题目
宇宙飞船相对于地面以速度v作匀速直线飞行,某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号,经过Delta(t)(飞船上的钟)时间后,被尾部的接收器收到,则由此可知飞船的固有长度为(c表示真空中光速)()。A. ccdot(Delta{t)}B. vcdot(Delta{t)}C. (ccdot(Delta{t)})/(sqrt(1-(v/c)^2))D. ccdot(Delta{t)}cdot(sqrt(1-(v/c)^2))
宇宙飞船相对于地面以速度$v$作匀速直线飞行,某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号,经过$\Delta{t}$(飞船上的钟)时间后,被尾部的接收器收到,则由此可知飞船的固有长度为($c$表示真空中光速)()。
- A. $c\cdot{\Delta{t}}$
- B. $v\cdot{\Delta{t}}$
- C. $\frac {c\cdot{\Delta{t}}}{\sqrt{1-(v/c)^2}}$
- D. $c\cdot{\Delta{t}}\cdot{\sqrt{1-(v/c)^2}}$
题目解答
答案
A
解析
步骤 1:理解题意
题目描述了宇宙飞船以速度$v$相对于地面作匀速直线飞行,飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号,经过$\Delta{t}$(飞船上的钟)时间后,被尾部的接收器收到。我们需要求解飞船的固有长度。
步骤 2:应用相对论时间膨胀公式
根据相对论,时间膨胀公式为$\Delta{t'}=\frac{\Delta{t}}{\sqrt{1-(v/c)^2}}$,其中$\Delta{t'}$是飞船上的时间,$\Delta{t}$是地面观察者的时间,$v$是飞船的速度,$c$是光速。由于题目中给出的时间$\Delta{t}$是飞船上的时间,因此不需要进行时间膨胀的转换。
步骤 3:计算固有长度
光讯号在飞船上的传播时间是$\Delta{t}$,光速为$c$,因此光讯号在飞船上的传播距离(即飞船的固有长度)为$c\cdot{\Delta{t}}$。由于光讯号在飞船上的传播不受飞船速度的影响,因此飞船的固有长度为$c\cdot{\Delta{t}}$。
题目描述了宇宙飞船以速度$v$相对于地面作匀速直线飞行,飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号,经过$\Delta{t}$(飞船上的钟)时间后,被尾部的接收器收到。我们需要求解飞船的固有长度。
步骤 2:应用相对论时间膨胀公式
根据相对论,时间膨胀公式为$\Delta{t'}=\frac{\Delta{t}}{\sqrt{1-(v/c)^2}}$,其中$\Delta{t'}$是飞船上的时间,$\Delta{t}$是地面观察者的时间,$v$是飞船的速度,$c$是光速。由于题目中给出的时间$\Delta{t}$是飞船上的时间,因此不需要进行时间膨胀的转换。
步骤 3:计算固有长度
光讯号在飞船上的传播时间是$\Delta{t}$,光速为$c$,因此光讯号在飞船上的传播距离(即飞船的固有长度)为$c\cdot{\Delta{t}}$。由于光讯号在飞船上的传播不受飞船速度的影响,因此飞船的固有长度为$c\cdot{\Delta{t}}$。