题目
在某地发生两件事,静止位于该地的甲测得时间间隔为4s,若相对甲做匀速直线运动的乙测得时间间隔为5s,则乙相对于甲的运动速度是()A. (4)/(5)cB. (3)/(5)cC. (1)/(5)cD. (2)/(5)c
在某地发生两件事,静止位于该地的甲测得时间间隔为4s,若相对甲做匀速直线运动的乙测得时间间隔为5s,则乙相对于甲的运动速度是()
A. $\frac{4}{5}$c
B. $\frac{3}{5}$c
C. $\frac{1}{5}$c
D. $\frac{2}{5}$c
题目解答
答案
B. $\frac{3}{5}$c
解析
本题考查狭义相对论中的时间膨胀效应。关键点在于理解固有时间与相对运动观察者测得时间的关系。当两个事件发生在同一地点时,静止观察者(甲)测得的时间为固有时间($\Delta t'$),而运动观察者(乙)测得的时间($\Delta t$)会变长。解题核心是正确应用时间膨胀公式:
$\Delta t = \frac{\Delta t'}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}$
-
明确已知条件
- 甲测得时间(固有时间):$\Delta t' = 4\,\text{s}$
- 乙测得时间:$\Delta t = 5\,\text{s}$
-
代入时间膨胀公式
根据公式 $\Delta t = \frac{\Delta t'}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}$,代入已知值:
$5 = \frac{4}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}$ -
解方程求速度
- 两边取倒数并乘以4:
$\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} = \frac{4}{5}$ - 平方两边:
$1 - \frac{v^2}{c^2} = \left(\frac{4}{5}\right)^2 = \frac{16}{25}$ - 移项整理:
$\frac{v^2}{c^2} = 1 - \frac{16}{25} = \frac{9}{25}$ - 开平方得:
$\frac{v}{c} = \frac{3}{5}$
- 两边取倒数并乘以4: