8.2 相对论初步（2）广义相对论 课时作业34-2021-2022学年高一下学期物理沪科版（2020）必修第二册.docx

1、10B物理第八章牛顿力学的局限性与相对论初步作业34第二节 相对论初步（2）广义相对论班级_姓名_学号_日期_一、 单项选择题（只有一个选项正确）1. 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2. 2016年，美国的研究人员宜布探测到引力波爱因斯坦曾预言，任何物体加速运动都会给时空带来扰动，这种扰动向外传播形成引力波由于引力波与

2、宇宙中物质的相互作用非常微弱，所以引力波在宇宙中几乎无衰减地传播但只有质量非常大的天体加速运动时，才会产生较容易探测的引力波根据以上信息可以得到的结论是（A）引力波是一种电磁波（B）引力波很难被观测到（C）引力波是由于物体受到万有引力而产生的（D）只有质量非常大的天体加速运动，才能产生引力波3. 引力波是指通过波的形式从辐射源向外传播的时空弯曲中的涟漪，1916年，一著名物理学家基于广义相对论预言了引力波的存在，此物理学家由于发现了光电效应的规律而获得了1921年诺贝尔物理学奖，2015年，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）探测到首个引力波信号，根据上述信息可知预言存在引力波的物理学家是（A

3、）爱因斯坦（B）伽利略（C）牛顿（D）普朗克4. 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5. 爱因斯坦建立了广义相对论，并根据这一理论推导得出三个著名的预言：水星轨道近日点的进动；太阳引起的光线偏折；光波的重力红移。经过科学实验的检验，最终证实这些预言的理论计算与实验结果都能吻合。这说明广义相对论（）（A）是人类对客观世界的最终反映（B）被观察结果证实了理论的合理性（C）是客观事实检验过的绝对真理（D）比牛顿引力理论更具实用价值二、 多项选

4、择题（多个选项正确）6. 以下效应属于狭义相对论的是（）（A）时间延缓（B）长度收缩（C）质量变大（D）时空弯曲7. 按照爱因斯坦的广义相对论，下列说法中正确的是（）（A）天体之间的引力作用是时空弯曲的表现（B）光线经过太阳附近时会发生弯曲（C）氢原子发射的光从太阳传播到地球时，它的频率要比地球上氢原子发射的光的频率低（D）光在真空中任何情况下都是沿直线传播的8. 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

5、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9. 根据相对论的知识分析，下列说法正确的是（）（A）经过太阳周边的光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用（B）由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星（C）引力场越强的位置，时间进程越快（D）广义相对论可以解释引力红移现象10. 以下说法中错误的是（）（A）矮星表面的引力很强（B）时钟在引力场弱的地方比在引力场强的地方走得快些（C）在引力场越弱的地方，物体长度越长（D）在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移11. 下列说法正确的是（）（A）强引力场的作用可使光谱线向红端偏移（B）

6、光的色散现象都是由于光的干涉现象引起的（C）引力场越强的位置，时间进程越快（D）由于太阳引力场的影响，我们可以看到太阳后面的恒星12. 广义相对论的两个基本原理是（）（A）光速不变原理（B）广义相对性原理（C）等效原理（D）同时的相对性三、 填空题13. 狭义相对论的两个基本假设：光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是_的狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切_都是相同的相对论时空观：“同时”的相对性长度的相对性：_时间间隔的相对性：_相对论的时空观：时间和空间的量度与物质的运动_狭义相对论的其他结论：相对论速度变换公式：_相对论质量：_质能方程：_广义相对论：（1）两个基本原

7、理：广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是_的等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系_（2）广义相对论的几个结论：物体的引力使光线_引力红移参考答案：1DA根据尺缩效应，相对论时空观认为运动的尺子会变短，如果物体在地面上静止不动，在相对于地面运动的参考系里面测出物体的长度和在地面上测出物体的长度是不一样的，故A错误；B狭义相对论认为，一切的惯性参考系都是平权的，即物理规律的形式在任何的惯性参考系中是相同的，故B错误；C根据钟慢效应得运动的钟比静止的钟走得慢，狭义相对论认为相对于观察者静止的钟走得是最快，故C错误；D广义相对论是一种新的时空与引力的理论，广义相对论认为一个做匀

8、加速运动的参考系和一个均匀的引力场是等效的，故D正确。故选D。2B【分析】关于引力波，爱因斯坦在提出相对论时已经从理论上预言过，在2016年2月11日被发现，具有波的共性，并为爱因斯坦的广义相对论提供了证据引力波在空间传播方式与电磁波类似，但并不是电磁波，故A错误；爱因斯坦认为，只有质量非常大的天体加速运动时，才会产生较容易探测的引力波，所以引力波的探测难度很大，故B正确；爱因斯坦认为，任何物体加速运动都会给时空带来扰动，这种扰动向外传播形成引力波，故C错误；质量小的物体加速运动时也会产生引力波，只是不容易探测，故D错误所以B正确，ACD错误【点睛】本题以发现万有引力波题材为背景资料，设计新颖

9、，关键是结合已学有关波的知识和题目给出信息分析解题3A根据题干中的“广义相对论”和“发现了光电效应的规律”可知，预言存在引力波的物理学家是爱因斯坦AA项与上述分析结论相符，故A正确；BB项与上述分析结论不相符，故B错误；CC项与上述分析结论不相符，故C错误；DD项与上述分析结论不相符，故D错误4C根据爱因斯坦的广义相对论，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，ABD错误5BA些预言的理论计算与实验结果都能吻合，但是人类对客观世界的认识是无止境的，不是人类对客观世界的最终反映，A错误；B些预言的理论计算与实验结果都能吻合，已经

10、被证实了理论的合理性，B正确；C这些预言的理论计算与实验结果都能吻合，但是都有一定的使用条件，不是绝对的真理，C错误；D水星轨道近日点的进动；太阳引起的光线偏折；光波的重力红移，与牛顿引力理论使用价值各有千秋，没法比较，D错误。故选B。6ABC【分析】知道狭义相对论的质量、时间、长度效应和光子说是解决此题的关键A、时间延缓：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了，故A正确；B、长度收缩：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点，故B正确；C、质量随着速度的增大而增大，故C正确；D、时空弯曲属于广义相对论中的内容，故

11、D错误【点睛】此题考查狭义相对论的基本结论，要求能牢记相对论的有关结论，并能应用解释相关现象7ABCA根据广义相对论，天体之间的引力作用是时空弯曲的表现，故A正确；BD根据广义相对论，物质的引力能够使光线弯曲，故B正确，D错误；C根据广义相对论，引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别，太阳上氢原子发射的光的频率比地球上氢原子发射的光的频率低，故C正确。故选ABC。8ADE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，而牛顿运动定律仅适用于惯性参考系，A正确B错误；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，C错误D正确；物体的速度不能超过光速，E正

12、确【点睛】在任何参考系中，物理规律都是相同的，而牛顿运动定律仅适用于惯性参考系；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，从而即可求解9BDA根据广义相对论知，光线弯曲是引力的作用，A错误；B由广义相对论可知，物质的引力使光线弯曲，我们有可能看到太阳后面的恒星，实际的空间是弯曲的，B正确；C在引力场中引力越强，时间进程越慢，C错误；D强引力使时间进程变慢，光振动的周期变大，频率变小，波长变长，光谱线出现红移现象，D正确。故选BD。10CDA.因矮星体积很小，质量却不小，所以矮星表面引力很强，故A正确；BC.根据广义相对论的结论可知，引力场越强，时间进程越慢，物体长度

13、越短，故B正确，C错误；D.在引力场强的地方，光谱线向红端偏移，称为“引力红移”，故D错误11ADA强引力场的作用使光的波长变长，频率变低，光谱线向红端偏移，故A正确；B光的色散现象是由于光的折射现象引起的，故B错误；C引力场越强的位置，时间进程越慢，故C错误；D根据广义相对论的结论，因为太阳引力场的影响，使得光线发生弯曲，使我们能够看到太阳后面的恒星，故D正确。故选AD。12BC【分析】广义相对论的两个基本原理为等效原理：惯性质量引力质量与等效，也就是说引力场里任何一点都和一个非惯性系等效；广义协变原理：相对于狭义相对论的狭义等效原理（所有物理规律在任何坐标系下形式保持一致），广义协变原理是说一切规律在所有参考系（不止是惯性系）中保持一致；故选BC。13 相同 物理规律 有关 相同 等价 弯曲【分析】本题是对相对论一章基本结论的记忆性考查，熟记结论即可略