Sử dụng các thông tin sau cho hai câu hỏi bên dưới: Z là vùng không gian tồn tại một điện

Sử dụng các thông tin sau cho hai câu hỏi bên dưới:

Z là vùng không gian tồn tại một điện trường đều và một từ trường đều vuông góc với nhau ($\overset{\rightarrow}{E}\bot\overset{\rightarrow}{B}$, hình vẽ). Độ lớn của cường độ điện trường là $E = 2,80kV/m$ và độ lớn của cảm ứng từ là B = 0,500T. Một ion dương có khối lượng $m = 1,66.10^{- 26}kg$, điện tích $q = 1,6.10^{- 19}C$ chuyển động với vận tốc $\overset{\rightarrow}{v}$ vào vùng Z theo phương vuông góc với cảm ứng từ $\overset{\rightarrow}{B}$. Lực từ tác dụng lên ion có độ lớn $F = Bv|q|$, có phương vuông góc với cảm ứng từ $\overset{\rightarrow}{B}$ và với vận tốc $\overset{\rightarrow}{v}$. Bỏ qua tác dụng của trọng lực.

Trả lời cho các câu 1, 2 dưới đây:

Câu hỏi số 1:

Vận dụng

Vận tốc v phải bằng bao nhiêu km/s để khi chuyển động qua vùng Z, ion không bị lệch so với phương ban đầu?

Trả lời:

Đáp án đúng là:

Xem lời giải

Câu hỏi:966622

Phương pháp giải

+ Ion chuyển động thẳng đều (không bị lệch hướng) khi hợp lực tác dụng lên nó bằng 0.

+ Hạt mang điện chuyển động trong điện trường và từ trường chịu tác dụng của lực điện ${\overset{\rightarrow}{F}}_{d}$ và lực từ ${\overset{\rightarrow}{F}}_{t}$. Do bỏ qua trọng lực nên ta có phương trình cân bằng lực:

$\left. {\overset{\rightarrow}{F}}_{d} + {\overset{\rightarrow}{F}}_{t} = \overset{\rightarrow}{0}\Rightarrow{\overset{\rightarrow}{F}}_{d} = - {\overset{\rightarrow}{F}}_{t} \right.$.

Từ đó suy ra về mặt độ lớn: $\left. F_{d} = F_{t}\Rightarrow|q|E = |q|vB \right.$.

Giải chi tiết

Đổi đơn vị cường độ điện trường: $E = 2,80kV/m = 2800V/m$.

Hạt mang điện chuyển động trong điện trường và từ trường chịu tác dụng của lực điện ${\overset{\rightarrow}{F}}_{d}$ và lực từ ${\overset{\rightarrow}{F}}_{t}$. Do bỏ qua trọng lực nên ta có phương trình cân bằng lực:

$\left. {\overset{\rightarrow}{F}}_{d} + {\overset{\rightarrow}{F}}_{t} = \overset{\rightarrow}{0}\Rightarrow{\overset{\rightarrow}{F}}_{d} = - {\overset{\rightarrow}{F}}_{t} \right.$.

Từ đó suy ra về mặt độ lớn: $\left. F_{d} = F_{t}\Rightarrow|q|E = |q|vB \right.$.

$\left. \Rightarrow v = \dfrac{E}{B} = \dfrac{2800}{0,500} = 5600\left( {m/s} \right) = 5,6km/s \right.$

Đáp án cần điền là: 5,6

Câu hỏi số 2:

Vận dụng

Nếu vùng Z chỉ có từ trường, lực từ làm ion chuyển động trên một quỹ đạo tròn có bán kính là bao nhiêu mm (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)?

Trả lời:

Đáp án đúng là:

Xem lời giải

Câu hỏi:966623

Phương pháp giải

Độ lớn lực Lorentz: $F_{t} = |q|vB$.

Độ lớn lực hướng tâm: $F_{ht} = m\dfrac{v^{2}}{R}$.

Giải chi tiết

Khi không có điện trường, hạt mang điện chuyển động trong từ trường đều với vận tốc vuông góc với $\overset{\rightarrow}{B}$ sẽ chịu tác dụng của lực từ (lực Lorentz) có phương luôn vuông góc với véc-tơ vận tốc. Lực này đóng vai trò là lực hướng tâm, làm ion chuyển động tròn đều.

Độ lớn lực Lorentz: $F_{t} = |q|vB$.

Độ lớn lực hướng tâm: $F_{ht} = m\dfrac{v^{2}}{R}$.

$\left. \Rightarrow|q|vB = m\dfrac{v^{2}}{R}\Rightarrow R = \dfrac{mv}{|q|B} \right.$.

Bán kính quỹ đạo tròn của ion trong từ trường là:

$R = \dfrac{mv}{|q|B} = \dfrac{1,66.10^{- 26}.5600}{1,6.10^{- 19}.0,500} = 11,62.10^{- 4}m \approx 1,16mm$

Đáp án cần điền là: 1,16

Quảng cáo

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.