Toptailieu.vn xin giới thiệu sơ lược Lý thuyết Lực Lo-ren-xơ Vật Lí 11 chọn lọc, hay nhất giúp học sinh lớp 11 ôn luyện để nắm chắc kiến thức cơ bản và đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật Lí.

Mời các bạn đón xem: 

Lực Lo-ren-xơ (Lý thuyết + 24 bài tập có lời giải)

I. Lý thuyết Lực Lo-ren-xơ

1. Lực Lo-ren-xơ

a) Định nghĩa

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).

b) Xác định lực Lo-ren-xơ

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

    + Có phương vuông góc với v→ và B→ .

    + 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 v→ khi q₀ > 0 và ngược chiều v→ khi q₀ < 0. Lúc đó chiều của lực Lo-ren-xơ là chiều ngón cái choãi ra.

    + Có độ lớn: f = |q₀|vBsinα với α là góc tạo bởi v→ và B→ .

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

a) Chú ý

Khi hạt điện tích q0 khối lượng m bay vào trong từ trường với vận tốc v→ mà chỉ chịu tác dụng của lực Lo-ren-xơ f→ thì f→ luôn luôn vuông góc với v→ nên f→ không sinh công, động năng của hạt được bảo toàn nghĩa là độ lớn vận tốc của hạt không đổi, chuyển động của hạt là chuyển động đều.

b) Chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều

Lý thuyết Lực Lo-ren-xơ | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án
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 f→ luôn vuông góc với vận tốc v→ , nghĩa là đóng vai trò lực hướng tâm:

Lý thuyết Lực Lo-ren-xơ | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án
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:

II. Bài tập Lực Lo-ren-xơ

Bài 1. Một hạt có điện tích 3,2.10^-19C khối lượng 6,67.10^-27 kg được tăng tốc bởi hiệu điện thế U = 1000V. Sau khi tăng tốc hạt này bay vào trong từ trường điều có B = 2T theo phương vuông góc với các đường sức từ. Tính lực Lorentz tác dụng lên hạt đó.

A. F = 1,98.10^-13 N.

B. F = 1,75.10^-13 N.

C. F = 2,25.10^-13 N.

D. F = 2,55.10^-13 N.

A. 4288 vòng.

B. 4822 vòng.

C. 4828 vòng.

D. 4882 vòng.

Bài 3. Một e bay với vận tốc v = 1,8.10⁶ m/s vào trong từ trường đều B = 0,25 T theo hướng hợp với B một góc 60^o. Giá trị của bước ốc δ là

A. 1,29 mm

B. 0,129 mm.

C. 0,052 mm.

D. 0,52 mm.

Bài 4. 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 của vận tốc tăng gấp đôi thì bán kính quỹ đạo là bao nhiêu.

A. R/2

B. R

C. 2R

D. 4R.

Bài 5. Một proton chuyển động thẳng đều trong miền có cả từ trường đều và điện trường đều. Véctơ vận tốc của hạt và hướng đường sức điện trường như hình vẽ. E = 8000V/m, v = 2.10⁶m/s, xác định hướng và độ lớn B→:

A. B→ hướng ra. B = 0,002T

B. B→ hướng vào. B = 0,003T

C. B→ hướng xuống. B = 0,004T

D. B→ hướng lên. B = 0,004T

Bài 6. Một proton chuyển động theo một quỹ đạo tròn bán kính 5 cm trong từ trường đều B = 10^-2 T. Biết khối lượng của proton bằng 1,72.10^-27 kg. Chu kì chuyển động của proton là

A. 5,65.10^-6 s.

B. 5,66.10^-6 s.

C. 6,65.10^-6 s.

D. 6,75.10^-6 s.

Bài 7. Một chùm hạt α có vận tốc ban đầu không đáng kể được tăng tốc bởi hiệu điện thế U = 10⁶ V. Sau khi tăng tốc, chùm hạt bay vào từ trường đều có cảm ứng từ B = 1,8 T. Phương bay của chùm hạt vuông góc với đường cảm ứng từ. Cho biết m = 6,67.10^-27 kg, q = 3,2.10^-19 C. Vận tốc của hạt α khi nó bắt đầu bay vào từ trường là

A. 0,98.10⁷ m/s.

B. 0,89.10⁷ m/s.

C. 0,78.10⁷ m/s.

D. 0,87.10⁷ m/s.

Bài 8. Một electron bay vào trong từ trường đều B = 1,2 T. Lúc lọt vào từ trường, vận tốc của electron là 10⁷ m/s và véctơ vận tốc hợp với véctơ cảm ứng từ một góc α = 30^o. Điện tích của electron là -1,6.10^-19 C. Bán kính quỹ đạo (hình lò xo) của electron là

A. 2,37.10^-5 m.

B. 5,9.10^-5 m.

C. 8,5.10^-5 m.

D. 8,9.10^-5 m.

Bài 9. Hai hạt có điện tích lần lượt là q₁ = -4q₂, bay vào từ trường với cùng tốc độ theo phương vuông góc với đường sức từ, thì thấy rằng bán kính quỹ đạo của hai hạt tương ứng là R₁ = 2R₂. So sánh khối lượng m₁, m₂ tương ứng của hai hạt?

A. m₁ = 8m₂.

B. m₁ = 2m₂.

C. m₁ = 6m₂.

D. m₁ = 4m₂.

Bài 10. Hai điện tích có điện tích và khối lượng giống nhau bay vuông với các đường sức từ vào một từ trường đều. Bỏ qua độ lớn của trọng lực. Điện tích 1 bay với vận tốc 1000 m/s thì có bán kính quỹ đạo 20 cm. Điện tích 2 bay với vận tốc 1200 m/s thì có bán kính quỹ đạo là

A. 20 cm.

B. 22 cm.

C. 24 cm.

A. phương vuông góc với mặt phẳng (P)

B. độ lớn tỉ lệ với điện tích của hạt mang điện

C. chiều không phụ thuộc vào điện tích của hạt mang điện

D. độ lớn tỉ lệ nghịch với tốc độ của hạt mang điện

Bài 12. Một electron được bắn vào trong một từ trường đều theo phương vuông góc với các đường sức của từ trường. Quỹ đạo của electron trong từ trường là

A. một đường tròn

B. một đường parabon

C. một nửa đường thẳng

D. một đường elip

Bài 13. Một hạt mang điện có điện tích q, chuyển động với tốc độ không đổi v trong một từ trường đều, cảm ứng từ có độ lớn B. Cho biết mặt phẳng quỹ đạo vuông góc với các đường sức từ trường. Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt mang điện có độ lớn được tính bằng biểu thức:

Bài 14. Một hạt mang điện chuyển động trong một từ trường đều. Hình vẽ nào trong hình vẽ biểu diễn đúng mối quan hệ giữa véctơ lực Lo-ren-xơ với véctơ vận tốc của hạt mang điện và véctơ cảm ứng từ?

A. vận tốc

B. gia tốc

C. động lượng

D. động năng.

Bài 16. Một electron (điện tích - e = -1,6.10^-19C) bay vào trong một từ trường đều theo hướng hợp với hướng của từ trường góc 30^o. Cảm ứng từ của từ trường B = 0,8T. Biết lực Lo-ren-xơ tác dụng lên electron có độ lớn f = 48.10^-15N. Vận tốc của electron có độ lớn là

A. 750000m/s

B. 375000m/s

C. 433301m/s

D. 480000m/s

Bài 17. Một electron (điện tích –e) và một hạt nhân heli (điện tích +2e) chuyển động trong từ trường đều theo phương vuông góc với các đường sức từ, vận tốc của hạt electron lớn hơn vận tốc của hạt heli 6.10⁵m/s. Biết tỉ số độ lớn của lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt electron và hạt heli là: f_e : f_He = 4 : 3. Vận tốc của hạt electron có độ lớn là

A. 9,6.105m/s

B. 3,6.105m/s

C. 24.105m/s

D. 18.105m/s

Bài 18. Có 4 hạt lần lượt là electron (điện tích – e; khối lượng me), proton (điện tích + e; khối lượng m_p = 1,836m_e), notron (không mang điện, khối lượng mn = m_p) và hạt nhân heli (điện tích +2e, khối lượng m_He = 4m_p bay qua một vùng có từ trường đều với cùng một vận tốc theo phương vuông góc với các đường sức từ. Giả thiết chỉ có lực Lo-ren-xơ tác dụng lên các hạt. Sau cùng một thời gian, hạt bị lệch khỏi phương ban đầu nhiều nhất là

A. electron

B. hạt nhân heli

C. proton

D. notron

Bài 19. Trong hình vẽ sau hình nào chỉ đúng hướng của lực Lorenxơ tác dụng lên hạt mang điện dương chuyển động trong từ trường đều:

Bài 20. Trong hình vẽ sau hình nào chỉ đúng hướng của lực Lorenxơ tác dụng lên electron và hạt mang điện dương chuyển động trong từ trường đều:

Bài 21. Trong hình vẽ sau hình nào chỉ đúng hướng của lực Lorenxơ tác dụng lên electron và hạt mang điện dương chuyển động trong từ trường đều:

A. 2.10^-5 N.

B. 3.10^-5 N.

C. 4.10^-5 N.

D. 5.10^-5 N.

Bài 23. Hai hạt bay vào trong từ trường đều với cùng vận tốc. Hạt thứ nhất có khối lượng m₁ = 1,66.10^-27 kg, điện tích q₁ = -1,6.10^-19 C. Hạt thứ hai có khối lượng m₂ = 6,65.10^-27 kg, điện tích q₂ = 3,2.10^-19 C. Bán kính quỹ đạo của hạt thứ nhất là R₁ = 7,5 cm thì bán kính quỹ đạo của hạt thứ hai là

A. 15 cm.

B. 12 cm.

C. 9 cm.

D. 14 cm.

Bài 24. Một hạt electron với vận tốc ban đầu bằng 0, được gia tốc qua một hiệu điện thế 400 V. Tiếp đó, nó được dẫn vào một miền từ trường với véc - tơ cảm ứng từ vuông góc với véc - tơ vận tốc của electron. Qũy đạo của elctron là một đường tròn bán kính R = 7 cm. Độ lớn cảm ứng từ là

A. 0,93.10^-3 T.

B. 0,96.10^-3 T.

C. 1,02.10^-3 T.

D. 1,12.10^-3 T.