高考申論題
112年
[輻射安全] 放射物理學
第 一 題
📖 題組:
若一電子的速度為2.4×10^8 m/s,則此電子的:(每小題4分,共12分)
若一電子的速度為2.4×10^8 m/s,則此電子的:(每小題4分,共12分)
📝 此題為申論題,共 3 小題
小題 (一)
質量約為靜止質量的幾倍?
思路引導 VIP
看到電子速度接近光速(大於 0.1c),必須立即想到狹義相對論中的質量膨脹效應(Relativistic mass)。利用相對論質量公式,先求出電子速度與光速比值 β,再代入計算勞侖茲因子 γ,即可得出運動質量與靜止質量的倍數關係。
小題 (二)
總能量為多少MeV?
思路引導 VIP
看到高速電子(速度接近光速)的能量計算,首先必須聯想到狹義相對論效應,絕對不能使用古典力學公式。利用相對論總能量公式 $E = \gamma m_0 c^2$,先計算出速度比 $\beta$ 與羅倫茲因子 $\gamma$,再乘上電子的靜止質量能量 $0.511 \text{ MeV}$ 即可精確求解。
小題 (三)
動能為多少MeV?
思路引導 VIP
當題目給定的電子速度接近光速(v > 0.1c)時,切忌使用古典力學公式(1/2 mv²),必須採用相對論物理模型。解題關鍵是先求出相對速度比 β = v/c 及勞侖茲因子 γ,再代入相對論動能公式 K = (γ - 1)m₀c² 進行求解。