3．质量和能量的关系 早在1905年，爱因斯坦创立了相对论，在这一理论中，确定了物体的质量和能量的关 系：E=mc²．这就是著名的爱因斯坦质能方程．它的普遍正确性已被物理学的发展所证明．式中E为物体的总能 量、c为真空中的光速，m为物体的质量．这一关系式表明，物体的总能量和它的质量成正比，比例常数为c²．质能方程中的质量m应理解为物体在运动时的质量，称之为动质量．在经典物理学中，物体的质量被认为是一个与物体运动状态无关的常数，不管它是静止还是运动，质量都一样，但在相对论中，物体的质量大小是随它的运动速度大小而变化的，其关系为 式中m₀为物体静止时的质量，叫做静质量；相应的m称为动质量，当v<<c 时，则 →o，则m m_O，所以在低速条件下，动质量和静质量差别甚微．因为牛顿力学是研究低速条件下的运动规律，把质量视为一个与速度无关的恒量，是允许的，也是无可非议的．质量和能量是两个不同的重要的物理 量，质能方程揭示出这二者的关系，即任何一定的质量都和一定的能量相对应或者说相联系．但质能方程所指出的是它们之间的数量关系，并不是说它们之间可以相互转化，也不能说它们具有等同的物理意义．当一个物体运动速度为零时，只能说它的宏观动能为零(相对某惯性系)．而它的总能量不是零，因为物体有质量，这个质量叫静止质量，与这个静止质量相对应的总能量是不会等于零的．我们知道光子的静止质量为零，但光子有能量，与之相对应的质量不会为零而叫动质量．根据质能方程可知光子的动质量为m＝ ．能量的改变一定伴有质量的改变，反之，质量的改变也一定伴有能量的改变，质量的改变量与能量的改变量必满足下列关系．

真题解析

2．核反应过程中遵守动量守恒和总能量守恒．总能量守恒即为反应前各个粒子的总能量(包括与粒子质量相当的能量)与反应后各个粒子的总能量(包括与粒子质量相当的能量)相等，核反应中质量亏损放出的能量常常会用来增加系统的动能或以光的形式放出．

1．在核反应中质量数守恒，但质量不守恒．

　半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间，它是对大量原子统计的结果，对少数原子不适 用．它跟原子所处的物理状态和化学状态无关．

　汤姆生的阴极射线实验：使人们发现了电子，使人们认识到原子有复杂的结构，这表明电子是原子的组成部 分，原子中还有带正电的物质．

　卢瑟福的 粒子散射实验：根据实验现象由卢瑟福总结出原子的核式结构学说．

　在 粒子散射实验中，绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原方向前进；少数 粒子发生了较大角度的偏 转，角度超过90°，极少数甚至被弹回．这表明：粒子在金原子中的某处受到了质量、电量均比它本身大得多的粒子(实际上就是金原子的原子核)的作用，于是卢瑟福提出了原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕核旋转．

15．请将下面三位科学家的姓名按历史年代先后顺序排列：_____、_______、_______，任选其中二位科学 家，简要写出他们在物理学上的主要贡献各一项：

　_______________________________________________________________________

　______________________________________________________________________

(2001·上海)

　[答案]伽利略，牛顿爱因斯坦；

　伽利略：望远镜的早期发明；将实验方法引进物理学等；牛顿：发现运动定律，万有引力定律等；

　爱因斯坦：光电效应，相对论等。

14．已知金属铯的逸出功为1.9eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大动能为1.0eV，入射光的波长应为________m。

(2000·天津)

　[答案]4.3×10^－7

　[解析] 由爱因斯坦光电效应方程可得：

13．光电效应实验的装置如图16－7所示，则下面说法中正确的是(　 )。

图16－7

　A．用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转

　B．用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转

　C．锌板带的是负电荷

　D．使验电器指针发生偏转的是正电荷

(2001·上海)

　[答案](A、D)

(2000·上海)

12．在X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常数h、电子电量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的(　 )。

　A．最短波长为 　B．最长波长为

　C．最小频率为 　D．最大频率为

　　　　　　　　　　　　　　　(2001·全国)

　[答案](D)

　[解析] 波长最短的光子能量最大，得到：

　　eU＝hv 即 ，最短波长为 ，A错误；光子的最小能量无法确定，对应的最大波长也无法确定，B错误；由前式可知最大频率为 ，D正确。</P< p>

11．A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图像，其中图A是光的_________(填干涉或衍射)图像。由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径___________(填大于或小于)图B所对应的圆孔的孔径。

图16－5

　　　　　　　　　　　　　　　(2001·上海)

　[答案](衍射，小于)