高中物理 第五章 相对论 第三节 质能方程与相对论速度合成定理自我小测 粤教版选修3-4

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1、质能方程与相对论速度合成定理1如果宇航员驾驶一艘飞船以接近于光速的速度朝一星体飞行，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动(　　)A．你的质量在减少B．你的心脏跳动在慢下来C．你永远不能由自身的变化知道你是否在运动D．你在变大2用质子轰出锂核Li，生成2个α粒子，若用mp表示质子的质量，m表示锂核质量，mα表示α粒子质量，则此反应中释放的能量ΔE＝______.3如果粒子的动能等于静质能的一半，求该粒子的速度．4两只宇宙飞船相对某遥远的恒星以0.8c的速率向相反方向移开，试用速度变换法则证明，两飞船的相对速度是c

2、，并与相对论速度变换所得结果进行比较．5如果总能量是静质能的k倍，求该粒子的速度．6(探究)请探究质量和能量的关系．参考答案1解析：宇航员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可能发现自身的变化，所以选项A、B、D错误，选项C正确．答案：C2解析：核反应过程中有能量放出，因此有质量亏损，根据ΔE＝Δmc2，而Δm＝mp＋m－2mα，所以ΔE＝(mp＋m－2mα)c2.答案：(mp＋m－2mα)c23解析：由题意Ek＝mc2－m0c2＝m0c2所以m＝m0＝即v＝c＝0.75c＝2.24×108m/

3、s.答案：2.24×108m/s4答案：本题中两飞船的运动方向相反设恒星为K系，飞船A为K′系，并沿x轴正方向运动，取飞船B为研究对象，沿x轴负方向运动．飞船B在K系中的速度为ux′＝＝＝－c问题得证5解析：粒子总能量E＝mc2＝kmoc2所以m＝km0＝即v＝c＝.答案：6解析：上一世纪成功做出的正负电子湮灭实验，在这个实验中，作为“宇宙之砖”的亚原子粒子“电子”消失了，转化为光子辐射出来，而光子仅是能量子．没有静止质量．如此，静止质量“消失”，转化为能量．而根据相对论及质能关系，此时光子有运动质量，并且两个电

4、子静止质量与运动能量对应质量之和等于光子的运动质量；两个电子原来对外表现出的动能和势能之和．再加上电子静止质量对应的能量等于光子的能量．答案：根据相对论，在质与能之间没有本质的区别，质量可以代表着能量．质能关系实际上包含两个守恒定律：质量守恒和能量守恒．由此看出，第一，质量和能量都是物质的属性，绝不能把物质和它们的属性等同起来；第二，质量和能量在量值上的联系，绝不等同于这两个量可以相互转变．事实上，在一切过程中，这两个量是分别守恒的，能量转化和守恒定律是一条普遍规律，质量守恒定律也是一条普遍规律，并没有发生什么能

5、量向质量转变或质量向能量转变的情况．质量和能量都是物质的属性，质量和能量不可分割，具有一定质量的物质必具有和这质量相当的能量，反过来具有某种能量的物质也具有和这能量相当的质量；能量守恒代表质量守恒，质量守恒代表能量守恒．