第05讲 相对论时空观与牛顿力学的局限性（分层练习）-【上好课】2024-2025学年高一物理同步精品课堂（人教版2019必修第二册）

第05讲 相对论时空观与牛顿力学的局限性 1．2020年诺贝尔物理学奖授予了三位科学家，其中英国科学家罗杰•彭罗斯发现黑洞的形成是广义相对论的有力预测。根据相对论的观点，下列说法正确的是（　　） A．越靠近黑洞，时钟会变得越快 B．光速的测量结果与参考系的运动速度有关 C．同一物体的长度的测量结果与物体相对观测者运动的速度有关 D．若两件事在某观察者看来是同时发生的，则在其他观察者看来也必定是同时发生的 2．你现在正在完成60分钟的物理初态考试，假设一艘飞船相对你以0.3c的速度匀速飞过（c为真空中的光速），则飞船上的观察者根据相对论认为你考完这场考试所用时间（   ） A．大于60分钟 B．等于60分钟 C．小于60分钟 D．不能确定 3．有关相对论以下说法不正确的是（　　） A．爱因斯坦假设在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是相同的 B．根据经典理论计算出每秒到达地球的μ子数大于实际观测到的μ子数 C．相对论时空观的第一次宏观验证是在地面上将四只铯原子钟调整同步，然后把它们分别放在两架喷气式飞机上做环球飞行，一架向东飞，另一架向西飞 D．除了高速运动，牛顿力学在其它方面也有局限性 4．如图所示，一列车以接近光速的速度从地面上观察者面前水平驶过。与坐在列车内乘客的观测结果相比，地面上静止的观察者观测车内同一站立的乘客（　　） A．体型变瘦 B．体型变胖 C．身高变高 D．身高变矮 5．仅考虑狭义相对论效应，在高速飞行的火箭里的时钟走过10s，理论上在地面的观测者测得的时间（　　） A．大于10s B．小于10s C．等于10s D．都有可能 6．相对论中，关于飞船飞行时间间隔的相对性，下列相关叙述中不正确的是（　　） A．同方向以相等速率飞行的两只飞船上的航天员测得的对方的飞行时间总一致 B．在飞船上观察，地球上的时间进程变快了，其一切变化过程均变快了 C．在地球上观察，飞船上的时间进程变慢了，其一切变化过程均变慢了 7．设想有一艘飞船以v＝0.8c的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c，从地面上的人看来，物体的速度为(　　) A．1.7c B．0.1c C．0.99c D．无法确定 8．在高速行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，闪光到达车厢后壁时，一只小猫在车厢后端出生，闪光到达车厢前壁时，两中小鸡在车厢前端出生．则（    ）    A．在火车上的人看来，一只小猫先出生 B．在火车上的人看来，两只小鸡先出生 C．在地面上的人看来，一只小猫先出生 D．在地面上的人看来，两只小鸡先出生 9．如图所示，假设一根10cm长的梭镖以接近光速穿过一根10cm长静止的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。下列说法正确的是（　　）    A．静止的观察者看到梭镖收缩变短，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖 B．静止的观察者看到梭镖变长，因此在某个位置，梭镖从管子的两端伸出来 C．静止的观察者看到两者的收缩量相等，因此在某个位置，管子仍恰好遮住梭镖 D．相对梭镖静止的观察者看到管子变短，在某个位置，梭镖从管子的两端伸出来 10．有两辆较长的火车A和B，火车A静止不动，A的中央有一个光源，在某时刻发出一个闪光。此时火车B正以一较大的速度在平行于火车A的轨道上匀速运动，如图所示。关于火车A和火车B上的观察者观察到的现象，下列说法正确的是（　　）    A．火车A上的观察者看到闪光先到达火车A的前壁 B．火车A上的观察者看到闪光同时到达火车A的前、后壁 C．火车B上的观察者看到闪光不同时到达火车A的前、后壁 D．火车B上的观察者看到闪光同时到达火车A的前、后壁 11．在相对论效应下，系相对系向右速度，系中杆向上运动，速度为，那么在系看来杆的形态如何（　　） A．杆倾斜，端偏上，A端偏下 B．杆倾斜，端偏下，A端偏上 C．杆不倾斜 D．杆的整体长度缩短 12．如图所示，地面上、两处的中点处有一点光源，甲观察者站在光源旁，乙观察者乘坐速度为（接近光速）的火箭沿方向飞行，两观察者身边各有一个事先在地面校准了的相同的时钟，下列对相关现象的描述中，正确的是（　　） A．甲测得的光速为，乙测得的光速为 B．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了 C．甲测得的间的距离大于乙测得的间的距离 D．当光源发生一次闪光后，甲认为、两处同时接收到闪光，乙则认为先接收到闪光 13．1905年到1915年间，爱因斯坦先后发表的狭义相对论和广义相对论在20世纪改变了理论物理学和天文学，取代了主要由牛顿创立的有200年历史的力学理论。狭义相对论适用于基本粒子及其相互作用，描述了除引力以外的所有物理现象。广义相对论解释了引力定律及其与其他自然力的关系，适用于宇宙学和天体物理学领域，包括天文学。下列有关相对论的内容，说法不正确的是（　　） A．狭义相对论的两条基本假设是相对性原理与光速不变原理 B．飞船以的速度航行，若飞船向正前方的某一星球发射激光，则该星球上的观察者测量到的激光速度为 C．牛顿力学是相对论在宏观、低速（与光速相比）情况下的特例 D．已知子低速运动时的平均寿命时。当它以的速度飞行，若以子为参考系，此时子的平均寿命变长 14．用相对论的观点判断，下列说法正确的是(　　) 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慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的 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≪c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计 E．狭义相对论的创立表明经典力学在任何情况下都不再适用 15．A、B两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且vA＞vB，对于在飞机上的人观察结果，下列说法正确的是(　　) A．A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的大 B．A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的小 C．两飞机上的人观察到足球场的长度相同 D．两飞机上的人观察到足球场的宽度相同 E．A飞机上的人观察B飞机的长度和时间进程均有微小变化 16．下面说法正确的是(  ) A．在以c竖直方向升空的火箭上向前发出的光，对地速度一定比c大 B．在以c竖直方向升空的火箭上向后发出的光，对地速度一定比c小 C．在以c竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为c D．在以c竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c 17．一枚静止时长30m的火箭以光速的的速度从观察者的身边掠过，计算： （1）箭上的人测得火箭的长度应为？ （2）观察者测得火箭的长度应为多少？ （3）火箭上有一只完好的手表走过了3min，则地面上的人认为它走过这3min“实际”上花了多少时间？ 参考公式：时间延缓公式：，长度收缩公式： 18．（1）以8×103 m/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间是多少？ （2）若卫星以0.9c（c为真空中的光速）的速度在太空中飞行，其中一只完好的手表走过了1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间为多少？ （3）若卫星以0.9c的速度在太空中飞行，地面上的观察者看到卫星上有一只完好的手表走过了1 min，则卫星上的观察者认为这只手表已经走过了多少时间？ 19．一火车以恒定速度u通过隧道，火车和隧道的静长均为l0。从地面上看，当火车的前端b到达隧道的B端的同时，有一道闪电正击中隧道的A端（图）。地面上的人认为，运动的火车长度缩短，闪电不能击中火车；火车上的人认为隧道长度缩短，闪电能击中火车。问哪个正确，为什么？ 20．在地面上有一铁轨长1000米，一列车从起点到终点用了50秒，现从以0.6c的速率沿铁轨方向向前匀速飞行的飞船中观察： （1）铁轨有多长？ （2）求列车的行驶距离和所用时间？ （3）列车的平均速率？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第05讲 相对论时空观与牛顿力学的局限性 1．2020年诺贝尔物理学奖授予了三位科学家，其中英国科学家罗杰•彭罗斯发现黑洞的形成是广义相对论的有力预测。根据相对论的观点，下列说法正确的是（　　） A．越靠近黑洞，时钟会变得越快 B．光速的测量结果与参考系的运动速度有关 C．同一物体的长度的测量结果与物体相对观测者运动的速度有关 D．若两件事在某观察者看来是同时发生的，则在其他观察者看来也必定是同时发生的 【答案】C 【详解】A．越靠近黑洞，引力越大，时钟会变慢，A错误； B．根据光速不变原理可知，光在真空中的速度以任何参考系都是恒定的，B错误； C．同一物体的长度的测量结果与物体相对观测者运动的速度有关，这就是相对论中的“尺缩效应”，C正确； D．若两件事在某观察者看来是同时发生的，则在其他观察者看来不一定是同时发生的，D错误。 故选C。 2．你现在正在完成60分钟的物理初态考试，假设一艘飞船相对你以0.3c的速度匀速飞过（c为真空中的光速），则飞船上的观察者根据相对论认为你考完这场考试所用时间（   ） A．大于60分钟 B．等于60分钟 C．小于60分钟 D．不能确定 【答案】A 【详解】根据狭义相对论可知，飞船相对此考生以0.3c的速度匀速飞过时，飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间 可知飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间大于60分钟。 故选A。 3．有关相对论以下说法不正确的是（　　） A．爱因斯坦假设在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是相同的 B．根据经典理论计算出每秒到达地球的μ子数大于实际观测到的μ子数 C．相对论时空观的第一次宏观验证是在地面上将四只铯原子钟调整同步，然后把它们分别放在两架喷气式飞机上做环球飞行，一架向东飞，另一架向西飞 D．除了高速运动，牛顿力学在其它方面也有局限性 【答案】B 【详解】A．爱因斯坦假设在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是相同的，故A正确，不满足题意要求； B．根据经典理论计算出每秒到达地球的μ子数小于实际观测到的μ子数，故B错误，满足题意要求； C．相对论时空观的第一次宏观验证是在地面上将四只铯原子钟调整同步，然后把它们分别放在两架喷气式飞机上做环球飞行，一架向东飞，另一架向西飞，故C正确，不满足题意要求； D．除了高速运动，牛顿力学在微观世界也有局限性，故D正确，不满足题意要求； 故选B。 4．如图所示，一列车以接近光速的速度从地面上观察者面前水平驶过。与坐在列车内乘客的观测结果相比，地面上静止的观察者观测车内同一站立的乘客（　　） A．体型变瘦 B．体型变胖 C．身高变高 D．身高变矮 【答案】A 【详解】根据相对论尺缩效应可知，在运动方向上，人的宽度要减小，在垂直于运动方向上，人的高度不变；则与坐在列车内乘客的观测结果相比，地面上静止的观察者观测车内同一站立的乘客体型变瘦，身高不变。 故选A。 5．仅考虑狭义相对论效应，在高速飞行的火箭里的时钟走过10s，理论上在地面的观测者测得的时间（　　） A．大于10s B．小于10s C．等于10s D．都有可能 【答案】A 【详解】由爱因斯坦相对论时空观有 由上述公式推理可知，所以在地面上观察者测得的时间大于10s。 故选A。 6．相对论中，关于飞船飞行时间间隔的相对性，下列相关叙述中不正确的是（　　） A．同方向以相等速率飞行的两只飞船上的航天员测得的对方的飞行时间总一致 B．在飞船上观察，地球上的时间进程变快了，其一切变化过程均变快了 C．在地球上观察，飞船上的时间进程变慢了，其一切变化过程均变慢了 【答案】B 【详解】A．同速率同向飞行，认为是同一参考系，测得时间一致，故A正确，不符合题意； B．以飞船为参考系，可认为地球向飞船飞行，航天员认为地球上的时间变慢了，故B错误，符合题意。 C．有相对运动时，测得时间均比相对静止时间变慢了，故C正确，不符合题意。 选不正确的，故选B。 7．设想有一艘飞船以v＝0.8c的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c，从地面上的人看来，物体的速度为(　　) A．1.7c B．0.1c C．0.99c D．无法确定 【答案】C 【详解】若对于低速物体，地面上人看来物体相对于地面的速度应为 0.8c+0.9c=1.7c 由狭义相对论理论可以知道，洛伦兹变换下的相对速度 将题中数值代入公式，可以得到所求解0.99c。 故选C。 8．在高速行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，闪光到达车厢后壁时，一只小猫在车厢后端出生，闪光到达车厢前壁时，两中小鸡在车厢前端出生．则（    ）    A．在火车上的人看来，一只小猫先出生 B．在火车上的人看来，两只小鸡先出生 C．在地面上的人看来，一只小猫先出生 D．在地面上的人看来，两只小鸡先出生 【答案】C 【详解】火车中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，光源在车厢中央，闪光同时到达前后两壁则在火车上的人看来，小猫和小鸡同时出生，故AB错误；地面上的人以地面是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向前传播的路程长些，到达前壁的时刻晚些．故在地面上的人看来，一只小猫先出生，故C正确，D错误．所以C正确，ABD错误． 9．如图所示，假设一根10cm长的梭镖以接近光速穿过一根10cm长静止的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。下列说法正确的是（　　）    A．静止的观察者看到梭镖收缩变短，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖 B．静止的观察者看到梭镖变长，因此在某个位置，梭镖从管子的两端伸出来 C．静止的观察者看到两者的收缩量相等，因此在某个位置，管子仍恰好遮住梭镖 D．相对梭镖静止的观察者看到管子变短，在某个位置，梭镖从管子的两端伸出来 【答案】AD 【详解】 ABC．根据狭义相对论的尺缩效应，如果梭镖相对于观察者运动，那么梭镖收缩变短，而管子长度不变，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖，选项A正确，BC错误； D．管子相对梭镖高速运动，由尺缩效应可知相对梭镖静止的观察者看到管子变短，在某个位置，梭镖从管子的两端伸出来，选项D正确。 故选AD。 10．有两辆较长的火车A和B，火车A静止不动，A的中央有一个光源，在某时刻发出一个闪光。此时火车B正以一较大的速度在平行于火车A的轨道上匀速运动，如图所示。关于火车A和火车B上的观察者观察到的现象，下列说法正确的是（　　）    A．火车A上的观察者看到闪光先到达火车A的前壁 B．火车A上的观察者看到闪光同时到达火车A的前、后壁 C．火车B上的观察者看到闪光不同时到达火车A的前、后壁 D．火车B上的观察者看到闪光同时到达火车A的前、后壁 【答案】BC 【详解】 AB．由于火车A静止，光源发出的光传播到前、后壁的距离相同，所以火车A上的观察者看到闪光同时到达火车A的前、后壁，故A错误，B正确； CD．火车B的观察者感到火车A的前、后壁到光源的距离不同，而光速不变，所以火车B上的观察者看到闪光不同时到达火车A的前、后壁，故C正确，D错误。 故选BC。 11．在相对论效应下，系相对系向右速度，系中杆向上运动，速度为，那么在系看来杆的形态如何（　　） A．杆倾斜，端偏上，A端偏下 B．杆倾斜，端偏下，A端偏上 C．杆不倾斜 D．杆的整体长度缩短 【答案】BD 【详解】考虑到相对论速度变换，导体杆相对于系在向右上方向运动，沿运动方向分量有尺缩效应，垂直于速度方向长度分量不变，所以杆向右下方，整体长度缩短。 故选BD。 12．如图所示，地面上、两处的中点处有一点光源，甲观察者站在光源旁，乙观察者乘坐速度为（接近光速）的火箭沿方向飞行，两观察者身边各有一个事先在地面校准了的相同的时钟，下列对相关现象的描述中，正确的是（　　） A．甲测得的光速为，乙测得的光速为 B．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了 C．甲测得的间的距离大于乙测得的间的距离 D．当光源发生一次闪光后，甲认为、两处同时接收到闪光，乙则认为先接收到闪光 【答案】CD 【详解】A．根据爱因斯坦的光速不变原理，可知甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c，故D错误； B．根据钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变慢了，故B错误； C．根据尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，可知甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离，故C正确； D．当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，对乙而言，则乙认为B先接收到闪光，故D正确。 故选CD。 13．1905年到1915年间，爱因斯坦先后发表的狭义相对论和广义相对论在20世纪改变了理论物理学和天文学，取代了主要由牛顿创立的有200年历史的力学理论。狭义相对论适用于基本粒子及其相互作用，描述了除引力以外的所有物理现象。广义相对论解释了引力定律及其与其他自然力的关系，适用于宇宙学和天体物理学领域，包括天文学。下列有关相对论的内容，说法不正确的是（　　） A．狭义相对论的两条基本假设是相对性原理与光速不变原理 B．飞船以的速度航行，若飞船向正前方的某一星球发射激光，则该星球上的观察者测量到的激光速度为 C．牛顿力学是相对论在宏观、低速（与光速相比）情况下的特例 D．已知子低速运动时的平均寿命时。当它以的速度飞行，若以子为参考系，此时子的平均寿命变长 【答案】BD 【详解】A．狭义相对论的两条基本原理是狭义相对性原理和光速不变原理，A正确； B．根据狭义相对论的假设，真空中光速相对于不同的惯性参考系是相同的，即在任何地方的光速都是c，B错误； C．牛顿力学是相对论在宏观、低速（与光速相比）情况下的特例，C正确； D．当子以的速度飞行，若以子为参考系，此时子的平均寿命不变，但对于地面上的观察者来说，平均寿命变长，D错误； 故选BD。 14．用相对论的观点判断，下列说法正确的是(　　) 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慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的 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≪c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计 E．狭义相对论的创立表明经典力学在任何情况下都不再适用 【答案】BCD 【分析】根据长度相对性和时间间隔的相对性分析讨论； 【详解】按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A错误；由可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的钟相对飞船中的观察者静止，时钟准确，B正确；由可知，地面上的人看飞船和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C正确；当时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，D正确；在宏观、低速情况下，经典力学仍适用，E错误． 【点睛】解题要掌握以下知识： 1、“同时”的相对性； 2、长度的相对性，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小； 3、时间间隔的相对性．时间延缓效应：在静止系中，同一地点发生的两事件的时间间隔称为固有时间，即τ．相对于物理事件运动的惯性系中测得两事件的时间间隔比固有时间长． 15．A、B两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且vA＞vB，对于在飞机上的人观察结果，下列说法正确的是(　　) A．A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的大 B．A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的小 C．两飞机上的人观察到足球场的长度相同 D．两飞机上的人观察到足球场的宽度相同 E．A飞机上的人观察B飞机的长度和时间进程均有微小变化 【答案】BDE 【分析】根据长度的相对性，分别讨论足球场的长度与宽度的变化即可． 【详解】由 (其中l0是相对足球场静止时的长度)，可以看出，速度越大，“动尺变短”的效应越明显，即A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的小，A错误B正确；但是足球场的短轴与飞机速度方向垂直，所以两飞机上的人观察到足球场的宽度相同，C错误D正确；因A、B两飞机有相对运动，所以A飞机上的人观察B飞机的长度和时间进程均有微小变化，E正确． 【点睛】记住并理解狭义相对论的基本假设和几个基本结论，记住公式是解决此题的关键． 16．下面说法正确的是(  ) A．在以c竖直方向升空的火箭上向前发出的光，对地速度一定比c大 B．在以c竖直方向升空的火箭上向后发出的光，对地速度一定比c小 C．在以c竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为c D．在以c竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c 【答案】CD 【详解】由狭义相对论可知：真空中的光速在不同的惯性参考系中的速度都是c，与光源、观察者间的相对运动无关， CD正确，AB错误。 故选CD。 17．一枚静止时长30m的火箭以光速的的速度从观察者的身边掠过，计算： （1）箭上的人测得火箭的长度应为？ （2）观察者测得火箭的长度应为多少？ （3）火箭上有一只完好的手表走过了3min，则地面上的人认为它走过这3min“实际”上花了多少时间？ 参考公式：时间延缓公式：，长度收缩公式： 【答案】（1）30m；（2）；（3） 【详解】（1）箭上的人相对火箭静止，所以箭上的人测得火箭的长度应为。 （2）观察者测得火箭的长度应为 （3）火箭上有一只完好的手表走过了3min，则地面上的人认为它走过这3min“实际”上花的时间为 18．（1）以8×103 m/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间是多少？ （2）若卫星以0.9c（c为真空中的光速）的速度在太空中飞行，其中一只完好的手表走过了1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间为多少？ （3）若卫星以0.9c的速度在太空中飞行，地面上的观察者看到卫星上有一只完好的手表走过了1 min，则卫星上的观察者认为这只手表已经走过了多少时间？ 【答案】（1）（1＋3.6×10-10） min；（2）2.3 min；（3）0.436 min 【详解】（1）卫星上观测到的时间为Δt′=1 min，卫星运动的速度为v=8×103 m/s，所以地面上观测到的时间为 （2）地面上观察的时间为 （3）飞船上的人认为这只表走时为 19．一火车以恒定速度u通过隧道，火车和隧道的静长均为l0。从地面上看，当火车的前端b到达隧道的B端的同时，有一道闪电正击中隧道的A端（图）。地面上的人认为，运动的火车长度缩短，闪电不能击中火车；火车上的人认为隧道长度缩短，闪电能击中火车。问哪个正确，为什么？ 【答案】他们的看法都是正确的，理由见解析。 【详解】他们的看法都是正确的。根据相对论尺缩效应，火车沿着速度的方向的长度要缩短，所以火车看起来的长度要小于实际的长度，即地面上的人看到火车的长度小于隧道的长度，所以当电正击中隧道的A端时，火车的a端已进入隧道，闪电不能击中火车。火车上的人认为隧道长度缩短，但火车上的人看到的闪电仍然在隧道的A处，闪电击中隧道的A端时，火车的a端尚未进入隧道，所以闪电能击中火车。这种差别源自于参考系选择的不同。 20．在地面上有一铁轨长1000米，一列车从起点到终点用了50秒，现从以0.6c的速率沿铁轨方向向前匀速飞行的飞船中观察： （1）铁轨有多长？ （2）求列车的行驶距离和所用时间？ （3）列车的平均速率？ 【答案】（1）；（2）；；（3） 【详解】（1）设飞船运动的方向为正方向，在飞船参考系中，铁轨沿负方向运动，则非常观察铁轨的运动速度，根据相对长度公式有 （2）列车在起点处为第一事件，在终点处为第二事件，在地面参考系测得两事件发生的空间距离，时间间隔。在飞船参考系中观察两事件的空间间隔，即列车的行驶距离为 所用时间 （3）在飞船参考系中，列车的平均速率为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$