Luyện thi Vật lí Lớp 11 - Chương 4: Từ trường - Bài 4: Lực Lo-ren-xơ - Chu Văn Biên

Nội dung text: Luyện thi Vật lí Lớp 11 - Chương 4: Từ trường - Bài 4: Lực Lo-ren-xơ - Chu Văn Biên

1. CHƯƠNG BÀI 4. LỰC LO-REN-XƠ  + Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên một hạt mang điện tích q chuyển động trong một từ trường B có phương  vuông góc với v và B , có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái, và có độ lớn: FL q vBsin . TRẮC NGHIỆM ĐỊNH TÍNH Câu 1. 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. Câu 2. Hạt electron bay vào trong mộ từ trường đều theo hướng của từ trường 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. Câu 3. Một ion bay theo quỹ đạo tròn bán kính R trong một mặt phẳng vuông góc với các đường sức của một từ trường đều. Khi độ lớn vận tốc tăng gấp đôi thì bán kính quỹ đạo là A. R/2.B. R.C. 2R.D. 4R. Câu 4. Khi một electron bay vào vùng từ trường theo quỹ đạo song song với các đường sức từ, thì A. chuyển động của electron tiếp tục không bị thay đổi. B. hướng chuyển động của electron bị thay đổi. C. vận tốc của electron bị thay đổi. D. năng lượng của electron bị thay đổi. Câu 5. Khi một electron bay vào vùng từ trường theo quỹ đạo vuông góc với các đường sức từ thì A. chuyển động của electron tiếp tục không bị thay đổi. B. hướng chuyển động của electron bị thay đổi. C. độ lớn vận tốc của electron bị thay đổi. D. năng lượng của electron bị thay đổi. Câu 6. Chọn câu đúng. A. Chỉ có từ trường mới làm lệch được quỹ đạo chuyển động của electron. B. Chỉ có điện trường mới làm lệch được quỹ đạo chuyển động của electron. C. Từ trường và điện trường không thể làm lệch quỹ đạo chuyển động của electron. D. Từ trường và điện trường đều có thể làm lệch được quỹ đạo chuyển động của electron.  Câu 7. Khi điện tích q 0 chuyển động trong điện trường có vectơ cường độ điện trường E thì nó chịu   tác dụng của lực điện F ; còn khi chuyển động trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ B thì nó chịu tác  dụng của Lo-ren-xơ F L . Chọn kết luận đúng.     A. F song song ngược chiều với E .B. F L song song cùng chiều với B .
2.     C. F L vuông góc với B .D. F vuông góc với E . Câu 8. Câu nào sai? A. Lực tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song nằm trong mặt phẳng chứa hai dòng điện đó. B. Một hạt mang điện chuyển động trong từ trường đều mà quỹ đạo là đường tròn phẳng thì lực Lo-ren- xơ tác dụng lên hạt có độ lớn không đổi. C. Khung dây tròn mang dòng điện đặt trong từ trường đều mà mặt phẳng khung dây không vuông góc với chiều đường sức từ thì lực từ tác dụng lên khung không làm quay khung. D. Lực từ tác dụng lên một đoạn dòng điện có phương vuông góc với đoạn dòng điện đó. Câu 9. Câu nào sai? Một khung dây đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung dây chứa các đường sức từ thì momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây A. là lớn nhất. B. bằng không. C. tỉ lệ với cường độ dòng điện trong khung. D. phụ thuộc diện tích của khung. Câu 10. Sau khi bắn một electron vào trong từ trường đều theo phương vuông góc với đường sức từ thì electron sẽ chuyển động. A. với tốc độ không đổi.B. nhanh dần. C. chậm dần.D. lúc đầu nhanh dần sau đó chậm dần.  Câu 11. Một ion dương được bắn vào trong khoảng không gian có từ trường đều B (phương vuông góc  với mặt phẳng hình vẽ và chiều từ ngoài vào trong) và điện trường đều E với vận tốc v (xem hình vẽ). Sau đó ion này A. có thể vẫn chuyển động thẳng theo hướng vectơ v . B. chắc chắn không chuyển động thẳng theo hướng vectơ v .  C. có thể chuyển động thẳng theo hướng của vectơ B .  D. chắc chắn chuyển động thẳng theo hướng của vectơ E . Câu 12. Đưa một nam châm mạnh lại gần ống phóng điện tử của máy thu hình thì hình ảnh trên màn hình bị nhiễu vì nam châm làm A. lệch đường đi của các electron trong đèn hình. B. giảm bớt số electron trong đèn hình. C. tăng số electron trong đèn hình. D. cho các electron trong đèn hình ngưng chuyển động. Câu 13. Một hạt mang điện có thể chuyển động thẳng với vận tốc không đổi trong từ trường đều được không? A. Không thể. B. Có thể nếu hạt chuyển động dọc theo đường sức của từ trường đều.
3. C. Có thể nếu hạt chuyển động vuông góc với đường sức của từ trường đều. D. Có thể nếu hạt chuyển động theo phương hợp với đường sức của từ trường đều một góc 45. Câu 14. Trong mặt phẳng hình vẽ, một electron và một hạt sau khi được các điện trường tăng tốc bay vào trong từ trường đều theo phương vuông góc với các đường sức từ. Đường sức từ hướng từ sau ra trước mặt phẳng hình vẽ. Coi rằng, hiệu điện thế tăng tốc của các điện trường của các hạt đó bằng nhau và vận tốc của các hạt trước khi được tăng tốc rất nhỏ. Dạng quỹ đạo của electron là A. (1) và của là (2).B. (1) và của là (3). C. (2) và của là (4). D. (2) và của là (3). Câu 15. Một proton chuyển động thẳng đều trong một miền có từ trường đều và điện trường đều. Xét trong hệ tọa độ Đề-các vuông góc Oxyz, nếu proton chuyển động theo chiều dương của trục Ox và đường sức từ hướng theo chiều dương của trục Oy thì đường sức điện hướng theo chiều A. dương trục Oz.B. âm trục Oz.C. dương trục Ox.D. âm trục Ox. Câu 16. Một electron chuyển động thẳng đều trong một miền có từ trường đều và điện trường đều. Xét trong hệ tọa độ Đề-các vuông góc Oxyz, nếu electron chuyển động theo chiều dương của trục Ox và đường sức từ hướng theo chiều dương của trục Oy thì đường sức điện hướng theo chiều A. dương trục Oz.B. âm trục Oz. C. dương trục Ox.D. âm trục Ox. ĐÁP ÁN TRẮC NGHIỆM ĐỊNH TÍNH 1C 2D 3C 4A 5B 6D 7C 8C 9B 10A 11A 12A 13B 14C 15B 16B TRẮC NGHIỆM ĐỊNH LƯỢNG   * Lực Lo-ren-xơ: F q v B L * Hướng được xác định theo quy tắc bàn tay trái;  * Độ lớn: FL q vBsin v, B q vBsin . Câu 1. Một electron bay vào trong từ trường đều, cảm ứng từ B 1,26 T . Lúc lọt vào trong từ trường vận tốc của hạt là 107 m/s và hợp thành với đường sức từ góc 53 . Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên electron là A. 1,61.10 12 N. B. 0,32.10 12 N. C. 0,64.10 12 N. D. 0,96.10 12 N. Hướng dẫn 19 7 12 * Độ lớn: FL q vBsin 1,6.10 .10 .1,26.sin 53 1,61.10 N Chọn A. Câu 2. Thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất bằng 3,0.10 5 T , thành phần thẳng đứng rất nhỏ. Một proton chuyển động theo phương nằm ngang theo chiều từ Tây sang Đông. Độ lớn của lực Lo-ren-xơ
4. tác dụng lên proton bằng trọng lượng của nó. Cho biết proton có khối lượng bằng 1,67.10 27 kg và có điện tích 1,6.10 19 C. Lấy g 10m / s2 . Tốc độ của proton gần giá trị nào nhất sau đây? A. 3,5 mm/s.B. 3,5 m/s.C. 4,5 mm/s.D. 4,5 m/s. Hướng dẫn * Từ: FL P q vBsin mg mg 1,67.10 27.10 v 3,48.10 3 m / s Chọn A. q Bsin 1,6.10 19.3.10 5 sin 90 Câu 3. Một hạt mang điện chuyển động trong từ trường đều. Mặt phẳng quỹ đạo của hạt vuông góc với 6 đường sức từ. Nếu hạt chuyển động với tốc độ v1 1,8.10 m/s thì lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt có độ 6 7 lớn F1 2.10 N. Nếu hạt chuyển động với tốc độ v2 4,5.10 m/s thì lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt có độ lớn bằng A. 4.10 6 N.B. 4.10 5 N.C. 5.10 6 N.D. 5.10 5 N. Hướng dẫn 7 F2 v2 v2 6 4,5.10 5 * Từ: FL q vB F2 F1 2.10 . 6 5.10 T Chọn D. F1 v1 v1 1,8.10 27 Câu 4. Hạt proton có khối lượng mP 1,672.10 kg 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 2T . Tốc độ và chu kì của proton lần lượt là A. 4,78.108 m/s và 6,6 s .B. 4,78.108 m/s và 5,6 s . C. 4,87.108 m/s và 6,6 s .D. 4,87.108 m/s và 5,6 s . Hướng dẫn * Lực Lo-ren-xơ 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: FL Fht q BR v 19 2 m 1,6.10 .10 .5 6 2 v 27 4,78.10 m / s mv v q B 1,672.10 q vB  27 R R m 1,672.10 6 T 2 19 2 6,6.10 s 2 m 1,6.10 .10 T 2  q B Chọn A. Câu 5. Trong một từ trường đều có vectơ cảm ứng từ thẳng đứng, cho một dòng các ion bắt đầu đi vào từ trường từ điểm A và đi ra tại C, sao cho AC là 1/2 đường tròn trong mặt phẳng ngang. Các ion C2 H5O và C2 H5 có cùng điện tích, cùng vận tốc đầu. Cho biết khoảng cách AC giữa điểm đi vào và điểm đi ra đối với ion C2 H5O là 22,5 cm thì khoảng cách AC đối với ion C2 H5 là
5. A. 23 cm.B. 14,5 cm.C. 8,5 cm.D. 15,5 cm. Hướng dẫn * Lực Lo-ren-xơ 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: FL Fht mv2 mv 2v AC m q vB R AC 2R m 2 2 R q B q B AC m 1 1 m 2.12 5 AC AC 2 22,5. 14,5 cm Chọn B. 2 1 m1 2.12 5 16 Câu 6. Một electron và một hạt sau khi được các điện trường tăng tốc bay vào trong từ trường đều có 31 27 độ lớn B 2T , theo phương vuông góc với các đường sức từ. Cho: mC 9.1.10 kg, m 6,67.10 kg, điện tích của electron bằng 1,6.10 19 C, của hạt bằng 3,2.10 19 C, hiệu điện thế tăng tốc của các điện trường của các hạt đó đều bằng 1000 V và vận tốc của các hạt trước khi được tăng tốc rất nhỏ. Độ lớn lực Lo-ren-xơ tác dụng lên electron và hạt lần lượt là A. 6 pN và 0,2 pN.B. 6 pN và 2 pN. C. 0,6 pN và 0,2 pN.D. 0,6 pN và 2 pN. Hướng dẫn mv2 2 q U 2 q U * Từ: q U v F q vB 2 m L m 19 19 2.1,6.10 .1000 12 Fe 1,6.10 .2 31 6.10 N 9,1.10 Chọn A. 2.3,2.10 19.1000 F 3,2.10 19.2 0,2.10 12 N 27 6,67.10 Câu 7. Một electron chuyển động thẳng đều theo phương ngang trong một miền có từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ B 0,004 T và điện trường đều. Vectơ vận tốc của electron nằm trong mặt phẳng thẳng đứng P (mặt phẳng hình vẽ) có độ lớn v 2.106 m/s; đường sức từ có phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, chiều hướng ngoài vào trong. Vectơ cường độ điện trường A. có phương thẳng đứng, chiều dưới lên. B. ngược hướng với đường sức từ. C. có độ lớn 8000 V/m. D. có độ lớn 800 V/m. Hướng dẫn * Theo quy tắc bàn tay trái, lực từ hướng thẳng đứng từ trên xuống, có độ lớn: FB q vB
6. * Để electron chuyển động thẳng đều thì lực điện phải cân bằng với lực từ, tức là lực điện hướng lên (điện trường hướng xuống) sao cho độ lớn lực điện: FE q E bằng độ lớn lực từ: q E q vB E vB 8000 V / m Chọn C. Câu 8. Electron chuyển động trong một từ trường đều có cảm ứng từ 0,91 T. Tại thời điểm t 0 , electron ở điểm O và vectơ vận tốc của nó vuông góc với từ trường và có độ lớn 4.106 m/s. Biết khối lượng và điện tích electron lần lượt là 9,1.10 31 kg và 1,6.10 19 C. Thời điểm lần thứ 2019 electron cách O một khoảng 25 m gần giá trị nào nhất sau đây? A. 29,25 ns.B. 39,62 ns.C. 39,63 ns.D. 29,26 ns. Hướng dẫn mv2 mv * Từ: F F q vB r L ht r q B 9,1.10 31.4.106 r 2,5.10 5 m 1,6.10 19.0,91 2 r T T 1,25 .10 11 s t 1009T 3,963.10 8 s v 2019 6 Chọn C. BÀI TOÁN TƯƠNG TỰ VÀ BIẾN TƯỚNG Câu 1. Một electron bay vào trong từ trường đều, cảm ứng từ B 1,2T . Lúc lọt vào trong từ trường vận tốc của hạt là 107 m/s và hợp thành với đường sức từ góc 30 . Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên electron là A. 0.B. 0,32.10 12 N.C. 0,64.10 12 N.D. 0,96.10 12 N. Câu 2. Một proton bay vào trong từ trường đều theo phương làm với đường sức từ một góc 30 với vận tốc 3.107 m/s, từ trường có cảm ứng từ 1,5 T. Tính lực Lo-ren-xơ tác dụng lên proton. A. 3,6.10 12 N.B. 7,2.10 12 N.C. 0,64.10 12 N.D. 0,96.10 12 N. Câu 3. Một hạt (điện tích 3,2.10 19 C) bay với vận tốc 107 m/s theo phương vuông góc với các đường sức từ của từ trường đều có cảm ứng từ B 1,8 T. Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt là A. 5,76.10 12 N.B. 57,6.10 12 N.C. 0,56.10 12 N.D. 56,25.10 12 N. 31 19 Câu 4. Một electron me 9,1.10 kg,qe 1,6.10 C bay vào trong từ trường đều (có độ lớn B 0,2 T) với vận tốc ban đầu có độ lớn v 2.105 m/s có phương vuông góc với vectơ cảm ứng từ. Độ lớn lực Lo-ren-xơ tác dụng lên electron là A. 5,76.10 15 N.B. 6,4.10 15 N.C. 0,56.10 15 N.D. 56,25.10 15 N.
7. Câu 5. Một hạt mang điện tích q 4.10 10 C, chuyển động với vận tốc 2.105 m/s trong từ trường đều. Mặt phẳng quỹ đạo của hạt vuông góc với vectơ cảm ứng từ. Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt là 4.10 5 N. Độ lớn cảm ứng từ B của từ trường là: A. 0,05 T.B. 0,5 T.C. 0,02 T.D. 0,2 T. Câu 6. Một hạt tích điện chuyển động trong từ trường đều. Mặt phẳng quỹ đạo của hạt vuông góc các 6 đường sức từ. Nếu hạt chuyển động với vận tốc v1 1,6.10 m/s thì lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt là 6 7 F1 2.10 N. Nếu hạt chuyển động với vận tốc v2 4.10 m/s thì lực Lo-ren-xơ F2 tác dụng lên hạt là A. 4.10 6 N.B. 4.10 5 N.C. 5.10 6 N.D. 5.10 5 N. Câu 7. Một proton chuyển động thẳng đều theo phương ngang trong một miền có từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ B 0,004 T và điện trường đều. Vectơ vận tốc của proton nằm trong mặt phẳng thẳng đứng P (mặt phẳng hình vẽ) có độ lớn v 106 m/s; đường sức từ có phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, chiều hướng ngoài vào trong. Vectơ cường độ điện trường A. có phương thẳng đứng, chiều dưới lên. B. ngược hướng với đường sức từ. C. có độ lớn 8000 V/m. D. có độ lớn 4000 V/m. ĐÁP ÁN BÀI TOÁN TƯƠNG TỰ VÀ BIẾN TƯỚNG 1D 2A 3A 4B 5B 6D 7D