Chơng 8: thuyết tơng đối I Hệ thống kiến thức chơng: 1) Thuyết tơng đối hẹp: a Các tiên đề Anhxtanh - Hiện tợng vật lý xảy nh hệ quy chiếu quán tính, hay phơng trình biểu diễn tợng vật lí hệ quy chiếu quán tính có dạng - Vận tốc ánh sáng chân độ lớn c hệ quy chiếu quán tính c giới hạn vận tốc vật lý c = 299792458 m/s (c 3.108 m/s) b Một số kết thuyết tơng đối - Đội dài bị co lại dọc theo phơng chuyển động nó: l = l0 v2 c2 - Đồng hồ gắn với quan sát viên chuyển động chạy chậm đồng hồ gắn với quan sát viên đứng yên t = t v2 ; t0 khoảng thời gian gắn với quan sát viên đứng yên c2 2) Hệ thức Anh-xtanh lợng khối lợng a) Khối lợng vật chuyển động với vận tốc v (khối lợng tơng đối tính) là: m= m0 v2 , c2 với m0 khối lợng nghỉ (khối lợng vận tốc không) b) Hệ thức Anhxtanh lợng khối lợng: Nếu vật có khối lợng m có lợng E tỉ lệ với m: E = mc = m 0c v2 c2 v2 = m c Nếu v m P = = = = Mà: v Suy m P = m P c c c c c c + Với v = c thì: mP0 = c + Động lợng phôtôn: p = m P v = = h III Câu hỏi tập: Chủ đề 1: Thuyết tơng đối hẹp 8.1 Chọn câu Đúng Khi nguồn sáng chuyển động, vận tốc truyền ánh sáng chân giá trị A nhỏ c B lớn c C lớn nhỏ c phụ thuộc vào phơng truyền vận tốc nguồn sáng D c, không phụ thuộc vào phơng truyền vận tốc nguồn sáng 8.2 Chọn câu Đúng Khi thớc chuyển động theo phơng chiều dài nó, độ dài thớc v2 A dãn theo tỉ lệ c Nguyễn Văn Phán Vũ Kim Phợng Bắc ninh Năm 2008 Trang B co lại tỉ lệ với vận tốc thớc C dãn phụ thuộc vào vận tốc thớc v2 D co lại theo tỉ lệ c 8.3 Một thớc có chiều dài 30cm, chuyển động với vận tốc v = 0,8c theo chiều dài thớc co lại là: A 10cm B 12cm C 15cm D 18cm 8.4 Ngời quan sát đồng hồ yên đợc 50 phút, thời gian ngời quan sát chuyển động với vận tốc v = 0,8c thấy thời gian đồng hồ là: A 20 phút B 25 phút C 30 phút D 40 phút 8.5 Sau 30 phút đồng hồ chuyển động với vận tốc v = 0,8c chạy chậm đồng hồ gắn với ngời quan sát đứng yên là: A 20 phút B 25 phút, C 30 phút D 35 phút 8.6 Điều dới đúng, nói tiên đề Anh-xtanh? A) Các tợng vật lí xảy nh hệ quy chiếu quán tính B) Phơng trình diễn tả tợng vật lý có dạng hệ quy chiếu quán tính C) Vận tốc ánh sáng chân không hệ qui chiếu quán tính có giá trị c, không phụ thuộc vào vận tốc nguồn sáng hay máy thu D) A, B C Chủ đề Hệ thức Anh-xtanh 8.7 Điền vào ô trống: Cơ học Newton a) Phơng trình chuyển động: m Cơ học tơng đối tính d v d( m v ) = =F dt dt b) Xung lợng: p= mv v2 c2 m c) Khối lợng: m* = d) Động năng: v2 c2 mc v c2 e) lợng nghỉ: f) Liên hệ lợng động lợng Wd = p2 2m 8.8 Chọn câu Đúng Theo thuyết tơng đối, khối lợng tơng đối tính vật có khối lợng nghỉ m0 chuyển động với vận tốc v là: v2 A m = m c 2 B m = m v c 2 v2 C m = m v D m = m c c 8.9 Chọn câu Đúng Hệ thức Anh-xtanh khối lợng lợng là: A W = m c2 B W = mc C W = m c D W = mc2 8.10 Một hạt có động năng lợng nghỉ Vận tốc hạt là: A 2.108m/s B 2,5.108m/s C 2,6.108m/s D 2,8.108m/s Nguyễn Văn Phán Vũ Kim Phợng Bắc ninh Năm 2008 Trang 8.11 Vận tốc êlectron tăng tốc qua hiệu điện 105V là: A 0.4.108m/s; B 0.8.108m/s; C 1,2.108m/s; 8.12 Động êléctron có động lợng p là: A Wd = c p + (mc) ; D 1,6.108m/s B Wd = c p + (mc) + mc ; C Wd = c p + (mc) mc ; D Wd = p + (mc) 8.13 Vận tốc êléctron có động lợng p là: c c A v = B v = 2 ; (mc) p (mc) + p pc pc v= C v = ; D (mc) p (mc) + p 8.14 Một hạt có động tơng đối tính gấp lần động cổ điển (tính theo học Newton) Vận tốc hạt là: 2c c c c A v = ; B v = ; C v = ; D v = 2 8.15 Một hạt có động năng lợng nghỉ Vận tốc là: A 2,6.108m/s; B 1,3.108m/s; C 2,5.108m/s; D 1,5.108m/s 8.16 Động lợng hạt có khối lợng nghỉ m, động K là: K B p = + 2mK ; c 2 K D p = mK c K A p = 2mK ; c K C p = + mK ; c Đáp án chơng 8.1 Chọn D 8.2 Chọn D 8.3 Chọn D 8.4 Chọn C 8.5 Chọn A 8.6 Chọn B 8.8 Chọn D 8.9 Chọn D 8.10 Chọn C 8.11 Chọn C 8.12 Chọn C 8.13 Chọn D 8.14 Chọn B 8.15 Chọn A 8.16 Chọn B Hớng dẫn giải trả lời chơng 8.1 Chọn D Hớng dẫn: Theo tiên đề Anh-xtanh 8.2 Chọn D Hớng dẫn: Theo công thức chiều dài vật chuyển động 8.3 Chọn D v2 Hớng dẫn: = 0,6 => l = 0,6.30cm = 18cm c 8.4 Chọn C l v2 Hớng dẫn: = 0,6 => l = = 50phút => l0 = l.0,6 = 30 phút 0,6 c 8.5 Chọn A l 30 v2 = 50 phút => t - t0 = 20 phút Hớng dẫn: = 0,6 => l = = 0,6 0,6 c 8.6 Chọn B Hớng dẫn: Theo hệ thức Anh-xtanh thứ 8.7 Nguyễn Văn Phán Vũ Kim Phợng Bắc ninh Năm 2008 Trang Cơ học Newton a) Phơng trình chuyển động: m b) Xung lợng: Cơ học tơng đối tính d mv =F dt v c d v d( m v ) = =F dt dt p = mv mv p= v2 c2 m c) Khối lợng: m m* = d) Động năng: e) lợng nghỉ: f) Liên hệ lợng động lợng mv 2 mc v c2 mc W = p + (mc) c Wd = v2 c2 p2 2m 8.8 Chọn B Hớng dẫn: =x x 8.9 Chọn D Hớng dẫn: Theo hệ thức Anh-xtanh 8.10 Chọn C Hớng dẫn: W = Wd + m c = 2m c = m 0c2 v c2 => = 1 v2 c2 => v = c 2,6.108 m / s 8.11 Chọn C eU v =1+ 1mc = eU , với = => Hớng dẫn: Wd = mc c 1 1 = = = 0,163432 = eU => eU eU => => => = 0,4 + + 1+ 2 mc mc mc 8 v = 3.10 0.4 = 1,2.10 m/s 8.12 Chọn C 2 mv mc m 2v W W 2 p = W = Hớng dẫn: ; + m c => = p + (mc) = Suy ra: 2 c c Năng lợng toàn phần: W = c p + (mc) động năng: Wd = c p + (mc) mc 8.13 Chọn D p ( mc) 1 (mc) = = = +1 Hớng dẫn: mc = => Suy ra: p2 2 p2 v p pc p2 = v= => = 2 => c 2 => (mc) + p (mc) + p (mc) + p 8.14 Chọn B Nguyễn Văn Phán Vũ Kim Phợng Bắc ninh Năm 2008 Trang mv Hớng dẫn: v2 c = 2v => v2 v c => v = = => = 2 c 2 c 8.15 Chọn A mc 2 Hớng dẫn: W = Wd + mc => 2mc = 2 => = 1 => = => = 2 v 3 => v = c = = 2,595.10 m / s c 2 8.16 Chọn B W = p + (mc) => W = c p + (mc) ; K + mc = c p + (mc) Hớng dẫn: c => 2 K K K => + mc = p + (mc) => + 2mK = p => p = + 2mK c c c Nguyễn Văn Phán Vũ Kim Phợng Bắc ninh Năm 2008 Trang ... c Đáp án chơng 8. 1 Chọn D 8. 2 Chọn D 8. 3 Chọn D 8. 4 Chọn C 8. 5 Chọn A 8. 6 Chọn B 8. 8 Chọn D 8. 9 Chọn D 8. 10 Chọn C 8. 11 Chọn C 8. 12 Chọn C 8. 13 Chọn D 8. 14 Chọn B 8. 15 Chọn A 8. 16 Chọn B Hớng... 2,6.108m/s D 2 ,8. 108m/s Nguyễn Văn Phán Vũ Kim Phợng Bắc ninh Năm 20 08 Trang 8. 11 Vận tốc êlectron tăng tốc qua hiệu điện 105V là: A 0.4.108m/s; B 0 .8. 108m/s; C 1,2.108m/s; 8. 12 Động êléctron... là: 2c c c c A v = ; B v = ; C v = ; D v = 2 8. 15 Một hạt có động năng lợng nghỉ Vận tốc là: A 2,6.108m/s; B 1,3.108m/s; C 2,5.108m/s; D 1,5.108m/s 8. 16 Động lợng hạt có khối lợng nghỉ m, động