题目
匀质正方体静止时质量为m0,边长为l0。当它沿某一边长方向以速率v作匀速直-|||-线运动时,测得该边长为0.6l0,则 v= __ c;该正方体的总能量 E= __ m0c^2;-|||-动能 _(k)= __ m0c^2。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查相对论中的长度收缩效应、总能量和动能的计算。
解题思路:
- 长度收缩公式:运动方向的长度缩短,利用已知的边长变化求速度;
- 总能量公式:总能量为静止能量与洛伦兹因子的乘积;
- 动能公式:动能为总能量与静止能量的差值。
关键点:正确应用相对论公式,注意速度与光速的比值关系。
第(1)空:求速度v/c
根据长度收缩公式:
$L = L_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}$
已知运动时边长为$0.6L_0$,代入得:
$0.6L_0 = L_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}$
两边除以$L_0$后平方:
$0.36 = 1 - \frac{v^2}{c^2} \implies \frac{v^2}{c^2} = 0.64 \implies \frac{v}{c} = \sqrt{0.64} = \frac{4}{5}$
第(2)空:求总能量E
总能量公式为:
$E = \gamma m_0 c^2$
其中洛伦兹因子$\gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} = \frac{1}{\sqrt{0.36}} = \frac{5}{3}$,因此:
$E = \frac{5}{3} m_0 c^2$
第(3)空:求动能$E_k$
动能为总能量与静止能量的差:
$E_k = E - m_0 c^2 = \left( \frac{5}{3} - 1 \right) m_0 c^2 = \frac{2}{3} m_0 c^2$