三峽大學大學物理第五章答案

1、1第5章狹義相對論狹義相對論習題答案習題答案1.牛頓力學的時空觀與相對論的時空觀的根本區(qū)別是什么？二者有何聯(lián)系？答：牛頓力學的時空觀認為自然界存在著與物質運動無關的絕對空間和時間，這種空間和時間是彼此孤立的；狹義相對論的時空觀認為自然界時間和空間的量度具有相對性，時間和空間的概念具有不可分割性，而且它們都與物質運動密切相關。在遠小于光速的低速情況下，狹義相對論的時空觀與牛頓力學的時空觀趨于一致。2.狹義相對論的兩個基本原理是什么？答：狹

2、義相對論的兩個基本原理是：（1）相對性原理在所有慣性系中，物理定律都具有相同形式；（2）光速不變原理在所有慣性系中，光在真空中的傳播速度均為與光源運動與否無關。c3你是否認為在相對論中，一切都是相對的？有沒有絕對性的方面？有那些方面？舉例說明。解在相對論中，不是一切都是相對的，也有絕對性存在的方面。如，光相對于所有慣性系其速率是不變的，即是絕對的；又如，力學規(guī)律，如動量守恒定律、能量守恒定律等在所有慣性系中都是成立的，即相對于不同的慣性

3、系力學規(guī)律不會有所不同，此也是絕對的；還有，對同時同地的兩事件同時具有絕對性等。4設系相對系以速度沿著正方向運動，今有兩事件對系來說是同時發(fā)生的，問在以下SSuxS兩種情況中，它們對系是否同時發(fā)生？S（1）兩事件發(fā)生于系的同一地點；S（2）兩事件發(fā)生于系的不同地點。S解由洛倫茲變化知，第一種情況，，，故系中2()vttxc???????0x??0t??S，即兩事件同時發(fā)生；第二種情況，，，故系中，兩事件不同時0t???0x??0t??S

4、0t???發(fā)生。55飛船A中的觀察者測得飛船B正以的速率尾隨而來，一地面站測得飛船A的速率0.4c為，求：0.5c（1）地面站測得飛船B的速率；（2）飛船B測得飛船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′相對另一慣性系沿軸作勻速直線運動，取兩坐標原點重合時刻作為計時起Sx點在S系中測得兩事件的時空坐標分

5、別為=6104m=2104s，以及=12104m=1101x1t2x2t4s已知在S′系中測得該兩事件同時發(fā)生試問：(1)S′系相對S系的速度是多少(2)系中測得的兩事件的空間間隔是多少S?解:設相對的速度為，)(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為5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于地球的速度是多少解:因為201ll????2351???2315???∴ccv542591???511某種介子靜止時的壽命是。如它在實驗室中的速率為，在它的一生中810s?8210ms?能飛行多少米？解：介子靜止時的壽命是固有時間，由于它相對于實驗室運動，從而實驗室觀測的壽命是非固有時間。在實驗室觀測的介子壽命為：880282282

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