题目内容
1920年科学家斯特恩测定气体分子速率的装置如图所示,A、B为一双层共轴圆筒形容器,外筒半径为R内筒半径为r,可同时绕其几何轴经同一角速度ω高速旋转,其内部抽成真空.沿几何轴装有一根镀银的铂丝K,在铂丝上通电使其加热,银分子(即原子)蒸发成气体,其中一部分分子穿过A筒的狭缝a射出到达B筒的内表面.由于分子由内筒到达外筒需要一定时间.若容器不动,这些分子将到达外筒内壁上的b点,若容器转动,从a穿过的这些分子仍将沿原来的运动方向到达外筒内壁,但容器静止时的b点已转过弧长s到达b’点.(1)这个实验运用了 规律来测定;
(2)测定该气体分子的最大速度大小表达式为 .
(2)测定该气体分子的最大速度大小表达式为
分析:(1)气体分子做匀速直线运动,转盘做匀速圆周运动,两中运动同时发生,互不影响;
(2)气体分子从a到达b的过程中,转盘盘上外边缘点转过s的弧长,根据时间相等并结合v=ωR列式计算.
(2)气体分子从a到达b的过程中,转盘盘上外边缘点转过s的弧长,根据时间相等并结合v=ωR列式计算.
解答:解:(1)气体分子运动和转盘转动同时发生,互不影响;
故答案为:运动的等时性.
(2)气体分子运动时间为:t=
;
转盘边缘上点线速度为,故转动时间为:t=
;
两个运动同时发生,故t=
=
解得
v=
故答案为:
.
故答案为:运动的等时性.
(2)气体分子运动时间为:t=
R-r |
v |
转盘边缘上点线速度为,故转动时间为:t=
s |
ωR |
两个运动同时发生,故t=
R-r |
v |
s |
ωR |
解得
v=
(R-r)Rω |
s |
故答案为:
(R-r)Rω |
S |
点评:本题关键是根据两个物体的直线运动和转动同时发生,时间相等,然后根据速度和线速度的定义列式求解.
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