相對(duì)論習(xí)題選PPT課件

1、一、狹義相對(duì)論兩條根本假設(shè)一、狹義相對(duì)論兩條根本假設(shè)( ( 或原理或原理 ) )1 1、相對(duì)性原理：物理學(xué)定律在任何慣性系中都是、相對(duì)性原理：物理學(xué)定律在任何慣性系中都是一樣的。一樣的。 狹義相對(duì)論總結(jié)狹義相對(duì)論總結(jié)2 2、光速不變?cè)恚涸谝磺袘T性系中，測(cè)得光在真、光速不變?cè)恚涸谝磺袘T性系中，測(cè)得光在真空中的速率都是空中的速率都是 C C 。光在真空中的速率與發(fā)射。光在真空中的速率與發(fā)射體及察看者的運(yùn)動(dòng)形狀均無(wú)關(guān)體及察看者的運(yùn)動(dòng)形狀均無(wú)關(guān))Cxu-t( )( 2, tzzyytuxx或或)Cxut( )( 2, tzzyytuxx二、洛侖茲變換二、洛侖茲變換2211cu 任何物體的速度不得超

2、越光速任何物體的速度不得超越光速三、沿運(yùn)動(dòng)方向，物體的長(zhǎng)度要收縮三、沿運(yùn)動(dòng)方向，物體的長(zhǎng)度要收縮0220cu1 留意：留意：1. l0 1. l0 為相對(duì)于被測(cè)物靜止為相對(duì)于被測(cè)物靜止 的參照系測(cè)得的物長(zhǎng)，叫固有長(zhǎng)度。的參照系測(cè)得的物長(zhǎng)，叫固有長(zhǎng)度。2. l 2. l 為相對(duì)于被測(cè)物運(yùn)動(dòng)的參照系測(cè)得的物長(zhǎng)，為相對(duì)于被測(cè)物運(yùn)動(dòng)的參照系測(cè)得的物長(zhǎng)，叫運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度。叫運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度。垂直于運(yùn)動(dòng)方向，物體的長(zhǎng)度不變垂直于運(yùn)動(dòng)方向，物體的長(zhǎng)度不變四、時(shí)間膨脹四、時(shí)間膨脹運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢( (時(shí)間延緩時(shí)間延緩) )在某一參考系中，同一地點(diǎn)先后發(fā)生的兩個(gè)事件在某一參考系中，同一地點(diǎn)先后發(fā)生的兩個(gè)事件之間的時(shí)間

3、間隔叫原時(shí)，又叫固有時(shí)間之間的時(shí)間間隔叫原時(shí)，又叫固有時(shí)間即運(yùn)動(dòng)的時(shí)間膨脹即運(yùn)動(dòng)的時(shí)間膨脹0 留意：留意：1 1、0 0 是相對(duì)于事件發(fā)生點(diǎn)靜止的參照是相對(duì)于事件發(fā)生點(diǎn)靜止的參照系測(cè)得的時(shí)間，叫固有時(shí)間。系測(cè)得的時(shí)間，叫固有時(shí)間。2 2、 是相對(duì)于事件發(fā)生點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的參照系測(cè)得是相對(duì)于事件發(fā)生點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的參照系測(cè)得的時(shí)間，叫運(yùn)動(dòng)時(shí)間。的時(shí)間，叫運(yùn)動(dòng)時(shí)間。五、同時(shí)性的相對(duì)性五、同時(shí)性的相對(duì)性) xcu t( t21. 1. 在一個(gè)慣性系中同時(shí)在一個(gè)慣性系中同時(shí), ,不同地發(fā)生的兩件事，不同地發(fā)生的兩件事，在另一慣性系中一定是不同時(shí)發(fā)生的。在另一慣性系中一定是不同時(shí)發(fā)生的。2.2.在一個(gè)慣性系中既不同時(shí)，

4、又不同地發(fā)生的兩在一個(gè)慣性系中既不同時(shí)，又不同地發(fā)生的兩件事，在另一慣性系中倒有能夠是同時(shí)發(fā)生的。件事，在另一慣性系中倒有能夠是同時(shí)發(fā)生的。3. 3. 在一個(gè)慣性系中同時(shí)、同地發(fā)生的兩件事，在一個(gè)慣性系中同時(shí)、同地發(fā)生的兩件事，在別的慣性系中一定是同時(shí)的發(fā)生的。在別的慣性系中一定是同時(shí)的發(fā)生的。六、動(dòng)量、質(zhì)量與速度的關(guān)系六、動(dòng)量、質(zhì)量與速度的關(guān)系220cv1mm 220cv1vmvmp 2mcE ( (相對(duì)論的質(zhì)能關(guān)系式相對(duì)論的質(zhì)能關(guān)系式) )20202) 1(cmcmmcEk總能總能E靜能靜能E0七七. 動(dòng)能動(dòng)能? 一個(gè)孤立的物質(zhì)系統(tǒng)其內(nèi)部發(fā)生的過(guò)程總能一個(gè)孤立的物質(zhì)系統(tǒng)其內(nèi)部發(fā)生的過(guò)程總能

5、量守恒，這意味著其總質(zhì)量相對(duì)論質(zhì)量也守量守恒，這意味著其總質(zhì)量相對(duì)論質(zhì)量也守恒。恒。?核反響中系統(tǒng)的總能量守恒核反響中系統(tǒng)的總能量守恒, ,總質(zhì)量也守恒總質(zhì)量也守恒?在粒子碰撞過(guò)程中在粒子碰撞過(guò)程中, ,系統(tǒng)的動(dòng)量守恒系統(tǒng)的動(dòng)量守恒, ,總總質(zhì)量守質(zhì)量守恒。恒。220222)()()(cmPcmcPcmc 2m0c 2八、動(dòng)量與能量的關(guān)系八、動(dòng)量與能量的關(guān)系2、要使電子的速度從v1 =1.2108 m/s添加到v2 =2.4108 m/s必需對(duì)它作多少功？ (電子靜止質(zhì)量me 9.1110-31 kg) 解：根據(jù)功能原理，要作的功 A= E 根據(jù)相對(duì)論能量公式 E = m2c2- m1c2根據(jù)

6、相對(duì)論質(zhì)量公式 4.7210-14 J2.95105 eV 2/12202)/(1/cmmv2/12101)/(1/cmmv)1111(22122220cccmWvv 1.有以下幾種說(shuō)法：有以下幾種說(shuō)法： (1) 一切慣性系對(duì)物理根本規(guī)律都是等價(jià)的一切慣性系對(duì)物理根本規(guī)律都是等價(jià)的 (2) 在真空中，光的速度與光的頻率、光源的在真空中，光的速度與光的頻率、光源的運(yùn)動(dòng)形狀無(wú)關(guān)運(yùn)動(dòng)形狀無(wú)關(guān) (3) 在任何慣性系中，光在真空中沿任何方向的在任何慣性系中，光在真空中沿任何方向的傳播速率都一樣傳播速率都一樣 假設(shè)問(wèn)其中哪些說(shuō)法是正確的假設(shè)問(wèn)其中哪些說(shuō)法是正確的, 答案是答案是 (A) 只需只需(1)、(

7、2)是正確的是正確的 (B) 只需只需(1)、(3)是正確的是正確的 (C) 只需只需(2)、(3)是正確的是正確的 (D) 三種說(shuō)法都是正確的三種說(shuō)法都是正確的 D2. 以速度以速度v相對(duì)于地球作勻速直線運(yùn)動(dòng)的恒星所發(fā)相對(duì)于地球作勻速直線運(yùn)動(dòng)的恒星所發(fā)射的光子，其相對(duì)于地球的速度的大小為射的光子，其相對(duì)于地球的速度的大小為_(kāi) C 3. 關(guān)于同時(shí)性的以下結(jié)論中，正確的選項(xiàng)是關(guān)于同時(shí)性的以下結(jié)論中，正確的選項(xiàng)是 (A) 在一慣性系同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一慣性在一慣性系同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一慣性系一定不同時(shí)發(fā)生系一定不同時(shí)發(fā)生 (B) 在一慣性系不同地點(diǎn)同在一慣性系不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件

8、，在另一慣性系一定同時(shí)發(fā)生時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一慣性系一定同時(shí)發(fā)生. (C)在一慣性系同一地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在在一慣性系同一地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一慣性系一定同時(shí)發(fā)生另一慣性系一定同時(shí)發(fā)生 (D) 在一慣性系不同在一慣性系不同地點(diǎn)不同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一慣性系一定地點(diǎn)不同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一慣性系一定不同時(shí)發(fā)生不同時(shí)發(fā)生 C4.當(dāng)慣性系當(dāng)慣性系S和和S的坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)原點(diǎn)O和和O重合時(shí)，有一重合時(shí)，有一點(diǎn)光源從坐標(biāo)原點(diǎn)發(fā)出一光脈沖，在點(diǎn)光源從坐標(biāo)原點(diǎn)發(fā)出一光脈沖，在S系中經(jīng)過(guò)一系中經(jīng)過(guò)一段時(shí)間段時(shí)間t后在后在S系中經(jīng)過(guò)時(shí)間系中經(jīng)過(guò)時(shí)間t，此光脈沖的球，此光脈沖的球面方程用

9、直角坐標(biāo)系分別為：面方程用直角坐標(biāo)系分別為：S系系_； S系系_ 22222tczyx22222tczyx5. K系與系與K系是坐標(biāo)軸相互平行的兩個(gè)慣性系，系是坐標(biāo)軸相互平行的兩個(gè)慣性系，K系相對(duì)于系相對(duì)于K系沿系沿Ox軸正方向勻速運(yùn)動(dòng)一根剛軸正方向勻速運(yùn)動(dòng)一根剛性尺靜止在性尺靜止在K系中，與系中，與Ox軸成軸成 30角今在角今在K系中觀測(cè)得該尺與系中觀測(cè)得該尺與Ox軸成軸成 45角，那么角，那么K系相對(duì)系相對(duì)于于K系的速度是：系的速度是： (A) (2/3)c (B) (1/3)c (C) (2/3)1/2c (D) (1/3)1/2c C 6. 察看者甲以察看者甲以 0.8c的速度的速度c

10、為真空中光速為真空中光速相對(duì)于靜止的察看者乙運(yùn)動(dòng)，假設(shè)甲攜帶一相對(duì)于靜止的察看者乙運(yùn)動(dòng)，假設(shè)甲攜帶一質(zhì)量為質(zhì)量為1 kg的物體，那么的物體，那么 (1) 甲測(cè)得此物體甲測(cè)得此物體的總能量為的總能量為_(kāi)； (2) 乙測(cè)得此物體的總能量為乙測(cè)得此物體的總能量為_(kāi) 91016 J1.51017 J 7. 知一靜止質(zhì)量為知一靜止質(zhì)量為m0的粒子，其固有壽命為實(shí)驗(yàn)的粒子，其固有壽命為實(shí)驗(yàn)室丈量到的壽命的室丈量到的壽命的1/n，那么此粒子的動(dòng)能是，那么此粒子的動(dòng)能是_ ) 1(20ncm 8.一火箭的固有長(zhǎng)度為一火箭的固有長(zhǎng)度為L(zhǎng)，相對(duì)于地面作勻速直，相對(duì)于地面作勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度為線運(yùn)動(dòng)的速度為v 1，

11、火箭上有一個(gè)人從火箭的后，火箭上有一個(gè)人從火箭的后端向火箭前端上的一個(gè)靶子發(fā)射一顆相對(duì)于火箭端向火箭前端上的一個(gè)靶子發(fā)射一顆相對(duì)于火箭的速度為的速度為v 2的子彈在火箭上測(cè)得子彈從射出到的子彈在火箭上測(cè)得子彈從射出到擊中靶的時(shí)間間隔是：擊中靶的時(shí)間間隔是：(c表示真空中光速表示真空中光速) (A) (B) (C) (D) 21vv L2vL12vv L211)/(1cLvv 9. 當(dāng)粒子的動(dòng)能等于它的靜止能量時(shí)，它的運(yùn)當(dāng)粒子的動(dòng)能等于它的靜止能量時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)速度為動(dòng)速度為_(kāi) B c321 10、一宇航員要到離地球?yàn)?、一宇航員要到離地球?yàn)?光年的星球去游光年的星球去游覽假設(shè)宇航員希望把這路程縮短

12、為覽假設(shè)宇航員希望把這路程縮短為3光年，那么光年，那么他所乘的火箭相對(duì)于地球的速度應(yīng)是：他所乘的火箭相對(duì)于地球的速度應(yīng)是： (c表示表示真空中光速真空中光速) (A) v = (1/2) c (B) v = (3/5) c (C) v = (4/5) c (D) v = (9/10) c C 11、根據(jù)相對(duì)論力學(xué)、根據(jù)相對(duì)論力學(xué),動(dòng)能為動(dòng)能為 0.25 MeV的電子，其的電子，其運(yùn)動(dòng)速度約等于運(yùn)動(dòng)速度約等于 (A) 0.1c (B) 0.5 c (C) 0.75 c (D) 0.85 c ( c表示真空中的光速，電子的靜能表示真空中的光速，電子的靜能m0c2 = 0.51 MeV) 提示：提示

13、：20)1(cmKE C12、一察看者測(cè)得一沿米尺長(zhǎng)度方向勻速運(yùn)動(dòng)著、一察看者測(cè)得一沿米尺長(zhǎng)度方向勻速運(yùn)動(dòng)著的米尺的長(zhǎng)度為的米尺的長(zhǎng)度為 0.5 m那么此米尺以速度那么此米尺以速度v _ms-1接近察看者接近察看者 81060. 2 13、設(shè)電子靜止質(zhì)量為、設(shè)電子靜止質(zhì)量為me，將一個(gè)電子從靜止加，將一個(gè)電子從靜止加速到速率為速到速率為 0.6 c (c為真空中光速為真空中光速)，需作功，需作功_225. 0cme14、在某地發(fā)生兩件事，靜止位于該地的甲測(cè)得、在某地發(fā)生兩件事，靜止位于該地的甲測(cè)得時(shí)間間隔為時(shí)間間隔為4 s，假設(shè)相對(duì)于甲作勻速直線運(yùn)動(dòng)的，假設(shè)相對(duì)于甲作勻速直線運(yùn)動(dòng)的乙測(cè)得時(shí)間間

14、隔為乙測(cè)得時(shí)間間隔為5 s，那么乙相對(duì)于甲的運(yùn)動(dòng)速，那么乙相對(duì)于甲的運(yùn)動(dòng)速度是度是(c表示真空中光速表示真空中光速) (A) (4/5) c (B) (3/5) c (C) (2/5) c (D) (1/5) c B15. 令電子的速率為令電子的速率為v，那么電子的動(dòng)能，那么電子的動(dòng)能EK對(duì)于比對(duì)于比值值v / c的圖線可用以下圖中哪一個(gè)圖表示？的圖線可用以下圖中哪一個(gè)圖表示？c表表示真空中光速示真空中光速 DOEKv/c1.0(A)OEKv/c1.0(B)OEKv/c1.0(C)OEKv/c1.0(D)16. 一列高速火車(chē)以速度一列高速火車(chē)以速度u駛過(guò)車(chē)站時(shí)，固定在站駛過(guò)車(chē)站時(shí)，固定在站臺(tái)上

15、的兩只機(jī)械手在車(chē)廂上同時(shí)劃出兩個(gè)痕跡，臺(tái)上的兩只機(jī)械手在車(chē)廂上同時(shí)劃出兩個(gè)痕跡，靜止在站臺(tái)上的察看者同時(shí)測(cè)出兩痕跡之間的間靜止在站臺(tái)上的察看者同時(shí)測(cè)出兩痕跡之間的間隔為隔為1 m，那么車(chē)廂上的察看者應(yīng)測(cè)出這兩個(gè)痕，那么車(chē)廂上的察看者應(yīng)測(cè)出這兩個(gè)痕跡之間的間隔為跡之間的間隔為_(kāi) 2)/(1/1cu19. 察看者甲以察看者甲以 的速度的速度c為真空中光速相對(duì)為真空中光速相對(duì)于靜止的察看者乙運(yùn)動(dòng)，假設(shè)甲攜帶一長(zhǎng)度為于靜止的察看者乙運(yùn)動(dòng)，假設(shè)甲攜帶一長(zhǎng)度為l、截面積為截面積為S，質(zhì)量為，質(zhì)量為m的棒，這根棒安放在運(yùn)動(dòng)方的棒，這根棒安放在運(yùn)動(dòng)方向上，那么向上，那么 (1) 甲測(cè)得此棒的密度為甲測(cè)得此棒的

16、密度為 ； (2) 乙測(cè)得此棒的密度為乙測(cè)得此棒的密度為 c5417. 一電子以一電子以0.99 c的速率運(yùn)動(dòng)的速率運(yùn)動(dòng)(電子靜止質(zhì)量為電子靜止質(zhì)量為9.1110-31 kg)，那么電子的總能量是，那么電子的總能量是5.810-13 J，電子的經(jīng)典力學(xué)的動(dòng)能與相對(duì)論動(dòng)能之比電子的經(jīng)典力學(xué)的動(dòng)能與相對(duì)論動(dòng)能之比8.0410-2 18. (1) 在速度在速度_情況下粒子的動(dòng)量等于非相情況下粒子的動(dòng)量等于非相對(duì)論動(dòng)量的兩倍對(duì)論動(dòng)量的兩倍 (2) 在速度在速度_情況下粒子情況下粒子的動(dòng)能等于它的靜止能量的動(dòng)能等于它的靜止能量2/3cv2/3cvlSmlSm92520補(bǔ)充補(bǔ)充17題題. 半人馬星座半人馬

17、星座a星是間隔太陽(yáng)系最星是間隔太陽(yáng)系最近的恒星，它間隔地球近的恒星，它間隔地球S = 4.31016 m設(shè)有一設(shè)有一宇宙飛船自地球飛到半人馬星座宇宙飛船自地球飛到半人馬星座a星，假設(shè)宇宙星，假設(shè)宇宙飛船相對(duì)于地球的速度為飛船相對(duì)于地球的速度為v = 0.999 c，按地球上，按地球上的時(shí)鐘計(jì)算要用多少年時(shí)間？如以飛船上的時(shí)鐘的時(shí)鐘計(jì)算要用多少年時(shí)間？如以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算，所需時(shí)間又為多少年？計(jì)算，所需時(shí)間又為多少年？ 解：以地球上的時(shí)鐘計(jì)算：解：以地球上的時(shí)鐘計(jì)算：年5 . 4vSt年運(yùn)動(dòng)20. 0112222ctvcvSvStv以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算：以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算：相對(duì)論練習(xí)相對(duì)論練習(xí)5

18、5. . 一艘宇宙飛船的船身固有長(zhǎng)度為一艘宇宙飛船的船身固有長(zhǎng)度為L(zhǎng)0 L0 =90 m=90 m，相對(duì)于地面以，相對(duì)于地面以0.8 c (c0.8 c (c為真空中光速為真空中光速) )的勻速度的勻速度在地面觀測(cè)站的上空飛過(guò)在地面觀測(cè)站的上空飛過(guò) (1)(1)觀測(cè)站測(cè)得飛船的船身經(jīng)過(guò)觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？觀測(cè)站測(cè)得飛船的船身經(jīng)過(guò)觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？ (2)(2)宇航員測(cè)得船身經(jīng)過(guò)觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？宇航員測(cè)得船身經(jīng)過(guò)觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？ mcvLL541) 1 (220 S71025. 2vLtSvL701075. 3)2(t 21. 一門(mén)寬為一門(mén)寬為 ，今有一固定長(zhǎng)度為，今有一固定長(zhǎng)度為 的程度的程度細(xì)桿，在門(mén)外貼近門(mén)的平面沿其長(zhǎng)度方向勻速運(yùn)動(dòng)，假設(shè)站在細(xì)桿，在門(mén)外貼近門(mén)的平面沿其長(zhǎng)度方向勻速運(yùn)動(dòng)，假設(shè)站在門(mén)外的察看