大學物理學下冊答案第14章

第14章狹義相對論一選擇題14-1(1)對某觀察者來說，發(fā)生在某慣性系中同一地點、同一時刻的兩個事件，對于相對該慣性系作勻速直線運動的其它慣性系中的觀察者來說，它們是否同時發(fā)生？(2)在某慣性系中發(fā)生于同一時刻、不同地點的兩個事件，它們在其它慣性系中是否同時發(fā)生？關(guān)于上述兩個問題的正確答案是[](A)(1)同時,(2)不同時(C)(1)同時,(2)同時(B)(1)不同時,(2)同時(D)(1)不同時,(2)不同時解：選(A)。根據(jù)，(1)因為同一地點，所以(1)同時；(2)因為同一時刻、不同地點、同一時刻，代入上式可知，代入上式可知，所以(2)不同時。14-2在狹義相對論中，下列說法中哪些是正確的[](1)一切運動物體相對于觀察者的速度都不能大于真空中的光速。(2)質(zhì)量、長度、時間的測量結(jié)果都隨物體與觀察者的相對運動狀態(tài)而改變。(3)在一慣性系中發(fā)生于同一時刻、不同地點的兩個事件在其它一切慣性系中也是同時發(fā)生的。(4)慣性系中的觀察者觀察一個與它作勻速相對運動的時鐘時，會看到這時鐘比與它相對靜止的相同的時鐘走得慢些。(A)(1),(3),(4)(B)(1),(2),(4)(C)(1),(2),(3)(D)(2),(3),(4)解：選(B)。(1)根據(jù)光速不變原理，(1)正確；(2)由，和可知(2)正確；(3)根據(jù)，因為同一時刻、不同地點，代入上式可知，所以不同時，(3)錯誤；(4)根據(jù)可知，(4)正確。14-3在某地發(fā)生兩件事，與該處相對靜止的甲測得時間間隔為4s,若相對甲作勻速直線運動的乙測得時間間隔為5s，則乙相對于甲的運動速度是[](A)4c/5(B)c/5(C)2c/5(D)3c/5解：選(D)。由，代入數(shù)據(jù)，，得。14-4根據(jù)天體物理學的觀察和推算，宇宙正在膨脹，太空中的天體都離開我們的星球而去。假定在地球參考系上觀察到一顆脈沖星（發(fā)出周期性脈沖無線電波的星）的脈沖周期為0.50s,且這顆星正在以運行速度0.8c離我們而去，那么這顆星的固有脈沖周期應是[](A)0.10s(B)0.30s(C)0.50s(D)0.83s解：選(B)。由，代入數(shù)據(jù)，，得。14-5設某微觀粒子的總能量是它的靜止能量的k倍，則其運動速度的大小為（以c表示真空中的光速）[](A)(B)(C)(D)解：選(C)。由，得。二填空題14-6已知慣性系S′相對于慣性系S以0.5c的勻速度沿x軸方向運動，若從S′系的坐標原點O′沿x軸正方向發(fā)出一光波，則S系中測得此光波的波速為________。解：根據(jù)光速不變原理，S系中此光波波速為。14-7介子是不穩(wěn)定的粒子，在它自己的參考系中測得平均壽命是，如果它相對實驗室以0.8c的速度運動，那么實驗室坐標系中測得的介子的壽命是________。解：由，得。14-8牛郎星距離地球約16光年,宇宙飛船以________的勻速度飛行，將用4年的時間（宇宙飛船上的鐘指示的時間）抵達牛郎星。解：由，，得，代入數(shù)據(jù)，，得。14-9設電子靜止質(zhì)量為解：由，將一個電子從靜止加速到速率為0.6c，需作功________。，代入數(shù)據(jù)，得。14-10當粒子的動能等于它的靜止能量時，它的運動速度為________。解：由，得。三計算題14-11靜止的子的平均壽命約為。今在8km的高空，由于介子的衰變產(chǎn)生一個速度為的子，問此子有無可能到達地面？解：由，，得，代入數(shù)據(jù)，，得，而，因此，此子有可能達到地面。14-12一艘宇宙飛船船身固有長度為，相對于地面以的勻速度從一觀測站的上空飛過。（1）觀測站測得飛船的船身通過觀察站的時間間隔是多少？（2）宇航員測得船身通過觀察站的時間間隔是多少？解：（1）觀測站測時間間隔，由（2）宇航員測時間間隔，由，，得，代入數(shù)據(jù)，，得；，代入數(shù)據(jù)，，得。14-13要使電子的速度從增加到，必須對它作多少功？（電子的靜止質(zhì)量）解：由，代入數(shù)據(jù)，得。14-14設快速運動的介子的能量約為，這種介子在靜止時的能量為。若這種介子的固有壽命是，求它在實驗室運動的距離。解：由，，得，，而，代入數(shù)