Question

美国物理学家蔡特曼（Zarman）和我国物理学家葛正权于1930-1934年对施特恩测定分子速率的实验作了改进，设计了如图所示的装置．半径为R的圆筒B可绕O轴以角速度ω匀速转动，aOcd在一直线上，银原子以一定速率从d点沿虚线方向射出，穿过筒上狭缝c打在圆筒内壁b点，∠aOb=θ，ab弧长为s，其间圆筒转过角度小于90°，则下列判断正确的是（　　）

• A、圆筒逆时针方向转动
• B、银原子在筒内运动时间t=

  s

  ω

• C、银原子速率为

  ωR

  θ

• D、银原子速率为

  2ωR2

  s

Answer 1

分析：银原子的重力不计，认为做匀速直线运动，根据题设条件“圆筒转过角度小于90°”，即可判断圆筒转动的角度；时间可由t=

θ

ω

=

s

v

求解，根据匀速运动的速度公式v=

x

t

求解银原子的速率．

解答：解：
A、据题，银原子从d打在圆筒内壁b点时其间圆筒转过角度小于90°，则知圆筒沿顺时针方向转动，故A错误．
B、银原子在筒内运动时间 t=

θ

ω

，故B错误．
C、D、银原子速率为 v=

2R

t

=

2R

θ ω

=

2Rω

θ

，而θ=

s

R

，则得 v=

2ωR2

s

，故C错误，D正确．
故选：D

点评：本题要掌握圆周运动中角速度、线速度与时间的关系，抓住银原子与圆筒运动的同时性进行解题．