Question

1920年科學家斯特恩運用圓周運動規律測定了氣體分子（銀蒸汽分子）速度的大小．實驗裝置如圖所示，A、B為半徑分別為r、R的共軸圓柱形容器，它們可以相同的角速度繞同一軸高速旋轉，其內部為真空．一根鍍銀的鉑絲k沿幾何軸安裝，通電使其加熱，銀分子（即原子）蒸發形成氣體．當圓柱筒靜止時，銀分子（原子）通過A筒上的狹縫a射到外筒壁上，在筒壁上形成一條附著線b；當圓柱筒以角速度ω逆時針高速轉動時，附著線移至b′處，兩附著線間的弧長為s，則分子的運動速率

 

．

Answer 1

分析：氣體分子做勻速直線運動，轉盤做勻速圓周運動，兩種運動同時發生，互不影響；氣體分子從a到達b的過程中，轉盤盤上外邊緣點轉過s的弧長，根據時間相等并結合v=ωR列式計算．

解答：解：氣體分子運動和轉盤轉動同時發生，互不影響；這個實驗運用了運動的等時性規律測定．
氣體分子運動時間為：t=

R-r

v

轉盤邊緣上點線速度為，故轉動時間為：t=

S

ωr

；
兩個運動同時發生，故t=

R-r

v

=

S

ωR

；
解得v=

(R-r)Rω

S

；
故答案為：

(R-r)Rω

S

．

點評：本題關鍵是根據兩個物體的直線運動和轉動同時發生，時間相等，然后根據速度和線速度的定義列式求解．