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《大学物理》近代物理学练习题及答案解析

一、简答题

1、简述狭义相对论的两个基本原理。

答：爱因斯坦相对性原理:所有的惯性参考系对于运动的描述都是等效的。

光速不变原理：光速的大小与光源以及观察者的运动无关，即光速的大小与参考系的选择无关。

2、简述近光速时粒子的能量大小以及各部分能量的意义。

2

答：总能量Emc2,静能量Emc2,动能为Em-mc2

0k0

表示的是质点运动时具有的总能量，包括两部分，质点的动能E及其静动能mc2。

k0

3、给出相对论性动量和能量的关系，说明在什么条件下，Ecp才成立?

2222EE

答：相对论性动量和能量的关系为：EEpc，如果质点的能量,在这种情况下则有

00

Ecp。

4、爱因斯坦相对论力学与经典力学最根本的区别是什么?写出一维情况洛伦兹变换关系式。

答案：经典力学的绝对时空观与相对论力学的运动时空观。

相对论力学时空观认为：当物体运动速度接近光速时，时间和空间测量遵从洛伦兹变化关系：

v











ttx

xxvt



c2



5、什么情况下会出现长度收缩和时间延缓现象?这些现象遵从什么规律?

答案：运动系S’与静止系S之间有接近光速的相对运动时，出现长度收缩或时间延缓现象；这些现

象遵从狭义相对论中洛伦兹时空变换规律。

6、写出爱因斯坦的质能关系式，并说明其物理意义。

答：Emc2或Emc2

物理意义：惯性质量的增加和能量的增加相联系，能量的改变必然导致质量的相应变化，相对论能量

和质量遵从守恒定律。

7、微观例子(例如电子)同光子一样具有波粒二象性，它们之间有什么区别，它们的波动性有什么不

同?

答：光子具有光速，而微观粒子的速度则相对较小，微观粒子具有静止质量，光子不具有。光子是电

磁波，具有干涉衍射偏振性，微观粒子(电子)则是概率波，具有干涉衍射，但未发现偏振性。

8、简述不确定原理。

答：对于微观粒子，不能同时确定位置和动量。而他们不确定的关系为：

xph，h为普朗克常数

9、什么是光的波粒二象性?

答：光的波粒二象性指的是光即有粒子性又具有波动性，其中，粒子的特性有颗粒性和整体性，没有

“轨道性”；波动的特性有叠加性,没有“分布性”。一般来说，光在传播过程中波动性表现比较显著，当

光与物质相互作用时，粒子性表现显著。光的这种两重性，反映了光的本质。

10、如果一个粒子的速率增大了，其德布罗意波长增大了?还是减小了?试给以解释。





答：根据德布罗意假设，粒子波长和动量关系为，对非相对论情形，粒子动量pmv，所以

p0

v21

