Title DANG 4. LUC LORENXO.pdf ✅

45 Dạng 4. LỰC LORENXƠ A. KIẾN THỨC CƠ BẢN Lực Lorenxơ : f L   Có điểm đặt trên điện tích.  Có phương vuông góc với và v  B   Có chiều: xác định theo qui tắc bàn tay trái “đặt bàn tay trái mở rộng để các véc tơ B hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa là chiều  của , khi đó, ngón cái choãi ra 90o v 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 L f  B.v. q sin   v,B   Lưu ý:  Lực hướng tâm: 2 ht ht v F ma m R    Khi góc  = 90o thì hạt chuyển động tròn đều. Lúc này Lorenxơ đóng vai trò lực hướng tâm nên: 2 v m.v m q vB R R q .B     Với chuyển động tròn đều thì ta có: 2 R 2 1 T v f        Khi điện tích chuyển động điện trường và B cường độ điện trường thì điện  E  tích chịu tác dụng đồng thời hai lực: lực điện và lực từ . Fđ  Ft   Khi điện tích chuyển động thẳng đều thì hợp lực tác dụng lên điện tích bằng không.  Khi electron được gia tốc bởi hiệu điện thế U thì nó sẽ có động năng Wđ = 1 2 mv e U 2 
46 B. VÍ DỤ MẪU Ví dụ 1: Cho điện tích q < 0 bay vào trong từ trường B  , chiều của các vectơ và B được biểu diễn như hình.  v  Hãy vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều của lực Lorenxơ. Hướng dẫn giải + Khi vận dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực Lorenxơ ta cần lưu ý: Khi q > 0 thì chiều của lực Lorenxơ là chiều của ngón tay cái. Khi q < 0 thì chiều của lực Lorenxơ là chiều ngược lại với chiều của ngón tay cái. + Đặt bàn tay trái xòe rộng, sao cho các đường cảm ứng từ xuyên qua lòng bàn tay, B chiều từ  cổ tay đến ngón tay giữa trùng với chiều của vectơ , ngón cái choãi ra 90o v , khi đó chiều của  lực Lorenxơ ngược chiều với chiều chỉ của ngón cái. + Chiều của vectơ lực Lorenxơ f L hướng từ  trên xuống (như hình). Ví dụ 2: Cho điện tích q > 0 bay vào trong từ trường B  , chiều của các vectơ và B được biểu diễn như hình.  v  Hãy vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều của lực Lorenxơ. Hướng dẫn giải + Đặt bàn tay trái xòe rộng, sao cho các đường cảm ứng từ xuyên qua lòng bàn B  tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa trùng với chiều của vectơ , ngón cái v  choãi ra 90o chính là chiều của lực Lorenxơ. Ví dụ 3: Một proton bay vào trong từ trường đều theo phương hợp với đường sức từ một góc . Vận tốc ban đầu của proton v = 3.107 m/s và từ trường có cảm ứng từ B = 1,5T. Biết proton có điện tích . Tính   độ lớn của lực Lo-ren-xơ 19 q 1,6.10 C   trong các trường hợp sau: a)  = 0o b)  = 30o c)  = 90o Hướng dẫn giải Độ lớn của lực Lorenxơ: L f  Bv q sin B  v  q  f q 0  f L  B  v   q f L  B  v  q  B  v  q 
47 a) Khi  = 0  L f  Bv q sin 0  0 b) Khi  = 30o  o L f  Bv q sin30  0,5Bv q Thay số:   7 19 12 L f 0,5.1,5.3.10 .1,6.10 3,6.10 N     c) Khi  = 90o  o L f  Bv q sin90  Bv q Thay số:   7 19 12 L f 1,5.3.10 .1,6.10 7,2.10 N     Ví dụ 4: Một electron bay vào trong từ trường đều. Mặt phẳng quỹ đạo của hạt vuông góc với các đường sức từ. Nếu hạt chuyển động với vận tốc v1 = 1,8.106 m/s thì lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt có độ lớn f1 = 2.10-6 N. Hỏi nếu hạt chuyển động với vận tốc v2 = 4,5.107 m/s thì lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt có độ lớn bao nhiêu. Hướng dẫn giải Độ lớn của lực Lorenxơ: L f  Bv q sin Vì hạt chuyển động vuông góc với từ trường nên  0   v,B  90  sin 1   Vậy độ lớn của lực Lorenxơ là: L f  Bv q Khi hạt chuyển động với vận tốc v1 thì: (1) L1 1 f  Bv q Khi hạt chuyển động với vận tốc v2 thì: (2) L2 2 f  Bv q Từ (1) và (2)   7 L1 1 2 6 5 2 1 6 L2 2 1 f v v 4,5.10 f f .2.10 5.10 N f v v 1,8.10         Ví dụ 4: Một electron và một hạt anpha sau khi được tăng tốc bởi hiệu điện thế U = 1000 V, bay vào trọng từ trường đều (có cảm ứng từ B = 2 T) theo phương vuông góc với các đường sức từ như hình vẽ. Hỏi ngay sau khi bay vào trong từ trường các hạt sẽ bay lệch về phía nào. Tính lực lo-ren-xơ tác dụng lên các hạt đó. Biết: 19 19 27 31 e e 1,6.10 C, q 3,2.10 C m 6,67.10 kg, m 9,1.10 kg               Hướng dẫn giải + Áp dụng quy tắc bàn tay trái ta xác định được chiều của lực Lorenxơ tác dụng lên các hạt có chiều như hình vẽ. Do đó hạt electron lệch sang bên trái, hạt anpha lệch sang bên phải. + Áp dụng định lí động năng ta tính được tốc độ của electron và của hạt anpha:   e  B ve  v  f e  f     e  B ve  v 
48 2 1 2 e U e U mv v 2 m        19 7 e 31 e 19 5 27 2 e U 2.1,6.10 .1000 v 1,9.10 m /s m 9,1.10 2 q U 2.3,2.10 .1000 v 3,1.10 m /s m 6,67.10                    + Độ lớn của lực Lorenxơ tác dụng lên các hạt:     7 19 12 e 5 19 13 f Bv e 2.1,9.10 .1,6.10 6.10 N f Bv q 2.3,1.10 .3,2.10 1,98.10 N                 Ví dụ 5: Một electron có vận tốc v = 2.105 m/s đi vào trong điện trường đều vuông góc E với  đường sức điện. Cường độ điện trường là E = 104 V/m. Để cho electron chuyển động thẳng đều trong điện trường, ngoài điện trường còn có từ trường. Hãy xác định vectơ cảm ứng từ. Biết chiều của các vectơ và v được cho như hình  E  vẽ. Hướng dẫn giải + Trong điện trường electron chịu tác dụng của lực điện: Fd  qE  eE    + Vì điện tích e  0  lực điện Fd ngược chiều với điện trường (hình vẽ)  E  + Để electron chuyển động thẳng đều thì hợp lực tác dụng lên electron phải bằng 0. Do đó lực từ (lực Lorenxơ) phải cân bằng với lực điện trường. Suy ra lực Lorenxơ phải ngược chiều với lực điện Fd (hình vẽ).  + Áp dụng quy tắc bàn tay trái suy ra chiều của cảm ứng từ có B chiều từ ngoài vào trong mặt  phẳng hình vẽ (như hình) + Mặt khác ta cũng có:   2 L d E f F Bv q q E B 5.10 T v         v  E  B  Fd  f L   v  E  e