(SKKN HAY NHẤT) CHUYÊN đề hạt điện CHUYỂN ĐỘNG

CHUYÊN ĐỀ : HẠT ĐIỆN CHUYỂN ĐỘNG TRONG ĐIỆN TỪ TRƯỜNG LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC NỘI DUNG Phần thứ :MỞ ĐẦU I/ Lý chọn đề tài II/ Mục đích nghiên cứu đối tượng nghiên cứu III/ Phương pháp thực Phần thứ II: NỘI DUNG I/ Cơ sở lý thuyết II/ Một số tập III / Kết đạt Phần III KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHẦN THỨ NHẤT I/ Lý thực đề tài §iện tõ tr-êng lµ mét néi dung quan träng Vật lý phổ thông , cần thiết cho học sinh để rèn luyện , phát triển lực t- , phân tích t-ợng vật lý phần kiến thức HS cần có học tập nghiên cứu chuyển động hạt mang điện điện từ tr-ờng Để giải thành công toán hạt điện chuyển động điện từ tr-ờng ,học sinh cần phải có : + Kiến thức , chắn định luật điện từ tr-ờng vận dụng chúng vào giải toán + Kỹ phân tích , dự đoán , phát chất t-ơng vật lý , xác định đặc điểm t-ợng để tìm mối liên hệ đại l-ợng vật lý để thông qua hệ thức liên hệ + kỹ toán học t-ơng đối thành thạo ( Kỹ tính toán , lập ph-ơng trình giải ph-ơng trình ) Trong thực tế nhiều giải tập hạt điện chuyển động nhiều học sinh nhầm lẫn t-ợng , kiến thức , ch-a phân loại đ-ợc dạng tập cụ thể lúng túng tiếp cận toán , có giải đ-ợc không triệt để Nguyên nhân + Kỹ phân tích đề , phát chất t-ợng vật lý đ-ợc đề cập yếu Một nguyên nhân phổ biến nhiều học sinh ngại học lý thuyết nên hiểu sơ sài , không chắn kiến thức dẫn đến thiếu khả tìm hiĨu mét hiƯn t-ỵng vËt lý thĨ , bÊt lực tr-ớc toán không phức tạp + Kỹ xác định diễn biến t-ợng vật lý , mối liên hệ kiến thức học sinh đẫ có với kiến thức đ-ợc đề cập , tập với mang tính tình yếu Cả thầy trò tiếp xúc , tìm hiểu , nghiên cứu tập loại nên vốn kiến thức nh- kinh nghiệm thiếu + Kỹ thực hành môn vật lý thầy trò yếu , có điều kiện thuận lợi để nâng cao khả suy đoán , phân tích chất t-ợng + Trong trình giảng giáo viên ch-a trọng h-ớng dẫn học sinh khai thác sâu học lý thuyết vận dụng kiến thức giải thích t-ợng vật lý nh- ch-a trọng rèn luyện cho học sinh kỹ cần thiết nh- : kỹ tính toán , kỹ trình bày , kỹ áp dụng toán II Mơc ®Ých nghiên cứu đối tượng nghiên cứu Tìm ph-ơng pháp hiệu giúp học sinh có khả tự học phần chuyển động hạt mang ®iƯn ®iƯn tõ tr-êng , sâu tìm hiểu , nghiên cứu tốn chun ®éng cđa hạt mang điện V-ợt qua khó khăn tiếp thu kiến thức có khả vận dụng kiến thức , giúp em có hứng thú với môn học , tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên chủ động việc dạy bồi d-ỡng , nâng cao kiến thức , chuẩn bị tốt kiến thức , kỹ học tập cho kỳ thi học sinh giái LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com III Ph-ơng pháp thực Xây dựng kế ho¹ch båi d-ìng vỊ thêi gian , néi dung kiÕn thức từ đầu năm học Tiến hành lên lớp , tæ chøc cho häc sinh tiÕp thu kiÕn thøc tự lực giải toán đặt theo ý t-ëng cđa thÇy Rót kinh nghiƯm , tổng kết đánh giá kết thu đ-ợc đề giải pháp , trình bày báo tổ lấy ý kiến bổ xung , đóng góp để hoàn chØnh PHẦN THỨ HAI : NỘI DUNG A ChuyÓn ®éng cđa h¹t mang ®iƯn ®iƯn tr-êng 1/ Lùc tác dụng lên hạt mang điện điện tr-ờng - Khi hạt mang điện tích q khối l-ợng m chuyển động điện tr-ờng chịu tác dơng cđa lùc ®iƯn tr-êng: F  qE   - Theo định luật II Newton: F ma  qE  ma Trong ®ã E  9.10 Q  r A cã gèc t¹i A chiỊu h-íng r  E  xa ®iƯn tÝch Q víi Q > 0; h-íng vỊ phÝa ®iƯn tÝch Q E A víi Q < r 2/ Công cuả lực điện tr-ờng: - Xét tr-ờng tĩnh điện có F Q gây Giả sử có điện tíchq > đặt điện tr-ờng q chịu tác dụng lực F qE - Công thực điện tr-ờng: A  F l  qE.l ( l  MM ' : Vectơ độ dời điện tích) Nếu q dịch chuyển theo đ-ờng cong L từ A đến     AAB   A   qE.l  q  E.l l B th×: A   qQ  1      q  E.dl  4 o  rA rB  A H B AAB F l rA M  M’ r +r L B Công lực điện tr-ờng dịch chuyển điện r tích q phụ thuộc vào điểm đầu điểm cuối đ-ờng mà không phụ thuộc vào hình dạng rB đ-ờng   - NÕu E  E1  E2  En công tổng cộng: AAB= A1+ A2+.+ An - NÕu rA =rB th× AAB = KÕt luận: tr-ờng tĩnh điện tr-ờng lực 3/ Thế điện tích điểm điện tr-ờng: - Tr-ờng tĩnh điện tr-ờng lực nên công mà lực ®iƯn tr-êng thùc hiƯn ®iƯn tÝch q di chun từ A đến B hiệu tĩnh điện WA WB vị trí A B: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com AAB = WA – WB suy ra: WA  qQ C (Trong C số tuỳ thuộc vào mốc tính năng) rA qQ WB  C 4 rB tõ ®ã suy biểu thức tính điện tích điểm q đặt điện tr-ờng điện tích điểm Q, cách Q khoảng r: W qQ r C W gọi t-ơng tác hệ điện tích q Q Quy -ớc đặt giá trị điện tích q cách xa Q vô tức C = Khi điện tích q cã biÓu thøc: W  qQ 4 r B Chuyển động hạt mang điện từ tr-ờng 1/ Lực tác dụng từ tr-ờng lên hạt mang điện chuyển động: - Khi hạt khối l-ợng m, điện tích q, vận tốc đầu v vào khoảng không gian có từ tr-ờng với cảm ứng từ B chịu tác dơng cđa lùc Lorenx: f  qv  B   + Cã ®é lín f  qvBsin  góc hai vectơ v B + Có ph-ơng vuông góc với mặt phẳng chứa vectơ vân tốc v điện tích cảm øng tõ B + Cã chiỊu (víi ®iƯn tÝch d-ơng) đ-ợc xác định theo quy tắc bàn tay trái:Mở bàn tay trái cho đ-ờng cảm ứng h-ớng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay chieu chuyển động hạt mang điện tích d-ơng, chiều ngón tay trái choÃi 900 chiều lực f tác dụng lên hạt mang điện d-ơng Còn hạt mang điện âm, lực có chiều ng-ợc lại - Ta có ma  qv  B Lùc Lorenx lu«n vu«ng gãc với v nên không thực công Do đó, động hạt không đổi nên độ lớn vận tốc hạt không đổi mà lực Lorenx làm thay đổi h-ớng vận tốc hạt trình chuyển động a) Tr-ờng hợp v B - Lực Lorenx F= qvB = Const đóng vai trò lực h-ớng tâm làm hạt chuyển động theo quỹ đạo đ-ờng tròn bán kính R: mv mv  qvB  r  r qB ạo hu kì chuyển động( khoảng thời gian chuyển động hết vòng ) hạt: T 2r 2 q q    B ( gäi lµ điện tích riêng hạt mang điện).Ta thấy q B v T m m m chu kì T không phụ thuộc vận tốc hạt mà phụ thuộc cảm ứng từ B điện tích riêng cuả hạt mang ®iƯn      b) Tr-êng hỵp (v , B)    v  vt    - Ta cã vt  v cos  vµ  v sin  Lùc Lorenx gây vt không vt // B , chØ cã lùc LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lorenx gây thành phần v n khác không - Lực Lorenx f qvBsin = qvn B làm hạt chuyển theo đ-ờng tròn nằm mặt phẳng vuông góc với B Vậy chuyển động hạt tổng hợp hai chuyển động: + Chuyển động tròn mặt phẳng vuông góc với B , với vận tốc dài v n , bán kính đ-ờng tròn: r mvn mv sin r Chu kì chuyển động T qB qB l  B +Q  + Chun ®éng ®Ịu theo qu¸n tÝnh víi vt  v cos  däc theo ph-ơng B Nên quỹ đạo hạt đ-ờng đinh ốc hình trụ B-ớc đ-ờng ®inh èc: l  vt T  2v cos  q B m C.Sù lƯch cđa h¹t mang điện chuyển động điện tr-ờng từ tr-ờng 1/ Trong điện tr-ờng: - Xét hạt điện khối l-ợng m, điện tích q chuyển động với vận tốc v qua khoảng không hai tụ điện phẳng chiều dài l1 a) Nếu hai tụ điện ch-a có điện tr-ờng, hạt m chuyển động thẳng đập vào chắn O b) Nếu hai tụ có điện tr-ờng E , chuyển động hạt tổng hợp hai chuyển động: + Chuyển động ®Ịu theo ph-¬ng v víi vËn tèc v + Chuyển động nhanh dần theo ph-ơng vuông góc với tụ với gia F qE với vận tốc đầu không Thời gian hạt mang ®iƯn chun ®éng  m m l ®iƯn tr-êng: T Trong thời gian hạt bị v0 tốc: a lệch theo ph-ơng Oy khoảng: y1  at qE  l1   2m  v0 2    l1  E - Khi h¹t rêi khái tơ, vËn tèc theo ph-ơng Oy hạt là: v y at qE l1 m v0    - Rêi khỏi tụ, hạt chuyển động với v v0  v y lËp  vy l1 qE ) H¹t ®iƯn bÞ lƯch v0 mv qEl theo Oy mét kho¶ng: y  l tg  21 l mv víi v mét gãc  ( tg   l2   v0 O y1 vy +++++++ y2 y LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Vậy tổng độ lệch hạt ®iƯn t¸c dơng cđa ®iƯn tr-êng E : y  y1  y  qEl1  l1  l    l   y    l .tg mv   2  2/ Trong tõ tr-êng:  - Xét chùm hạt mang điện chuyển động với vận tốc đầu v qua khu vực chiều dài l1 có từ tr-ờng với B v Khoảng cách từ đến khu vực có tõ tr-êng l2 - Trong khu vùc cã tõ tr-êng hạt l1 l2 chuyển động theo cung tròn bán kính R  B O v0 y1  B  y v0 y2 y mv0 qB - Khi khái khu vực hạt bị lệch theo ph-ơng Oy v đoạn y1 tính theo công thức l 21  y2 2R  y1  XÐt tr-êng hợp lệch hạt nhỏ ta có l 2 l qBl1  Ry1  y1   R 2mv0 Khi khái từ tr-ờng hạt chuyển động hợp ph-ơng ban đầu gãc  : tg  y1 qBl1  l1 mv Do hạt bị lệch theo ph-ơng Oy: y  l tg   qBl1l mv0 Hạt mang điện d-ới tác dụng từ tr-ờng B bị lệch đoạn tổng cộng: l y  y1  y    l .tg II /Hệ thống tập 1/ Hạt điện điện tr-ờng Bài 1: Có ba cầu khối l-ợng m, tích điện dấu q, đ-ợc nối với ba sợi dây dài l không dÃn, không khối l-ợng, không dẫn điện Hệ đặt mặt bàn nằm ngang nhẵn, ng-ời ta đốt ba sợi dây: a) Xác định vận tốc cực đại vmax cầu trình chuyển động b) Mô tả chuyển động cầu sau đạt vận tốc v max Giải: a) Khi ba sợi dây đứt, ngoại lực tác dụng lên hệ triệt tiêu nên khối tâm hệ đứng yên, áp dụng định luật bảo toàn động l-ợng:      m.v1  m.v2  m.v3  Víi v1  v3  v13  2mv13  mv2  (1) mv mv kq2 kq2 13 Năng l-ợng hệ bảo toàn: l r13 2 (2) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  v13 G  v2  v13 Tõ (1) & (2) ta thÊy v2 đạt cực đại khoảng cách cầu cực đại, đó: r13 2l Giải hệ (1) & (2) ta đ-ợc: v2 max  q 2k k ; v1 max  v3 max q 3ml 6ml b) Sau đạt vận tốc cực đại, cầu chuyển động chậm dần dừng lại, lúc tam giác điện tích có dạng đối xứng với tam giác ban đầu Sau đó, hệ dao động quanh khối tâm G Bài 2: Ban đầu hạt prôtôn (p) hạt cách khoảng d; hạt đứng yên hạt prôtôn có vận tốc v h-ớng thẳng vào hạt a) Tính khoảng cách cực tiểu hai hạt b) XÐt tr-êng hỵp d =  , tÝnh rmin c) Tính vận tốc cuối hai hạt chúng lại xa vô Cho khối l-ợng prôtôn m, điện tích nguyên tố e Giải: a) Ta có điện tích khối l-ợng hạt q2 = 2e; m2 = 4m Ta có khoảng cách hai cầu r cực tiểu vận tốc chúng u Động l-ợng hệ bảo toàn: mv0 (m 4m)u u v0 (1) Năng l-ợng hệ bảo toàn: mv o k 2q 5mu k 2q    d rmin Tõ (1) vµ (2) suy ra: rmin  (2) a mv  02 5kq b) Tr-êng hỵp d =  : Tõ (2) ta cã: rmin 5kq 2 mv0 c) Ph-ơng trình bảo toàn động l-ợng: mv0 mv1 4mv2 v1 v0 4v2 (3) Năng l-ợng hệ bảo toµn: 2 mvo 4mv2 2kq2 mv1    d 2 (4) Thay (3) vµo (4) ta cã: 5mv2  2mv0 v2  kq2 0 d LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Giải ph-ơng trình ta đ-ợc: v2 v0  v  r  r 1    v1  1    d   d     Sau khoảng cách hai cầu cực tiểu cầu chuyển động ng-ợc trở lại cầu chuyển động theo ph-ơng v0 Bài 3: Hai cầu nhỏ, có khối l-ợng m điện tích q đ-ợc giữ hai điểm A B cách khoảng r bên vỏ cầu cách điện có bán kính OA = OB = r khối l-ợng 4m HÃy xác định vận tốc cực đại vỏ cầu sau thả tự hai cầu Bỏ qua tác dụng trọng lực Giải: Ta thấy cầu tr-ỵt xng XÐt AOx  BOx   , cầu m có vận tốc lµ v1 , v , vËt 4m cã vËn tốc v Do hệ vật hệ kín nên động l-ợng đ-ợc bảo toàn: mv1 mv2 4mv x Chiếu lên Ox ph-ơng vuông góc với Ox ta đ-ợc: mv1 cos  mv2 cos  2v  v1  v2   sin  4mv  mv1 sin   mv2 sin Năng l-ợng hệ bảo toàn: 2  kq 2 sin   sin  4mr(sin   2)  v1 A r B0  v B  r v2 O  kq mv 4mv kq 2   r 2 2r sin  kq    2  1    mv    r  sin   sin     v2  A0  VËn tèc cña vỏ cầu đạt giá trị lớn y sin sin đạt giá trị lín nhÊt sin    y '   cos  sin   sin     cos     sin   4  18 (lo¹i α  30 ) sin   4  18 (lo¹i α  0)   cos       VËy vËn tốc lớn vỏ cầu là: v kq kq  4mr 12mr Bµi 4: Ba vật nhỏ tích điện đặt ba đỉnh tam giác ABC, có cạnh a Hệ thống đ-ợc đặt mặt phẳng nằm ngang cách điện Hai điện tích B C có khối l-ợng m điện tích Q thời điểm ban đầu ng-ời ta thả hai điện tích B C tự điện tích A đ-ợc giữ cố định Hỏi vật cố định phải mang điện tích để hai vật thu đ-ợc gia tốc nhỏ Tính giá trị hai gia tốc ấy? Giải: Gọi điện tích cố định A q Mỗi điện tích Q B C chịu hai lực tác dụng hai điện tích gây lµ: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com f  k qQ a2 vµ F  kQ2 a2 Để gia tốc mà điện tích Q thu đ-ợc nhỏ Q q phải điện tích trái dấu Do hợp lực tác dụng lên điện tích Q là: Fhl ( f  F cos 60 )  ( F sin 60 ) Để Fhl nhỏ thì: f  F cos 60  0,5F VËy q   a Q Khi Êy gia tèc cña ®iƯn tÝch Q lµ: F cos 30 kQ2 m 2ma Bài 5: Một chùm elêctrôn réng, máng bay tõ mét khe hĐp cã bỊ dµy d, víi vËn tèc v = 105 m/s ( Hình vẽ) Mật độ elêctrôn chùm n = 1010 hạt/m3 Hỏi cách khe khoảng l bề dày v chùm elêctrôn tăng lên gấp đôi? Giải: Chùm elêctrôn tăng chiều dày sau bay khỏi khe hẹp elêctrôn gần bề mặt chùm chịu lực đẩy tĩnh điện elêctrôn khác chùm Có thể coi chùm elêctrôn tác dụng lên elêctrôn mặt giống nh- mặt phẳng tĩnh điện đều, vô hạn tác dụng lên elêctrôn Điện tích Q phần mặt có diện tích S: Q = n.e.S.d Chiều dày chùm elêctrôn d nên mật độ điện tích mặt là: Q end S Điên tr-ờng gây chùm elêctrôn có c-ờng độ: E end 2 o Trong tr-ờng này, lực tác dụng F = eE trun cho nã mét gia tèc theo h-íng vu«ng a gãc víi chïm: eE e nd  m m Bề rộng chùm elêctrôn tăng gấp elêctrôn đ-ợc quÃng đ-ờng: y Khi đó: d e nd  at  t (1) 2 4 m x = l - vt (2) Tõ (1) vµ (2) suy ra: l  v 2/ Hạt điện từ tr-ờng Bài 1: Một hạt có khối l-ợng m điện tích q bắt ®Çu chun ®éng víi vËn tèc v h-íng song song với trục Ox từ tr-ờng c¶m øng tõ B = ax x  B v O 2 m  2,5cm ne y 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ( x ) ( hình vẽ) HÃy xác định độ dịch chuyển cực đại cuả hạt theo trục Ox Giải: Ta thấy hạt m chuyển động mặt phẳng Oxy Gọi vt vận tốc hạt m thời điểm t Do lực Lorenx tác dụng lên h¹t    F  qB ^ v t v t nên không sinh công động hạt bảo toàn hay: v t = v v2 = v2x+v2y v y v Ph-ơng trình định luật II Newton theo Oy: y Mặt khác: vy LÊy qBv x  ma y B B  vx tÝch vx   vt O = ax; dx mdv y   qaxdx  mdv y dt dt ph©n hai x vÕ ta cã: x vy 0 qa  dx  m  dv y  qa Vậy độ dời cực đại hạt theo ph-ơng Ox lµ: xmax  x2  mv y  x  2mv y qa  2mv qa 2mv Khi vy = v lúc hạt có qa vận tốc vuông góc với Ox Bài 2: Một êlectron ban đầu đứng yên, sau đ-ợc gia tốc d-ới hiệu điện U=100V vào vùng từ tr-ờng theo B h-ớng hợp với B góc =600 Cho biết giá trị cảm ứng từ B=10 –3 T vµ vïng tõ tr-êng cã bỊ réng theo h-íng cđa B lµ d = 5cm a) TÝnh thời gian êlectrôn từ tr-ờng b) Vẽ dạng quỹ đạo tính kích th-ớc quỹ đạo êlectrôn từ tr-ờng Giải: a) Công điện tr-ờng để gia tốc (e) W = e U đà biến thành động (e) Eđ mv Do ®ã vËn tèc cđa (e) sau gia tèc: v eU m   B 19 2.1,6.10 100  5,6.10 m s 31 9,1.10 vB Khi vào từ tr-ờng theo h-íng v , B    60 , thành phần vận tốc theo h-ớng B không đổi v vT bằng: vB = v.cos Từ thời gian (e) từ tr-ờng là: t  d d   1,69.10 7 ( s) v B v cos b) Khi đivào từ tr-ờng, (e) chịu tác dụng lực Lorenx F vuông góc với mặt phẳng v , B có giá trị: F e vB sin 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com       mv - V× F v , B nên F lực h-ớng tâm: F (R bán kính quỹ đạo) R mv mv Do ®ã =38,7.10-3m  e B sin   R  e B sin  R    Do v , B    60 , thành phần vận tốc theo ph-ơng vuông góc với B : vt=v.sin α 2R 2R (e) quay mét vßng hÕt thêi gian: T   vt v sin   - Trong thêi gian ®ã (e) tiÕn theo h-íng B khoảng gọi b-ớc ®-êng xo¾n: l  v B T  v cos  2R 2R   0,14 m v sin tg Vậy quỹ đạo (e) từ tr-ờng đ-ờng đinh ốc có bán kính R=3,87cm có b-ớc đ-ờng đinh ốc l = 14cm.Nh-ng bề rộng từ tr-ờng d=5cm nên đinh ốc đ-ợc 5l/14 Bài 3: Cho chùm êlectrôn có vận tốc ban đầu biến thiên từ 5.10 m/s - 8.106 m/s vào từ tr-ờng B = 4.10-4 T theo ph-ơng vuông góc với B điểm thời điểm Hỏi khoảng thời gian ngắn kể từ êlectrôn bay vào từ tr-ờng đến khi: a) Chúng gặp nhau? b) Các vectơ vận tốc vuông góc với ph-ơng ngang? Cho me  9,1.10 31 kg; qe  1,6.10 19 C  Gi¶i: XÐt (e) cã vËn tèc V0i (V0i tõ 5.106 m s - 8.106 m s ) Khi bay vào từ tr-ờng (e) chịu tác dụng lực Lorenx: FiL=eBV0i Lực Lorrenx đóng vai trò lực h-ớng tâm vuông góc với V0i suy ra: V mV0i eBV 0i  m 0i  Ri  Ri eB (e) chun ®éng theo q đạo tròn với chu kì: T dộng (e): Ti  2Ri 2m  VËy chu k× chun V0i eB 2Ri 2m  V0i eB Chøng tá chu kì chuyển động (e) từ tr-ờng không phụ thuộc vào V0i a) Thời gian ngắn để chúng gặp chu kì: t1min = T= 2m  8,93.10 7 ( s) eB b) Thêi gian ng¾n để (e) có vectơ vận tốc vuông góc với ph-ơng ngang: Khi (e) bay vào từ tr-êng th× vËn tèc gãc cđa chóng b»ng (v× Ti = Tj =T ) Vectơ vận tốc (e) song song với thời điểm Sau t  2k  1 Nªn t2min = T (K N) vectơ vận tốc (e) vuông góc với ph-ơng ngang T 2,233.10 (s) k = 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bài 4: Các êlectrôn đ-ợc gia tốc hiệu điện U bắn vào chân không từ ống phóng T theo ph-ơng đ-ờng thẳng a (Hình vẽ) T v khoảng cách với ống phóng ng-ời ta đặt máy thu M cho khoảng cách TM = d tạo với đ-ờng thẳng a góc Hỏi: a) Cảm ứng từ từ tr-ờng có đ-ờng sức vuông góc với mặt phẳng tạo đ-ờng thẳng a điểm M phải để êlectrôn vào máy thu? b) Cảm ứng từ từ tr-ờng ®Ịu cã ®-êng søc song song víi ®-êng th¼n TM phải để êlectrôn tới máy thu? Chú ý: Gải tập d-ới dạng tổng quát sau áp dụng với: U = 1000V; e = 1,6.1019 C; me = 9,11.10-31kg;  = 600; d = 5,0cm; B < 0,03T Gi¶i: a) Lùc Lorenx tõ tr-ờng tác dụng lên elêctrôn đóng vai trò lực h-ớng tâm a M me v2 Bev r Để cho elêctrôn rơi vào máy thu M TM phải dây cung căng cung đ-ờng tròn quỹ đạo nghĩa phải có: r = TM d 2sin sin Mặt khác ta có: mv 2eU  eU  v  m 2mU d e   b) V× vËn tèc v elêctrôn làm với ph-ơng từ tr-ờng B góc nên Từ ta suy ra: B sin elêctrôn chuyển động theo đ-ờng đinh ốc Đó chuyển động tổng hợp hai chuyển động thành phần: chuyển động theo quỹ đạo tròn mặt phẳng vuông góc với B (với TM) chuyển động theo ph-ơng B Thời gian chun ®éng cđa d N 2r , víi N sỗ b-ớc đ-ờng đinh ốc v cos  v sin  d sin  Suy ra: r N 2r cos  m(v sin  ) MỈt kh¸c ta cã: B.e.sin = r mv  eU 2meU 2 cos  N Tõ ®ã suy ra: B = e d elêctrôn là: t Bài 5: Một êlectrôn sau đ-ợc gia tốc hiệu ®iƯn thÕ U = 300V th× chun ®éng song song dây dẫn thẳng dài cách dây dẫn khoảng a = 4mm Xác định lực tác dụng lên dây dẫn, biết dòng điện chạy dây dẫn cã c-êng ®é I = 5A 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Giải: Lực Lorenx tác dụng lên elêctrôn F = evBsin Với = 900, v =  I 2eU ,B= m 2r Tõ ®ã suy F = I 2e 3U 2R m 3/ Hạt điện điện từ tr-ờng Bài 1: Một hạt có khối l-ợng m điện tích q chuyển động với vận tốc có độ lớn không đổi vùng không gian có ba tr-ờng đôi vuông góc với nhau: điện tr-êng E , tõ tr-êng B vµ träng tr-êng g (cho E B lần l-ợt theo trục x y) Tại thời điểm đó, ng-ời ta tắt điện tr-ờng từ tr-ờng Biết động cực tiểu sau có giá trị nửa động ban đầu hạt Tìm hình chiếu vận tốc hạt ba ph-ơng thời điểm tắt điện tr-ờng từ tr-ờng Giải: Lực tổng hợp F điện tr-ờng trọng tr-ờng tác dụng lên hạt khồn đổi h-ớng độ lớn Lực Lorenx khônh sinh công (tức không làm thay đổi độ lớn vận tốc hạt), hạt phải chuyển động mặt phẳng vuông góc với lực F (nếu không độ lớn vận tốc hạt thay đổi) Vectơ cảm ứng từ nằm mặt phẳng này, hạt chuyển động thẳng, tức tổng hợp lực tác dụng lên hạt không Hình chiếu điều kiện lên trôc x: m d2x E  qE  qv z B  , suy ra: v z  B dt Khi tắt điện tr-ờng từ tr-ờng, hạt chuyển động h-ớng lên với vận tốc đầu v trọng tr-ờng Tại thời điểm đạt tới độ cao lớn nhất, hạt có động cực tiểu vận tốc có ph-ơng nằm ngang Vì trọng tr-ờng không ảnh h-ởng tới vận tốc theo ph-ơng ngang hạt nên vận tốc thành phâng nằm ngang v n v0 Theo đề động ban đầu lớn lần động cực tiểu sau tắt điện tr-ờng từ tr-ờng, tức: v 20  v 2n  v 2z  2v 2n  v z  v n Do ®ã ta cã: v  v z  E B Khi hạt chuyển động tr-ờng chéo lúc đầu, lực tác dụng lên hạt cân nhau, đặc biệt theo trục z ta có: mg = qvxB hay v x mg q B Thành phần vận tốc theo ph-ơng y đ-ợc tìm từ điều kiện: vx2 + vy2 + vz2 = v02  mg  E Từ ta đ-ợc: v y     B   qB  2 Bài 2: Một Từ tr-ờng có cảm ứng từ B = 5.10-4T có đ-ờng sức vuông góc đ-ờng søc cđa mét ®iƯn tr-êng ®Ịu cã c-êng ®é E = 103 V/m Một chùm êlectrôn bay vào vùng không gian có điện tr-ờng từ tr-ờng nói với vận tốc v vuông góc mặt phẳng chứa E B a) Tìm vận tốc v êlectrôn cho biết chùm êlectrôn không bị lệch tác dụng đồng thời điện tr-ờng từ tr-ờng b) Xác định bán kính quỹ đạo êlectrôn khi cã t¸c dơng cđa tõ tr-êng 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com c) H·y cho biÕt dạng quỹ đạo êlectrôn khi có tác dụng điện tr-ờng độ lệch h chùm êlectrôn khỏi điện tr-ờng, cho biết vùng tồn điện tr-ờng có bề dày l = 10cm dọc theo ph-ơng chuyển động ban đầu chùm êlectrôn Giải: a) Muốn cho êlectrôn không bị lệch h-ớng, lực điện tr-ờng phải cân với lực Lorenx: qE = qvB  E  vB  v  b) R  E  2.10 m / s B mv 2,3cm eB c) Quỹ đạo parabol: h = e£ l  8cm 2mv Bµi 3: Một êlectrôn bay vào khoảng hai tụ điện phẳng có nằm ngang chiều dài l = 5cm, hai có điện tr-ờng c-ờng độ E = 100V/cm H-ớng bay êlectrôn song song với vận tốc bay vào tụ điện v0 = 107 m/s Khi khỏi tụ điện êlectrôn bay vào từ tr-ờng có cảm ứng từ B = 0,01T có đ-ờng sức vuông góc với đ-ờng sức điện tr-ờng Tìm bán kính b-ớc quỹ đạo đinh ốc êlectrôn từ tr-ờng Giải: Vận tốc êlectrôn bay khái tơ ®iƯn: v  v 12  v 22 , víi v1 =v0=107m/s v  at    VËn tèc v  B , ®ã R  eE l m v0 mv 2mv  5mm vµ h   3,6cm eB Be Bµi 4: Một êlectrôn có l-ợng W = 103eV bay vào mét ®iƯn tr-êng ®Ịu cã c-êng ®é ®iƯn tr-êng E = 800V/cm theo h-ớng vuông góc với đ-ờng sức điện tr-ờng Hỏi phải đặt từ tr-ờng có ph-ơng chiều nh- để chuyển động êlectrôn không bị lệch ph-ơng? Giải: Êlectrôn chịu tác dụng lực điện tr-ờng FC eE Muốn êlectrôn không bị lệch ph-ơng cần phải đặt từ tr-ờng cho lực Lorenx tác dụng lên êlectrôn cân với lực điện tr-ờng: FC FL mà FL  ev  B    (1)  E v B Điều chứng tỏ B phải có ph-ơng vuông góc với vectơ E , có chiều thoả mÃn điều kiện (1) có độ lớn xác định bởi: E = vB, hay B  E Víi v = v 2W m Suy B = 4,2.103T 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com III/ KHẢO SÁT KẾT QUẢ TT Thời gian dạy Đối tượng Năm học 2010-2011 Đội tuyển HSG Năm học 2011-2012 Đội tuyển HSG Năm học 2012-2013 Đội tuyển HSG Kết khảo sát 100% học sinh đạt kết từ 5đ trở lên 100% học sinh đạt kết từ đ trở lên 100% học sinh đạt kết từ đ trở lên PHẦN THỨ BA : KẾT LUẬN §Ĩ häc sinh cã thãi quen häc tËp, tù nghiªn cøu cã hiệu thầy giáo phải có vốn kiến thức phong phú, chắn mà phải biết cách tạo nếp học tập tốt, biết h-ớng dẫn học sinh tìm tòi, xây dựng phong cách học phù hợp với thân điều kiện khách quan, chủ động xây dựng kế hoạch học tập nghiêm túc thực kế hoạch Thực tế cho thấy thầy giáo không ý dạy cho học sinh nắm vững lý thuyết, hiểu biết vận dụng kiến thức mà tập trung vào giải tập dù học sinh có làm nhiều tập, dù thầy giáo có cung cấp cho học sinh nhiều dạng loại tập đến đâu, hiệu học tập thấp Học sinh có cảm giác tải, thiếu tự tin học tập, chí dẫn đến ngại học, sợ kiến thức Qua số năm dạy bồi d-ỡng kiến thức nâng cao cho học sinh, thấy làm tốt công việc nh- đà đề cập có nhiều học sinh đạt kết học tập t-ơng đối tốt , em có kiến thức vững vàng, có khả tiếp cận nhanh với vấn đề giải đ-ợc nhiều tập có tính tình huống, chủ động học tập , giao tiếp, có nhiều em đạt giải kỳ thi chän häc sinh giái cÊp tØnh vµ cÊp quèc gia Trong giới hạn đề tài , đ-a số toán minh hoạ cho ý kiến nên chắn đầy đủ đ-ợc Rất mong nhận đ-ợc bổ sung, đóng góp ý kiến đồng chí để việc giảng dạy kiến thức cho học sinh trình học khoá nh- học bồi d-ỡng nâng cao kiến thức ngày hiệu h¬n 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu giáo khoa chuyên thí điểm tạp chí vật lý chuyên đề bồi dưỡng HSG phần điện học - Tô Giang Tài liệu tham khảo đồng nghiệp trường chuyên khác Đề thi HSG quốc gia năm tuyển tập đề thi Olympic 30-4 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... dài l1 a) Nếu hai tụ điện ch-a có điện tr-ờng, hạt m chuyển động thẳng đập vào chắn O b) Nếu hai tụ có điện tr-ờng E , chuyển động hạt tổng hợp hai chuyển động: + Chuyển động ®Ịu theo ph-¬ng... C.Sù lƯch cđa h¹t mang điện chuyển động điện tr-ờng từ tr-ờng 1/ Trong điện tr-ờng: - Xét hạt điện khối l-ợng m, điện tích q chuyển động với vận tốc v qua khoảng không hai tụ điện phẳng chiều dài... học tập nghiên cứu chuyển động hạt mang điện điện từ tr-ờng Để giải thành công toán hạt điện chuyển động điện từ tr-ờng ,học sinh cần phải có : + Kiến thức , chắn định luật điện từ tr-ờng vận