2024-2025學年新教材高中物理第5章科學進步無止境第1節(jié)初識相對論第2節(jié)相對論中的神奇時空第3節(jié)探索宇宙的奧秘課后習題含解析魯科版必修第二冊

PAGE4-第1節(jié)初識相對論第2節(jié)相對論中的奇妙時空第3節(jié)探究宇宙的奇妙基礎鞏固1.(多選)黑洞是質(zhì)量特別大的天體,由于質(zhì)量很大,引起了其四周的時空彎曲,從地球上視察,我們看到漆黑一片,那么關于黑洞,你認為正確的是()A.內(nèi)部也是漆黑一片,沒有任何光B.內(nèi)部的光由于引力的作用發(fā)生彎曲,不能從黑洞中射出C.假如有一個小的星體經(jīng)過黑洞,將會被吸引進去D.人類還沒有發(fā)覺黑洞存在的證據(jù)答案BC2.假設地面上有一列火車以接近光速的速度運行,其內(nèi)站立著一個中等身材的人,站在路旁的人視察車里的人,視察的結果是()A.這個人身體變高B.這個人身體變矮C.這個人身體變胖D.這個人身體變瘦解析由公式l=l01-答案D3.關于愛因斯坦質(zhì)能關系式,下列說法中正確的是()A.E=mc2中的E是物體以光速c運動的動能B.E=mc2是物體的核能C.E=mc2是物體各種形式能的總和D.由ΔE=Δmc2知,在核反應中,虧損的質(zhì)量Δm與放出的能量ΔE存在正比關系解析愛因斯坦的質(zhì)能關系E=mc2,只是說明物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在著簡潔的正比關系。物體的質(zhì)量增大了,能量也增大;質(zhì)量減小了,能量也減小。選項D正確。答案D4.(多選)接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘,飛船和地球上的人觀測這兩只鐘的快慢,下列說法正確的有()A.飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快B.飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢C.地球上的人觀測到地球上的鐘較快D.地球上的人觀測到地球上的鐘較慢解析飛船相對地球高速運動,所以地球上的人觀測飛船上的時鐘較慢,而地球相對飛船高速運動,所以飛船上的人觀測到地球上的時鐘較慢,所以A、C正確,B、D錯誤。答案AC5.某物體的速度使其質(zhì)量增加10%,則此物體在其運動方向上其長度縮短了()A.10% B.90% C.1011 D.解析由質(zhì)速關系:m=m01-(vc)

2得m0m=1-v2c2=答案D6.一支靜止時長l的火箭以v的速度從視察者的身邊飛過。(1)火箭上的人測得火箭的長度應為。

(2)視察者測得火箭的長度應為。

(3)假如火箭的速度為光速的二分之一,視察者測得火箭的長度應為。

解析(1)火箭上的人測得的火箭長度與火箭靜止時測得的長度相同,即為l。(2)火箭外面的視察者看火箭時,有相對速度v,測量長度將變短,由相對論長度收縮效應公式知l'=l1-(v(3)將v=c2代入長度收縮效應公式得l'=32答案(1)l(2)l1-(vc實力提升1.在粒子對撞機中,有一個電子經(jīng)過高壓加速,速度達到光速的0.8,此時質(zhì)量m與原質(zhì)量m0的關系為()A.m=m0 B.m=0.5m0C.m=1.155m0 D.m=5解析由于電子的速度接近光速,所以質(zhì)量改變明顯,依據(jù)愛因斯坦狹義相對論中運動質(zhì)量與靜止質(zhì)量的關系,m=m01-v答案D2.慣性系S中有一邊長為l的正方形(如下圖所示),從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測得該正方形的圖像是()解析由l=l01-(vc)答案C3.A、B兩火箭沿同一方向高速飛過地面上的某處,vA>vB,在火箭A上的人視察到的結果正確的是()A.火箭A上的時鐘走得最快B.地面上的時鐘走得最快C.火箭B上的時鐘走得最快D.火箭B上的時鐘走得最慢解析在火箭A上的人看來,地面和火箭B都高速遠離自己,由τ=τ01-(vc)

2知,在火箭A上的人答案A4.半人馬星座α星是離太陽系最近的恒星,它距地球為4.3×1016m。設有一宇宙飛船自地球來回于半人馬星座α星之間。(1)地球上的人測得宇宙飛船的速率為0.999c,按地球上時鐘計算,飛船來回一次須要時間為s。

(2)如以飛船上時鐘計算,來回一次的時間為s。

解析(1)由于題中恒星與地球的距離s和宇宙飛船的速度v均是地球上的視察者測量的,故飛船來回一次,地球時鐘所測時間間隔Δt=2sv=2.87×10(2)可從相對論的時間延緩效應考慮。把飛船離開地球和回到地球視為兩個事務,明顯飛船上的鐘測出兩事務的時間間隔Δt'是固定的,地球上所測的時間間隔Δt與Δt'之間滿意時間延緩效應的關系式。以飛船上的時鐘計算,飛船來回一次的時間間隔為Δt'=Δt1-v2c2=1.答案(1)2.87×108(2)1.28×1075.在靜止系中的正立方體每邊長L0,另一坐標系以相對速度v平行于正立方體的一邊運動。問