Vật lý 11 Bài 22 Lực Lorenxo, trường THPT Quốc Oai - Hà Nội.

BÀI 22: LỰC LO-REN-XƠ

Link học trên truyền hình:

Lí thuyết

https://www.youtube.com/watch?v=a1jR1F_zDGs&list=PLQeh9OeQXJE9oeVUKbU0l9m_DnLmp-XSP&index=3

Bài tập

https://www.youtube.com/watch?v=hXQYkF4JiTw

A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT.

1. Lực Lo-ren-xơ

a) Định nghĩa

Mọi hạt điện tích chuyển động trong một từ trường, đều chịu tác dụng của một lực từ, lực từ này gọi là lực lo-ren-xơ (Lorentz).

b) Xác định lực Lo-ren-xơ

Lực Lo-ren-xơ do từ trường có cảm ứng từ  tác dụng lên một hạt điện tích q₀ chuyển động với vận tốc 

    + Có phương vuông góc với  và 

    + Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái:

Để bàn tay trái mở rộng sao cho từ trường hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều của  khi q₀ > 0 và ngược chiều   khi q₀ < 0. Lúc đó chiều của lực Lo-ren-xơ là chiều ngón cái choãi ra.

    + Có độ lớn: f = |q₀|vBsinα với α là góc tạo bởi   và 

2. Chuyển động của hạt điện tích trong điện trường đều

1. Hạt mang điện chuyển động trong từ trường có công của lực từ bằng 0 nên độ lớn của vận tốc không đổi.

2. Khi điện tích chuyển động với vận tốc //  thì lực Lorenxo bằng 0, điện tích chuyển động thẳng đều với vận tốc

3. Khi điện tích chuyển động với vận tốc ┴   thì điện tích chuyển động tròn đều.

4. Khi điện tích chuyển động với vận tốc hợp với một góc bất kì thì điện tích chuyển động dạng xoáy ốc.

┴

3. Bài tập mẫu

Dạng 1: Tính lực Lorenxo

Bài 1: Một proton bay vào trong từ trường đều theo phương làm với đường sức từ môt góc 30⁰. Vận tốc của proton v=3.10⁷m/s và từ trường có cảm ứng từ B=1,5T. Độ lớn của lực Lorenxo tác dụng lên proton là:

A. 7,2.10^-26N B. 3,6.10^-26N C. 7,2.10^-12N D. 3,6.10^-26N

Bài làm:

Áp dụng công thức f = |q₀|vBsinα=1,6.10^-19.3.10⁷.1,5.sin30⁰=3,6.10^-12N

 đáp án D

Bài 2: Hình nào trong Hình 22.1 kí hiệu đúng với hướng của từ trường đều tác dụng lực Lo-ren-xơ lên hạt điện tích q chuyển động với vận tốc trên quỹ đạo tròn trong mặt phẳng vuông góc với đường sức từ ?

Bài làm:

Áp dụng quy tắc bàn tay trái  đáp án B

Dạng 2: Chuyển động của hạt điện tích trong điện trường đều

Bài 1: Một electron có khối lượng m = 9,1.10^-31 kg, chuyển động với vận tốc ban đầu v = 10⁷ m/s, trong một từ trường đều   sao cho   vuông góc với các đường sức từ. Qũy đạo của electron là một đường tròn bán kính R = 20 mm. Tìm độ lớn của cảm ứng từ B.

Bài làm:

Khi electron chuyển động vào từ trường với vận tốc ban đầu vuông góc với cảm ứng từ B→ thì electron sẽ chuyển động tròn đều, do đó lực Lorenxơ là lực hướng tâm nên ta có:

Bài 2: Một electron được gia tốc bởi hiệu điện thế U = 2000 V, sau đó bay vào từ trường đều có cảm ứng từ B = 10^-3 T theo phương vuông góc với đường sức từ của từ trường. Biết khối lượng và điện tích của electron là m và e. Bỏ qua vận tốc của electron khi mới bắt đầu được gia tốc bởi hiệu điện thế U. Tính:

a) Bán kính quỹ đạo của electron.

b) Chu kì quay của electron.

Biết

 

Bài làm:

Công của electron khi được gia tốc bởi hiệu điện thế U: A = qU = |e|U

Theo định lý biến thiên động năng ta có: W_đ2 – W_đ1 = A

Vì bỏ qua vận tốc của electron khi bắt đầu được gia tốc bởi hiệu điện thế U nên W_đ1 = 0

a) Vì electron bay vào từ trường có  ⊥  nên lực Lo-ren-xơ là lực hướng tâm, nên ta có:

b) Chu kì quay của electron:

B. BÀI TẬP ÔN TÂP.

1. Lực Lo – ren – xơ là

A. lực Trái Đất tác dụng lên vật.

B. lực điện tác dụng lên điện tích.

C. lực từ tác dụng lên dòng điện.

D. lực từ tác dụng lên điện tích chuyển động trong từ trường.

2. Phương của lực Lo – ren – xơ không có đặc điểm

A. vuông góc với véc tơ vận tốc của điện tích.

B. vuông góc với véc tơ cảm ứng từ.

C. vuông góc với mặt phẳng chứa véc tơ vận tốc và véc tơ cảm ứng từ.

D. vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng.

3. Chiều của lực Lorenxo tác dụng lên một điện tích q chuyển động tròn trong từ trường

A. hướng về tâm của đường tròn quỹ đạo khi q>0

B. hướng về tâm của đường tròn quỹ đạo khi q<0

C. luôn hướng về tâm của đường tròn quỹ đạo

B. Chưa kết luận được vì chưa biết dấu của điện tích và chiều của cảm ứng từ B

4. Độ lớn của lực Lo – ren – xơ không phụ thuộc vào

A. giá trị của điện tích. B. độ lớn vận tốc của điện tích.

C. độ lớn cảm ứng từ. D. khối lượng của điện tích.

5. Trong một từ trường có chiều từ trong ra ngoài, một điện tích âm chuyển động theo phương ngang chiều từ trái sang phải. Nó chịu lực Lo – ren – xơ có chiều

A. từ dưới lên trên. B. từ trên xuống dưới.

C. từ trong ra ngoài. D. từ trái sang phải.

6. Khi độ lớn của cảm ứng từ và độ lớn của vận tốc điện tích cùng tăng 2 lần thì độ lớn lực Lo – ren – xơ

A. tăng 4 lần. B. tăng 2 lần. C. không đổi. D. giảm 2 lần.

7. Một điện tích chuyển động tròn đều dưới tác dụng của lực Lo – ren – xơ, bán kính quỹ đạo của điện tích không phụ thuộc vào

A. khối lượng của điện tích. B. vận tốc của điện tích.

C. giá trị độ lớn của điện tích. D. kích thước của điện tích.

8. Một điện tích chuyển động tròn đều dưới tác dụng của lực Lo – ren – xơ, khi vận tốc của điện tích và độ lớn cảm ứng từ cùng tăng 2 lần thì bán kính quỹ đạo của điện tích

A. tăng 4 lần. B. tăng 2 lần. C. không đổi. D. giảm 2 lần.

9. Một hạt mang điện có thể chuyển động thẳng với vận tốc không đổi trong từ trường đều được không?

A.Có thể, nếu hạt chuyển động hợp với đường sức từ trường một góc không đổi.

B.Không thể, vì hạt chuyển động luôn chịu lực tác dụng vuông góc với vận tốc.

C.Có thể, nếu hạt chuyển động dọc theo đường sức của từ trường đều.

D.Có thể, nếu hạt chuyển động vuông góc với đường sức từ của từ trường đều.

10. Phát biểu nào sau đây là không đúng? Lực Lorenxơ tác dụng lên điện tích q

A. không đổi chiều khi đồng thời đổi chiều véctơ vận tốc và đổi dấu điện tích q.

B. không đổi chiều khi đồng thời đổi chiều véctơ vận tốc , véctơ cảm ứng từ và đổi dấu điện tích q.

C. đổi chiều khi đổi chiều véctơ vận tốc .

D. đổi chiều khi đổi chiều véctơ cảm ứng từ .

11. lực Lo-ren-xơ là lực tác dụng của từ trường lên

A. dòng điện. B. hạt điện tích đứng yên.

C. vòng dây dẫn có dòng điện chạy qua. D. hạt điện tích chuyển động.

12. Câu nào dưới đây nói về chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều dưới tác dụng của lực Lo-ren-xơ là không đúng ?

A. Là chuyển động đều, có độ lớn của vận tốc không đổi.

B. Là chuyển động phẳng trong mặt phẳng vuông góc với từ trường,

C. Là chuyển động có quỹ đạo parabol nằm vuông góc với từ trường.

D. Là chuyển động có quỹ đạo tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với từ trường với điều kiện vận tốc ban đầu vuông góc với các đường sức từ.

13. Một điện tích có độ lớn 10 μC bay với vận tốc 10⁵ m/s vuông góc với các đường sức vào một từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ bằng 1 T. Độ lớn lực Lo – ren – xơ tác dụng lên điện tích là

A. 1 N. B. 10⁴ N. C. 0,1 N. D. 0 N.

14. Một electron bay vuông góc với các đường sức vào một từ trường đều độ lớn 100 mT thì chịu một lực Lo – ren – xơ có độ lớn 1,6.10^-14 N. Vận tốc của electron là

A. 10⁹ m/s. B. 10⁶ m/s. C. 1,6.10⁶ m/s. D. 1,6.10⁹ m/s.

15. Một điện tích 10^-6 C bay với vận tốc 10⁴ m/s xiên góc 30⁰ so với các đường sức từ vào một từ trường đều có độ lớn 0,5 T. Độ lớn lực Lo – ren – xơ tác dụng lên điện tích là

A. 2,5 mN. B. mN. C. 25 N. D. 2,5 N.

16. Người ta cho một electron có vận tốc 3,2.10⁶ m/s bay vuông góc với các đường sức từ vào một từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ là 0,91 mT thì bán kính quỹ đạo của nó là 2 cm. Biết độ lớn điện tích của electron là 1,6.10^-19C. Khối lượng của êlectron là

A. 9,1.10^-31 kg. B. 9,1.10^-29 kg. C. 10^-31 kg. D. 10 ^{– 29} _­kg.

17. Một điện tích q=1,6.10^-9C có khối lượng 2.10^-17kg bay vào trong từ trường đều có cảm ứng từ B=0,05T với vận tốc v=2.10⁶m/s theo phương vuông góc với các đường sức từ. Bán kính quỹ đạo của điện tích là

A.0,5m B.5.10^-11mm C.5.10^-11m. D.0,5mm

18. Hạt prôtôn chuyển động với vận tốc 7,2.10⁴ m/s bay vào trong từ trường đều có cảm ứng từ 1,5.10^-2 T theo phương vuông góc với các đường sức từ. Prôtôn có điện tích +l,6.10^-19C và khối lượng 1,672.10^-27kg. Bán kính quỹ đạo tròn của hạt prôtôn trong từ trường này bằng

A. 5,0 cm. B. 0,50 cm. C. 6,0cm. D. 8,5 cm.

19. Một electron bay vào không gian có từ trường đều có cảm ứng từ với vận tốc ban đầu v₀=3,2.10⁶m/s vuông góc với , khối lượng của electron là 9,1.10^–31 kg. Bán kính quỹ đạo của electron trong từ trường là

A.16,0 cm B.18,2cm C.20,4cm. D.27,3 cm.

20. Hai điện tích q₁ = 10μC và điện tích q₂ bay cùng hướng, cùng vận tốc vào một từ trường đều. Lực Lo – ren – xơ tác dụng lần lượt lên q₁ và q₂ là 2.10^-8 N và 5.10^-8 N. Độ lớn của điện tích q₂ là

A. 25 μC. B. 2,5 μC. C. 4 μC. D. 10 μC.

21. Một điện tích bay vào một từ trường đều với vận tốc 2.10⁵ m/s thì chịu một lực Lo – ren – xơ có độ lớn là 10 mN. Nếu điện tích đó giữ nguyên hướng và bay với vận tốc 5.10⁵ m/s vào thì độ lớn lực Lo – ren – xơ tác dụng lên điện tích là

A. 25 mN. B. 4 mN. C. 5 mN. D. 10 mN.

22. Một điện tích 1 mC có khối lượng 10 mg bay với vận tốc 1200 m/s vuông góc với các đường sức từ vào một từ trường đều có độ lớn 1,2 T, bỏ qua trọng lực tác dụng lên điện tích. Bán kính quỹ đạo của nó là

A. 0,5 m. B. 1 m. C. 10 m. D. 0,1 mm.

23. Hai điện tích q₁ = 8 μC và q₂ = - 2 μC có cùng khối lượng và ban đầu chúng bay cùng hướng cùng vận tốc vào một từ trường đều. Điện tích q₁ chuyển động cùng chiều kim đồng hồ với bán kính quỹ đạo 4 cm. Điện tích q₂ chuyển động

A. ngược chiều kim đồng hồ với bán kính 16 cm.

B. cùng chiều kim đồng hồ với bán kính 16 cm.

C. ngược chiều kim đồng hồ với bán kính 8 cm.

D. cùng chiều kim đồng hồ với bán kính 8 cm.

24. Hai điện tích độ lớn, cùng khối lượng bay vuông với các đường cảm ứng vào cùng một từ trường đều. Bỏ qua độ lớn của trọng lực. Điện tích một bay với vận tốc 1000 m/s thì có bán kính quỹ đạo 20 cm. Điện tích 2 bay với vận tốc 1200 m/s thì có bán kính quỹ đạo

A. 20 cm. B. 21 cm. C. 22 cm. D. 200/11 cm

25. Một hạt mang điện chuyển động trong từ trường đều, mặt phẳng quỹ đạo của hạt vuông góc với đường sức từ. Nếu hạt chuyển động với vận tốc v₁ = 1,8.10⁶m/s thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt là 2.10^-6N. Nếu hạt chuyển động với vận tốc v₂ = 4,5.10⁷m/s thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có độ lớn bằng

A.5.10^-5N. B.4.10^-5N. C.3.10^-5N. D.2.10^-5N.

26. Một chùm electron hẹp không vận tốc đầu được tăng tốc bởi hiệu điện thế U, sau đó đi vào trong từ trường đều theo phương vuông góc với các đường sức từ. Dưới tác dụng của lực Lorenxơ các electron đi theo quỹ đạo tròn bán kính 1cm. Từ trường có B= 5.10^-3 T. Giá trị của U bằng

A.220V B.440V C.2,2.10⁴ V. D.44V.

27. Ion ôxy O^2- và ion liti Li⁺ bay cùng vận tốc, theo hướng vuông góc với từ trường và bị lực từ làm cho chúng chuyển động theo các quỹ đạo tròn. Tỉ số khối lượng nguyên tử của ôxi so với liti là 16/ 7. Tỉ số giữa bán kính quỹ đạo của O^2- và bán kính quỹ đạo của Li⁺ là bao nhiêu?

A.8/7. B.16/7. C.32/7. D.7/8.

28. Một hạt proton và một hạt anpha được bắn vào từ trường đều theo phương vuông góc với các đướng sức từ, độ lớn vận tốc của chúng bằng nhau, điện tích của hạt anpha lớn gấp 2 lần điện tích của proton còn khối lượng của hạt anpha lớn gấp 4 lần khối lượng của proton.khi chuyển động trong từ trường coi rằng chúng không tương tác với nhau. Tỉ số bán kính quỹ đạo proton và anpha bằng

A. 0,5. B.1. C.2. D.4.

29. Tại thời điểm t = 0 có hai hạt nhỏ giống nhau, cùng điện tích q và khối lượng m, chuyển động đồng thời từ một điểm theo phương vuông góc với vectơ cảm ứng từ của một từ trường đều, tại đó vận tốc hai hạt cùng chiều và có độ lớn lần lượt là Bỏ qua lực cản của môi trường, trọng lượng các hạt và lực tĩnh điện giữa hai hạt. Xác định khoảng cách cực đại giữa hai hạt đó.

A. . B. . C. . D. .

30. Một êlectron sau khi được tăng tốc bởi hiệu điện thế 40V bay vào trong vùng từ trường đều được giới hạn bởi hai đường thẳng cách nhau h, cảm ứng từ 2.10^-4T . Vận tốc của êlectron vuông góc với cảm ứng từ lẫn hai biên của vùng. Cho biết tỷ số độ lớn điện tích và khối lượng của êlectron là γ=1,76.10¹¹C/kg. Bỏ qua lực cản và trọng lực. Để êlectron không bay ra ngoài vùng từ trường thì giá trị nhỏ nhất của h là

A.21,3cm. B. 57cm.

C. 10,7cm. D. 28cm.