Lý thuyết Lực Lo-ren-xơ (mới 2023 + Bài Tập) - Vật lí 11

Lý thuyết Vật lí 11 Bài 22: Lực Lo-ren-xơ

Bài giảng Vật lí 11 Bài 22: Lực Lo-ren-xơ

1. Lực Lo-ren-xơ

- 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 $\overrightarrow{B}$ tác dụng lên một hạt điện tích q₀ chuyển động với vận tốc $\overrightarrow{v}$ có.

+ Phương: vuông góc với $\overrightarrow{v}$ và $\overrightarrow{B}$.

+ 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 $\overrightarrow{v}$ khi q₀ > 0 và ngược chiều $\overrightarrow{v}$ khi q₀ < 0. Lúc đó chiều của lực Lo-ren-xơ là chiều ngón cái choãi ra”.

+ Độ lớn: f = |q₀|vBsinα (với α là góc tạo bởi $\overrightarrow{v}$ và $\overrightarrow{B}$)

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

- 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 $\overrightarrow{f}$ luôn vuông góc với vận tốc $\overrightarrow{v}$, nghĩa là đóng vai trò lực hướng tâm:

$f=\frac{m{v}^2}{R}=\left|q_0\right|vB$

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:

$R=\frac{mv}{\left|q_0\right|B}$

Trắc nghiệm Vật lí 11 Bài 22: Lực Lo-ren-xơ

Câu 1. Lực Lo-ren-xơ là

A. lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong từ trường.

B. lực từ tác dụng lên dòng điện.

C. lực từ tác dụng lên hạt mang điện đứng yên trong từ trường.

D. lực từ do dòng điện này tác dụng lên dòng điện kia.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

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

Câu 2. Chiều của lực Lo-ren-xơ được xác định bằng

A. quy tắc bàn tay trái.

B. quy tắc bàn tay phải.

C. quy tắc cái đinh ốc.

D. quy tắc vặn nút chai.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Chiều của lực Lo-ren-xơ được xác định bằng quy tắc bàn tay trái.

Câu 3. Chiều của lực Lo-ren-xơ phụ thuộc vào

A. chiều chuyển động của hạt mang điện.

B. chiều của đường sức từ.

C. điện tích của hạt mang điện.

D. Cả 3 yếu tố trên.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Quy tắc bàn tay trái xác định chiều của lực Lo-ren-xơ: để bàn tay trái mở rộng sao cho từ trường hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa là chiều của $\overrightarrow{v}$  khi q > 0 và ngược chiều $\overrightarrow{v}$  khi q < 0. Lúc đó, chiều của lực Lo-ren-xơ là chiều của ngón tay cái choãi ra.

Câu 4. Độ lớn của lực Lo-ren-xơ được tính theo công thức

A. $f=\left|q\right|vB$ .

B. $f=\left|q\right|vB\sin \alpha$ .

C. $f=qvB\tan \alpha$ .

D. $f=\left|q\right|vB\cos \alpha$ .

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Độ lớn của lực Lo-ren-xơ được tính theo công thức $f=\left|q\right|vB\sin \alpha$ .

Câu 5. Phương của lực Lo-ren-xơ

A. trùng với phương của vectơ cảm ứng từ.

B. trùng với phương của vectơ vận tốc của hạt mang điện.

C. vuông góc với mặt phẳng hợp bởi vectơ vận tốc của hạt và vectơ cảm ứng từ.

D. trùng với mặt phẳng tạo bởi vectơ vận tốc của hạt và vectơ cảm ứng từ.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Phương của lực Lo-ren-xơ vuông góc với mặt phẳng hợp bởi vectơ vận tốc của hạt và vectơ cảm ứng từ

Câu 6. Chọn phát biểu đúng nhất. Chiều của lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động tròn trong từ trường

A. trùng với chiều chuyển động của hạt trên đường tròn.

B. hướng về tâm của quỹ đạo khi hạt tích điện dương.

C. hướng về tâm của quỹ đạo khi hạt tích điện âm.

D. luôn hướng về tâm quỹ đạo không phụ thuộc điện tích âm hay dương.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Chiều của lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động tròn trong từ trường luôn hướng về tâm quỹ đạo không phụ thuộc điện tích âm hay dương.

Câu 7. Một electron bay vào không gian có từ trường đều $\overrightarrow{B}$ với vận tốc ban đầu $\overrightarrow{v_0}$ vuông góc cảm ứng từ. Quỹ đạo của electron trong từ trường là một đường tròn có bán kính R. Khi tăng độ lớn của cảm ứng từ lên gấp đôi thì

A. bán kính quỹ đạo của electron trong từ trường tăng lên gấp đôi.

B. bán kính quỹ đạo của electron trong từ trường giảm đi một nửa.

C. bán kính quỹ đạo của electron trong từ trường tăng lên 4 lần.

D. bán kính quỹ đạo của electron trong từ trường giảm đi 4 lần.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

+ Lực hướng tâm: $F_{ht}=\frac{m{v}^2}{R}$

+ Lực Lo-ren-xơ: $F=\left|q\right|vB$

+ Trong trường hợp quỹ đạo của electron là một đường tròn thì lực Lo-ren-xơ đóng vai trò là lực hướng tâm:

$\frac{m{v}^2}{R}=\left|q\right|vB\Rightarrow R=\frac{mv}{B\left|q\right|}\Rightarrow R~\frac{1}{B}$

 

Khi B tăng gấp đôi thì R giảm đi một nửa.

Câu 8. 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 tác dụng của 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.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Áp dụng quy tắc bàn tay trái xác định được lực Lo-ren-xơ có chiều từ dưới lên trên (do điện tích âm).

Câu 9. Trong hình vẽ sau hình nào chỉ đúng hướng của lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt mang điện dương chuyển động trong từ trường đều:

A. 

B.

C. 

D. 

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Áp dụng quy tắc bàn tay trái, xác định lực Lo-ren-xơ tác dụng lên điện tích ta thấy:

A – sai, vì $\overrightarrow{B}//\overrightarrow{v}\Rightarrow \overrightarrow{f}=\overrightarrow{0}$ .

B – sai, vì $\overrightarrow{B}//\overrightarrow{v}\Rightarrow \overrightarrow{f}=\overrightarrow{0}$ .

C – đúng

D – sai, vì $\overrightarrow{B}\perp \overrightarrow{v}\Rightarrow \overrightarrow{f}\ne \overrightarrow{0}$.

Câu 10. Trong hình vẽ sau hình nào chỉ đúng hướng của lực Lo-ren-xơ tác dụng lên electron chuyển động trong từ trường đều:

A. 

B. 

C. 

D. 

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Áp dụng quy tắc bàn tay trái, xác định lực Lo-ren-xơ tác dụng lên điện tích ta thấy:

A – sai, lực Lo-ren-xơ có chiều hướng vào trong mặt phẳng hình vẽ.

B – sai, lực Lo-ren-xơ có chiều hướng vào trong mặt phẳng hình vẽ.

C – đúng

D – sai, lực Lo-ren-xơ có chiều hướng ra ngoài mặt phẳng hình vẽ.

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Vật lí lớp 11 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 23: Từ thông. Cảm ứng điện từ

Lý thuyết Bài 24: Suất điện động cảm ứng

Lý thuyết Bài 25: Tự cảm

Lý thuyết Bài 26: Khúc xạ ánh sáng

Lý thuyết Bài 27: Phản xạ toàn phần