15.3狭义相对论和广义相对论练习

1、禹王学校高二导纲 学科： 物理 编号：WLTG-选修3-4 编制人：李明佛 2017年12月课题 15.3狭义相对论的其他结论广义相对论简介班级： 姓名： 小组 ： 【学习目标】1知道相对论的速度变换公式，知道相对论质量，知道爱因斯坦质能方程。2、了解广义相对性原理和等效原理，了解广义相对论的几个结论。【重点难点】1.理解狭义相对论的其他结论和广义相对论的几个结论。2.狭义相对论的其他结论简单应用。【导学流程】1. 课前预习,自主学习（认真阅读教材相关内容，独立完成下列问题）1经过证明，物体运动的质量m与静止时的质量m0_（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

2、体的速度很大时（接近光速），物体的质量明显_静止时的质量。2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_。3广义相对论认为，在任何参考系中，物理规律都是_。4等效原理的基本内容是一个均匀的_场与一个做_运动的参考系是等价的。5广义相对论告诉我们，_的存在使得空间不同位置的_出现差别，物质的_使光线弯曲。二合作探究1、相对论速度变换公式仍以高速火车为例.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为多少？2、相对论

3、质量物体以速度v运动时的质量m和它静止时的质量m0之间关系是怎样的？微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于静止质量，这个现象必须考虑.例如，回旋加速器中被加速的粒子，在速度增大后质量增大，因此做圆周运动的周期变大，它的运动与加在D形盒上的交变电压不再同步，所以回旋加速器中粒子的能量受到了限制.3、质能方程相对论另一个重要结论就是大家已经学过的爱因斯坦质能方程是什么样的？4广义相对性原理和等效原理在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理。一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是等效原理。5广义相对论的几个结论第一个结论，物质的引力使光线弯曲。20世纪初，人们观测

4、到了太阳引力场引起的光线弯曲。观测到了太阳后面的恒星。第二个结论，引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别。例如在强引力的星球附近，时间进程会变慢。天文观测到了引力红移现象，验证了这一结论的成立。6、狭义、广义相对论比较课堂自主检测1如果宇航员驾驶一艘宇宙飞船，以接近光速的速度朝某一星球飞行，他是否可以根据下列变化感觉到自己在运动 ( )A身体质量在减小 B心脏跳动变慢C身体质量在增加 D永远不可能由自身的变化知道他是否在运动2下列属于广义相对论结论的是 ( )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大3设想有一艘飞船以v0.8c的速度在地球上空飞行，如果

5、这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c，从地面上的人看来，物体的速度为()A1.7cB0.1cC0.99c D无法确定4关于相对论，下列说法正确的是()A狭义相对论认为，如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里面测出物体的长度都是一样的B狭义相对论认为，对于一切物理规律，所有的参考系都是平权的C狭义相对论认为相对于观察者静止的钟走得是最慢的D广义相对论认为一个做匀加速运动的参考系和一个均匀的引力场是等效的5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强度足够大的磁场C加速器

6、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变电压不再同步，无法再加速6一艘大船在平静的大洋中匀速行驶，一个人在其密闭的船舱内向各个不同的方向做立定跳远实验，并想由此来判断船航行的方向，假设他每次做的功相同，下列说法正确的是()A如果向东跳得最远，则船向东行驶B如果向东跳得最近，则船向东行驶C他向各个方向跳的最大距离相同，不能由此判断船行方向D他向各个方向跳的最大距离不同，但不能由此判断船行方向7（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8（多选）下列说法中正确的是(

7、)A物体的引力使光线弯曲 B光线弯曲的原因是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9（多选）黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是()A内部也是漆黑一片，没有任何光B内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出C内部应该是很亮的D如果有一个小的黑体经过黑洞，将会被吸引进去10（多选）根据爱因斯坦质能方程，以下说法正确的是()A任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等B太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C虽然太阳不

8、断地向外辐射能量，但它的总质量是不可改变的D若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大11星际火箭以0.8c的速率飞行，其运动质量为静止质量的多少倍？12电子的静止质量m09.11×1031kg，经电压加速后速率为0.94c，求电子的相对论质量。13冥王星绕太阳公转的线速率为4.83×103 m/s，求其静止质量为运动质量的百分之几？羇6设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0s后该飞船将与个以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞。试问：(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？14设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0s后该飞船将与一个以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞。试问：(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞。(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞。答案：(1)0.946c(2)4.0s解析：这是一个相对论速度变换问题。取地球为S系，飞船为S系，向东为x轴正向，15.太阳在不断地辐射能量，因而其质量不断地减少。若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026J，试计算太阳在一秒内