Giải bài tập Lực LO-REN-XƠ

Thứ ba , 19/07/2016, 10:16 GMT+7
     

Bài 22: Lực LO-REN-XƠ

 

A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG

1. Lực Lo-ren-xơ

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

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

- Phương vuông góc với  và 

- Chiều tuân theo qui tắc bàn tay trái: Để bàn tay trái mở rộng sao cho từ trường hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cố tay đến ngón giữa là chiều của  khi q0 > 0 và ngược chiều  khi q0 < 0. Lúc đó, chiều của lực Lorenxơ là chiều của ngón cái choãi ra.

- Độ lớn: f = | q0 |.v.B.sin

Trong đó  là góc tạo bởi  và  

2. Chuyển động của hạt diện tích trong từ trường đều

Quỹ đạo của một hạt điện tích trong một từ trường đều, với điều kiện vận tốc ban đầu vuông góc với từ trường, là một đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với từ trường, có bán kính R tính bằng công thức: 

 

B. CÂU HỎI VẬN DỤNG

C1. Khi nào lực Lo-ren-xơ bằng 0?

 

Hướng dẫn

Từ công thức f = | q0 | v B.sin, ta thấy f = 0 khi sina = 0 hay  = 0 hoặc  = 180°, tức là hạt mang điện chuyển động theo phương song song với các đường sức từ.

C2. Xác định lực Lo-ren-xơ  trên hình 22.2.

Hướng dẫn

Áp dụng quy tắc bàn tay trái với điện tích q < 0 suy ra lực Lo-ren-xơ vuông góc với mặt phang trang giấy, Hình 22 2 hướng từ phía sau ra phía trước trang giâv.

C3. Hình 22.3 là quỹ đạo tròn của một êlectron trong một mặt phẳng vuông góc với từ trường đều . Xác định chiều của  .

Hướng dẫn

Khi electron chuyển động, lực Lo-ren-xơ hướng vào tâm quỷ đạo. Áp dụng quy tắc bàn tay trái suy ra đường sức từ hướng vuông góc với trang giấy từ mặt trước ra mặt sau.

C4. Từ công thức  , hãy tính chu kì chuyển động đều của hạt.

Chứng tỏ rằng, chu kì đó không phụ thuộc vào vận tốc của hạt (trong khi bán kính quỹ đạo tỉ lệ với vận tốc của hạt).

Hướng dẫn

Chu kì là khoảng thời gian hạt chuyển động được một vòng:

Rõ ràng là T không phụ thuộc vào vận tốc của hạt.

 

C. CÂU HỎI - BÀI TẬP

1. Lực Lo-ren-xơ là gì? Viết công thức của lực Lo-ren-xơ.

Hướng dẫn

- Lực Lo-ren-xơ là lực do từ trường tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong từ trường đó.

Lực Lo-ren-xơ do từ trường có từ cảm  tác dụng lên một hạt điện tích q0 chuyến động với vận tốc  có phương vuông góc với  và  ; có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái.

- Công thức:  f = | q0 |.v.B.sin; trong đó  là góc tạo bởi  và B

2. Phát biếu quy tắc bàn tay trái cho lực Lo-ren-xơ.

Hướng dẫn

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

3. Phát biểu nào dưới đây là sai?

Lực Lo-ren-xơ:

A. vuông góc với từ trường.

B. vuông góc với vận tốc.

C. không phụ thuộc vào hướng từ trường.

D. phụ thuộc vào dấu của điện tích.

Hướng dẫn

Phát biểu C là sai.

4. Phát biểu nào sau đây là đúng?

Hạt êlectron bay vào một từ trường đều theo hướng của từ trường  thì:

A. hướng chuyển động thay đổi.

B. độ lớn của vận tốc thay đổi.

C. động năng thay đổi.

D. chuyền động không thay đổi.

Hướng dẫn

Phát biểu D là đúng. Hạt êlectron bay vào một từ trường đều theo hướng của từ trường  thì lực Lo-ren-xơ bầng 0 nên chuyển động không thay đổi.

5. Một ion bay theo quỷ đạo tròn bán kính R trong một mặt phăng vuông góc với các đường sức của một từ trường đều. Khi độ lớn vận tốc tăng gấp đôi thì bán kính quỹ đạo là bao nhiêu?

A. R/2                            B. R                                     C. 2R                                     D. 4R.

Hướng dẫn

Chon câu C.

6. So sánh lực điện và lực Lo-ren-xơ cùng tác dụng lên một điện tích.

Hướng dẫn

So sánh:

- Lực điện tác dụng lên hạt mang điện khi hạt mang điện đó ở trong điện trường, bất luận là nó đang đứng yên hay chuyển động; trong khi đó lực Lo-ren-xơ là lực do từ trường tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong từ trường đó mà thôi.

- Lực điện luôn cùng phương với đường sức điện trường, còn lực Lo- ren-xơ luôn vuông góc với đường sức từ trường.

- Biểu thức xác định điện và lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt điện tích cũng hoàn toàn khác nhau.

7. Hạt prôtôn chuyển động theo quỹ đạo tròn bán kính 5 m dưới tác dụng của một từ trường đều B = 10-2 T. Xác định:

a) Tốc độ của prôtôn.

b) Chu kì chuyển động của prôtôn. Cho mp = 1,672.10-27 kg.

Hướng dẫn

8. Trong một từ trường đều có  thẳng đứng, cho một dòng các ion bắt đầu đi vào từ điểm A và đi ra tại c, sao cho AC là 1/2 đường tròn trong mặt phẳng ngang. Các ion có cùng điện tích, cùng vận tốc đầu. Cho biết khoảng cách AC đôi với ion C2H5O+  là 22,5cm, xác định khoảng cách AC đối với các ion C2H5OHC2H; OH+; CH2OH+

Hướng dẫn

Nhận xét:

 
luc lo-ren-xo giai bai tap luc lorenxo giai bai tap vat li 11 bai 22