高中物理粤教版4第五章相对论 2023版第5章第3节第4节第5节课后实践导练

学生P91课标基础1．已知太阳内部进行着激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为4×1026J，则可算出()A．太阳的质量约为×106tB．太阳的质量约为×106tC．太阳的质量每秒减小约为×106tD．太阳的质量每秒减小约为×106t【解析】由质能方程ΔE＝Δmc2，得：Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(4×1026,3×1082)kg＝×109kg＝×106t，故只有C项正确．【答案】C2．已知电子的静止能量为MeV，若电子的动能为MeV，则它所增加的质量Δm与静止质量m0的比值近似为()A． B．C． D．【解析】设电子运动时的速度为v由题意知E0＝m0c2＝MeV 电子运动时的能量E＝E0＋Ek＝MeV ②又因为E＝mc2 ③m＝eq\f(m0,\r(\f(1－v2,c2))) ④④代入③得E＝eq\f(m0c2,\r(1－\f(v2,c2)))＝eq\f(E0,\r(1－\f(v2,c2))) ⑤由④⑤可知eq\f(m,m0)＝eq\f(E,E0)∴eq\f(m－m0,m0)＝eq\f(E－E0,E0)＝eq\f－,≈，故选项C正确．【答案】C3．在高速运动的火车上，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与u′＋v的关系是()A．u＝u′＋v B．u＜u′＋vC．u＞u′＋v D．以上均不正确【解析】按照经典时空观，u＝u′＋v，实际上，根据相对论速度变换公式：u＝eq\f(u′＋v,1＋\f(u′v,c2))，1＋eq\f(u′v,c2)＞1，所以严格地来说，应当u＜u′＋v，而经典时空观u＝u′＋v，是在u′v≪c2时一种近似，而只有在u′v的积与c2相比较不能忽略时，才能明显地看出u＜u′＋v，故只有B正确．【答案】B4．在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的()①一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速；②质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的；③惯性系中的观察者观察一个与他做相对匀速运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些．A．只有①③是正确的 B．只有①②是正确的C．①②③都是正确的 D．只有②③是正确的【解析】根据狭义相对论的速度变换公式可知，光速是物体的极限速度，①正确；由狭义相对论的结论：质量相对性，长度相对性和时间间隔的相对性可知，②③均正确．故C正确，A、B、D均错误．【答案】C5．下列哪些现象属于广义相对论的结论()A．尺缩效应 B．时间变慢C．光线在引力场中偏转 D．水星近日点的进动【解析】证明广义相对论的实例有：①光线在引力场中偏转；②水星近日点的进动；③引力红移．【答案】CD能力提升6．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________倍，粒子运动速度是光速的________倍．【解析】宇宙射线粒子在静止时的能量为E0＝m0c2，运动时的能量为E＝mc2 所以k＝eq\f(E,E0)＝eq\f(m,m0) ②m＝km0 ③而相对论中的质量m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v,c)2)) ④由③④两式解得eq\f(v,c)＝eq\f(\r(k2－1),k)【答案】keq\f(\r(k2－1),k)7．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．可以穿透太阳以及其他障碍物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】光线在引力场中会发生偏转，这是广义相对论的主要结论之一，故C正确．【答案】C考向观摩8．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中()A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比【解析】根据狭义相对论的基本假设，光在真空中的速度不变，和一切物理规律都是相同的，故正确选项为A.【答案】A创新探究9．在外层空间的宇宙飞船上，如果你正在一个以加速度g＝9.8m/s2向头顶方向运动的电梯中，这时，你举起一个小球自由地丢下，请说明小球是做自由落体运动．【解析】由广义相对