Lực LO-REN-XƠ (Lorentz) Công thức cách tính và Bài tập vận dụng – Vật lý 11 bài 22

Dòng chuyển dời có hướng của các hạt tích điện tạo thành dòng điện, vậy khi hạt tích điện chuyển động trong một từ trường thì hạt ấy có chịu tác dụng của lực từ không?

Câu trả lời là có, các hạt tích điện chịu tác dụng của lực Lo-ren-xơ (Lorentz). Vật lực Lorenxơ xuất hiện khi nào? lực Lorenxơ có phải là lực tác dụng giữa từ trường và các hạt tích điện? lực Lorenxơ tác dụng lên electron hay 1 điện tích q như thế nào? chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây.

I. Lực Lo-ren-xơ

1. Lực Lo-ren-xơ là gì?

– Định nghĩa: Mọi hạt điện tích chuyển động trong một từ trường, đều chịu tác dụng của lực từ được gọi là lực Lo-ren-xơ (Lorentz).

2. Xác định lực Lo-ren-xơ, công thức tính lực LorentzCác xác định lực Lorenxơ• Lực Lo-ren-xơ do từ trường có cảm ứng từ 1574157541yrz2k5s4eg 1639716703 1 1574157541yrz2k5s4eg 1639716703 1 tác dụng lên một hạt điện tích q0 chuyển động với vận tốc 15741575430ljrn6g970 1639716703 1 15741575430ljrn6g970 1639716703 1:

– Có phương vuông góc với 1574157541yrz2k5s4eg 1639716703 1 1574157541yrz2k5s4eg 1639716703 1 và 15741575430ljrn6g970 1639716703 1 15741575430ljrn6g970 1639716703 1

– Có 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 15741575430ljrn6g970 1639716703 1 15741575430ljrn6g970 1639716703 1 khi q>0 và ngược chiều 15741575430ljrn6g970 1639716703 1 15741575430ljrn6g970 1639716703 1 khi q0<0. Lúc đó, chiều của lực Lo-ren-xơ là chiều ngón cái choãi ra;

– Có độ lớn: 15741575504w6gwyocia 1639716704 1 15741575504w6gwyocia 1639716704 1; (trong đó α là góc tạo bởi 15741575430ljrn6g970 1639716703 1 15741575430ljrn6g970 1639716703 1 và 1574157541yrz2k5s4eg 1639716703 1 1574157541yrz2k5s4eg 1639716703 1).

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

1. Chú ý quan trọng

– Khi hạt điện tích q0 khối lượng m bay vào trong từ trường với vận tốc 15741575430ljrn6g970 1639716703 1 15741575430ljrn6g970 1639716703 1 mà chỉ chịu tác dụng của lực Lo-ren-xơ 1574157555844qut4bsp 1639716705 1 1574157555844qut4bsp 1639716705 1 thì 1574157555844qut4bsp 1639716705 1 1574157555844qut4bsp 1639716705 1 luôn luôn vuông góc với 15741575430ljrn6g970 1639716703 1 15741575430ljrn6g970 1639716703 1  nên 1574157555844qut4bsp 1639716705 1 1574157555844qut4bsp 1639716705 1 không sinh công, động năng của hạt được bảo toàn tức là độ lớn vận tốc của hạt không đổi, chuyển động của hạt là chuyển động đều.

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

– Chuyển động của hạt điện tích là chuyển động phẳng trong mặt phẳng vuông gốc với từ trường.

chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều

– Trong mặt phẳng, lực Lo-ren-xơ 1574157555844qut4bsp 1639716705 1 1574157555844qut4bsp 1639716705 1 luôn vuông góc với vận tốc 1574157562mf9hing9vs 1639716706 1 1574157562mf9hing9vs 1639716706 1 nên đóng vai trò như lực hướng tâm:

 1574157564sb6bmizn5w 1639716707 1 1574157564sb6bmizn5w 1639716707 1

– 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 cho bởi công thức sau:

 1574157565igosw43kr4 1639716707 1 1574157565igosw43kr4 1639716707 1

III. Bài tập vận dụng lực Lo-ren-xơ (Lorentz).

* Bài 1 trang 138 SGK Vật Lý 11: Lực Lo-ren-xơ là gì? Viết công thức của lực Lo-ren-xơ?

° Lời giải bài 1 trang 138 SGK Vật Lý 11:

 Lực Lo-ren-xơ do từ trường có cảm ứng từ B tác dụng nên một hạt điện tích q0 chuyển động với vận tốc v có:

– Phương: Vuông góc với v và B.

– Chiều: Tuân theo quy tắc bàn tay trái.

– Độ lớn: f = |q0|vBsinα. Trong đó α là góc tạo bởi vectơ v và B.

* Bài 2 trang 138 SGK Vật Lý 11: Phát biểu quy tắc bàn tay trái cho lực Lo-ren-xơ.

° Lời giải bài 2 trang 138 SGK Vật Lý 11:

Phát biểu quy tắc bàn tay trái cho 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 giữa là chiều của 15741575430ljrn6g970 1639716703 1 15741575430ljrn6g970 1639716703 1 khi q>0 và ngược chiều 15741575430ljrn6g970 1639716703 1 15741575430ljrn6g970 1639716703 1 khi q0<0. Lúc đó, chiều của lực Lo-ren-xơ là chiều ngón cái choãi ra;

* Bài 3 trang 138 SGK Vật Lý 11: 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.

° Lời giải bài 3 trang 138 SGK Vật Lý 11:

◊ Chọn đáp án: C.không phụ thuộc vào hướng của từ trường.

– Theo quy tắc bàn tay trái thì lực Lo-ren-xơ vừa phụ thuộc vào dấu của điện tích, vừa phụ thuộc vào hướng của từ trường nên câu C sai.

* Bài 4 trang 138 SGK Vật Lý 11: Phát biểu nào dưới đây là đúng? Hạt electron bay vào trong một từ trường đều theo hướng của từ trường 1574157569xz9j8227i0 1639716708 1 1574157569xz9j8227i0 1639716708 1 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

° Lời giải bài 4 trang 138 SGK Vật Lý 11:

◊ Chọn đáp án: D. chuyển động không thay đổi

– Hạt electron bay vào trong một từ trường đều theo hướng của từ trường B nên góc α tạo bởi v và B bằng 00. Như vây, hạt êlectron không chịu tác dụng của lực Lo-ren-xơ nên hạt tiếp tục chuyển động đều theo hướng ban đầu.

* Bài 5 trang 138 SGK Vật Lý 11: Một ion theo quỹ đạo tròn bán kính R trong một mặt phẳng vuông góc với các đường sức từ trường đều. Khi độ lớn vận tốc tăng gấp đôi thì bán kính quỹ đạo là bao nhiêu?

 A. R/2    B. R     C. 2R     D. 4R

° Lời giải bài 5 trang 138 SGK Vật Lý 11:

◊ Chọn đáp án:  C. 2R

– Vì ta có bán kính của ion: 1574157565igosw43kr4 1639716707 1 1574157565igosw43kr4 1639716707 1 nên khi vận tốc tăng gấp đôi thì R tăng gấp đôi.

* Bài 6 trang 138 SGK Vật Lý 11: So sánh lực điện và lực Lo-ren-xơ cùng tác dụng lên một điện tích.

° Lời giải bài 6 trang 138 SGK Vật Lý 11:

Lực điện:

– Tác dụng lên một điện tích đứng yên

– Phụ thuộc vào bản chất hạt (âm hay dương)

– Hạt đứng yên

– Cùng phương với điện trường

– Chiều: 1574157572dkodkub3yd 1639716708 1 1574157572dkodkub3yd 1639716708 1 cùng chiều với 157415757482btlfyteg 1639716708 1 157415757482btlfyteg 1639716708 1 khi q>0; và 1574157572dkodkub3yd 1639716708 1 1574157572dkodkub3yd 1639716708 1 ngược chiều 157415757482btlfyteg 1639716708 1 157415757482btlfyteg 1639716708 1 khi q<0.

Lực Lo-ren-xơ:

– Tác dụng lên điện tích chuyển động

– Phụ thuộc vào bản chất hạt (âm hay dương)

– Phụ thuộc vào chiều chuyển động của điện tích (1574157562mf9hing9vs 1639716706 1 1574157562mf9hing9vs 1639716706 1)

– Phương: Luôn vuông góc với từ trường

– Chiều: tuân theo quy tắc bàn tay trái

* Bài 7 trang 138 SGK Vật Lý 11: Hạt prôtôn 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 của prôtôn.

b) chu kì chuyển động của prôtôn.

Cho mp = 1,672.10-27 kg.

° Lời giải bài 7 trang 138 SGK Vật Lý 11:

a) Tốc độ của proton là:

– Từ công thức tính bán kính chuyển động: 1574157565igosw43kr4 1639716707 1 1574157565igosw43kr4 1639716707 1

 1574157581wcinw2gspg 1639716709 1 1574157581wcinw2gspg 1639716709 1 s 1574157582 1639716710 1 s 1574157582 1639716710 1

b) Chu kỳ của chuyển động tròn là:

 15741575844tev3ifprw 1639716710 1 15741575844tev3ifprw 1639716710 1, mặt khác lại có: 1574157585djsiyxokxv 1639716710 1 1574157585djsiyxokxv 1639716710 1

– Nên ta có: 1574157587ufypbcf1dr 1639716711 1 1574157587ufypbcf1dr 1639716711 1 1574157588bffn9ehb4a 1639716711 1 1574157588bffn9ehb4a 1639716711 1

* Bài 8 trang 138 SGK Vật Lý 11: Trong một từ trường đều có 1574157569xz9j8227i0 1639716708 1 1574157569xz9j8227i0 1639716708 1 thẳng đứng, cho một dòng các ion bắt đầu đi vào từ trường từ điểm A và đi ra điểm C, sao cho AC là 1/2 đường tròn trong mặt phẳng ngang. Các ion có cùng điện tích, cùng vận tốc ban đầu. Cho biết khoảng cách AC giữa điểm đi vào và điểm đi ra đối với ion C2H5OH+ là 22,5 cm, xác định khoảng cách AC đối với các ion C2H5OH+; C2H5+; OH+; CH2OH+; CH3+; CH2+.

° Lời giải bài 8 trang 138 SGK Vật Lý 11:

– Trong từ trường đều 1574157569xz9j8227i0 1639716708 1 1574157569xz9j8227i0 1639716708 1 ion C2H5O+ (m1 = 45đvC) chuyển động tròn đều với bán kính R1. Ta có:

 15741575924gc440tkli 1639716711 1 15741575924gc440tkli 1639716711 1

– Đối với ion C2H5OH+ (m2 = 46đvC) có:

 1574157594q35qv4i30e 1639716712 1 1574157594q35qv4i30e 1639716712 1

– Đối với ion C2H5+ (m3 = 29đvC) có:

 1574157595oyykcmr8vu 1639716717 1 1574157595oyykcmr8vu 1639716717 1 1574157597v1x69yfvwe 1639716717 1 1574157597v1x69yfvwe 1639716717 1

– Đối với ion OH+ (m4 = 17đvC) có:

 1574157598aalck3qijk 1639716718 1 1574157598aalck3qijk 1639716718 1 1574157599p8z29f6693 1639716718 1 1574157599p8z29f6693 1639716718 1

– Đối với ion CH2OH+ (m5 = 31đvC) có:

 1574157601a9wtjd0udb 1639716718 1 1574157601a9wtjd0udb 1639716718 1 1574157602pn93cqcv9y 1639716718 1 1574157602pn93cqcv9y 1639716718 1

– Đối với ion CH3+ (m6 = 15đvC) có:

 1574157604h2wfyide67 1639716719 1 1574157604h2wfyide67 1639716719 1 157415760544m9u5bxm5 1639716719 1 157415760544m9u5bxm5 1639716719 1

– Đôi với ion CH2+ (m7 = 14đvC) có:

 1574157607et7qxpw0ms 1639716719 1 1574157607et7qxpw0ms 1639716719 1 1574157608vts4tmtuqt 1639716719 1 1574157608vts4tmtuqt 1639716719 1

Hy vọng với bài viết về Lực LO-REN-XƠ (Lorentz) Công thức cách tính và Bài tập vận dụng ở trên giúp ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại dưới phần bình luận để HayHocHoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.

Phạm Hồng Thái

Trường THPT Phạm Hồng Thái đạt trường chuẩn Quốc gia năm 2009, Nhà trường nằm trên đường Nguyễn Văn Ngọc, phường Cống Vị, Quận Ba Đình, Thành phố Hà Nội. Với truyền thống 45 năm dạy tốt và học tốt, nhà trường đã đạt được nhiều thành tích, được Thủ tướng Chính phủ, UBND Thành phố Hà Nội, Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội tặng nhiều bằng khen.

Related Posts

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.