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4.静止的μ子的寿命约为t0=2×10-6s,假设在8km的高空产生了一个速度为v=0.998c的μ子,试论证此μ子有无可能到达地面.

分析 根据爱因斯坦相对论求出运动的时间,结合μ子的速度和时间求出运动的路程,从而判断是否可能到达地面.

解答 解:根据相对论知,时间t=$\frac{{t}_{0}}{\sqrt{1-(\frac{v}{c})^{2}}}$=$\frac{2×1{0}^{-6}}{\sqrt{1-0.99{8}^{2}}}$s=3.16×10-5s,
在该时间内运动的路程s=vt=0.998×3×108×3.16×10-5m=9461m>8km,
可知μ子能到达地面.
答:μ子能到达地面.

点评 μ子的重力可以忽略不计,可以将该粒子的运动看作匀速直线运动,根据相对论求出运动的时间是关键,结合运动学公式分析求解.

练习册系列答案
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14.为了较准确地测量某电子元件的电阻,某实验小组做如下测量:
(1)用多用表测量该元件的电阻,选用“×10”倍率的电阻挡测量,发现多用表指针偏转很小,因此需选择“×100(填“×1”或“×100”)倍率的电阻挡,并重新进行欧姆调零,再进行测量,若多用表中的电池旧了,用它测得的电阻值将偏小(填“偏大”“偏小”或“不变”)
(2)若用多用表测得该元件的电阻大约为1 500Ω,现在要进一步精确测量其电阻,有以下器材:
A.待测元件Rx(阻值约为1500Ω);
B.电流表(量程5mA,内阻约5Ω);
C.电阻箱(9999.9Ω,0.02A);
D.直流电源(电动势约为20V,内阻约0.5Ω);
E.单刀双掷开关一个,导线若干;
实验小组有同学设计了如图所示电路进行测量:
在闭合S前,先把R调至最大值(“最大值”或“最小值”),然后把K打到1,调节R,当其阻值为R1时,电流表示数为I0,再把K打到2,调节R,当其阻值为R2时,电流表示数为I0,则Rx=R2-R1(用实验中获得的物理量来表示).
(3)两只完全相同的表头G,分别改装成一只电流表和一只电压表,一位同学不小心做实验时误将两只表串起来连接在一闭合电路中,接通电路后两只表的指针可能出现下列哪种现象C
A.电流表的指针偏转,电压表的指针不偏转
B.两表指针偏转角度相同
C.两表指针都偏转,电压表的指针偏转角度比电流表大得多
D.两表指针都偏转,电流表的指针偏转角度比电压表大得多.
12.某学习小组可通过测定井水的电阻率来判断水的纯净程度(由于水中含有各种溶解盐类,并以离子的形态存在,水越纯净,含盐量越少,电阻率越大,达标值为40Ω•m<ρ<100Ω•m).该学习小组所用盛水容器如图1所示,其左、右两侧面为带有接线柱的薄铜板(电阻极小可忽略),其余四面由绝缘材料制成.容器内表面长a=40cm,宽b=20cm,高c=10cm.将水样注满容器后,进行以下操作:

①分别用多用电表欧姆挡的“×100”、“×1k”两挡粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图2(a)、(b)所示,则所测水样的电阻约为1750Ω.

②为更精确地测量所取水样的电阻,该小组使用实验器材:
A.电流表(量程0~l0mA,电阻RA约为10Ω)
B.电压表(量程0~15V,电阻R.约为30kΩ)
C.滑动变阻器(最大电阻10Ω,额定电流1.5A)
D.电源(12V,内阻约2Ω)
E.开关一只、导线若干
请在图3实物图中完成剩余的电路连接.
③正确连接电路后,闭合开关,测量得到如下数据:
组别1234567
U/V5.15.87.08.19.010.011.0
I/mA2.93.34.05.05.15.76.3
④由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为87Ω•m.据此可知,所测水样在电阻率这一指标上达标(选填“达标”或“不达标”).
⑤在处理数据过程中,发现其中一组数据误差偏大,它是第4(用表格中“组别”的序号表示)组.

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