Сила Лоренца. Физика. 11 класс

Урок №8

Тема: «Решение задач: сила Лоренца».

Цели: развить навыки решения задач.

Ход урока.

  1. Организационный момент.

  2. Проверка домашнего задания.

Задача №1 Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью 10 Мм/с в магнитном поле индукцией 0,2 Тл перпендикулярно линиям индукции?

Дано: Решение:

В=0,2Тл

v=10Мм/с

α=90о

q=1,6·10⁻¹⁹ Кл

Fл-?

Ответ: .

Задача №2

В направлении, перпендикулярном линиям индукции, влетает в магнитное поле электрон со скоростью 10 Мм/с. Найти индукцию поля, если электрон описал в поле окружность радиусом 1 см.

Дано: Решение:

v=10Мм/с

α=90о

q=1,6·10⁻¹⁹ Кл

R=1см

В-?

Ответ:

Задача №3

Протон в магнитном поле индукцией 0,01 Тл описал окружность радиусом 10 см. Найти скорость протона.

Дано: Решение:

В=0,01Тл

R=0,1м ,

α=90о

v-?

Ответ: .

Задача №4

В однородное магнитное поле индукцией В = 10 мТл перпендикулярно линиям индукции влетает электрон с кинетической энергией Wк = 30 кэВ. Каков радиус кривизны траектории движения электрона в поле?

Дано: Решение:

В=0,01Тл

Wк = 30 кэВ= ,

=48*10-16Дж

q=1,6·10⁻¹⁹ Кл

α=90о

m=9,1*10-31кг

R-?

Ответ:

  1. Решение задач.

Задача №1

Заряженная частица движется в магнитном поле по окружности со скоростью v = 106 м/с. Индукция магнитного поля B = 0,3 Тл. Радиус окружности R = 4 см. Найти заряд q частицы, если известно, что ее энергия W =2*10-15Дж.

Дано: Решение:

v = 106 м/с На частицу, движущуюся в магнитном поле действует сила

B = 0,3 Тл Лоренца

R = 4 см = 0,04 м согласно 2-му закону Ньютона

W =2*10-15Дж

q-?

массу найдем из формулы для кинетической энергии

Ответ:

Задача №2

Пройдя ускоряющую разность потенциалов U=3,52 кВ, электрон вылетает в однородное магнитное поле с индукцией 0,01 Т. (перпендикулярно линиям магнитной индукции) и движется по окружности радиусом 2 см. Вычислите отношение заряда электрона к ее массе.

Дано: Решение:

U

B

R

Задача №3

Протон влетает в область однородного магнитного поля шириной h, индукция поля равна В. Скорость протона v перпендикулярна В и границе области. Под каким углом к первоначальному направлению движения вылетает протон.

Дано: h, v,B,q,m.

φ-?

Решение: на рисунке показана область поперечного

магнитного поля, высотой h. Вектор В магнитной индукции

перпендикулярен плоскости рисунка и направлен от

нас. Протон влетает в область магнитного поля

в точке А перпендикулярно силовым линиям поля

и далее движется в поле под действием силы Лоренца.

По условию задачи после вылета протона из области

с магнитном полем вектор скорости частицы отклонился от начального направления на угол φ. Так как вектор скорости частицы перпендикулярен радиусу дуги, по которой двигается частица, то угол R = h/sinφ,

для решения задачи нам необходимо определить R

Ответ:.

Задача №4

В область поперечного однородного магнитного поля с индукцией В = 0,1 Тл и размером h = 0,1 м по нормали влетает α-частица. Найти скорость частицы, если после прохождения магнитного поля она отклонится на угол φ = 30о от первоначального направления. Для α-частицы отношение заряда частицы к её массе (удельный заряд) q/m = 0,5·108 Кл/кг.

Дано: Решение:

В = 0.1 Тл см. чертеж предыдущей задачи

h = 0,1 м рассмотрим треугольник ΔОСD, он прямоугольный, в этом

φ = 30о треугольнике гипотенуза ОС = СD/sinφ = R = h/sinφ

q/m = 0,5·108 Кл/кг Если заряженная частица движется по дуге окружности, то.

V — ? формула расчета радиуса окружности имеет вид: R = mV/qB, где m — масса частицы, V- линейная скорость частицы на траектории, q — заряд частицы

Ответ:

Задача №5

(3800 задач по физике для школьников и поступающих в ВУЗы_2000)

Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией В. В начальный момент времени электрон находился в точке А и его скорость была перпендикулярна вектору В. Найти перемещение электрона за время t. Массу и заряд электрона считать известными.

Дано: Решение:

B Из рисунка геометрически ясно, что

m , где — угол поворота

q радиус-вектора электрона, его

v угловая скорость. Поскольку

t и , то

s-?

Ответ:

— формула для равнобедренного треугольника, α – угол образованный равными сторонами; или формула для нахождения хорды окружности, α – угол образованный радиусами окружности.

Задача №6 (3800 задач по физике для школьников и поступающих в ВУЗы_2000)

В магнитном поле, индукция которого 2мТл, по винтовой линии радиусом 2см и шагом 5 см движется электрон. Определить его скорость.

Дано: Решение:

В=2мТл т.к. электрон движется по винтовой линии, значит мы можем разбить

R=2см его скорость на две проекции: v1 перпендикулярна B v2 параллельна

h=5см B. Тогда , за то время пока

m,q электрон совершает один виток он смещается на шаг

v-?

Задача №7 (3800 задач по физике для школьников и поступающих в ВУЗы_2000)

В однородном магнитном поле с индукцией В=2Тл движется протон. Траектория его движения представляет собой винтовую линию радиусом R=10см. кинетическая энергия протона 3,6 МэВ. Определите шаг винтовой линии.

Дано: Решение:

В=2Тл т.к. протон движется по винтовой линии, значит мы можем разбить

R=10см его скорость на две проекции: v1 перпендикулярна B v2 параллельна

Ек=3,6 МэВ B. Тогда , за то время пока

m, q электрон совершает один виток он смещается на шаг

h-?

задача сводится к нахождению . Нам известно, что

Найдем :

Ответ: 0,6м.

Задача №8 (3800 задач по физике для школьников и поступающих в ВУЗы_2000)

Какова кинетическая энергия протона, если его траектория в магнитном поле с индукцией В=2Тл представляет собой винтовую линию радиусом R=10см и с шагом h=60см.

Дано: Решение:

В=2Тл , для вычисления кинетической энергии необходимо найти

R=10см скорость: ,

m, q ;

h=60см

Ек-?

Задача №9 (3800 задач по физике для школьников и поступающих в ВУЗы_2000)

Электрон ускоряется постоянным электрическим полем напряженностью Е. через время t=10-2с он влетает в область, где есть ещё магнитное поле. Во сколько раз нормальное ускорение больше тангенциального ускорения в этот момент времени, если В=10-5Тл и v0=0.

Дано: Решение:

t=10

-2с

В=10-5Тл

v0=0 когда частица находилась в электрическом поле

-?

нормальное ускорение сообщает электрону сила Лоренца (магнитное поле)

.

  1. Подведение итогов урока.

  2. Домашнее задание: §6, Рым.(№ 851, 852), упр.1 (з.4).

Используемые материалы:

  • Универсальные поурочные разработки по физике 11 класс. – М.: Вако, 2009. – 464 с. – (В помощь школьному учителю), Волков В.А.

  • Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, В. М. Чаругин; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — 19-е изд. — М.: Просвещение, 2010. — 399 с.

  • Физика. Задачник . 10-11 класс. : пособие для общеобразовательных учреждений/ А.П. Рымкевич. – 10-е изд., стереотип. – М. : Дрофа, 2006. – 188, [4] с.: ил. – (Задачники «Дрофы»).

  • 3800 задач для школьников и поступающих в вузы. Физика. Турчина Н.В., Рудакова Л.И., Суров О.И. и др.

  • http://egefizika5.com/egef13.htm

multiurok.ru

Решение задач по теме «Сила Лоренца». Детальные поурочные планы

Дополнительные сочинения

Цель урока: формировать умения определять направление силы Лоренца и вычислять ее значение, развивать навыки логического мышления.

Ход урока

Проверка домашнего задания методом фронтального опроса

1. Какая сила называется силой Лоренца?

2. По какому правилу определяется направление силы Лоренца?

3. Получить (на доске) формулу, по которой можно определить силу Лоренца.

4. По какой причине сила Лоренца не совершает работу?

5. Как движется заряженная частица в однородном магнитном поле?

6. Что изменяется под действием силы Лоренца?

7. Чуму равна полная сила, действующая на заряженную частицу со стороны электромагнитного поля?

8. Каким образом можно пронаблюдать за действием силы Лоренца?

9. Получить (на доске) формулу для вычисления радиуса окружности, по которой движется в магнитном поле заряженная частица.

10. Где используют в современной технике силу Лоренца?

Рассказ учащихся об устройстве кинескопа и масс – спектрографа. Оформленные в виде рефератов.

Решение вычислительных и графических задач

№ 1. Циклотрон предназначен для ускорения протонов до энергии 5 МэВ. Определить наибольший радиус орбиты, по которой движется протон, если индукция магнитного поля 1Тл.

Дано: Wk= 5 МэВ = 5·106 ·1,6 ·10-19= 8 ·10-13Дж; B = 1 Тл; R — ?

       

FЛ= q V B; F= may; ay= aц= V2/R; так как F= FЛ; q V B= mV2/R; R= mV/qB; Wk =mV2/2;

V2= 2WK/m; R= QUOTE K/q B; R= 0,32 (м)

№ 2. В направлении, перпендикулярном линиям магнитной индукции влетает электрон, скорость которого 10 Мм/с. Электрон описал в магнитном поле окружность радиусом 1 см. Чему равна индукция этого магнитного поля?

Дано: α = 90˚; V= 107 м/с; r= 10-2м; В -?

Решение. r= mV/ qB; B= mV/ qr; B= 5,6·10-3Тл = 5,6 мТл

№ 3.Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 4 мТл. Чему равен период обращения электрона?

Дано: В= 4·10-3Тл; q= 1,6·10-19Кл; m= 9,1·10-31кг; Т – ?

Решение. R= mV/q B; V=2πR/T; R=2πmR/TqB; T= 2π m/qB; T= 9·10-3c.

№ 4. Можно ли неизолированный провод намотав, на железный сердечник получить самодельный электромагнит? ( Ответ: нет)

№ 5. Почему магнитное действие катушки, по которой идет ток, усиливается, если в нее ввести железный сердечник?

№ 6. Почему корпус компаса делают из меди, алюминия, пластмассы и других материалов, но никогда не делают его из железа?

№ 7. Если магнит дугообразный, то гвоздь одним концом притягивается к одному полюсу, а другим – к другому. Почему?

Подведем итоги урока

Домашнее задание: § 5, 6 повторить, № 851, 847.


reshenie-zadach-po-teme-sila-lorenca/

dp-adilet.kz

Сила Лоренца

«Великая книга природы

написана языком математики».

Галилео Галилей

Данная тема посвящена решению задач на силу Лоренца.

Задача 1. Протон влетает в однородное магнитное поле с начальной скоростью 20 Мм/с под углом 45º к направлению линий магнитной индукции. Найдите модуль вектора магнитной индукции этого поля, если на протон действует сила 4×10–13 Н.

ДАНО:

СИ

РЕШЕНИЕ

Сила Лоренца определяется по формуле

Тогда модуль вектора магнитной индукции равен

Ответ: 177 мТл.

Задача 2. Электрон влетает в магнитное поле с индукцией 25 мкТл. Определите радиус кривизны траектории, по которой электрон будет двигаться, если направление его начальной скорости перпендикулярно направлению линий магнитной индукции. Начальная скорость электрона равна 630 км/с.

ДАНО:

СИ

РЕШЕНИЕ

Применим правило левой руки: если расположить левую руку так, что линии магнитной индукции входят в ладонь, а четыре пальца указывают направление скорости, то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца, которая будет действовать на положительный заряд. Электрон имеет отрицательный заряд, поэтому сила Лоренца направлена в противоположную сторону.

Сила Лоренца определяется по формуле

Согласно второму закону Ньютона

Центростремительное ускорение равно отношению квадрата скорости к радиусу кривизны траектории, а синус девяноста градусов равен единице, тогда получаем, что

Тогда радиус кривизны траектории равен

Ответ: 14 см.

Задача 3. Частица влетает в однородное магнитное поле и пролетает сквозь него без изменения траектории. В каких случаях это возможно?

РЕШЕНИЕ

Траектория движения частицы не будет изменяться если сила Лоренца будет равна нулю.

Запишем формулу для определения силы Лоренца

Таким образом,

Данное произведение будет равно нулю в том случае, если один из множителей равен нулю. По условию задачи скорость и индукция поля не равны нулю. Следовательно,

При этом

Ответ: либо частица двигается параллельно линиям магнитной индукции, либо она не имеет заряда.

Задача 4. В однородном магнитном поле с индукцией 0,2 мТл по окружности движется частица. Найдите время, за которое направление скорости частицы изменится на противоположное, если заряд частицы равен 60 нКл, а масса – 2×10–13 кг.

ДАНО:

СИ

РЕШЕНИЕ

Запишем формулу, по которой вычисляется сила Лоренца

При любом криволинейном движении тело движется с центростремительным ускорением.

Запишем второй закон Ньютона

С учётом того, что центростремительное ускорение равно отношению квадрата скорости к радиусу кривизны траектории, получим

Приравняем выражения для определения радиуса кривизны

Т.к время есть отношение пройденного пути к скорости, то

Ответ: 52 мс.

Задача 5. Протон, пройдя ускоряющую разность потенциалов 60 В, влетел в однородное магнитное поле с индукцией 5×10–2 Тл. Считая, что протон вращается в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции, найдите радиус кривизны траектории и частоту вращения.

ДАНО:

РЕШЕНИЕ

Запишем формулу для определения силы Лоренца

При любом криволинейном движении тело двигается с центростремительным ускорением. Исходя из этого, запишем второй закон Ньютона

Любое движущееся тело обладает кинетической энергией

Работа электрического поля по переносу заряда определяется как

Именно работа электрического поля, в данном случае, переходит в  кинетическую энергию протона. Поэтому получаем

Выразим скорость и подставим её в формулул для определения радиуса кривизны траектории

Частота вращения определяется по формуле

Тогда

Проверим размерности

Ответ: радиус кривизны траектории – 2,24 см; частота вращения – 760 кГц.

videouroki.net

Задачи по теме «Сила Лоренца» | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Тема:

Задачи по электродинамике

  1. В магнитное поле со скоростью 103 км/с влетает положительно заряженная частица. Определить силу Лоренца, если заряд частицы 2 e, а магнитная индукция поля 0,2 Тл.
  2. С какой скоростью влетает в магнитное поле протон, если на него действует сила Лоренца 2 • 10-12 Н? Магнитная индукция поля 0,4 Тл.
  3. Пылинка с зарядом 1 мкКл и массой 1 мг влетает в однородное магнитное поле и движется по окружности. Определить период вра­щения пылинки, если модуль магнитной индукции равен 1 Тл.
  4. Шарик массой 0,5 г и зарядом 2 мкКл движется в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции со скоростью 10 км/с на постоянном расстоянии от поверхности Земли. Найти модуль вектора магнитной индукции.
  5. Заряженная частица с очень маленькой массой движется со скорос­тью 25 м/с в однородных электрическом и магнитном полях, линии которых взаимно перпендикулярны. Найти отношения модуля вектора магнитной индукции к модулю вектора напряженности электричес­кого поля, если вектор скорости перпендикулярный этим векторам.
  6. Электрон движется в магнитном поле, индукция которого 2 мТл, по винтовой линии радиусом 2 см и шагом винта 5 см. Найти скорость электрона.

Ответы:

1. 0,64 • 10-13 Н. Материал с сайта http://worldofschool.ru

2. 3,1 • 107 м/с

3. 6,28 с.

4. 0,25 Тл.

5. 0,04.

6. 7,6 • 106 м/с.

На этой странице материал по темам:
  • Задачи на силу ампера. силу лоренца

  • Задачи по теме закон лоренца

  • Примеры решения задач в электродинамике

  • Задачи по теме сила ампера и лоренца

  • Задачи по теме силы ампера и лоренца

worldofschool.ru

Решение задач по теме «Сила Лоренца»

Цель урока: формировать умения определять направление силы Лоренца и вычислять ее значение, развивать навыки логического мышления.

Ход урока

Проверка домашнего задания методом фронтального опроса

1. Какая сила называется силой Лоренца?

2. По какому правилу определяется направление силы Лоренца?

3. Получить (на доске) формулу, по которой можно определить силу Лоренца.

4. По какой причине сила Лоренца не совершает работу?

5. Как движется заряженная частица в однородном магнитном поле?

6. Что

изменяется под действием силы Лоренца?

7. Чуму равна полная сила, действующая на заряженную частицу со стороны электромагнитного поля?

8. Каким образом можно пронаблюдать за действием силы Лоренца?

9. Получить (на доске) формулу для вычисления радиуса окружности, по которой движется в магнитном поле заряженная частица.

10. Где используют в современной технике силу Лоренца?

Рассказ учащихся об устройстве кинескопа и масс – спектрографа. Оформленные в виде рефератов.

Решение вычислительных и графических задач

№ 1. Циклотрон предназначен для ускорения протонов до энергии 5 МэВ. Определить наибольший радиус орбиты, по которой движется протон, если индукция магнитного поля 1Тл.

Дано: Wk= 5 МэВ = 5·106 ·1,6 ·10-19= 8 ·10-13Дж; B = 1 Тл; R- ?

FЛ= q V B; F= may; ay= aц= V2/R; так как F= FЛ; q V B= mV2/R; R= mV/qB; Wk =mV2/2;

V2= 2WK/m; R= QUOTE K/q B; R= 0,32 (м)

№ 2. В направлении, перпендикулярном линиям магнитной индукции влетает электрон, скорость которого 10 Мм/с. Электрон описал в магнитном поле окружность радиусом 1 см. Чему равна индукция этого магнитного поля?

Дано: α = 90˚; V= 107 м/с; r= 10-2м; В -?

Решение. r= mV/ qB; B= mV/ qr; B= 5,6·10-3Тл = 5,6 мТл

№ 3.Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 4 мТл. Чему равен период обращения электрона?

Дано: В= 4·10-3Тл; q= 1,6·10-19Кл; m= 9,1·10-31кг; Т – ?

Решение. R= mV/q B; V=2πR/T; R=2πmR/TqB; T= 2π m/qB; T= 9·10-3c.

№ 4. Можно ли неизолированный провод намотав, на железный сердечник получить самодельный электромагнит? ( Ответ: нет)

№ 5. Почему магнитное действие катушки, по которой идет ток, усиливается, если в нее ввести железный сердечник?

№ 6. Почему корпус компаса делают из меди, алюминия, пластмассы и других материалов, но никогда не делают его из железа?

№ 7. Если магнит дугообразный, то гвоздь одним концом притягивается к одному полюсу, а другим – к другому. Почему?

Подведем итоги урока

Домашнее задание: § 5, 6 повторить, № 851, 847.

home-task.com

Задачи по силе Лоренца и силе Ампера.

Зачетные задачи по электромагнетизму и постоянному электрическому току.

  1. Внешнее сопротивление цепи составляет 30 Ом. Какое значение будет иметь сила тока при подключении к этому источнику с напряжением 60 В. ?

  2. Вектор индукции однородного магнитного поля направлен вверх. Как будет двигаться в вакууме электрон, вектор скорости которого перпендикулярен вектору магнитной индукции? Влияние силы тяжести не учитывать.

  3. Частица с электрическим зарядом 1,6*10-19 Кл. движется в однородном поле с индукцией 2 Тл. Со скоростью 100000 км/с, С какой силой магнитное поле действует на частицу?

  4. С какой силой действует однородное магнитное поле с В = 4 Тл на прямолинейный проводник с длиной 20 см. и с током I = 10 А., расположенный перпендикулярен вектору индукции?

  5. Как измениться радиус траектории движения заряженной частицы в однородном магнитном поле перпендикулярно вектору индукции при увеличении ее энергии в кинетической 4 раза? Масса частицы не изменяется.

  6. Определите направление силы Ампера на рисунках,


  1. Определите направление силы Лоренца на рисунках.

  1. Определите направление постоянного тока, если


  1. Определите направление скорости положительного заряда.


  1. Определите полюса магнитного поля, если?

  1. Определите полюса магнитного поля если даны направления вектора скорости отрицательного заряда и силы Лоренца.


Сила тока — I (Ампер) показывает сколько зарядов проходит за единицу времени через поперечное сечение проводника.

Напряжение тока – U (Вольт) показывает сколько работы совершается, чтобы переместить этот заряд.

Сопротивление проводника — R (Ом) – это характеристика проводника.

l длина проводника.

s – поперечное сечение проводника.

Закон Ома для участка цепи:

Закон Ома для полной цепи:

Закон Джоуля Ленца:

Работа постоянного тока:

Мощность постоянного тока:

Сила Лоренца:

Сила Ампера:

Заряд электрона и протона по абсолютной величине:

Направление вектора,


Вектор имеет направление от нас.


Вектор имеет направление к нам.

infourok.ru

Решение задач по теме «Сила Лоренца» Помощь школьнику

Цель урока: формировать умения определять направление силы Лоренца и вычислять ее значение, развивать навыки логического мышления.

Ход урока

Проверка домашнего задания методом фронтального опроса

1. Какая сила называется силой Лоренца?

2. По какому правилу определяется направление силы Лоренца?

3. Получить (на доске) формулу, по которой можно определить силу Лоренца.

4. По какой причине сила Лоренца не совершает работу?

5. Как движется заряженная частица в однородном магнитном поле?

6. Что изменяется под действием силы Лоренца?

7. Чуму равна полная сила, действующая на заряженную частицу со стороны электромагнитного поля?

8. Каким образом можно пронаблюдать за действием силы Лоренца?

9. Получить (на доске) формулу для вычисления радиуса окружности, по которой движется в магнитном поле заряженная частица.

10. Где используют в современной технике силу Лоренца?

Рассказ учащихся об устройстве кинескопа и масс – спектрографа. Оформленные в виде рефератов.

Решение вычислительных и графических задач

№ 1. Циклотрон предназначен для ускорения протонов до энергии 5 МэВ. Определить наибольший радиус орбиты, по которой движется протон, если индукция магнитного поля 1Тл.

Дано: Wk= 5 МэВ = 5·106 ·1,6 ·10-19= 8 ·10-13Дж; B = 1 Тл; R- ?

FЛ= q V B; F= may; ay= aц= V2/R; так как F= FЛ; q V B= mV2/R; R=…


mV/qB; Wk =mV2/2;

V2= 2WK/m; R= QUOTE K/q B; R= 0,32 (м)

№ 2. В направлении, перпендикулярном линиям магнитной индукции влетает электрон, скорость которого 10 Мм/с. Электрон описал в магнитном поле окружность радиусом 1 см. Чему равна индукция этого магнитного поля?

Дано: α = 90˚; V= 107 м/с; r= 10-2м; В -?

Решение. r= mV/ qB; B= mV/ qr; B= 5,6·10-3Тл = 5,6 мТл

№ 3.Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 4 мТл. Чему равен период обращения электрона?

Дано: В= 4·10-3Тл; q= 1,6·10-19Кл; m= 9,1·10-31кг; Т — ?

Решение. R= mV/q B; V=2πR/T; R=2πmR/TqB; T= 2π m/qB; T= 9·10-3c.

№ 4. Можно ли неизолированный провод намотав, на железный сердечник получить самодельный электромагнит? ( Ответ: нет)

№ 5. Почему магнитное действие катушки, по которой идет ток, усиливается, если в нее ввести железный сердечник?

№ 6. Почему корпус компаса делают из меди, алюминия, пластмассы и других материалов, но никогда не делают его из железа?

№ 7. Если магнит дугообразный, то гвоздь одним концом притягивается к одному полюсу, а другим – к другому. Почему?

Подведем итоги урока

Домашнее задание: § 5, 6 повторить, № 851, 847.


Прислал: Калинина Инна . 2017-10-15 17:52:16

pomosh-shkolniky.iusite.ru