第15章-章末分層突破

1、.章末分層突破自我校對(duì)uv±ull0tumEmc2相對(duì)論的時(shí)空觀1.“同時(shí)”的相對(duì)性在經(jīng)典物理學(xué)中，如果兩個(gè)事件在一個(gè)參考系中被認(rèn)為是同時(shí)的，在另一個(gè)參考系中一定也是同時(shí)的；而根據(jù)愛(ài)因斯坦的兩個(gè)假設(shè)，同時(shí)是相對(duì)的2“長(zhǎng)度”的相對(duì)性一條沿自身長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長(zhǎng)度總比桿靜止時(shí)的長(zhǎng)度小如果與桿相對(duì)靜止的人認(rèn)為桿長(zhǎng)是l0，與桿相對(duì)運(yùn)動(dòng)的人認(rèn)為桿長(zhǎng)是l，則兩者之間的關(guān)系為：ll0.3“時(shí)間間隔”的相對(duì)性在相對(duì)事件發(fā)生地運(yùn)動(dòng)的參考系中觀察，時(shí)間進(jìn)程變慢，相對(duì)事件發(fā)生地靜止的人認(rèn)為兩個(gè)事件時(shí)間間隔為，相對(duì)事件發(fā)生地以速度v運(yùn)動(dòng)的觀察者測(cè)得的時(shí)間間隔為t，則兩者之間關(guān)系為：t .在6 000 m

2、的高空大氣層中產(chǎn)生了一個(gè)介子，以速度u0.998c飛向地球，介子在自身靜止參照系中的壽命為02×106 s，問(wèn)在地球上的觀察者和介子靜止參考系中的觀察者看來(lái)，介子能否到達(dá)地球？【解析】在地球參照系，根據(jù)時(shí)間間隔的相對(duì)性有：t地球上的觀察者得到介子的壽命為ts3.16×105 s飛行距離：dut9 461 m6 000 m所以介子可以到達(dá)地球在介子靜止參照系，根據(jù)長(zhǎng)度的相對(duì)性ll0則介子到地球的距離為ll06 000× m379 m需要時(shí)間ts1.27×106s2×106s所以介子可以到達(dá)地球【答案】可以到達(dá)某列長(zhǎng)為100 m的火車(chē)若分別以v13

3、0 m/s和v22.7×108 m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則對(duì)地面的觀察者來(lái)說(shuō)其長(zhǎng)度分別縮短了多少？【解析】l0100 m當(dāng)火車(chē)以v130 m/s的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，l1l0100× m其長(zhǎng)度縮短了l1l0l10.5×1012 m當(dāng)火車(chē)以v22.7×108 m/s的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，l2l0100× m43.6 m其長(zhǎng)度縮短了l2l0l256.4 m.【答案】0.5×1012 m56.4 m經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀的比較絕對(duì)時(shí)空觀相對(duì)論時(shí)空觀實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)速度低且遠(yuǎn)小于光速速度很大且接近光速基本觀點(diǎn)時(shí)間和空間都是絕對(duì)的、沒(méi)聯(lián)系的，不受物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影

4、響不同參考系中觀察同一物理過(guò)程時(shí)間相同，觀察同一物體的長(zhǎng)度也相同.時(shí)間和空間是相對(duì)的、有聯(lián)系的，和物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)不同參考系中觀察同一物理過(guò)程時(shí)間可能不同，同一物體的長(zhǎng)度可能不同.物理意義由于宏觀物體的速度達(dá)不到光速，經(jīng)典時(shí)空觀仍有存在價(jià)值相對(duì)論時(shí)空觀更具普遍性，對(duì)研究微觀粒子的運(yùn)動(dòng)有重要意義辯證統(tǒng)一當(dāng)物體的速度較低時(shí)，相對(duì)論時(shí)空觀與經(jīng)典的時(shí)空觀是一致的狹義相對(duì)論的其他結(jié)論1.相對(duì)論速度變換公式：u.2相對(duì)論質(zhì)量：m .3質(zhì)能方程：Emc2或Emc2.4物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能EkEE0mc2m0c2m0c2.當(dāng)vc時(shí)，Ekm0v2.設(shè)想有一粒子以0.05c的速率相對(duì)實(shí)驗(yàn)室參考系運(yùn)動(dòng)，此粒子衰變時(shí)發(fā)射

5、一個(gè)電子，電子的速率為0.80c，電子速度的方向與粒子運(yùn)動(dòng)方向相同，試求電子相對(duì)實(shí)驗(yàn)室參考系的速度【解析】取實(shí)驗(yàn)室為S系，運(yùn)動(dòng)粒子為S系，則S系相對(duì)S系的速度v0.05c.題中所給的電子速率是電子相對(duì)衰變粒子的速率，故u0.80c.根據(jù)分析，由速度變換公式可得電子相對(duì)S系的速度為u0.82c.【答案】0.82c一電子(m09.1×1031 kg)以0.99c的速率運(yùn)動(dòng)求：(1)電子的總能量是多大？(2)電子的經(jīng)典力學(xué)的動(dòng)能與相對(duì)論的動(dòng)能之比是多大？【解析】(1)根據(jù)相對(duì)論質(zhì)量公式：m kg6.45×1030 kg電子總能量為Emc26.45×1030×(

6、3×108)2 J5.8×1013 J.(2)電子經(jīng)典力學(xué)的動(dòng)能為Ekm0v2電子相對(duì)論的動(dòng)能為Ekmv2它們之比為： 0.14.【答案】(1)5.8×1013J(2)0.141.如圖15­1所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對(duì)地面的速度均為v(v接近光速c)地面上測(cè)得它們相距為L(zhǎng)，則A測(cè)得兩飛船間的距離_(選填“大于”“等于”或“小于”)L.當(dāng)B向A發(fā)出一光信號(hào)，A測(cè)得該信號(hào)的速度為_(kāi). 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：23570166】圖15­1【解析】根據(jù)長(zhǎng)度的相對(duì)性得LL0所以A測(cè)得兩飛船間的距離L0L.根據(jù)狹義相對(duì)論的基本假設(shè)，光信號(hào)的速度為光速c

7、.【答案】大于c2.如圖15­2所示，沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A，B和C.假想有一列車(chē)沿AC方向以接近光速行駛，當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個(gè)閃光，列車(chē)上的觀測(cè)者測(cè)得A，C兩鐵塔被照亮的順序是_先被照亮圖15­2【解析】以列車(chē)為參考系，塔A，B，C向左高速運(yùn)動(dòng)，列車(chē)中的觀測(cè)者認(rèn)為光從BA的距離大于光從BC的距離，由t知，光從BC用時(shí)短，C先被照亮【答案】C3電磁波已廣泛運(yùn)用于很多領(lǐng)域下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法符合實(shí)際的是()A電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B常用的遙控器通過(guò)發(fā)出紫外線脈沖信號(hào)來(lái)遙控電視機(jī)C根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度D光在真空中運(yùn)動(dòng)的速度在不同慣性系中測(cè)得

8、的數(shù)值是相同的E遠(yuǎn)處射來(lái)的星光經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附近時(shí)發(fā)生偏斬【解析】根據(jù)電磁波的特點(diǎn)解題干涉、衍射是波所特有的現(xiàn)象，所以電磁波能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；常用的遙控器是通過(guò)發(fā)出紅外線來(lái)遙控電視機(jī)的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；利用多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)地球的速度，選項(xiàng)C正確；根據(jù)光速不變?cè)?，在不同的慣性系中，光速是相同的，選項(xiàng)D正確由廣義相對(duì)論的結(jié)論知E正確【答案】CDE4某人測(cè)得一靜止棒長(zhǎng)為l，質(zhì)量為m，于是求得此棒線密度為. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：23570167】(1)假定此棒以速度v在棒長(zhǎng)方向上運(yùn)動(dòng)，此人再測(cè)棒的線密度應(yīng)為多少？(2)若棒在垂直長(zhǎng)度方向上以速度v運(yùn)動(dòng)，它的線密度又是多少？(線密度)【解析】(1)當(dāng)棒沿棒長(zhǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)棒的長(zhǎng)度變小，質(zhì)量變大m，ll，·.(2)當(dāng)棒在垂直長(zhǎng)度方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒的長(zhǎng)度不變，質(zhì)量變大m，ll，所以.【答案】(1)(2)5宇航員在地面上將兩只鐘校準(zhǔn)到零時(shí)刻(如圖15­3甲所示)，其中一只留在地面上，另一只跟隨宇航