物理學教程第二課后答案

1、第十五章第十五章狹義相對論狹義相對論15－1有下列幾種說法：(1)兩個相互作用的粒子系統(tǒng)對某一慣性系滿足動量守恒，對另一個慣性系來說，其動量不一定守恒；(2)在真空中，光的速度與光的頻率、光源的運動狀態(tài)無關；(3)在任何慣性系中，光在真空中沿任何方向的傳播速率都相同.其中哪些說法是正確的？()(A)只有(1)、(2)是正確的(B)只有(1)、(3)是正確的(C)只有(2)、(3)是正確的(D)三種說法都是正確的分析與解分析與解物理相對性

2、原理和光速不變原理是相對論的基礎.前者是理論基礎，后者是實驗基礎.按照這兩個原理，任何物理規(guī)律(含題述動量守恒定律)對某一慣性系成立，對另一慣性系也同樣成立.而光在真空中的速度與光源頻率和運動狀態(tài)無關，從任何慣性系(相對光源靜止還是運動)測得光速均為3108ms1.迄今為止，還沒有實驗能推翻這一事實.由此可見，(2)(3)說法是正確的，故選(C).15－2按照相對論的時空觀，判斷下列敘述中正確的是()(A)在一個慣性系中兩個同時的事件，

3、在另一慣性系中一定是同時事件(B)在一個慣性系中兩個同時的事件，在另一慣性系中一定是不同時事件(C)在一個慣性系中兩個同時又同地的事件，在另一慣性系中一定是同時同地事件(D)在一個慣性系中兩個同時不同地的事件，在另一慣性系中只可能同時不同地(Ｅ)在一個慣性系中兩個同時不同地事件，在另一慣性系中只可能同地不同時分析與解分析與解設在慣性系Ｓ中發(fā)生兩個事件，其時間和空間間隔分別為Δt和Δx，按照洛倫茲坐標變換，在Ｓ′系中測得兩事件時間和空間間

4、隔分別為和221ΔΔΔβxctt????v21ΔΔΔβtxx????v討論上述兩式，可對題述幾種說法的正確性予以判斷：說法(A)(B)是不正確的，這是因為在一個慣性系(如Ｓ系)發(fā)生的同時(Δt＝0)事件，在另一個慣性系(如Ｓ′系)中是否同時有兩種可能，這取決于那兩個事件在Ｓ系中發(fā)生的地點是同地(Δx＝0)還是不同地(Δx≠0).說法(D)(Ｅ)也是不正確的，由上述兩式可知：在Ｓ系發(fā)生兩個同時(Δt＝0)不同地(Δx≠0)事件，在Ｓ′系中

5、一定是既不同時(Δt′≠0)也不同地(Δx′≠0)，但是在Ｓ系中的兩個同時同地事s1025.11721211???????cxctt2vv(2)同理，第二個事件發(fā)生的時刻為s105.31722222???????cxctt2vv所以，在Ｓ′系中兩事件的時間間隔為s1025.2Δ712????????ttt15－6設有兩個參考系Ｓ和Ｓ′，它們的原點在t＝0和t′＝0時重合在一起.有一事件，在Ｓ′系中發(fā)生在t′＝8.010－8s，x′＝60

6、m，y′＝0，z′＝0處，若Ｓ′系相對于Ｓ系以速率v＝0.6c沿xx′軸運動，問該事件在Ｓ系中的時空坐標各為多少？分析分析本題可直接由洛倫茲逆變換將該事件從Ｓ′系轉(zhuǎn)換到Ｓ系.解由洛倫茲逆變換得該事件在Ｓ系的時空坐標分別為m9312??????ctxx2vvy＝y(tǒng)′＝0z＝z′＝0s105.21722????????cxctt2vv15－7一列火車長0.30km(火車上觀察者測得)，以100kmh1的速度行駛，地面上觀察者發(fā)現(xiàn)有兩個閃電同

7、時擊中火車的前后兩端.問火車上的觀察者測得兩閃電擊中火車前后兩端的時間間隔為多少？分析分析首先應確定參考系，如設地面為Ｓ系，火車為Ｓ′系，把兩閃電擊中火車前后端視為兩個事件(即兩組不同的時空坐標).地面觀察者看到兩閃電同時擊中，即兩閃電在Ｓ系中的時間間隔Δt＝t2－t1＝0.火車的長度是相對火車靜止的觀察者測得的長度(注：物體長度在不指明觀察者的情況下，均指相對其靜止參考系測得的長度)，即兩事件在Ｓ′系中的空間間隔Δx′＝x′2－x′1