.光子火箭船相对于地面以v10.9c沿x方向飞行，光子炮弹相对于飞船以速度v20.9c向前发射，求从地面观察到的光子炮弹的速度。解析：vv10.9c，uv20.9c由公式u0.994c。答案：0.994c18.冥王星绕太阳公转的线速度为4.83103 m/s.求其静止质量为运动质量的百分之几？答案：99.999 3%19假设有一对孪生兄弟a和b，其中b乘坐速度为v0.9c的火箭飞往大角星(牧夫座a)又飞回地球，据a在地球上的观测大角星离地球有40光年。这次b往返飞行经历的时间为80.8年(如果b离开地球时，他们的年龄为20岁)，试问当b回到地球时，他们的年龄各有多大？答案：a为100.8岁，b为55.2岁解析：a经历的时间ta80.8年，a的年龄为ta100.8岁。b经历的时间35.2年。b的年龄为tb55.2岁。20.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:vc=81033108v2c2=7.110-10由m=m01-vc2,得mm0=1.000 000 000 35。答案:1.000 000 000 3521.两全同粒子，静止质量为m0，以相等速率v相向而行，速率为v时的质量为m，碰后复合，求撞后的速度.思路解析：此题主要考查动量、能量守恒以及质量和能量的关系.设碰撞后的质量为m，速度为v,由系统动量、能量均守恒，有mv=mv+m(-v)=0 mc2=2mc2 m=2m=.解出v=0.答案：v=022.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：1.798104 m23(1)(多选)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时的能量为emc2b物体速度为v时的能量为emv2c物体静止时能量e0m0c2d物体速度为v时的动能ekmc2e物体速度为v时的动能ek(mm0)c2(2)地球上一观察者，看见一飞船a以速度为2.5108 m/s从他身边飞过，另一飞船b以速度为2.0108 m/s跟随a飞行。求a上的乘客看到b的相对速度。解析：(1)由爱因斯坦质能方程可知，物体速度为v时的能量emc2，选项a对，b错误；物体静止时能量e0m0c2，c对；物体速度为v时的动能ekmc2m0c2(mm0)c2，选项d错误，e对。(2)a上的乘客看地面以2.5108 m/s前后运动，在地面上看b以2.0108 m/s向前运动，则a上乘客看b的速度为um/s1.125108 m/s答案：(1)ace(2)1.125108 m/s24如果将电子