Giải SBT Lí 11 Bài 22: Lực Lo-ren-xơ

Mục lục Giải SBT Lí 11 Bài 22: Lực Lo-ren-xơ

Bài 22.1 trang 54 SBT Lí 11: Câu nào dưới đây nói về lực Lo-ren-xơ là đúng ?

A. Là lực tác dụng của từ trường lên dòng điện.

B. Là lực tác dụng của từ trường lên hạt điện tích đứng yên.

C. Là lực tác dụng của từ trường lên vòng dây dẫn có dòng điện chạy qua.

D. Là lực tác dụng của từ trường lên hạt điện tích chuyển động.

Lời giải

Lực Lorenxo là lực tác dụng của từ trường lên hạt điện tích chuyển động.

Đáp án D

Bài 22.2 trang 54 SBT Lí 11: 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.

Lời giải

Phát biểu không đúng về chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều: Là chuyển động có quỹ đạo parabol nằm vuông góc với từ trường.

Đáp án C

Bài 22.3 trang 54 SBT Lí 11: Hình nào trong Hình 22.1 kí hiệu đúng với hướng của từ trường đều $\overrightarrow{B}$ tác dụng lực Lo-ren-xơ lên hạt điện tích q chuyển động với vận tốc $\overrightarrow{v}$ trên quỹ đạo tròn trong mặt phẳng vuông góc với đường sức từ?

Lời giải

Sử dụng quy tắc bàn tay trái ta xác định được hình có kí hiệu không đúng là hình C.

Đáp án C

Bài 22.4 trang 54 SBT Lí 11: 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. Bỏ qua tác dụng của trọng lực lên prôtôn. Bán kính quỹ đạo tròn của hạt prôtôn trong từ trường này là

A. 5,0 cm.    

B. 0,50 cm.    

C. 6,0 cm.    

D. 8,5 cm.

Lời giải

Áp dụng công thức:  $R=\frac{mv}{\left|q\right|B}$

Ta tìm được bán kính quỹ đạo tròn của hạt proton chuyển động trong từ trường đều:

$R=\frac{1,{672.10}^{-27}.7,{2.10}^4}{1,{7.10}^{-19}.1,{5.10}^{-2}}\approx 5cm$

Đáp án A

Bài 22.5 trang 55 SBT Lí 11: Một electron bay với vận tốc 2,5.10⁹ cm/s theo phương vuông góc với các đường sức của từ trường đều có cảm ứng từ 2.10^-4T. Electron có khối lượng m = 9,1.10^-31kg và điện tích -e= -1,6.10^-19C. Bỏ qua ảnh hưởng của trọng lực của electron. Bán kính quỹ đạo của electron là

A. 71m.                               

B. 7,1m.    

C. 7,1cm.                            

D. 71cm.

Lời giải

Bán kính quỹ đạo của electron là:

$R=\frac{mv}{\left|q_0\right|B}=\frac{9,{1.10}^{-31}.2,{5.10}^7}{1,{6.10}^{-19}{\mathrm{.2.10}}^{-4}}=0,71m=71cm$

Đáp án D

Bài 22.6 trang 55 SBT Lí 11: Một electron chuyển động với vận tốc v = 1,2.10⁷ m/s bay vào miền từ trường đều theo hướng vuông góc với đường sức của từ trường. Quỹ đạo của electron là đường tròn bán kính 7,0 cm. Electron có điện tích - e = -16.10^-19 C và khối lượng m = 9,1 .10^-31kg. Độ lớn của cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ của từ trường này bằng

A. 0,975T.                          

B. 0,0875.10^-1T.

C. 0,975 .10^-2T.                                 

D. 0,975.10^-3T.

Lời giải

Electron chuyển động theo quỹ đạo tròn bán kính $R=\frac{mv}{\left|q_0\right|B}$

⇒ Độ lớn của cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ của từ trường

$B=\frac{mv}{eR}=\frac{9,{1.10}^{-31}.1,{2.10}^7}{{7.10}^{-2}.1,{6.10}^{-19}}=0,{975.10}^{-3}T$

Đáp án D

Bài 22.7 trang 55 SBT Lí 11: Hạt prôtôn chuyển động theo quỹ đạo tròn bán kính 5,0 cm trong từ trường đều có cảm ứng từ 1.10^-2 T. Prôtôn có điện tích e = l,6.10^-19C và khối lượng m = 1,672.10^-27 kg. Xác định :

a) Vận tốc của prôtôn chuyển động trong từ trường.

b) Chu kì chuyển động của prôtôn trên quỹ đạo tròn.

Lời giải

a) Áp dụng công thức  $R=\frac{mv}{\left|q\right|B}$

⇒ Vận tốc của prôtôn khi bay vào từ trường:

$v=\frac{eBR}{m}=\frac{1,{6.10}^{-19}{.10}^{-2}{\mathrm{.5.10}}^{-2}}{1,{672.10}^{-27}}\approx 4,{9.10}^{4}m/s$

b) Chu kì chuyển động của prôtôn trên quỹ đạo tròn:

$T=\frac{2\pi R}{v}=\frac{2\pi m}{eB}=\frac{2.3,14.1,{672.10}^{-27}}{1,{6.10}^{-19}{.10}^{-2}}=6,{56.10}^{-6}s$

Bài 22.8 trang 55 SBT Lí 11: Chùm hạt  có vận tốc đầu v_o = 0, được giạ tốc qua hiệu điện thế 1,0.10⁶ V, bay vào một từ trường đều có cảm ứng từ 1,5.10^-3T. Vận tốc của mỗi hạt $\alpha$ đều hướng vuông góc với các đường sức từ. Hạt $\alpha$ là hạt nhân heli ( ${}_2{}^{4}He$) có điện tích q = 3,2.10^-19 C và khối lượng

m = 6,642.10^-27 kg. Xác định lực Lo-ren-xơ do từ trường tác dụng lên mỗi hạt $\alpha$.

Lời giải

Sau khi được gia tốc qua hiệu điện thế U = 1,0.10⁶ V, vận tốc của mỗi hạt α tính theo công thức :

$\frac{1}{2}m{v}^2=qU\Rightarrow v=\sqrt{\frac{2qU}{m}}$

⇒  $v=\sqrt{\frac{2.3,{2.10}^{-19}{.10}^6}{6,{642.10}^{-27}}}=9,{8.10}^{6}m/s$

Lực Lo-ren-xơ do từ trường tác dụng lên mỗi hạt $\alpha$

f = qvB = 3,2.10^-19.9,8.10⁶.1,5.10^-3 = 4,7.10^-15N

Bài 22.9 trang 55 SBT Lí 11: Prôtôn và êlectron có cùng vận tốc và bay vào trong một từ trường đều theo phương vuông góc với các đường sức từ. Prôtôn có điện tích 1,6.10^-19 C và khối lượng 1,672.10^-27 kg ; êlectron có điện tích - 1,6.10^-19 C và khối lượng 9,1.10^-31 kg. Hỏi bán kính quỹ đạo tròn của prôtôn lớn hơn bao nhiêu lần bán kính quỹ đạo tròn của êlectron khi các hạt điện tích này chuyển động trong từ trường đều dưới tác dụng của lực Lo-ren-xơ ?

Lời giải

Áp dụng công thức  $R=\frac{mv}{\left|q\right|B}$

⇒ Bán kính quỹ đạo tròn của proton và electron chuyển động với cùng vận tốc v trong từ trường đều:

$R_1=\frac{m_{1}v}{eB};R_2=\frac{m_{2}v}{eB}$

⇒  $\frac{R_1}{R_2}=\frac{m_1}{m_2}=\frac{1,{672.10}^{-27}}{9,{2.10}^{-31}}=1840$

Vậy bán kính quỹ đạo tròn của proton lớn hơn bán kính quỹ đạo tròn của electron 1840 lần.

Bài 22.10 trang 56 SBT Lí 11: Một điện tích q = 1,0.10^-6 C chuyển động với vận tốc 500 m/s gần một dây dẫn thẳng dài vô hạn. Trong dây dẫn có dòng điện cường độ 2,0 A. Xác định hướng và độ lớn của lực từ tác dụng lên điện tích này nằm cách dây dẫn này một khoảng 100 mm. và vectơ vận tốc của nó song song và cùng chiều với dòng điện.

Lời giải

Giả sử ở thời điểm t, hạt điện tích q nằm tại vị trí M cách dòng điện I chạy trong dây dẫn thẳng một khoảng r = 100 mm (như hình dưới). Khi đó dòng điện I gây ra tại điểm M một từ trường có cảm ứng từ tính theo công thức: $B={2.10}^{-7}.\frac{I}{r}$

Vec-tơ B vuông góc với mặt phẳng chứa dòng điện I và điểm M, tức là  $\overrightarrow{B}\perp \overrightarrow{v}$

Theo quy tắc bàn tay trái, lực Lo – ren – xơ do từ trường của dòng điện I tác dụng lên hạt điện tích q có phương vuông góc với cả $\overrightarrow{B}$ và $\overrightarrow{n}$, có chiều hướng về dòng điện I, có độ lớn bằng:

$f=qvB=qv{\mathrm{.2.10}}^{-7}.\frac{I}{r}$

⇒  $f={2.10}^{-7}.\frac{2}{{100.10}^{-3}}{.10}^{-6}.500={2.10}^{-9}N$

Xem thêm lời giải bài tập Vật lí lớp 11 hay, chi tiết khác:

Bài tập cuối chương 4

Bài 23: Từ thông. Cảm ứng điện từ

Bài 24: Suất điện động cảm ứng

Bài 25: Tự cảm

Bài tập cuối chương 5

Xem thêm tài liệu Vật lí lớp 11 hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Lực Lo-ren-xơ

Trắc nghiệm Lực Lo-ren-xơ có đáp án