Học tốt Vật lí 11 bài 22: Lực Lo-ren-xơ
- Thứ ba - 30/07/2019 12:52
- In ra
- Đóng cửa sổ này
Hệ thống kiến thức cơ bản cần nhớ và hướng dẫn giải bài tập Vật lí 11 bài 22: Lực Lo-ren-xơ
A/ Kiến thúc cơ bản
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 trường có cảm ứng từ B 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 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 của ngón cái choài ra.
- Độ lớn: f = |q0|.v.B.sinα
Trong đó α là góc tạo bởi
và 
2. Chuyển động của hạt điện 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:
R =
B/ TRẢ LỜI CÂU HỎI C1, C2, C3, C4 SGK VẬT LÝ 11 BÀI 22
C1. Khi nào lực Lo-ren-xơ bằng vectơ 0?
Trả lời:
Từ công thức tính lực Lo-ren-xơ: f = |q0|.v.B.sinα, ta thấy khi sinα = 0 => α = 0 hoặc α = 180o thì f = 0, lúc dó B
cùng phương với v
.
c2. Xác định lực Lo-ren-xơ trên hình dưới:
Trả lời:
Hướng của lực Lo-ren-xơ được xác định như hình 22.1
- Lòng bàn tay hứng vectơ B.
- Do đây là hạt mang điện âm nên chiều từ cổ tay đến ngón giữa hướng ngược chiều vectơ v.
- Ngón cái choãi ra 90o chỉ chiều lực Lo-ren-xơ.
C3. Hình 22.6 là quỹ đạo tròn của một electron trong một mặt phẳng vuông góc với từ trường đều
. Xác định chiều của 
.
Trả lời:
Êlectron chuyển động trong từ trường theo quỹ đạo tròn chứng tỏ lực hướng tâm chính là lực Lo-ren-xơ tác dụng nên êlectron.
Áp dụng quy tắc bàn tay trái:
Chiều từ cổ tay đến ngón giữa ngược chiều với v vì q < 0.
Ngón cái choãi ra 90o là chiều của lực Lo-ren-xơ (hướng vào tâm của quỹ đạo).
Lúc này lòng bàn tay xòe ra hướng đường sức từ (có chiều như hình 22.2).
Vậy cảm ứng từ B có phương vuông góc với mặt phẳng và có chiều đâm vào trong.
C4. Từ công thức R =
hãy tính chu kỳ của chuyển động tròn đều của hạt. Chứng tỏ chu kỳ đó không phụ thuộc vận tốc hạt (trong khi bán kính quỹ đạo tỉ lệ với vận tốc hạt).
Trả lời:
Vận tốc của hạt
v =
.R
Chu kỳ chuyển động tròn đều của hạt
T =
= 
= 
Vậy chu kỳ không phụ thuộc vận tốc của hạt
C/ TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 11 BÀI 22 TRANG 138
1. Lực Lo-ren-xơ là gì? Viết biểu thức của lực Lo-ren-xơ.
Trả lời:
1. Lực Lo-ren-xơ là lực từ tác dụng lên mọi hạt điện tích chuyển động trong từ trường:
Công thức: f = ||.v.B.sinα
2. Phát biểu quy tắc bàn tay trái của lực Lo-ren-xơ.
Trả lời:
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 vectơ v khi q0 > 0 và ngược chiều vectơ v khi q0<0 .Lúc đó chiều của lực Lo-ren-xơ là chiều của 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 của từ trường.
D. Phụ thuộc vào dấu của điện tích.
Trả lời:
Đáp án: C
Lực Lo-ren-xơ vuông góc với
, vuông góc với 
, phu thuộc vào hướng của từ trường, phụ thuộc vào dấu của diện tích.
4. Phát biểu nào sau đây là đúng?
Hạt êlectron bay vào trong 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. Chuyển động không thay đổi.
Trả lời:
Đáp án: D
Hạt êlectron bay vào trong một từ trường đều theo hướng của từ trường
thì lực Lo-ren-xơ: f = 0 (vì sinα = 0), do đó 
không thay đổi.
5. Một ion bay theo quỹ đạo tròn bán kính R trong một mặt phẳng vuông góc với các đường sức của một từ trường đều. Khi độ lớn của vận tốc tăng gấp đôi thì bán kính quỹ đạo là:
A.
B. R
C. 2R
D. 4R
Trả lời:
Đáp án: C
Ta có: R =
Nên khi độ lớn vận tốc tăng gấp đôi v1 = 2v thì R1 = 2R.
6. So sánh lực điện và lực Lo-ren-xơ cùng tác dụng nên một điện tích.
Trả lời:
7. Hạt proton chuyển động theo quỹ đạo tròn bán kính 5m dưới tác dụng của một từ trường đều B=10-2 T. Xác định:
a) Tốc độ proton.
b) Chu kì chuyển động của proton.
Cho mp=1,672.10-27 kg.
Giải:
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 trường có cảm ứng từ B 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 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 của ngón cái choài ra.- Độ lớn: f = |q0|.v.B.sinα
Trong đó α là góc tạo bởi
và 2. Chuyển động của hạt điện 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:
R =
B/ TRẢ LỜI CÂU HỎI C1, C2, C3, C4 SGK VẬT LÝ 11 BÀI 22
C1. Khi nào lực Lo-ren-xơ bằng vectơ 0?
Trả lời:
Từ công thức tính lực Lo-ren-xơ: f = |q0|.v.B.sinα, ta thấy khi sinα = 0 => α = 0 hoặc α = 180o thì f = 0, lúc dó B
cùng phương với v .c2. Xác định lực Lo-ren-xơ trên hình dưới:
Trả lời:
Hướng của lực Lo-ren-xơ được xác định như hình 22.1
- Lòng bàn tay hứng vectơ B.
- Do đây là hạt mang điện âm nên chiều từ cổ tay đến ngón giữa hướng ngược chiều vectơ v.
- Ngón cái choãi ra 90o chỉ chiều lực Lo-ren-xơ.
C3. Hình 22.6 là quỹ đạo tròn của một electron trong một mặt phẳng vuông góc với từ trường đều
. Xác định chiều của .Trả lời:
Êlectron chuyển động trong từ trường theo quỹ đạo tròn chứng tỏ lực hướng tâm chính là lực Lo-ren-xơ tác dụng nên êlectron.
Áp dụng quy tắc bàn tay trái:
Chiều từ cổ tay đến ngón giữa ngược chiều với v vì q < 0.
Ngón cái choãi ra 90o là chiều của lực Lo-ren-xơ (hướng vào tâm của quỹ đạo).
Lúc này lòng bàn tay xòe ra hướng đường sức từ (có chiều như hình 22.2).
Vậy cảm ứng từ B có phương vuông góc với mặt phẳng và có chiều đâm vào trong.
C4. Từ công thức R =
hãy tính chu kỳ của chuyển động tròn đều của hạt. Chứng tỏ chu kỳ đó không phụ thuộc vận tốc hạt (trong khi bán kính quỹ đạo tỉ lệ với vận tốc hạt).Trả lời:
Vận tốc của hạt
v =
.RChu kỳ chuyển động tròn đều của hạt
T =
= = Vậy chu kỳ không phụ thuộc vận tốc của hạt
C/ TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 11 BÀI 22 TRANG 138
1. Lực Lo-ren-xơ là gì? Viết biểu thức của lực Lo-ren-xơ.
Trả lời:
1. Lực Lo-ren-xơ là lực từ tác dụng lên mọi hạt điện tích chuyển động trong từ trường:
Công thức: f = ||.v.B.sinα
2. Phát biểu quy tắc bàn tay trái của lực Lo-ren-xơ.
Trả lời:
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 vectơ v khi q0 > 0 và ngược chiều vectơ v khi q0<0 .Lúc đó chiều của lực Lo-ren-xơ là chiều của 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 của từ trường.
D. Phụ thuộc vào dấu của điện tích.
Trả lời:
Đáp án: C
Lực Lo-ren-xơ vuông góc với
, vuông góc với , phu thuộc vào hướng của từ trường, phụ thuộc vào dấu của diện tích.4. Phát biểu nào sau đây là đúng?
Hạt êlectron bay vào trong 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. Chuyển động không thay đổi.
Trả lời:
Đáp án: D
Hạt êlectron bay vào trong một từ trường đều theo hướng của từ trường
thì lực Lo-ren-xơ: f = 0 (vì sinα = 0), do đó không thay đổi.5. Một ion bay theo quỹ đạo tròn bán kính R trong một mặt phẳng vuông góc với các đường sức của một từ trường đều. Khi độ lớn của vận tốc tăng gấp đôi thì bán kính quỹ đạo là:
A.
B. R
C. 2R
D. 4R
Trả lời:
Đáp án: C
Ta có: R =
Nên khi độ lớn vận tốc tăng gấp đôi v1 = 2v thì R1 = 2R.
6. So sánh lực điện và lực Lo-ren-xơ cùng tác dụng nên một điện tích.
Trả lời:
| Lực điện | Lực Lo-ren-xơ |
- Có phương cùng phương với  - Có chiều phụ thuộc vào dấu của điện tích q0 - Có độ lớn : F = |q0|E |
- Có phương vuông góc với  và  - Có chiều phụ thuộc vào dấu của điện tích q0 tuân theo qui tắc bàn tay trái - Có độ lớn: f = |q0|.v.B.sinα |
7. Hạt proton chuyển động theo quỹ đạo tròn bán kính 5m dưới tác dụng của một từ trường đều B=10-2 T. Xác định:
a) Tốc độ proton.
b) Chu kì chuyển động của proton.
Cho mp=1,672.10-27 kg.
Giải:
8 . Trong một từ trường đều có vectơ B thẳng đứng, cho một dòng các ion bắt đầu đi vào từ điểm A và đi ra tại C sao cho AC là 
đường tròn trong mặt phẳng ngang. Các ion có cùng điện tích, cùng vận tốc đầu. Cho biết khoảng cách AC đối với ion C2H5O+ là 22,5cm. Xác định khoảng cách AC đối với các ion C2H5OH+, C2H5+, OH+,CH2OH+, CH3+, CH2+ .
Giải: đường tròn trong mặt phẳng ngang. Các ion có cùng điện tích, cùng vận tốc đầu. Cho biết khoảng cách AC đối với ion C2H5O+ là 22,5cm. Xác định khoảng cách AC đối với các ion C2H5OH+, C2H5+, OH+,CH2OH+, CH3+, CH2+ .
Bản quyền bài viết thuộc về Sachgiai.com. Ghi nguồn Sách giải.com khi đăng lại bài viết này.