题目
[题目]某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅-|||-行,如果希望把这路程缩短为3光年,则他所乘坐-|||-的飞船相对地球的速度为 ()-|||-A.0.5C-|||-B.0.6C-|||-C.0.8C-|||-D.0.9C

题目解答
答案

解析
本题考查狭义相对论中的长度收缩效应。关键点在于理解运动物体的长度在运动方向上会缩短,公式为 $L = L_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}$,其中 $L_0$ 是静止长度,$L$ 是运动观测者测得的长度,$v$ 是相对速度,$c$ 是光速。通过代入已知数据,解方程即可求出速度 $v$。
公式应用与方程建立
根据长度收缩公式:
$L = L_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}$
已知 $L_0 = 5$ 光年,$L = 3$ 光年,代入得:
$3 = 5 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}$
解方程求速度
- 化简方程:两边同时除以 $5$:
$\frac{3}{5} = \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} \quad \Rightarrow \quad 0.6 = \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}$ - 平方消根号:
$0.6^2 = 1 - \frac{v^2}{c^2} \quad \Rightarrow \quad 0.36 = 1 - \frac{v^2}{c^2}$ - 整理求解:
$\frac{v^2}{c^2} = 1 - 0.36 = 0.64 \quad \Rightarrow \quad \frac{v}{c} = \sqrt{0.64} = 0.8$
因此,飞船速度为 $0.8c$,对应选项 C。