Question

【題目】如圖是德國物理學家史特恩設計的最早測定氣體分子速率的示意圖．M、N是兩個共軸圓筒的橫截面，外筒N的半徑為R，內筒的半徑比R小得多，可忽略不計．筒的兩端封閉，兩筒之間抽成真空，兩筒以相同角速度ω繞其中心軸線勻速轉動．M筒開有與轉軸平行的狹縫S，且不斷沿半徑方向向外射出速率分別為v1和v2的分子，分子到達N筒后被吸附，如果R、v1、v2保持不變，ω取某合適值，則以下結論中正確的是（ ）

A. 當時（n為正整數），分子落在不同的狹條上

B. 當時（n為正整數），分子落在同一個狹條上

C. 只要時間足夠長，N筒上到處都落有分子

D. 分子不可能落在N筒上某兩處且與S平行的狹條上

Answer 1

【答案】A

【解析】微粒從M到N運動時間 ，對應N筒轉過角度 ，即如果以v1射出時，轉過角度： ，如果以v2射出時，轉過角度： ，只要θ1、θ2不是相差2π的整數倍，即當 時（n為正整數），分子落在不同的兩處與S平行的狹條上，故A正確，D錯誤；若相差2π的整數倍，則落在一處，即當 時（n為正整數），分子落在同一個狹條上．故B錯誤；若微粒運動時間為N筒轉動周期的整數倍，微粒只能到達N筒上固定的位置，因此，故C錯誤．故選A