第五次作业 狭义相对论
一、选择题： 1.BC； 2.C； 3.C； 4.A； 5.B； 6.D； 7.A； 8.D。 二、填空题： 1. 相对性原理；光速不变原理。 2. 2.5小时（150分钟）。
3. 0.72m；44°。 4．l2v21?2。 5. 1.64×10-13 J。 c6. 9.47×10-31 kg。 7. 0.25m0c2。 8. 9.0×10-19 kg.m.s-1
三、问答题：
1．答：一个封闭系统的总能量是守恒的，但是不是静止质量守恒，而是相对论质量守恒。
正负电子湮灭时，产生两个光子。与正负电子相应的静质量全部转化为光子的动质量，总质量是守恒的。
2．答：相对论的时空观认为时、空互相联系，时空同运动着的物质不可分割，这就否定了经典力学中时空相互独立的观念。相对论还认为时空度量具有相对性，这就否定了经典力学中认为时空度量与参照系无关的概念。 四、计算与证明：
1. 证明：在S系中，光子沿x轴正方向运动，速度为c。根据速度变换式，S?系中测得的
c?u?c 得证 u1?2cc?t?202. 解：（1）运动时间：?t???25s
22v1?0.61?xc2光子的速度为： v??2vx （2）运动长度：l?l?1?2?21?0.62?1.6m
c （3）K?系中：E0?m0c2?2?(3?108)2?1.8?1017J
1.8?1017 K系中：E?mc???2.25?1017J
20.8vx1?2c2m0c2?x1?105?t?vx20?0.8c?2cc???4.44?10?4s 3．解：（1） ?t??2vx1?0.821?2c （2） ?x???x?vx?t2vx1?2c?1?105?01?0.82?1.67?105m
4．解：反应放出的能量： ?E??mc2?0.006?10?3?(3?10?8)2?5.4?1011J 氢燃烧放出的能量：?E??1.3?105J
?E5.4?10116??4.2?10 则 ?E?1.3?105五、附加题
1．解：取实验室为K系，沿x轴负方向运动的电子束为K’系，沿x轴正方向运动的电子为运动物体。 则：u??0.9c， vx?0.9c
'?由相对论速度变换： vxvx?u0.9c?(?0.9c)??0.99c vxu0.9c?(?0.9c)1?1?2c2c即两束电子的相对速度为0.99c。
2．答：由于超光速会出现“时间倒流”， 因此使得物理学家（以及普通大众）对于一些“看似”超光速的物理现象特别感兴趣。
2000年，《自然》杂志发表了一篇关于“超光速”实验的论文，引起了人们对超光速倒底是否存在的讨论。但是这并非是人们想象的那种所谓违反因果律（或者相对论）的超光速。
另一种“超光速”现象是量子超空间传输。这种量子信息的传递是不需要时间的，是真正意义的超光速。量子超空间传输的实验已在1997年实现了，然而我们获得信息的速度还是不能超过光速！。
而且，即使存在超光速现象，但时光倒流而回到过去的现象也不会发生。 慢光速是指光脉冲的群速度远小于真空中的光速。
1999年《自然》杂志发表了在超冷钠原子气中，得到了17m/s的光脉冲群速度。其后，科学家发现可以把光速减小到零，也就是说可以使光停止并存储起来。