2019-2020年物理粤教版选修3-4课后集训：第五章第三节质能方程与相对论速度合成定理 Word版含解析.doc

2019-2020年物理粤教版选修3-4课后集训：第五章第三节质能方程与相对论速度合成定理 Word版含解析1.如果物体高速运动，速度的变换法则是什么？答案：速度变换公式为u=,其中v为参考系对地速度，u为观察者相对于参考系运动的速度，u为观察者对地速度.2.上题中如果u=0.6c,v=0.6c,它们的合速度为多大？答案：综合运用3.一物体静止时质量为m，当速度分别为v1=7.8 km/s和v2=0.8c的速度飞行时，质量分别为多少？答案：m1=m,m2=.4.两个电子相向运动，每个电子对于实验室的速度都是，它们的相对速度是多少？在实验室中观测，每个电子的质量是多少？计算结果中的光速c和电子的静质量me不必代入数值.解析：设在实验室中观察，甲电子向右运动，乙电子向左运动.若以乙电子为“静止”参考系，即O系，实验室（记为O系)就以的速度向右运动，即O系相对于O系速度为v=（图5-3-1）.甲电子相对于O系的速度为u=.这样，甲电子相对于乙电子的速度就是在O系中观测到的甲电子的速度u，根据相对论的速度合成公式，这个速度是图5-3-1u=.在实验室中观测，每个电子的质量是m=.答案：,5.一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动.此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，电子的衰变方向与粒子运动方向相同.求电子相对于实验室参考系的速度.解析：已知v=0.05c，ux=0.8c,由相对论速度叠加公式得ux=0.817c.答案：0.817c6.一个电子被电压为106 V的电场加速后，其质量为多少？速率为多大？解析：Ek=eU=1.610-19106 J=1.610-13 JEk=mc2-m0c2,m= =2.6910-30 kg.由m=得v=2.82108（ms-1)0.94c答案：2.6910-30 kg,0.94c7.一个原来静止的电子，经过100 V的电压加速后它的动能是多少？质量改变了百分之几？速度是多少？这时能不能使用公式Ek=m0v2？解析：加速后电子的动能是Ek=qU=1.610-19100 J=1.610-17 J,因为Ek=mc2-mec2,所以m-me=,因此.把数值代入，得=2.010-4,即质量改变了0.02%.这说明在100 V电压加速后，电子的速度与光速相比仍然很小，因此可以用Ek=mev2这个公式.由Ek=mev2得电子的速度v=m/s=5.9106 m/s.这个速度虽然达到了百万米每秒的数量级，但仅为光速的2%.答案：1.610-17 J,0.02%,5.9106 m/s，能附送：2019-2020年物理粤教版选修3-4课后集训：第五章第二节时空相对性 Word版含解析1.在一惯性系中观测，有两个事件同时不同地，则在其他惯性系中观察，结果是( )A.一定同时 B.可能同时C.不可能同时，但可能同地 D.不可能同时，也不可能同地答案：B2.某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这路程缩短为3光年，则他所乘的飞船相对地球的速度为（ ）A.0.5c B.0.6c C.0.8c D.0.9c解析：由公式L=，得v=0.8c答案：C3.数学上的“事件”指的是什么？答案：一个事件就表示为空间和时间的一组坐标（x,y,z,t)4.一列很长的火车沿平直轨道飞快地匀速行驶，在车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前后壁，这是几个事件？车上的观察者和地面上静止的观察者看法是否一致？答案：两个，车上的观察者认为这两个事件是同时发生的，而地面上观察者认为是不同时的.5.日常生活中，我们观察到长度的相对性了吗？解析：由于物体速度vc,则有1-（)21，可以得出LL.答案：观察不到6.长度的变短是绝对的，还是相对的？解析：如果两条平行的杆在沿自己的长度方向做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了.答案：长度的变短是相对的.综合运用7.人马星座a星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.31016 m.设有一宇宙飞船自地球往返于人马星座a星之间.若宇宙飞船的速度为0.999c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多少时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多少？解析：以地球上的时钟计算：t=s=2.87108 s=9年；若以飞船上的时钟计算：因为t=t/,所以得t=t=2.87108s=1.28107 s=0.4年答案：9年，0.4年8.长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，物体在运动方向长度缩短了.一艘宇宙飞船的船身长度为L0=90 m，相对地面以u=0.8c的速度在一观测站的上空飞过.（1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？（2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？解析：（1)观测站测得船身的长度为L=L0m=54 m,通过观测站的时间间隔为t=2.2510-7 s.（2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为t=3.7510-7 s.答案：（1)2.2510-7 s （2)3.7510-7 s