Cách giải các dạng

A. Phương pháp & Ví dụ

    + Có điểm đặt trên điện tích.

    + Có phương vuông góc với v→ và 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 v→, khi đó, ngón cái choãi ra 90° 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: f_L = B.v.|q|sinα, với α = ∠(v→, B→)

Một số Lưu ý:

    + Lực hướng tâm: 

    + Khi góc α = 90° thì hạt chuyển động tròn đều. Lúc này Lorenxơ đóng vai trò lực hướng tâm nên: 

    + Với chuyển động tròn đều thì ta có:

    + Khi điện tích chuyển động điện trường B→ và cường độ điện trường E→ thì điện tích chịu tác dụng đồng thời hai lực: lực điện F_đ→ và lực từ F_t→.

    + 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:

Ví dụ 1: Cho điện tích q < 0 bay vào trong từ trường B→, chiều của các vectơ B→ và v→ được biểu diễn như hình. Hãy vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều của lực Lorenxơ.

Hướng dẫn:

    + 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 B→ xuyên qua lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa trùng với chiều của vectơ v→, ngón cái choãi ra 90°, 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 B→ và v→ được biểu diễn như hình. Hãy vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều của lực Lorenxơ.

Hướng dẫn:

Đặt bàn tay trái xòe rộng, sao cho các đường cảm ứng từ B→ xuyên qua lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa trùng với chiều của vectơ v→, ngón cái choãi ra 90° 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 α. Vận tốc ban đầu của proton v = 3.10⁷ m/s và từ trường có cảm ứng từ B = 1,5 T. Biết proton có điện tích q = 1,6.10^-19 (C). Tính độ lớn của lực Lo-ren-xơ trong các trường hợp sau:

a) α = 0°        b) α = 30°        c) α = 90°

Hướng dẫn:

Độ lớn của lực Lorenxơ: f_L = Bv|q|sinα

a) Khi α = 0 ⇒ f_L = Bv|q|sin0 = 0

b) Khi α = 30° ⇒ f_L = Bv|q|sin30° = 0,5Bv|q|

Thay số: f_L = 0,5.1,5.3.10⁷.1,6.10^-19 = 3,6.10^-12 (N)

c) Khi α = 90° ⇒ f_L = Bv|q|sin90° = Bv|q|

Thay số: f_L = 1,5.3.10⁷.1,6.10^-19 = 7,2.10^-12 (N)

Ví dụ 4: Một electron được gia tốc bởi hiệu điện thế U = 2000 V, sau đó bay vào từ trường đều có cảm ứng từ B = 10^-3 T theo phương vuông góc với đường sức từ của từ trường. Biết khối lượng và điện tích của electron là m và e mà . Bỏ qua vận tốc của electron khi mới bắt đầu được gia tốc bởi hiệu điện thế U. Tính:

a) Bán kính quỹ đạo của electron.

b) Chu kì quay của electron.

Hướng dẫn:

Công của electron khi được gia tốc bởi hiệu điện thế U: A = qU = |e|U

Theo định lý biến thiên động năng ta có: W_đ2 – W_đ1 = A

Vì bỏ qua vận tốc của electron khi mới bắt đầu được gia tốc bởi hiệu điện thế U nên W_đ1 = 0

a) Vì electron bay vào từ trường có v→ ⊥ B→ nên lực Lo-ren-xơ là lực hướng tâm, nên ta có:

b) Chu kì quay của electron:

Ví dụ 5: 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 cảm ứng từ B = 1,8T. Phương bay của chùm hạt vuông góc với đường cảm ứng từ.

a) Tìm vận tốc của hạt α khi nó bắt đầu bay vào từ trường. m = 6,67.10^-27 kg; cho q = 3,2.10^-19 C.

b) Tìm độ lớn lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt.

Hướng dẫn:

a) Công của electron khi được gia tốc bởi hiệu điện thế U: A = qU

    + Theo định lý biến thiên động năng ta có: W_đ2 – W_đ1 = A

    + Vì bỏ qua vận tốc của electron khi mới bắt đầu được gia tốc bởi hiệu điện thế U nên W_đ1 = 0

b) Độ lớn lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt: f = Bvq = 5,64.10^-12.