狭义相对论

知识网络构建．长度的收缩效应设静止物体长为L，在此长度方向上运动的速度为v时，在此惯性系中测量的长度为L′，则有L′＝L1－vc2，即L′L.牛牛文库文档分享说明：(1)不同惯性系中的观察者对同一物体进行测量，测得结果并不相同，但并不是物体本身发生了收缩，而是狭义相对论时空观的一种体现，在相对静止的参考系中测得的物体长度最长．(2)在垂直于物体运动方向不发生长度的收缩效应．(3)我们平时观察不到这种长度收缩效应，是因为我们生活在比光速低很多的低速世界里，v≪c，L′＝L，长度收缩效应可忽略不计．一个杆沿着车厢运动的方向固定在火车上，和车一起运动．在火车上的人看来，杆是静止的，测得杆长为L，地面上的人认为车是运动的，测得杆长为L′.则下列说法中正确的是()A．地面上的人与车上的人测得杆长相等，即L＝L′B．地面上的人与车上的人测得杆长不相等，即LL′C．地面上的人与车上的人测得杆长不相等，即LL′D．测得的长度无法比较牛牛文库文档分享【精讲精析】在火车上的人看来，杆是静止的，地面上的人看到杆在运动，因动杆变短，故地面上的人测得的长度较小．【答案】B．时间延缓效应对某一物理事件，在静止参考系中观测所经历时间为Δt，在高速运动的参考系中观测所经历时间为Δt′，则Δt＝Δt′1－vc2，有ΔtΔt′，即看起来运动的钟比静止的钟走得慢．牛牛文库文档分享说明：(1)相对论中的钟走得一样快，时间延缓是一种观测效应，是相对论时空观的体现，不是时钟走得快了或慢了．(2)时间延缓效应指的是一个相对于我们在高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长，惯性系速度越大，观察到的过程所经历的时间越长，我们平时没有观察到这类时间延缓是因为在低速领域v≪c，以至于Δt＝Δt′，即时间延缓效应忽略不计．牛牛文库文档分享(3)由于运动是相对的，故在某一参考系中观察另一个不同的参考系里发生的物理事件总感到时间延缓效应，在相对静止的惯性系中测量的时间最短．－1所示，A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在两个火箭上，以速度vB、vC朝同一方向飞行，且vBvC.地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？哪个走得最快？图6－1牛牛文库文档分享【精讲精析】地面上的观察者认为C钟走得最慢，因为它相对观察者的速度最大．根据公式Δt＝Δt′1－vc2可知，相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢．地面时钟v＝0，它所记录的两个事件的时间间隔最大，即地面时钟走得最快．【答案】C钟走得最慢；A钟走得最快．．质速关系经典力学中质量与所处位置及运动无关，是恒定不变的，但基于相对论和其他物理原理，可推出物体的质量是变化的，当物体在所处的惯性系中静止时，它具有最小的质量m0，这个质量叫做静质量．当物体以速度v相对于某惯性系运动时，在这个惯性系观测它的质量为m＝m01－vc2.对于低速运动的物体，v≪c，m＝m0其质量变化忽略不计．，质量为m，于是求得此棒线密度为ρ.假定此棒以速度v在棒长方向上运动，此人再测棒的线密度应为多少？若棒在垂直长度方向上运动，它的线密度又为多少？牛牛文库文档分享【精讲精析】线密度为ρ＝ml，当沿棒长方向运动时，m、l都要满足相对性原理，这时要通过推算来解决．沿垂直长度方向运动，则l不必满足相对性原理．因m′＝m1－vc2，l′＝l1－vc2故ρ′＝m′l′＝ml·11－vc2＝ρ1－v2c2的方向和棒垂直时：m″＝m1－vc2，l″＝l所以ρ″＝ρ1－vc2.【答案】ρ1－v2c2ρ1－vc2．质能关系E＝mc2或ΔE＝Δmc2说明：(1)此式通常叫做爱因斯坦质能关系方程，被爱因斯坦看做他的狭义相对论最有意义的成果，此式表明任何质量m都对应着相应的能量mc2，为开发和利用原子能提供了理论基础．(2)ΔE＝Δmc2表示随着一个物体质量的减少(质量亏损)，会释放一定的能量，重核裂变反应核轻核聚变反应使这一方程得到了验证，使人类进入了核能时代．年，爱因斯坦创立了“相对论”，提出了著名的质能方程．下面涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是()A．若物体能量增大，则它的质量增大B．若物体能量增大，则它的质量减小C．若核反应过程质量减小，则需吸收能量D．若核反应过程质量增大，则会放出能量【精讲精析】由E＝mc2，若E增大，则m增大；若E减小，则m减小，故A正确、B错．若m减小，则E减小；若m增大，则E增大，故C、D错．【答案】A．入射光的频率与金属的极限频率光是一种电磁波，各种颜色的光都具有一定的频率；光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中的某个电子吸收，电子吸收光子后，能量增加．如果能量足够大，电子就能克服金属内正电荷对它的引力，离开金属表面，逃逸出来，成为光电子．能使金属发生光电效应的入射光的最小频率，称为这种金属的极限频率ν0.．光子的能量与入射光的强度光子的能量是一份一份的，每个光子的能量为E＝hν，它的大小取决于光的频率；入射光的强度指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量．．光电子的最大初动能与光电子的动能电子吸收光子的能量后，一部分用于克服核的引力做功W，一部分用于从金属内部向表面运动时克服其他原子阻碍做功W′，剩余部分转化为光电子的初动能，即Ek＝hν－W－W′，只有直接从金属表面飞出的电子才具有最大初动能Ekm＝hν－W(W′＝0)．上述W即为该种金属的逸出功W＝hν0，对于确定的金属W是恒定的，故光电子的最大初动能只随着入射光频率的增大而增大．．光电流与饱和光电流在一定频率与强度的光照射下，光电流随电压U的增大而增大，当U比较大时，光电流达到饱和值Im，即使再增大U，在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动，也就不能形成超过饱和光电流Im的光电流．在入射光频率不变的情况下，光电流强度(指光电流的饱和值)正比于单位时间内照射到金属表面单位面积的光子数，即入射光的强度．(2010年高考浙江卷)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图6－2所示，则可判断出()图6－2．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能牛牛文库文档分享【精讲精析】由于是同一光电管，因而不论对哪种光，极限频率和金属的逸出功相同，对于甲、乙两种光，反向截止电压相同，因而频率相同，A项错误；丙光对应的反向截止电压较大，因而丙光的频率较高，波长较短，对应的光电子的最大初动能较大，故C、D均错，只有B项正确．【答案】B牛牛文库文档分享