物理教材习题答案(1) - 图文(6)

2．在地球上观察到一束光在t1时刻发出，另一束光在t2时刻发出，那么地球上的计时器显示这两束光发出的时间差是?t?t2-t1。假定光束本身可以计时，是不是第二束光认为自己与第一束光发出的时间差也是?t?t2-t1？为什么？

答：时间间隔为零，因为对于光线来讲，经历的时间永远为零。

3．如果我们乘坐一艘宇宙飞船从地球旁经过，飞船相对于地球的速度为光速的一半，那么我们看到的地球还是圆形吗？如果宇宙飞船的速度等于光速，我们看到的地球是什么形状？为什么？

答：飞行速度为二分之一光速时地球是椭圆，因为前进方向长度收缩；宇宙飞船的速度等于光速时地球是一个没有厚度的圆盘，因为前进方向没有长度了。

4．一个物体在持续的外力作用下，它的速度是不是可以无限制地增加？为什么？

答：不会无限增加，因为随着速度增加，物体质量即惯性就越来越大，速度极限是光速，但永远达不到光速。 二、综合题

1．一艘宇宙飞船以v?0.6c的速度从地球上静止的观察者面前飞过，假设飞船上安装有一个边长为1m的立方体，则该观察者看到的物体形状是什么？边长为多少？

解：地球上的观察者看到这个物体的形状是长方体，在前进方向看到的长度为

l?l02v2（0.6c）1-2?1m?1-?0.8m 2cc在其他方向，长度仍为1m。

2．如果通过外力作用使质子的速度从v1?1.0?107m/s增加到

v2?2.0?108m/s，外力对它作的功是多少？(质子静止质量mp?1.67?10-27kg)

解：质子速度为v1?1.0?107m/s时总能量为：

E1?mpc2v121-2c?1.67?10-27kg?(3?108m/s)2(1.0?107m/s)21-(3?108m/s)2?1.502?10-10J

质子速度为v2?2.0?108m/s时总能量为：

E2?mpc22v211-2c?1.67?10-27kg?(3?108m/s)2(2.0?108m/s)21-(3?108m/s)2?2.016?10-10J

则施加外力使质子的速度从v1?1.0?107m/s增加到v2?2.0?108m/s外力必须对它作的功为

W?E2-E1?2.016?10-10J?1.502?10-10J?5.14?10-11J

3．（答案有差异） 半人马星座?星是距离太阳系最近的恒星，它到地球的距离是4.3?1016m.假设一宇宙飞船从地球飞到?星，飞船相对于地球的速度为

v?0.99c。以地球上的时钟计算，飞船需要用多少年时间才能到达该星？以飞

船上的时钟计算，飞船又需多少年时间？

解：以地球上的时钟计算，需要的时间为

l4.3?1016m8t1???1.44781145?10s?4.59098年即1676天 8v0.99?3?10m/s如果以飞船为参考系，地球到?星的距离变为

l?l02v2（0.99c）16151-2?4.3?10m?1-?6.066?10m 2cc则以飞船上的时钟计算，需要的时间为

6.066?1015m7t1??2.04242424?10s?236.3天?0.647年 80.99?3?10m/s思考题

思考题3-1: 在物理学发展的过程中，为了纪念物理学家们的贡献，往往以他们的名字来命名他们提出的理论或获得的结论。但是，为什么狭义相对论中的时空坐标变换不称为爱因斯坦变换，而是洛仑兹变换呢？

参考答案：虽然狭义相对论的根本理论是爱因斯坦全面提出来的，但是在狭义相对论出现之前，经典力学无法解释迈克尔孙实验结果，洛仑兹提出了一套坐

标变换公式，可以很好地解释迈克尔孙实验结果，但洛仑兹只是站在经典力学修修补补的角度，没有意识到这个变换公式所蕴含的深刻的物理实质。在爱因斯坦提出狭义相对论之后，发现洛仑兹的坐标变换公式是狭义相对论的自然推论，后人为了纪念洛仑兹，就将狭义相对论的坐标变换公式称为洛仑兹变换。 思考题3-2 按照狭义相对论的结果，一名身高1.8m的胖人以接近光速做水平运动时，地面的观察者看到他的身材和身高将会怎样变化? 人们是否可以利用这种变化呢?

参考答案：身高1.8m的胖人以接近光速作水平运动时，地面上的人看到他的身高没有变化，但身体将变得非常苗条；现代社会的人类很欣赏苗条的身材，但相对论引起的身体苗条，人们无法利用，因为对于运动的这个人自己来讲，他并没有变得苗条。

思考题3-3 如果将一对双胞胎兄弟中的一个送去做星际旅行，他乘坐的飞船以近光速运行，并在地球时间60年后返回地球，如图片3-6所示。请问：双胞胎兄弟的年龄是一样吗？会出现一个是老人一个还是孩子的情况吗？为什么？

参考答案：双胞胎再次相遇以后，他们的年龄将不一样；会出现一个是老人另一个是孩子的情况；因为根据相对论的结论，高速运动的坐标系中的时钟会变慢，60年后返回地球的这个兄弟会感觉他经历的时间远远小于60年。

图示3-6 双胞胎佯缪 科学问题的解析

核能与核武器

核武器是指利用核裂变或聚变反应释放的巨大能量而产生爆炸作用，并具有大规模杀伤破坏力的武器的总称。例如原子弹、氢弹、中子弹等，如图片3-12所示。

美国于1945年8月6日和9日先后在日本的广岛和长崎投下了两颗原子弹，显示了原子弹空前的杀伤力和破坏力。现在核武器杀伤力

图片3-12原子弹爆炸

更强,一旦发生战争,全球的各种核武器足以毁灭整个世界,因此这样的“核战争”中没有赢家，只要自我毁灭。 请分析：

1. 爱因斯坦发现了质能关系，但他绝对没想到核能会被用来做成原子弹.如何客观地看待这一事实？

2. 面对核武器可能给人类的巨大伤害，人们应该做些什么？ 3. 为了更好地、合理地利用核能，人类可以开辟哪些新的途径？ 参考答案：1.科学本无所谓“好与坏”、“对与错”，但科学研究的结果却让人们不断地挑战自己的是非观念，人们只有客观、科学地去审视这个世界上发生的一切，知道“什么可为”而“什么不可为”，合理而有效的利用科学为人类造福。

2. 在当今社会，其实核武器最大的作用已经不是作为战争的利器,而是作为一个威慑他国的战略性武器，不能轻易使用。人类最好停止核武器的研制,建立一个和平的世界。 …… 此处隐藏：940字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……