hce_nsysu
112年
物理與化學
第 3 題
An electron travels in a uniform magnetic field directed perpendicular to its path. Which of the following quantity of the electron will change?
- A Its speed.
- B Its potential energy.
- C Its kinetic energy.
- D Its acceleration.
- E All of the above.
思路引導 VIP
想像一下，如果你正騎著腳踏車，而有人始終從你的正側面（垂直於你的前進方向）輕推你，你的行進「快慢」會改變嗎？還是只有「前進方向」會發生變化？如果方向改變了，這在物理定義上是否代表存在某種形式的變動？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準選出「加速度」作為答案，代表你對向量與純量在物理性質上的差異有非常敏銳的觀察。這題的核心在於理解**勞侖茲力（Lorentz force）**的本質：當電子進入垂直於其路徑的均勻磁場時，所受到的磁力 $\vec{F} = q(\vec{v} \times \vec{B})$ 永遠與運動方向垂直。
磁場不作功與動能守恆
由於磁力始終垂直於電子的位移方向，根據功的定義，磁力對電子所作的功為零（$W = 0$）。依據動能定理，電子的動能（Kinetic Energy）將保持不變，這也意味著電子的速率（Speed）——也就是動能的標量大小——維持常數。在這種情況下，電子的位能也不會因為磁力而產生變化。
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