高中 · 洛伦兹力

同样快,谁转得更弯?

非相对论粒子,速度垂直均匀磁场。改变磁场方向,让粒子向另一侧转弯。

问题的来处20世纪 · 质谱分析

磁场分选器:问题从哪里来?

早期质谱仪将带电粒子的运动变成分选工具。弯得不同来自荷质比与速度;本站只讨论均匀磁场中的理想轨迹。

读一段背景,带着问题动手

早期质谱仪将带电粒子的运动变成分选工具。弯得不同来自荷质比与速度;本站只讨论均匀磁场中的理想轨迹。

早期质谱仪将带电粒子的运动变成分选工具。弯得不同来自荷质比与速度;本站只讨论均匀磁场中的理想轨迹。 非相对论粒子,速度垂直均匀磁场。 磁场变为0,半径应显示0还是直线极限?

现在,换你来试固定粒子和速度,只改变磁场强度,比较轨道半径。

故事出处与延伸阅读

磁场分选器

P06 / 电磁与电路
今天的问题

轨道方向变了,速率会变吗?

独立探索要做什么?

固定粒子和速度,只改变磁场强度,比较轨道半径。

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙带电粒子 · 均匀磁场垂直纸面轨迹自动缩放;磁力不改变速率速率 1.000e+6 m/s
青色粒子轨迹⊙磁场向外⊗磁场向内
看这里 · 轨道半径0.0207 m

轨道半径 0.0207 m,速率 1.000e+6 m/s。磁力改变方向,并不增加速率。

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

0.06 μs默认暂停 · 隐藏页面自动暂停
轨道半径
0.0207 m
速率
1.000e+6 m/s
动能
8.303e-16 J
回旋周期
1.302e-7 s

非相对论、无电场。q或B为零时沿直线运动;符号决定转弯方向。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

磁场变为0,半径应显示0还是直线极限?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

磁力与速度垂直,不做功;|q|vB=mv²/r,所以r=mv/(|q|B)。磁场或电荷为0时为直线。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

轨道方向变了,速率会变吗?

换个条件,再试一次

磁场变为0,半径应显示0还是直线极限?

看哪里?

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识洛伦兹力涉及的量与单位:粒子质量(u)、电荷数(e)、初速(km/s)、磁感应强度(T)、飞行时间(μs)。高中为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:改变磁场方向,让粒子向另一侧转弯。

再做定量:保持其他条件,比较磁感应强度与轨道半径(m),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

磁力与速度垂直,不做功;|q|vB=mv²/r,所以r=mv/(|q|B)。磁场或电荷为0时为直线。

对照核验提示:向外磁场:B=0.5 T;反向磁场:只改变B的符号。按这些题设自己操作并比较轨道半径,不把参考情景当个人完成。

适用范围:非相对论、无电场。q或B为零时沿直线运动;符号决定转弯方向。

Britannica · Mass spectrometry(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。