图2
解析:选C 飞行器与被测正方形沿x方向发生相对运动。由相对论时空观可知,在该方向上会发生长度收缩效应,因此该方向测得的长度小于l,y方向与相对运动方向垂直,故y方向上测得的长度仍为l,故正确选项为C。
11.用相对论的观点判断下列说法中正确的是( )
A.时间和空间都是绝对的,在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变
B.在地面上的人看来,以 10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变快,但是飞船中的宇航员却看到时钟可能是准确的
C.在地面上的人看来,以10 km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄,而飞船中的宇航员却感觉不到,地面上的人看起来比飞船中的人扁一些
D.当物体运动的速度v远小于c时,"长度收缩"和"时间膨胀"效应可忽略不计
解析:选D 时间和空间都是相对的,没有绝对准确的时间和空间,所以选项A、B错误;由l=l0 可知,两处的人都感觉l<l0,所以选项C错误;由尺缩效应和钟慢效应公式可知,当v远小于c时,尺缩效应和钟慢效应都可以忽略不计,所以选项D正确。
12.在高速运动的火车上,设车对地面的速度为v,车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动,那么他相对地面的速度u与(u′+v)的关系是( )
A.u=u′+v B.u<u′+v
C.u>u′+v D.以上均不正确
解析:选B 按照经典时空观,u=u′+v,实际上,根据相对论速度变换公式:u=,1+>1,所以严格地来说,应当u<u′+v,而经典时空观u=u′+v,是在u′v ≪c2 时的一种近似,而只有在u′v的积与c2相比较不能忽略时,才能显明地看出u<u′+v,故只有B正确。
13.一张宣传画是边长为5 m的正方形,一高速列车以2×108 m/s的速度接近此宣传画,在司机看来,这张宣传画是什么样子?
解析:l=l′=5× m=3.7 m,在垂直运动方向上长度不变,所以看到的是一张3.7×5 m2的宣传画。
答案:看到的是一张3.7×5 m2的宣传画
14.假如有一对孪生兄弟A和B,其中B乘坐速度为v=0.9c的火箭飞往大角星(牧夫座a),而后又飞回地球。根据A在地球上的观测,大角星离地球有40 万光年远,这次B往返飞行经历的时间为80.8年。如果B在离开地球时,他们的年龄都为20岁,试问:当B回到地球时,他们的年龄各有多大?
解析:设B在飞船惯性系中经历时间为t′,根据时间延缓效应得t=