Question

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

Answer 1

分析 銀原子的重力不計，認為做勻速直線運動，根據(jù)題設(shè)條件“圓筒轉(zhuǎn)過角度小于90°”，即可判斷圓筒轉(zhuǎn)動的角度；時間可由t=$\frac{θ}{ω}$求解，根據(jù)勻速運動的速度公式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點時其間圓筒轉(zhuǎn)過角度小于90°，則知圓筒沿順時針方向轉(zhuǎn)動；
銀原子在筒內(nèi)運動時間為：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：順時針，$\frac{2ωR}{θ}$

點評 本題要掌握圓周運動中角速度、線速度與時間的關(guān)系，抓住銀原子與圓筒運動的同時性進行解題．