50 bài tập về Bài tập về lực lo – ren – xơ (có đáp án 2023) - Vật lí 11
Với bài tập về lực lo – ren – xơ và cách giải môn Vật lý lớp 11 gồm phương pháp giải chi tiết, bài tập minh họa có lời giải và bài tập tự luyện sẽ giúp học sinh biết cách làm bài tập bài tập về lực lo – ren – xơ. Mời các bạn đón xem:
Bài tập về lực lo – ren – xơ và cách giải - Vật lý lớp 11
1. Lý thuyết
- 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).
Lực Lo-ren-xơ do từ trường có cảm ứng từ tác dụng lên một hạt điện tích q0 chuyển động với vận tốc :
+ Điểm đặt trên điện tích.
+ Phương vuông góc với và .
+ Chiều: xác định theo quy tắc bàn tay trái “ Để bàn tay trái mở rộng sao cho các véc tơ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa là chiều của , khi đó, ngón cái choãi ra 90° chỉ chiều của lực Lorenxơ nếu hạt mang điện dương; hạt mang điện âm thì lực Lorenxơ có chiều ngược với chiều ngón tay cái”
+ Có độ lớn: , với
- Chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều
Khi hạt điện tích q khối lượng m bay vào trong từ trường với vận tốc mà chỉ chịu tác dụng của lực Lo-ren-xơ. Khi đó, luôn luôn vuông góc với nên không sinh công, động năng của hạt được bảo toàn nghĩa là độ lớn vận tốc của hạt không đổi, chuyển động của hạt là chuyển động đều.
Chuyển động của hạt điện tích là chuyển động phẳng trong mặt phẳng vuông góc với từ trường.
Trong mặt phẳng đó, lực Lo-ren-xơ luôn vuông góc với vận tốc , nghĩa là đóng vai trò lực hướng tâm:
Với R là bán kính cong của quỹ đạo.
⇒ 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:
- Áp dụng công thức lực Lo-ren-xơ để giải bài toán
- Khi góc a = 90° thì hạt chuyển động tròn đều. Lúc này Lorenxơ đóng vai trò lực hướng tâm nên:
+ Lực hướng tâm:
+ Với chuyển động tròn đều thì ta có:
- Khi điện tích chuyển động điện trường và cường độ điện trường thì điện tích chịu tác dụng đồng thời hai lực: lực điện , và lực từ .
+ Khi electron được gia tốc bởi hiệu điện thế U thì nó sẽ có động năng:
3. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Hãy cho biết:
a) Một electron chuyển động với vận tốc đầu vo = 107 m/s, trong từ trường đều B = 0,1T, sao cho hợp với một góc 30°. Tính lực Lorenxơ tác dụng lên electron.
b) Giá trị của góc a? Biết một điện tích q = 10-4 C, chuyển động với vận tốc vo= 20 m/s trong một từ trường đều B = 0,5T, sao cho hợp với đường sức từ một góc a. Lực Lorenxơ tác dụng lên điện tích có độ lớn 5.10-4 N.
c) Giá trị của vo để điện tích chuyển động thẳng đều? Biết điện tích điểm q = 10-4 C, khối lượng m = 1 g chuyển động với vận tốc đầu , theo phương ngang trong một từ trường đều B = 0,1 T có phương nằm ngang và vuông góc với .
Hướng dẫn giải
a) Độ lớn của lực Lorenxơ tác dụng lên hạt:
b) Gọi a là góc tạo bởi vectơ và .
Ta có:
c) Khi q chuyển động thẳng đều khi
+ Ta có:
Ví dụ 2: Hãy cho biết:
a) Giá trị của B. Biết một electron có khối lượng m = 9,1.10-31 kg, chuyển động với vận tốc ban đầu vo = 107 m/s, trong một từ trường đều B sao cho vuông góc với các đường sức từ. Qũy đạo của electron là một đường tròn bán kính R = 20 mm.
b) Thời gian để điện tích quay được một vòng bằng một chu kì chuyển động. Biết một điện tích q = 10-6 C, khối lượng m = 10-4 g, chuyển động với vận tốc đầu đi vào trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,2 T sao cho vuông góc với các đường sức từ .
c) Một proton có khối lượng m = 1,67.10-27 kg chuyển động theo một quỹ đạo tròn bán kính 7 cm trong một từ trường đều cảm ứng từ B = 0,01T. Xác định vận tốc và chu kì quay của proton.
d) Một electron có vận tốc ban đầu bằng 0, được gia tốc bằng một hiệu điện thế U = 500 V, sau đó bay vào theo phương vuông góc với đường sức từ. Cảm ứng từ của từ trường là B = 0,2T. Bán kính quỹ đạo của electron.
Hướng dẫn giải
a) Khi electron chuyển động vào từ trường với vận tốc ban đầu vuông góc với cảm ứng từ thì electron sẽ chuyển động tròn đều, do đó lực Lorenxơ là lực hướng tâm nên ta có:
b) Khi hạt mang điện chuyển động vào từ trường với vận tốc ban đầu vuông góc với cảm ứng từ thì nó sẽ chuyển động tròn đều, do đó lực Lorenxơ là lực hướng tâm nên ta có:
+ Vì chuyển động tròn đều nên:
c) Vì proton chuyển động với quỹ đạo tròn nên lực Lorenxơ là lực hướng tâm, do đó ta có:
+ Vì chuyển động tròn đều nên:
+ Vận tốc chuyển động của proton trên quỹ đạo tròn:
d) Theo định lý động năng ta có: Wđ2 – Wđ1 = Angoại lực
+ Vì proton chuyển động với quỹ đạo tròn nên lực Lorenxơ là lực hướng tâm, do đó ta có:
4. Bài tập vận dụng
Bài 1: Hình nào chỉ đúng hướng của lực Lorenxơ tác dụng lên hạt mang điện dương chuyển động trong từ trường đều:
Đáp án: B
Bài 2: Trong hình vẽ sau hình nào chỉ đúng hướng của lực Lorenxơ tác dụng lên hạt mang điện dương chuyển động trong từ trường đều:
Đáp án: D
Bài 3: 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 1,6.10-12 N. Vận tốc của electron là
A. 109 m/s.
B. 108 m/s.
C. 1,6.106 m/s.
D. 1,6.109 m/s.
Đáp án: B
Bài 4: 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. 25 mN.
C. 25 N.
D. 2,5 N.
Đáp án: A
Bài 5: Một hạt mang điện tích q = 4.10-10 C, chuyển động với vận tốc 2.105 m/s trong từ trường đều. Mặt phẳng quỹ đạo của hạt vuông góc với vectơ cảm ứng từ. Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt là 4.10-5 N. Độ lớn cảm ứng từ B của từ trường là:
A. 0,05T.
B. 0,5T.
C. 0,02T.
D. 0, 2T.
Đáp án: B
Bài 6: Một electron chuyển động với vận tốc 2.106 m/s vào trong từ trường đều B = 0,01T chịu tác dụng của lực Lorenxơ 16.10-16 N. Góc hợp bởi véctơ vận tốc và hướng đường sức từ trường là
A. 600.
B. 300.
C. 900.
D. 450.
Đáp án: B
Bài 7: Một hạt mang điện 3,2.10-19C được tăng tốc bởi hiệu điện thế 1000V rồi cho bay vào trong từ trường đều theo phương vuông góc với các đường sức từ. Tính lực Lorenxơ tác dụng lên nó biết m = 6,67.10-27kg, B = 2T, vận tốc của hạt trước khi tăng tốc rất nhỏ.
A. 1,2.10-13N.
B. 1,98.10-13N.
C. 3,21.10-13N.
D. 3,4.10-13N.
Đáp án: B
Bài 8: Một electron bay vào trong từ trường đều B = 1,2 T. Lúc lọt vào từ trường, vận tốc của electron là 107 m/s và véctơ vận tốc hợp với véctơ cảm ứng từ một góc α = 30o. Điện tích của electron là -1,6.10-19 C. Bán kính quỹ đạo (hình lò xo) của electron là
A. 2,37.10-5 m.
B. 5,9.10-5 m.
C. 8,5.10-5 m.
D. 8,9.10-5 m.
Đáp án: A
Bài 9: Một proton chuyển động theo một quỹ đạo tròn bán kính 5 cm trong một từ trường đều B = 10-2 T. Cho khối lượng của proton là 1,72.10-27 kg. Vận tốc của proton là
A. 3,45.104 m/s.
B. 3,245.104 m/s.
C. 4,65.104 m/s.
D. 4,985.104 m/s.
Đáp án: C
Bài 10: Hạt proton có khối lượng mP =1,672.10-27 kg chuyển động theo quỹ đạo tròn bán kính 5 m dưới tác dụng của một từ trường đều vuông góc với mặt phang quỹ đạo và có độ lớn B =10-2 T. Tốc độ và chu kì của proton lần lượt là
A. 4,78.108 m/s và 6,6ms.
B. 4,78.108 m/s và 5,6ms.
C. 4,87.108 m/s và 6,6ms.
D. 4,87.108 m/s và 5,6ms.
Đáp án: A
Xem thêm các dạng bài tập Vật lý lớp 11 có đáp án và lời giải chi tiết khác:
Xem thêm các chương trình khác:
- Giải sgk Hóa học 11 | Giải bài tập Hóa học 11 Học kì 1, Học kì 2 (Sách mới)
- Lý thuyết Hóa học 11(sách mới) | Kiến thức trọng tâm Hóa 11
- Giải sbt Hóa học 11 (sách mới) | Sách bài tập Hóa học 11
- Các dạng bài tập Hóa học lớp 11
- Giáo án Hóa học lớp 11 mới nhất
- Tóm tắt tác phẩm Ngữ văn 11 (Sách mới) | Kết nối tri thức, Cánh diều, Chân trời sáng tạo
- Soạn văn 11 (hay nhất) | Để học tốt Ngữ Văn 11 (sách mới)
- Soạn văn 11 (ngắn nhất) | Để học tốt Ngữ văn 11 (sách mới)
- Tác giả tác phẩm Ngữ văn 11 (Sách mới) | Kết nối tri thức, Cánh diều, Chân trời sáng tạo
- Văn mẫu 11 (Sách mới) | Kết nối tri thức, Cánh diều, Chân trời sáng tạo
- Giải sgk Toán 11 | Giải bài tập Toán 11 Học kì 1, Học kì 2 (sách mới)
- Các dạng bài tập Toán lớp 11
- Lý thuyết Toán lớp 11 (sách mới) | Kiến thức trọng tâm Toán 11
- Giáo án Toán lớp 11 mới nhất
- Bài tập Toán lớp 11 mới nhất
- Chuyên đề Toán lớp 11 mới nhất
- Giải sgk Tiếng Anh 11 (thí điểm)
- Giải sgk Tiếng Anh 11 | Giải bài tập Tiếng anh 11 Học kì 1, Học kì 2 (sách mới)
- Giải sbt Tiếng Anh 11 (sách mới) | Sách bài tập Tiếng Anh 11
- Giải sbt Tiếng Anh 11 (thí điểm)
- Giải sgk Lịch sử 11 | Giải bài tập Lịch sử 11 Học kì 1, Học kì 2 (sách mới)
- Lý thuyết Lịch Sử 11(sách mới) | Kiến thức trọng tâm Lịch Sử 11
- Giải Tập bản đồ Lịch sử 11
- Giải sgk Sinh học 11 | Giải bài tập Sinh học 11 Học kì 1, Học kì 2 (sách mới)
- Lý thuyết Sinh học 11 (sách mới) | Kiến thức trọng tâm Sinh 11
- Giải sgk Giáo dục công dân 11
- Lý thuyết Giáo dục công dân 11
- Lý thuyết Địa Lí 11 (sách mới) | Kiến thức trọng tâm Địa lí 11
- Giải Tập bản đồ Địa Lí 11
- Giải sgk Giáo dục quốc phòng - an ninh 11