Question

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

 

．

Answer 1

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．

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=

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．