Question

4．美國(guó)物理學(xué)家蔡特曼（Zarman）和我國(guó)物理學(xué)家葛正權(quán)于1930-1934年對(duì)施特恩測(cè)定分子速率的實(shí)驗(yàn)作了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置．半徑為R的圓筒B可繞O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，aOcd在一直線(xiàn)上，銀原子以一定速速率從d點(diǎn)沿虛線(xiàn)方向射出，穿過(guò)筒上狹縫c打在圓筒內(nèi)壁b點(diǎn)，∠aOb=θ，其間圓筒轉(zhuǎn)過(guò)角度小于90°，由此可以判斷圓筒順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（填“順時(shí)針”，“逆時(shí)針”），測(cè)得銀原子的速率為$\frac{2ωR}{θ}$．

Answer 1

分析 銀原子的重力不計(jì)，認(rèn)為做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)題設(shè)條件“圓筒轉(zhuǎn)過(guò)角度小于90°”，即可判斷圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；時(shí)間可由t=$\frac{θ}{ω}$求解，根據(jù)勻速運(yùn)動(dòng)的速度公式v=$\frac{x}{t}$求解銀原子的速率．

解答 解：據(jù)題，銀原子從d打在圓筒內(nèi)壁b點(diǎn)時(shí)其間圓筒轉(zhuǎn)過(guò)角度小于90°，則知圓筒沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)；
銀原子在筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：t=$\frac{θ}{ω}$
銀原子速率為：v=$\frac{2R}{t}$=$\frac{2R}{\frac{θ}{ω}}$=$\frac{2Rω}{θ}$．
故答案為：順時(shí)針，$\frac{2ωR}{θ}$

點(diǎn)評(píng) 本題要掌握?qǐng)A周運(yùn)動(dòng)中角速度、線(xiàn)速度與時(shí)間的關(guān)系，抓住銀原子與圓筒運(yùn)動(dòng)的同時(shí)性進(jìn)行解題．