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第四节广义相对论简介

上传时间: 2014-08-23

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第四节广义相对论简介

一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共50分）

1.通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的物体看成是惯性系，若以下列系统为参考系，则属于非惯性系的有（）

A.停在地面上的汽车

B.绕地球做匀速圆周运动的飞船

C.在大海上匀速直线航行的轮船

D.进站时减速行驶的火车

2.关于非惯性系，下列说法正确的是（）

A.匀速运动的参考系是非惯性系

B.变速运动的参考系是非惯性系

C.牛顿定律在非惯性系中不再成立

D.牛顿定律在非惯性系中仍然成立

3.下列哪种说法属于广义相对性原理( )

A.力学规律在任何惯性系中都是相同的

B.在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的

C.在任何参考系中，物理规律都是相同的

D.在不同的参考系中，物理规律有所不同

4.若宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系，当他发现飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底，由此，他作出如下判断中，正确的说法是（）

A.此飞船一定是停在某个星球的表面上

B.此飞船一定是正在远离任何天体的空间加速飞行

C.此飞船可能是停在某个星球的表面上，也可能是正在远离任何天体的空间加速飞行

D.此飞船可能在远离任何天体的空间中匀速飞行

5.下列说法中正确的是（）

A.物质的引力使光线弯曲

B.光线弯曲的原因是由于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

6.宇宙飞船在星际飞行时，宇航员发现从手中自由释放的小球能够自由落下，已知小球不受到明显的引力作用下，下列说法正确的是（）

A.飞船可能正在向上加速运动

B.飞船可能正在向上减速运动

C.飞船可能正在向下加速运动

D.惯性力使小球向下加速运动

7.在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是（）

A.船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的

B.船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的

C.航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的

D.航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的

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

9.下列属于广义相对论结论的有( )

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

10.人类最早对宇宙的认识学说是( )

A.地心说

B.日心说

C.大爆炸学说

D.以上说法都不正确

二、填空题（本题共3小题，每小题6分，共18分.请将正确的答案填到横线上）

11.在广义相对论中爱因斯坦提出：对于表述各种物理过程的规律来讲，所有参考系都是等价的，这叫做 .

12.关于宇宙的成因，目前比较易被接受的是宇宙起源于 .

13.在以0.5加速度前进的火车中，摆长为的单摆的周期为火车静止时单摆周期的 倍.（为自由落体的加速度）

三、计算题（本题共4小题，共32分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

14.（16分）21世纪，宇航员要在空间站中长期生活，为了克服失重带来的不利影响，有一种设计中的空间站看起来像个大车轮，它绕轴自转，其上各点都有一个指向转动轴的向心加速度，以空间站为参考系，与它一起旋转的物体都受到一个背离转动轴的惯性力，这样就人为造出一个重力，若空间站半径是50 m，为了使边缘处的自由落体加速度与地球表面相同，空间站每分钟应转多少转？如果半径是100 m呢？

15.（16分）现在，科学家们正在设法探寻“反物质”.所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反.据此，若有反α粒子，它的质量数和电荷数分别为多少？



第四节广义相对论简介答题纸

得分：

一、选择题

题号

答案

二、填空题

11． 12. 13.

三、计算题

14.

第四节广义相对论简介参考答案

一、选择题

1.BD 2.BC 3.C 4.C 5.ACD 6.AD

7.AD 8.AD 9.CD

10.A 解析：人类对宇宙的认识是一个渐进的过程.在人

类历史上，相当长的时期内，人们认为地球是宇宙的中心，后来哥白尼提出了“日心说”，认为太阳是宇宙的中心，后来人类对宇宙的起源进行探究，物理学家伽莫夫提出了大爆炸学说.

二、填空题

11.广义相对性原理

12.大爆炸解析：目前关于宇宙成因有许多说法，其中具代表性并为多数科学家所接受的是“大爆炸”学说，认为宇宙起源于一次大爆炸.

尽管“大爆炸”学说受到很多人支持，但仍有多不解之谜.

13.0.94 解析：火车静止时单摆周期为，据单摆的周期公式有：

火车以0.5加速度前进时，增加一个与加速度反向的惯性力，则车内的自由落体加速度等效为：

1.12

此时单摆的周期

，即

0.94.

故以0.5加速度行驶的火车中，单摆周期为火车静止时单摆周期的0.94倍.

三、计算题

14.半径为50 m时，转速为每分钟4.2转；

半径为100 m时，转速为每分钟3.0转.

解析：在空间站的边缘，物体所受的惯性离心力为，物体所受的重力,题目要求，由此解出0.44 rad/s.

这个角速度折合每分钟4.2转.由于所需角速度跟空间站半径的二次方根成反比，所以如果半径是100 m，转速可以降为每分钟3.0转.

15.4 -2 解析：因“反粒子”与其对应的正粒子具有相同质量、相同的电荷量，但电荷的符号相反.所以，反α粒子质量数为4，电荷数为-2.

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