2017-2018学年高中物理 课时跟踪检测（十六）广义相对论初步 探索宇宙 鲁科版选修3-4

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1、课时跟踪检测(十六)　广义相对论初步　探索宇宙(时间：30分钟　满分：50分)一、选择题(共6小题，每小题5分，共30分，每小题只有一个选项正确。)1．下列说法中正确的是(　　)①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②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③一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④一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A．①③　　　　　　　　B．②③C．②④D．①④2．对大爆炸理论提供支持的事实是(　　)A．水星近日点的进

2、动B．光线在引力场中的弯曲C．哈勃发现，遥远恒星发出的光谱与地球上同种物质的光谱相比，波长变长D．长度缩短效应3．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4．大爆炸理论认为，我们的宇宙起源于大约150亿年前的一次大爆炸。除开始瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙基本上是匀速膨胀的。上世纪末，对1A型超新星的观测显示，宇宙正在加速膨胀。面对这个出人意料的发现，宇宙学家探究其背后的原因，提出宇宙的大部分可能由暗能量组成，它们的排斥作用导致宇宙在近段天文时期内开始加速膨胀，如果真是这样，则标志宇宙大小的宇

3、宙半径R和宇宙年龄t的关系，大致是图1中的哪个图像(　　)图15．矮星表面原子发光的波长与同种原子在地球上发光的波长相比，下列说法正确的是(　　)A．矮星表面的原子发光波长较长B．地球表面的原子发光波长较长C．一样长D．无法确定6.如图2所示，在一个高速转动的巨大转盘上，放着A、B、C三个时钟，下列说法正确的是(　　)图2A．A时钟走时最慢，B时钟走时最快B．A时钟走时最慢，C时钟走时最快C．C时钟走时最慢，A时钟走时最快D．B时钟走时最慢，A时钟走时最快二、非选择题(共2小题，共20分)7．(8分)哪些实验观测支持广义相对论？8．(12分)(1)

4、假设宇宙飞船是全封闭的，宇航员和外界没有任何联系，宇航员如何判断使物体以某一加速度下落的力到底是引力还是惯性力？(2)在一个加速运动的参考系中观察，光束会弯曲吗？引力对光束的效应告诉我们什么？答案1．选D　由广义相对性原理和等效原理的内容知①④正确，故应选D。2．选C　大爆炸理论的主要观点是宇宙起源于一个“奇点”，发生大爆炸后，宇宙不断膨胀，温度不断降低。根据多普勒效应，如果恒星离我们而去，光的颜色偏红。哈勃的发现，表明不管往哪个方向看，远处的星系正急速远离我们而去，所以C正确。3．选A　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

5、内，人们认为地球是宇宙的中心，再后来哥白尼提出了“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，物理学家提出了大爆炸学说。4．选C　由题意知，宇宙半径R随时间t先匀速增大后加速膨胀，加速膨胀过程中R和时间平方成正比，半径随时间增大急剧增大，图像C符合。5．选A　矮星体积很小，质量却很大，其表面引力场很强，引力比地球表面大得多，其表面的时间进程比较慢，矮星上原子发光的波长比地球上同种原子发光的波长长，这也就是矮星上发生“光谱线红移”现象的原因，故A正确。6．选C　由图可知A、B、C三个时钟的线速度不同，其中C时钟的线速度最大。由相对论

6、可知C正确。7．解析：水星近日点的进动、光线在引力场中的弯曲、引力红移现象和雷达回波延迟都支持广义相对论。答案：见解析8．解析：(1)宇宙飞船中的物体受到以某一加速度下落的力可能是由于受到某个星体的引力，也可能是由于宇宙飞船正在加速飞行。两种情况的效果是等价的，所以宇航员无法判断使物体以某一加速度下落的力是引力还是惯性力，即一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系是等价的。(2)在一个加速运动的参考系中观察，光束会弯曲，因为加速运动的参考系中出现的惯性力等效于引力，使得光线发生弯曲。引力对光束的效应说明，引力的存在使空间变形。答案：见解析