Question

4．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，其间圆筒转过角度小于90°，由此可以判断圆筒顺时针转动（填“顺时针”，“逆时针”），测得银原子的速率为$\frac{2ωR}{θ}$．

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=$\frac{θ}{ω}$求解，根据匀速运动的速度公式v=$\frac{x}{t}$求解银原子的速率．

解答 解：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；
银原子在筒内运动时间为：t=$\frac{θ}{ω}$
银原子速率为：v=$\frac{2R}{t}$=$\frac{2R}{\frac{θ}{ω}}$=$\frac{2Rω}{θ}$．
故答案为：顺时针，$\frac{2ωR}{θ}$

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．