三峽大學(xué)大學(xué)物理第五章答案

1、1第5章狹義相對(duì)論狹義相對(duì)論習(xí)題答案習(xí)題答案1.牛頓力學(xué)的時(shí)空觀與相對(duì)論的時(shí)空觀的根本區(qū)別是什么？二者有何聯(lián)系？答：牛頓力學(xué)的時(shí)空觀認(rèn)為自然界存在著與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的絕對(duì)空間和時(shí)間，這種空間和時(shí)間是彼此孤立的；狹義相對(duì)論的時(shí)空觀認(rèn)為自然界時(shí)間和空間的量度具有相對(duì)性，時(shí)間和空間的概念具有不可分割性，而且它們都與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。在遠(yuǎn)小于光速的低速情況下，狹義相對(duì)論的時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的時(shí)空觀趨于一致。2.狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理是什么？答：狹

2、義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理是：（1）相對(duì)性原理在所有慣性系中，物理定律都具有相同形式；（2）光速不變?cè)碓谒袘T性系中，光在真空中的傳播速度均為與光源運(yùn)動(dòng)與否無(wú)關(guān)。c3你是否認(rèn)為在相對(duì)論中，一切都是相對(duì)的？有沒(méi)有絕對(duì)性的方面？有那些方面？舉例說(shuō)明。解在相對(duì)論中，不是一切都是相對(duì)的，也有絕對(duì)性存在的方面。如，光相對(duì)于所有慣性系其速率是不變的，即是絕對(duì)的；又如，力學(xué)規(guī)律，如動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律等在所有慣性系中都是成立的，即相對(duì)于不同的慣性

3、系力學(xué)規(guī)律不會(huì)有所不同，此也是絕對(duì)的；還有，對(duì)同時(shí)同地的兩事件同時(shí)具有絕對(duì)性等。4設(shè)系相對(duì)系以速度沿著正方向運(yùn)動(dòng)，今有兩事件對(duì)系來(lái)說(shuō)是同時(shí)發(fā)生的，問(wèn)在以下SSuxS兩種情況中，它們對(duì)系是否同時(shí)發(fā)生？S（1）兩事件發(fā)生于系的同一地點(diǎn)；S（2）兩事件發(fā)生于系的不同地點(diǎn)。S解由洛倫茲變化知，第一種情況，，，故系中2()vttxc???????0x??0t??S，即兩事件同時(shí)發(fā)生；第二種情況，，，故系中，兩事件不同時(shí)0t???0x??0t??S

4、0t???發(fā)生。55飛船A中的觀察者測(cè)得飛船B正以的速率尾隨而來(lái)，一地面站測(cè)得飛船A的速率0.4c為，求：0.5c（1）地面站測(cè)得飛船B的速率；（2）飛船B測(cè)得飛船A的速率。解選地面為S系，飛船A為系。S?（1），0.40.5xvcuc??2341xxxvuvcvvc????（2）0.4BAABxvvvc??????5.65.6慣性系S′相對(duì)另一慣性系沿軸作勻速直線運(yùn)動(dòng)，取兩坐標(biāo)原點(diǎn)重合時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起Sx點(diǎn)在S系中測(cè)得兩事件的時(shí)空坐標(biāo)分

5、別為=6104m=2104s，以及=12104m=1101x1t2x2t4s已知在S′系中測(cè)得該兩事件同時(shí)發(fā)生試問(wèn)：(1)S′系相對(duì)S系的速度是多少(2)系中測(cè)得的兩事件的空間間隔是多少S?解:設(shè)相對(duì)的速度為，)(S?Sv(1))(1211xcvtt????3面積為233(2)1020Sabddd????????由題意24()12102d????由此得到2442233412107.2107.2()2020Sdmcm???????????

6、510510一宇航員要到離地球?yàn)?光年的星球去旅行如果宇航員希望把這路程縮短為3光年，則他所乘的火箭相對(duì)于地球的速度是多少解:因?yàn)?01ll????2351???2315???∴ccv542591???511某種介子靜止時(shí)的壽命是。如它在實(shí)驗(yàn)室中的速率為，在它的一生中810s?8210ms?能飛行多少米？解：介子靜止時(shí)的壽命是固有時(shí)間，由于它相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)驗(yàn)室觀測(cè)的壽命是非固有時(shí)間。在實(shí)驗(yàn)室觀測(cè)的介子壽命為：880282282

7、103101.3425(210)11(310)suc?????????????所以介子一生中能飛行距離為：2.68scm????512兩個(gè)慣性系中的觀察者和以(表示真空中光速)的相對(duì)速度相互接近，如果OO?0.6ccO測(cè)得兩者的初始距離是20m，則測(cè)得兩者經(jīng)過(guò)多少時(shí)間相遇O?解測(cè)得的是固有時(shí)間，測(cè)得相遇時(shí)間為，又O?t??Ot?cvLt6.0200???所以測(cè)得的固有時(shí)間為O?t??∴vLtt201????????8200.88.89