Trắc nghiệm Bài 22. Chuyển động của hạt mang điện trong từ trường đều - Vật Lí 11Đề bài
Câu 1 :
Hỏi một hạt mang điện có thể chuyển động thẳng với vận tốc không đổi trong từ trường đều được không?
Quảng cáo 
Câu 2 :
Một electron bay vào trong từ trường đều với vận tốc 2.106m/s vuông góc với từ trường có độ lớn 0,2T. Độ lớn của lực lorenxơ có giá trị là bao nhiêu? Biết e = -1,6.10-19C
Câu 3 :
Electron khối lượng 9,1.10-31kg, chuyển động với vận tốc 107m/s vuông góc trong từ trường đều. Quỹ đạo của electron là đường tròn bán kính 20mm. Độ lớn cảm ứng từ có giá trị là:
Câu 4 :
Một hạt mang điện tích 10-6C, khối lượng 10-4g chuyển động vuông góc từ trường đều cảm ứng từ B = 0,2T. Chu kì chuyển động của điện tích trên là:
Câu 5 :
Một electron có vận tốc ban đầu bằng 0, được gia tốc bằng một hiệu điện thế 500V, sau đó bay vào theo phương vuông góc với đường sức từ, có cảm ứng từ B = 0,2T. Xác định bán kính quỹ đạo của electron. Biết e = -1,6.10-19C, me = 9,1.10-31kg
Câu 6 :
Một electron bay vào trong từ trường đều. Mặt phẳng quỹ đạo hạt vuông góc với đường sức từ. Nếu hạt chuyển động với vận tốc \({v_1} = 1,{8.10^6}m/s\) thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có độ lớn \({f_1} = {2.10^{ - 6}}N\). Nếu vận tốc \({v_2} = 4,{5.10^7}m/s\) thì độ lớn lực Lorenxơ tác dụng lên hạt là bao nhiêu?
Câu 7 :
Một electron có vận tốc 2.105m/s đi vào trong điện trường đều vuông góc với đường sức điện trường có cường độ 104V/m. Để cho electron chuyển động thẳng đều trong điện trường, ngoài điện trường còn có từ trường. Xác định chiều véctơ cảm ứng từ và độ lớn của cảm ứng từ? 
Câu 8 :
Điện tích điểm \(q = {10^{ - 4}}C\) khối lượng m = 1g chuyển động với vận tốc v0 vuông góc trong từ trường cảm ứng từ B = 0,1T. Độ lớn của v0 để điện tích chuyển động thẳng đều.
Câu 9 :
Sau khi được gia tốc bởi hiệu điện thế \(U = 150V\), người ta cho electron chuyển động song song với dây dẫn điện dài vô hạn, cường độ \(I = 10A\), cách dây dẫn 5mm. Xác định lực lorenxơ tác dụng lên electron. Biết e = -1,6.10-19C, m = 9,1.10-31kg. 
Câu 10 :
Một electron chuyển động thẳng đều trong miền có cả từ trường đều và điện trường đều. Véctơ vận tốc của hạt và hướng đường sức từ như hình vẽ. \(B = 0,004T\), \(v = {2.10^6}m/s\). Xác định hướng và cường độ điện trường \(\overrightarrow E \). 
Câu 11 :
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. Biết hạt α có khối lượng m = 6,67.10-27 kg và điện tích q = 3,2.10-19 C. Vận tốc của hạt α khi nó bắt đầu bay vào từ trường và độ lớn lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt là:
Câu 12 :
Một hạt electron với vận tốc ban đầu bằng \(0\), được gia tốc qua một hiệu điện thế \(400\,\,\left( V \right)\). 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. Quỹ đạo của electron là một đường tròn bán kính \(R = 7\,\,\left( {cm} \right)\). Độ lớn cảm ứng từ là
Câu 13 :
Một proton chuyển động thẳng đều trong miền có cả từ trường đều và điện trường đều. Vectơ vận tốc của hạt và hướng đường sức điện trường như hình vẽ. \(E = 8000V/m;v = {2.10^6}m/s\). Xác định hướng và độ lớn \(B\):
Lời giải và đáp án
Câu 1 :
Hỏi một hạt mang điện có thể chuyển động thẳng với vận tốc không đổi trong từ trường đều được không?
Đáp án : C Lời giải chi tiết :
+ Nếu \(\overrightarrow v \bot \overrightarrow B \) : \(\left\{ \begin{array}{l}{f_{{\rm{max}}}} = \left| q \right|vB\\\overrightarrow f \bot \overrightarrow v \\f = {F_{ht}} \leftrightarrow \left| q \right|vB = m\frac{{{v^2}}}{R}\end{array} \right.\) => quỹ đạo của q là một chuyển động tròn + Nếu \(\overrightarrow v {\rm{//}}\overrightarrow B \): \(\overrightarrow f = \overrightarrow 0 \) => quỹ đạo của q là một đường thẳng => q có chuyển động là chuyển động thẳng đều + Nếu \(\left( {\overrightarrow v ,\overrightarrow B } \right) = \alpha \): => quỹ đạo của q là một đường xoắn ốc bán kính: \(R = \frac{{{m_q}v\sin \alpha }}{{\left| q \right|B}}\)
Câu 2 :
Một electron bay vào trong từ trường đều với vận tốc 2.106m/s vuông góc với từ trường có độ lớn 0,2T. Độ lớn của lực lorenxơ có giá trị là bao nhiêu? Biết e = -1,6.10-19C
Đáp án : A Phương pháp giải :
Vận dụng biểu thức xác định lực lorenxơ: \(f = \left| q \right|vB\sin \alpha \) Lời giải chi tiết :
Ta có: \(f = \left| e \right|vB\sin {90^0} = 1,{6.10^{ - 19}}{.2.10^6}.0,2 = 6,{4.10^{ - 14}}N\)
Câu 3 :
Electron khối lượng 9,1.10-31kg, chuyển động với vận tốc 107m/s vuông góc trong từ trường đều. Quỹ đạo của electron là đường tròn bán kính 20mm. Độ lớn cảm ứng từ có giá trị là:
Đáp án : B Lời giải chi tiết :
Ta có: \(\overrightarrow v \bot \overrightarrow B \), lực lorenxơ đóng vai trò là lực hướng tâm \(f = {F_{ht}} \leftrightarrow \left| q \right|vB = m\frac{{{v^2}}}{R} \to B = \frac{{m\frac{v}{R}}}{{\left| e \right|}} = \frac{{9,{{1.10}^{ - 31}}\frac{{{{10}^7}}}{{{{20.10}^{ - 3}}}}}}{{1,{{6.10}^{ - 19}}}} = 2,{84.10^{ - 3}}(T)\)
Câu 4 :
Một hạt mang điện tích 10-6C, khối lượng 10-4g chuyển động vuông góc từ trường đều cảm ứng từ B = 0,2T. Chu kì chuyển động của điện tích trên là:
Đáp án : D Phương pháp giải :
+ Xem lí thuyết phần 2 + Áp dụng biểu thức mối liên hệ giữa tốc độ góc và vận tốc: \(v = R\omega \) + Áp dụng biểu thức mối liên hệ giữa chu kì và tốc độ góc: \(T = \frac{{2\pi }}{\omega }\) Lời giải chi tiết :
Ta có: \(\overrightarrow v \bot \overrightarrow B \), lực lorenxơ đóng vai trò là lực hướng tâm \(\begin{array}{l}f = {F_{ht}} \leftrightarrow \left| q \right|vB = m\frac{{{v^2}}}{R} \to R = \frac{{mv}}{{\left| q \right|B}} = \frac{{m.R.\omega }}{{\left| q \right|B}} \to \omega = \frac{{\left| q \right|B}}{m} = \frac{{{{10}^{ - 6}}.0,2}}{{{{10}^{ - 4}}{{.10}^{ - 3}}}} = 2\\ \to T = \frac{{2\pi }}{\omega } = \frac{{2\pi }}{2} = \pi (s)\end{array}\)
Câu 5 :
Một electron có vận tốc ban đầu bằng 0, được gia tốc bằng một hiệu điện thế 500V, sau đó bay vào theo phương vuông góc với đường sức từ, có cảm ứng từ B = 0,2T. Xác định bán kính quỹ đạo của electron. Biết e = -1,6.10-19C, me = 9,1.10-31kg
Đáp án : D Phương pháp giải :
+ Áp dụng định lý động năng: \({{\rm{W}}_{{d_2}}} - {{\rm{W}}_{{d_1}}} = A\) + Áp dụng biểu thức tính lực lorenxơ khi điện tích chuyển động vuông góc với đường sức từ Lời giải chi tiết :
+ Theo định lý động năng, ta có: \({{\rm{W}}_{{d_2}}} - {{\rm{W}}_{{d_1}}} = A = \left| q \right|U \leftrightarrow \frac{1}{2}m{v^2} - 0 = \left| q \right|U \to v = \sqrt {\frac{{2\left| q \right|U}}{m}} = \sqrt {\frac{{2.1,{{6.10}^{ - 19}}.500}}{{9,{{1.10}^{ - 31}}}}} = 1,{33.10^7}m/s\) + Mặt khác: \(\overrightarrow v \bot \overrightarrow B \), lực lorenxơ đóng vai trò là lực hướng tâm \(f = {F_{ht}} \leftrightarrow \left| q \right|vB = m\frac{{{v^2}}}{R} \to R = \frac{{mv}}{{\left| q \right|B}} = \frac{{9,{{1.10}^{ - 31}}.1,{{33.10}^7}}}{{1,{{6.10}^{ - 19}}.0,2}} = 3,{77.10^{ - 4}}m\)
Câu 6 :
Một electron bay vào trong từ trường đều. Mặt phẳng quỹ đạo hạt vuông góc với đường sức từ. Nếu hạt chuyển động với vận tốc \({v_1} = 1,{8.10^6}m/s\) thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có độ lớn \({f_1} = {2.10^{ - 6}}N\). Nếu vận tốc \({v_2} = 4,{5.10^7}m/s\) thì độ lớn lực Lorenxơ tác dụng lên hạt là bao nhiêu?
Đáp án : B Phương pháp giải :
Vận dụng biểu thức tính lực lorenxơ \(f = \left| q \right|vB\) Lời giải chi tiết :
Ta có: \(f = \left| q \right|vB\) \( \to \frac{{{f_1}}}{{{f_2}}} = \frac{{{v_1}}}{{{v_2}}} = \frac{{1,{{8.10}^6}}}{{4,{{5.10}^7}}} = 0,04 \to {f_2} = 25{f_1} = {25.2.10^{ - 6}} = {5.10^{ - 5}}N\)
Câu 7 :
Một electron có vận tốc 2.105m/s đi vào trong điện trường đều vuông góc với đường sức điện trường có cường độ 104V/m. Để cho electron chuyển động thẳng đều trong điện trường, ngoài điện trường còn có từ trường. Xác định chiều véctơ cảm ứng từ và độ lớn của cảm ứng từ?
Đáp án : C Phương pháp giải :
+ Áp dụng các quy tắc, xác định phương chiều của lực điện, lực lorenxơ + Vận dụng điều kiện để chuyển động của vật là thẳng đều Lời giải chi tiết :
+ Trong điện trường, electron chịu tác dụng của lực điện: \(\overrightarrow {{F_d}} = q\overrightarrow E = e\overrightarrow E \) + Vì e < 0 => lực điện \(\overrightarrow {{F_d}} \) ngược chiều vưới điện trường \(\overrightarrow E \) + Để electron chuyển động thẳng đều thì hợp lực tác dụng lên electron phải bằng 0. Do đó, lực lorenxơ phải cân bằng với lực điện trường => Lực lorenxơ phải ngược chiều với lực điện + Áp dụng quy tắc bàn tay trái, ta suy ra chiều của cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) có chiều từ ngoài vào trong mặt phẳng hình vẽ  + Mặt khác: \(f = {F_d} \leftrightarrow \left| e \right|vB = \left| e \right|E \to B = \frac{E}{v} = \frac{{{{10}^4}}}{{{{2.10}^5}}} = 0,05(T)\)
Câu 8 :
Điện tích điểm \(q = {10^{ - 4}}C\) khối lượng m = 1g chuyển động với vận tốc v0 vuông góc trong từ trường cảm ứng từ B = 0,1T. Độ lớn của v0 để điện tích chuyển động thẳng đều.
Đáp án : B Lời giải chi tiết :
Ta có: q chuyển động thẳng đều khi tổng hợp lực tác dụng lên nó bằng 0 hay lực lorenxơ cân bằng với trọng lực: \(f = P \leftrightarrow \left| q \right|vB\sin \alpha = mg \to v = \frac{{mg}}{{\left| q \right|B}} = \frac{{{{10}^{ - 3}}.10}}{{{{10}^{ - 4}}.0,1}} = 1000m/s\)
Câu 9 :
Sau khi được gia tốc bởi hiệu điện thế \(U = 150V\), người ta cho electron chuyển động song song với dây dẫn điện dài vô hạn, cường độ \(I = 10A\), cách dây dẫn 5mm. Xác định lực lorenxơ tác dụng lên electron. Biết e = -1,6.10-19C, m = 9,1.10-31kg.
Đáp án : D Phương pháp giải :
+ Áp dụng định lý động năng: \({{\rm{W}}_{{d_2}}} - {{\rm{W}}_{{d_1}}} = A\) + Áp dụng biểu thức tính cảm ứng từ do dòng điện thẳng dài vô hạn gây ra + Áp dụng biểu thức tính lực lorenxơ Lời giải chi tiết :
+ Theo định lý động năng, ta có: \({{\rm{W}}_{{d_2}}} - {{\rm{W}}_{{d_1}}} = A = \left| q \right|U \leftrightarrow \frac{1}{2}m{v^2} - 0 = \left| q \right|U \to v = \sqrt {\frac{{2\left| q \right|U}}{m}} = 7,{263.10^6}m/s\) + Cảm ứng từ do dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn gây ra tại vị trí electron bay vào chiều hướng từ trong ra ngoài, có độ lớn: \(B = {2.10^{ - 7}}\frac{I}{r} = {4.10^{ - 4}}(T)\)  + Lực Lorenxơ tác dụng lên electron có: - Điểm đặt: trên electron - Phương vuông góc với dây dẫn - Chiều: ra xa dây dẫn - Độ lớn: \(f = \left| q \right|vB = 1,{6.10^{ - 19}}.7,{263.10^6}{.4.10^{ - 4}} = 4,{65.10^{ - 16}}N\)
Câu 10 :
Một electron chuyển động thẳng đều trong miền có cả từ trường đều và điện trường đều. Véctơ vận tốc của hạt và hướng đường sức từ như hình vẽ. \(B = 0,004T\), \(v = {2.10^6}m/s\). Xác định hướng và cường độ điện trường \(\overrightarrow E \).
Đáp án : C Phương pháp giải :
+ Áp dụng quy tắc bàn tay trái xác định phương, chiều của lực Loren-xơ + Vận dụng biểu thức tính lực Culong: \(\overrightarrow F = q\overrightarrow E \) + Sử dụng biểu thức tính lực Loren-xơ: \(f = qvB\sin \alpha \) Lời giải chi tiết :
Vì electron chuyển động thẳng đều nên lực Culong và lực Loren-xơ tác dụng lên electron cân bằng nhau + Áp dụng quy tắc bàn tay trái => hướng của lực Loren-xơ => Lực Culong có hướng ngược lại  Mặt khác, ta có: \(\overrightarrow {{F_{CL}}} = q\overrightarrow E \) Electron mang điện tích âm => Cường độ điện trường \(\overrightarrow E \) có hướng ngược với hướng của lực Culong => \(\overrightarrow E \) hướng xuống + Độ lớn của hai lực bằng nhau: \(\begin{array}{l}{F_{CL}} = f\\ \Leftrightarrow \left| e \right|E = \left| e \right|vB\\ \Rightarrow E = vB = {2.10^6}.0,004 = 8000V/m\end{array}\)
Câu 11 :
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. Biết hạt α có khối lượng m = 6,67.10-27 kg và điện tích q = 3,2.10-19 C. Vận tốc của hạt α khi nó bắt đầu bay vào từ trường và độ lớn lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt là:
Đáp án : A Phương pháp giải :
Công của lực điện: A = |q|.U Định lí biến thiên động năng: Wđ2 – Wđ1 = A Lời giải chi tiết :
Công của electron khi được gia tốc bởi hiệu điện thế U: A = |q|U Theo định lý biến thiên động năng ta có: Wđ2 – Wđ1 = A Vì bỏ qua vận tốc của electron khi mới bắt đầu được gia tốc bởi hiệu điện thế U nên Wđ1 = 0 \( \Rightarrow \frac{1}{2}m{v^2} = \left| e \right|U \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{2\left| e \right|U}}{m}} = \sqrt {\frac{{2.3,{{2.10}^{ - 19}}{{.10}^6}}}{{6,{{67.10}^{ - 27}}\;}}} = 9,{8.10^6}m/s\) Phương bay của chùm hạt vuông góc với đường cảm ứng từ \(\alpha = \left( {\overrightarrow B ;\overrightarrow v } \right) = {90^0}\) Độ lớn lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt: \(f = \left| q \right|Bv.\sin 90 = 3,{2.10^{ - 19}}.1,8.9,{8.10^6} = 5,{64.10^{ - 12}}N\)
Câu 12 :
Một hạt electron với vận tốc ban đầu bằng \(0\), được gia tốc qua một hiệu điện thế \(400\,\,\left( V \right)\). 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. Quỹ đạo của electron là một đường tròn bán kính \(R = 7\,\,\left( {cm} \right)\). Độ lớn cảm ứng từ là
Đáp án : A Phương pháp giải :
Công của lực điện: \(A = \left| q \right|.U\) Định lí biến thiên động năng: \({W_{ds}} - {W_{dt}} = A\) Bán kính chuyển động của điện tích trong từ trường: \(R = \frac{{mv}}{{\left| q \right|B}}\) Lời giải chi tiết :
Áp dụng định lí biến thiên động năng cho electron, ta có: \({W_{ds}} - {W_{dt}} = A \Rightarrow \frac{1}{2}m{v^2} - 0 = \left| e \right|.U \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{2\left| e \right|.U}}{m}} \) Bán kính chuyển động của electron tỏng từ trường là: \(\begin{array}{l}R = \frac{{mv}}{{\left| e \right|B}} = \frac{{m.\sqrt {\frac{{2\left| e \right|U}}{m}} }}{{\left| e \right|.B}} = \frac{1}{B}.\sqrt {\frac{{2m.U}}{{\left| e \right|}}} \Rightarrow B = \frac{1}{R}.\sqrt {\frac{{2m.U}}{{\left| e \right|}}} \\ \Rightarrow B = \frac{1}{{{{7.10}^{ - 2}}}}.\sqrt {\frac{{2.9,{{1.10}^{ - 31}}.400}}{{\left| { - 1,{{6.10}^{ - 19}}} \right|}}} \approx 0,{96.10^{ - 3}}\,\,\left( T \right)\end{array}\)
Câu 13 :
Một proton chuyển động thẳng đều trong miền có cả từ trường đều và điện trường đều. Vectơ vận tốc của hạt và hướng đường sức điện trường như hình vẽ. \(E = 8000V/m;v = {2.10^6}m/s\). Xác định hướng và độ lớn \(B\):
Đáp án : B Phương pháp giải :
Công thức tính lực điện: \({F_d} = qE\) Công thức tính lực Lorenxo: \({F_L} = qB.v.\sin \alpha \) Proton chuyển động thẳng đều khi: \(\overrightarrow {{F_d}} + \overrightarrow {{F_L}} = \overrightarrow 0 \), từ đó xác định được chiều của \(\overrightarrow {{F_L}} \) Sử dụng quy tắc bàn tay trái xác định được chiều của \(\overrightarrow B \). Lời giải chi tiết :
Proton chuyển động thẳng đều trong miền có cả từ trường đều và điện trường đều nên: \(\overrightarrow {{F_d}} + \overrightarrow {{F_L}} = \overrightarrow 0 \Leftrightarrow \overrightarrow {{F_d}} = - \overrightarrow {{F_L}} \) Lực điện: \(\overrightarrow {{F_d}} = q\overrightarrow E \) có hướng từ trong ra ngoài nên lực Lorenxo có hướng từ ngoài vào trong. Áp dụng quy tắc bàn tay trái xác định được chiều của \(\overrightarrow B \) hướng từ trên xuống. Với độ lớn: \({{F_d} = {F_L} \Leftrightarrow qE = qB.v.\sin \alpha }\) \({ \Rightarrow B = \dfrac{E}{{v.\sin \alpha }} = \dfrac{{8000}}{{{{2.10}^6}.\sin 90}} = 0,004T}\)
|
