题目
在惯性参考系S中有两个静止质量都是m0的粒子A和B,分别以速度v沿同一直线相向运动,相碰后合在一起成为一个粒子,则其合成粒子的静止质量为( )A. 2m0B. (1)/(2)(m)_(0)sqrt(1-((v)/(c))^2)C. (2(m)_(0))/(sqrt(1-(frac(v){c))^2)}D. 2(m)_(0)sqrt(1-((v)/(c))^2)
在惯性参考系S中有两个静止质量都是m0的粒子A和B,分别以速度v沿同一直线相向运动,相碰后合在一起成为一个粒子,则其合成粒子的静止质量为( )
A. 2m0
B. $\frac{1}{2}{m}_{0}\sqrt{1-(\frac{v}{c})^{2}}$
C. $\frac{2{m}_{0}}{\sqrt{1-(\frac{v}{c})^{2}}}$
D. $2{m}_{0}\sqrt{1-(\frac{v}{c})^{2}}$
题目解答
答案
C. $\frac{2{m}_{0}}{\sqrt{1-(\frac{v}{c})^{2}}}$
解析
步骤 1:理解运动质量与静止质量的关系
运动质量m与静止质量m_0之间的关系式为m=$\frac{{m}_{0}}{\sqrt{1-(\frac{v}{c})^{2}}}$(其中c为光速)。
步骤 2:应用动量守恒定律
两个静止质量都是m_0的粒子A和B,分别以速度v沿同一直线相向运动,根据动量守恒定律可知,碰撞后合成粒子的速度为0。
步骤 3:应用质能方程和能量守恒定律
设合成后粒子的静止质量为M_0,对碰撞前后根据质能方程E=mc_2结合能量守恒定律可得:M_0c^{2}=2×$\frac{{m}_{0}{c}^{2}}{\sqrt{1-\frac{{v}^{2}}{{c}^{2}}}}$。
步骤 4:求解合成粒子的静止质量
解得:M_0=$\frac{2{m}_{0}}{\sqrt{1-(\frac{v}{c})^{2}}}$。
运动质量m与静止质量m_0之间的关系式为m=$\frac{{m}_{0}}{\sqrt{1-(\frac{v}{c})^{2}}}$(其中c为光速)。
步骤 2:应用动量守恒定律
两个静止质量都是m_0的粒子A和B,分别以速度v沿同一直线相向运动,根据动量守恒定律可知,碰撞后合成粒子的速度为0。
步骤 3:应用质能方程和能量守恒定律
设合成后粒子的静止质量为M_0,对碰撞前后根据质能方程E=mc_2结合能量守恒定律可得:M_0c^{2}=2×$\frac{{m}_{0}{c}^{2}}{\sqrt{1-\frac{{v}^{2}}{{c}^{2}}}}$。
步骤 4:求解合成粒子的静止质量
解得:M_0=$\frac{2{m}_{0}}{\sqrt{1-(\frac{v}{c})^{2}}}$。