Question

2．如圖a所示，豎直墻上掛著一面時(shí)鐘，地面上靜止的觀察者A觀測(cè)到鐘的面積為S，另一觀察者B以0.8c（c為光速）平行y軸正方向運(yùn)動(dòng)，觀察到鐘的面積為S′，則S大于 S′（選填“大于”、“等于，或“小于”）．時(shí)鐘與觀察者有不同相對(duì)速度的情況下，時(shí)鐘的頻率也是不同的，它們之間的關(guān)系如圖b所示．A觀察者觀察到時(shí)鐘的周期是2.0s，則B觀察者觀察到時(shí)鐘的周期約為$\frac{10}{3}$s．

Answer 1

分析 狹義相對(duì)論的幾個(gè)基本結(jié)論：
①鐘慢效應(yīng)：運(yùn)動(dòng)的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運(yùn)動(dòng)速度越快，鐘走的越慢，接近光速時(shí)，鐘就幾乎停止了；
②尺縮效應(yīng)：在尺子長(zhǎng)度方向上運(yùn)動(dòng)的尺子比靜止的尺子短，當(dāng)速度接近光速時(shí)，尺子縮成一個(gè)點(diǎn)．觀察者B以0.8倍光速平行y軸正方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論可知，B觀察到的鐘沿y軸方向的直徑減�。�
③質(zhì)量變大：質(zhì)量（或能量）并不是獨(dú)立的，而是與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相關(guān)的，速度越大，質(zhì)量越大．

解答 解：觀察者B以0.8倍光速平行y軸正方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論尺縮效應(yīng)可知，B觀察到的鐘沿y軸方向的直徑將減小，而沿z軸方向的直徑不變，鐘的面積將與靜止的觀察者看到的面積要小，即S大于S′．
由圖b可以對(duì)應(yīng)看出，當(dāng)時(shí)鐘和觀察者的相對(duì)速度達(dá)到0.8C（C為光速）時(shí)，時(shí)鐘的頻率是0.3Hz，所以時(shí)鐘的周期大約為$\frac{10}{3}$s，
故答案為：大于，$\frac{10}{3}$

點(diǎn)評(píng) 本題考慮到相對(duì)論尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)，觀察者B觀察到的時(shí)鐘表面是橢圓，即沿著運(yùn)動(dòng)方向的直徑減小了．