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2019-2020年高中物理課時跟蹤檢測十六廣義相對論初步探索宇宙魯科版 一、選擇題(共6小題，每小題5分，共30分，每小題只有一個選項正確。) 1．下列說法中正確的是(　　) ①在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的，這就是廣義相對性原理 ②在不同的參考系中，物理規(guī)律都是不同的，例如牛頓運動定律僅適用于慣性參考系 ③一個均勻的引力場與一個做勻速運動的參考系等價，這就是著名的等效原理 ④一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系等價，這就是著名的等效原理 A．①③　　　　　　　 　B．②③ C．②④ D．①④ 2．對大爆炸理論提供支持的事實是(　　) A．水星近日點的進(jìn)動 B．光線在引力場中的彎曲 C．哈勃發(fā)現(xiàn)，遙遠(yuǎn)恒星發(fā)出的光譜與地球上同種物質(zhì)的光譜相比，波長變長 D．長度縮短效應(yīng) 3．人類最早對宇宙的認(rèn)識學(xué)說是(　　) A．地心說 B．日心說 C．大爆炸學(xué)說 D．以上說法都不正確 4．大爆炸理論認(rèn)為，我們的宇宙起源于大約150億年前的一次大爆炸。除開始瞬間外，在演化至今的大部分時間內(nèi)，宇宙基本上是勻速膨脹的。上世紀(jì)末，對1A型超新星的觀測顯示，宇宙正在加速膨脹。面對這個出人意料的發(fā)現(xiàn)，宇宙學(xué)家探究其背后的原因，提出宇宙的大部分可能由暗能量組成，它們的排斥作用導(dǎo)致宇宙在近段天文時期內(nèi)開始加速膨脹，如果真是這樣，則標(biāo)志宇宙大小的宇宙半徑R和宇宙年齡t的關(guān)系，大致是圖1中的哪個圖像(　　) 圖1 5．矮星表面原子發(fā)光的波長與同種原子在地球上發(fā)光的波長相比，下列說法正確的是 (　　) A．矮星表面的原子發(fā)光波長較長 B．地球表面的原子發(fā)光波長較長 C．一樣長 D．無法確定 6.如圖2所示，在一個高速轉(zhuǎn)動的巨大轉(zhuǎn)盤上，放著A、B、C三個時鐘，下列說法正確的是(　　) 圖2 A．A時鐘走時最慢，B時鐘走時最快 B．A時鐘走時最慢，C時鐘走時最快 C．C時鐘走時最慢，A時鐘走時最快 D．B時鐘走時最慢，A時鐘走時最快 二、非選擇題(共2小題，共20分) 7．(8分)哪些實驗觀測支持廣義相對論？ 8．(12分)(1)假設(shè)宇宙飛船是全封閉的，宇航員和外界沒有任何聯(lián)系，宇航員如何判斷使物體以某一加速度下落的力到底是引力還是慣性力？ (2)在一個加速運動的參考系中觀察，光束會彎曲嗎？引力對光束的效應(yīng)告訴我們什么？ 答 案 1．選D　由廣義相對性原理和等效原理的內(nèi)容知①④正確，故應(yīng)選D。 2．選C　大爆炸理論的主要觀點是宇宙起源于一個“奇點”，發(fā)生大爆炸后，宇宙不斷膨脹，溫度不斷降低。根據(jù)多普勒效應(yīng)，如果恒星離我們而去，光的顏色偏紅。哈勃的發(fā)現(xiàn)，表明不管往哪個方向看，遠(yuǎn)處的星系正急速遠(yuǎn)離我們而去，所以C正確。 3．選A　人類對宇宙的認(rèn)識是一個漸進(jìn)的過程。在人類歷史上，相當(dāng)長的時期內(nèi)，人們認(rèn)為地球是宇宙的中心，再后來哥白尼提出了“日心說”，認(rèn)為太陽是宇宙的中心，后來人類對宇宙的起源進(jìn)行探究，物理學(xué)家提出了大爆炸學(xué)說。 4．選C　由題意知，宇宙半徑R隨時間t先勻速增大后加速膨脹，加速膨脹過程中R和時間平方成正比，半徑隨時間增大急劇增大，圖像C符合。 5．選A　矮星體積很小，質(zhì)量卻很大，其表面引力場很強(qiáng)，引力比地球表面大得多，其表面的時間進(jìn)程比較慢，矮星上原子發(fā)光的波長比地球上同種原子發(fā)光的波長長，這也就是矮星上發(fā)生“光譜線紅移”現(xiàn)象的原因，故A正確。 6．選C　由圖可知A、B、C三個時鐘的線速度不同，其中C時鐘的線速度最大。由相對論可知C正確。 7．解析：水星近日點的進(jìn)動、光線在引力場中的彎曲、引力紅移現(xiàn)象和雷達(dá)回波延遲都支持廣義相對論。 答案：見解析 8．解析：(1)宇宙飛船中的物體受到以某一加速度下落的力可能是由于受到某個星體的引力，也可能是由于宇宙飛船正在加速飛行。兩種情況的效果是等價的，所以宇航員無法判斷使物體以某一加速度下落的力是引力還是慣性力，即一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系是等價的。 (2)在一個加速運動的參考系中觀察，光束會彎曲，因為加速運動的參考系中出現(xiàn)的慣性力等效于引力，使得光線發(fā)生彎曲。引力對光束的效應(yīng)說明，引力的存在使空間變形。 答案：見解析