Question 1

什么是洛伦兹力，它如何影响移动的电荷？

Accepted Answer

洛伦兹力是磁场对运动中的 电荷 施加的力。其大小通过 qVB sine theta 计算，其中 q 为电荷，V 为速度，B 为磁场强度，theta 为速度和磁场之间的夹角。当速度和磁场垂直时，力的大小最大，并且力垂直于两者，改变电荷的方向而不影响其速度。

Question 2

为什么带电粒子在磁场中遵循圆形路径？

Accepted Answer

当带电粒子垂直于 磁场 移动时，洛伦兹力充当向心力，始终指向路径的中心。这种力不断改变粒子的方向，同时保持恒定的速度，使其沿着圆形轨迹运动。这条路径的半径取决于粒子的电荷质量比、速度和磁场强度。

Question 3

J.J. 汤姆森如何利用阴极射线管发现电子的电荷？

Accepted Answer

Thomson 证明了阴极射线在真空管中可以被磁场偏转，证明了电子带负电荷。通过 测量 偏转角度并应用洛伦兹力与向心力之间的关系，他计算出了电子的电荷质量比。这个具有里程碑意义的实验确立了电子是具有可测量电性质的基本粒子。

Question 4

计算电子的电荷质量比需要哪三个测量值？

Accepted Answer

要通过实验确定电荷质量比，您需要加速电子的加速电压、用于偏转电子的磁场强度以及电子遵循的圆形路径的半径。这三个参数结合洛伦兹力方程和牛顿第二定律，可以根据阴极射线管数据计算出电子的电荷质量比。

Question 5

加大加速电压如何影响电子束在磁场中的偏转？

Accepted Answer

随着加速电压的增加，电子移动得更快并且需要更强的磁场来达到相同的偏转。更快移动的电子经历相同的洛伦兹力，但沿着更大的圆形路径。因此，必须增加线圈电流以产生足够的磁场强度，将电子束弯曲到网格上的同一点。

Question 6

带电粒子在磁场中沿着圆形路径移动的实际应用有哪些？

Accepted Answer

质谱仪利用这一原理通过根据粒子的电荷质量比和施加的电压来分离粒子来识别未知样品成分。历史上，阴极射线管实现了电视和计算机显示器的显示。现代示波器仍然使用阴极射线管技术，尽管它们通常使用静电偏转而不是磁偏转来控制电子束。

Question 7

右手法则如何决定磁场中正电荷的力的方向？

Accepted Answer

右手拇指法则指示正电荷的洛伦兹力方向。将拇指指向速度方向，指向磁场方向，手掌面向力的方向。这三个向量彼此保持垂直。对于负电荷，力的方向相反，这就是为什么反转电流会反转光束的偏转路径的原因。

磁场中的电荷 - 评估测验