Bài 22: Lực Lorenxơ

I. Lực lorenxơ

1. Định nghĩa.

Lực lorenxơ là lực tác dụng của từ trường lên hạt mang điện chuyển động trong nó.

2. Lực lorenxơ có:

• Điểm đặt: tại hạt mang điện.
• Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa và tại điểm khảo sát.
• Chiều: xác định theo quy tắc bàn tay trái:

“Đặt bàn tay trái giữ thẳng để cho các đường sức từ xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều vectơ vận tốc. Khi đó ngón tay cái duỗi ra chỉ chiều của lực lorenxơ tác dụng lên hạt mang điện dương và chỉ chiều ngược lại nếu hạt mang điện âm”.

Độ lớn: FL =|q|vBsinα

Với |q| là độ lớn của điện tích và α là góc hợp bởi và .

+ Khi // ⇒ FL = 0.

+ Khi ⊥ ⇒ FL = |q|vB.

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

Một hạt điện tích q khối lượng m chuyển động với vận tốc ban đầu vuông góc với đường sức của một từ trường đều . Giả sử hạt chỉ chịu tác dụng của lực Lorenxơ ; vì luôn vuông góc với mặt phẳng ( , ) nên lực lorenxơ

+ không sinh công do đó hạt chuyển động với tốc độ không đổi v (động năng không đổi).

+ đóng vai trò lực hướng tâm làm hạt chuyển động tròn đều trong mặt phẳng vuông góc với từ trường.

Bán kính quỹ đạo tròn của hạt điện tích:

III. Ứng dụng

Lực lorenxơ để lái chùm hạt trong ống phóng điện tử, máy gia tốc …

IV. Bài tập luyện tập lực Lorenxơ của trường Nguyễn Khuyến

Câu 1. Lực lorenxơ là

1. lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong từ trường.
2. lực từ tác dụng lên dòng điện.
3. lực từ tác dụng lên hạt mang điện đứng yên trong từ trường.
4. lực từ do dòng điện này tác dụng lên dòng điện kia.

ĐÁP ÁN

Chọn A

Lực lorenxơ là lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong từ trường.

Câu 2. Chọn câu sai. Chiều của lực lorenxơ phụ thuộc vào

1. chiều chuyển động của hạt mang điện.
2. chiều của đường sức từ.
3. điện tích của hạt mang điện.
4. độ lớn của cảm ứng từ.

ĐÁP ÁN

Chọn D

Chiều của lực lorenxơ không phụ thuộc vào độ lớn của cảm ứng từ ⇒ D sai.

Câu 3. Độ lớn của lực lorenxơ được tính theo công thức

1. f=|q|vB
2. f=|q|vBsinα
3. f=|q|vBtanα
4. f=|q|vBcosα

ĐÁP ÁN

Chọn B

Độ lớn của lực lorenxơ được tính theo công thức f=|q|vBsinα

Câu 4. Khi êlectron chuyển động trong từ trường đều với vận tốc , gọi α là góc hợp bởi và . Bỏ qua trọng lực tác dụng lên electron. Lực từ tác dụng lên êlectron

1. là f=|e|vBcosα
2. lớn nhất khi α = 0
3. làm êlectron chuyển động tròn
4. luôn vuông góc với

ĐÁP ÁN

Chọn D

Khi êlectron chuyển động trong từ trường đều với vận tốc , gọi là góc hợp bởi và . Bỏ qua trọng lực tác dụng lên êlectron. Lực từ tác dụng lên êlectron luôn vuông góc với .

Câu 5. Phương của lực lorenxơ

1. trùng với phương của vectơ cảm ứng từ.
2. trùng với phương của vectơ vận tốc của hạt mang điện.
3. vuông góc với mặt phẳng hợp bởi vectơ vận tốc của hạt và vectơ cảm ứng từ.
4. trùng với mặt phẳng tạo bởi vectơ vận tốc của hạt và vectơ cảm ứng từ.

ĐÁP ÁN

Chọn C

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

Câu 6. Một êlectron bay vào trong từ trường đều, cảm ứng từ B = 1,26 T. Lúc lọt vào trong từ trường vận tốc của hạt là và hợp thành với đường sức từ góc 53o. Lực Lorenxơ tác dụng lên êlectron là

1. 1,61.10-12 N
2. 0,32.10-12 N
3. 0,64.10-12 N
4. 0,96.10-12 N

ĐÁP ÁN

Chọn A

f=|q|vBsinα = 1,61.10-12 N

Câu 7. Thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất bằng 3.10-5 T, thành phần thẳng đứng rất nhỏ. Một prôtôn chuyển động theo phương nằm ngang theo chiều từ Tây sang Đông. Độ lớn của lực Lorenxơ tác dụng lên prôtôn bằng trọng lượng của nó. Cho biết prôtôn có khối lượng bằng 1,67. 10-27 và có điện tích 1,67. 10-19 C. Lấy g = 10 m / s2Tốc độ của prôtôn gần giá trị nào nhất sau đây?

1. 3,5.10-3 m/s
2. 4,5.10-3 m/s
3. 5.10-3 m/s
4. 3.10-3 m/s

ĐÁP ÁN

Chọn A.

Lực lorenxơ cân bằng trọng lực.

f = P ⇒ |q|vBsinα = mg ⇒

Câu 8. Một êlectron bay vào không gian có từ trường đều có cảm ứng từ B = 10-4 T với vận tốc đầu v0 = 3,2.106 m/s vuông góc với , khối lượng của êlectron là 9,1.10-31 kg. Bán kính quỹ đạo của êlectron trong từ trường là

1. 16,0 cm
2. 18,2 cm
3. 20,4 cm
4. 27,3 cm

ĐÁP ÁN

Chọn B

vuông góc với lực lorenxơ đóng vai trò lực hướng tâm.

+ Ta có:

Câu 9. Một hạt mang điện chuyển động trong từ trường đều. Mặt phẳng quỹ đạo của hạt vuông góc với đường sức từ. Nếu hạt chuyển động với tốc độ v1 = 1,8.106 m/s thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có độ lớn F1 = 2.10-6 N Nếu hạt chuyển động với tốc độ v2 = 4,5.107 m/s thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có độ lớn bằng?

1. 4.106 N
2. 4,6.10-5 N
3. 5.106 N
4. 5.10-5 N

ĐÁP ÁN

Chọn D

Ta có

Câu 10. Hạt prôtôn có khối lượng mP = 1,672.10-27 chuyển động theo quỹ đạo tròn bán kính 5 m dưới tác dụng của một từ trường đều vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo và có độ lớn B = 10-2 T. Tốc độ và chu kì của prôtôn lần lượt là

1. 4,78.108 m/s và 6,6 µs
2. 4,78.108 m/s và 5,6 µs
3. 4,87.108 m/s và 6,6 µs
4. 4,87.108 m/s và 5,6 µs

ĐÁP ÁN

Chọn A

Lực Lorenxơ vừa vuông góc với từ trường vừa vuông góc với vectơ vận tốc nên quỹ đạo là đường tròn và lực này đóng vai trò của lực hướng tâm

f = Fht

Giáo viên: Ngô Thành

Hệ thống trường Nguyễn Khuyến - Lê Thánh Tông