SKKN CHUYÊN đề hạt điện CHUYỂN ĐỘNG

CHUYấN : HT IN CHUYN NG TRONG IN T TRNG MC LC NI DUNG Phn th nht :M U I/ Lý chn ti II/ Mc ớch nghiờn cu v i tng nghiờn cu III/ Phng phỏp thc hin Phn th II: NI DUNG I/ C s lý thuyt II/ Mt s bi III / Kt qu t c Phn III KT LUN TI LIU THAM KHO PHN TH NHT I/ Lý thc hin ti Đin từ trờng nội dung quan trọng Vật lý phổ thông , cần thiết cho học sinh để rèn luyện , phát triển lực t , phân tích tợng vật lý phần kiến thức HS cần có học tập nghiên cứu chuyển động hạt mang điện điện từ trờng Để giải thành công toán hạt điện chuyển động điện từ trờng ,học sinh cần phải có : + Kiến thức , chắn định luật điện từ trờng vận dụng chúng vào giải toán + Kỹ phân tích , dự đoán , phát chất tơng vật lý , xác định đặc điểm tợng để tìm mối liên hệ đại lợng vật lý để thông qua hệ thức liên hệ + kỹ toán học tơng đối thành thạo ( Kỹ tính toán , lập phơng trình giải phơng trình ) Trong thực tế nhiều giải tập hạt điện chuyển động nhiều học sinh nhầm lẫn tợng , kiến thức , cha phân loại đợc dạng tập cụ thể lúng túng tiếp cận toán , có giải đợc không triệt để Nguyên nhân + Kỹ phân tích đề , phát chất tợng vật lý đợc 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 hiểu tợng vật lý cụ thể , bất lực trớc toán không phức tạp + Kỹ xác định diễn biến tợng vật lý , mối liên hệ kiến thức học sinh đẫ có với kiến thức đợc 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 tợng + Trong trình giảng giáo viên cha trọng hớng dẫn học sinh khai thác sâu học lý thuyết vận dụng kiến thức giải thích tợng vật lý nh cha trọng rèn luyện cho học sinh kỹ cần thiết nh : kỹ tính toán , kỹ trình bày , kỹ áp dụng toán II Mục đích nghiờn cu v i tng nghiờn cu Tìm phơng pháp hiệu giúp học sinh có khả tự học phần chuyển động hạt mang điện điện từ trờng , i sõu tỡm hiu , nghiờn cu cỏc bi toỏn v chuyển động hạt mang điện Vợt 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 dỡng , nâng cao kiến thức , chuẩn bị tốt kiến thức , kỹ học tập cho kỳ thi học sinh giỏi III Phơng pháp thực Xây dựng kế hoạch bồi dỡng thời gian , nội dung kiến thức từ đầu năm học Tiến hành lên lớp , tổ chức cho học sinh tiếp thu kiến thức tự lực giải toán đặt theo ý tởng thầy Rút kinh nghiệm , tổng kết đánh giá kết thu đợc đề giải pháp , trình bày báo tổ lấy ý kiến bổ xung , đóng góp để hoàn chỉnh PHN TH HAI : NI DUNG A Chuyển động hạt mang điện điện trờng 1/ Lực tác dụng lên hạt mang điện điện trờng - Khi hạt mang điện tích q khối lợng m chuyển động điện trờng chịu tác dụng lực điện trờng: F = qE - Theo định luật II Newton: F = ma qE = ma Q A E Trong E = 9.10 có gốc A chiều hớng r r xa điện tích Q với Q > 0; hớng phía điện tích Q A E với Q < r 2/ Công cuả lực điện trờng: - Xét trờng tĩnh điện có F Q gây Giả sử có điện tích q > đặt điện trờng q chịu tác dụng lực F = qE - Công thực điện trờng: A = F l = qE.l ( l = MM ' : Vectơ độ dời điện tích) Nếu q dịch chuyển theo đờng cong L từ A đến B AAB = A = qE.l = q E.l thì: l A H l qQ 1 = q E.dl = o rA rB A B AAB F rA M M r +r L B Công lực điện trờng dịch chuyển điện r tích q phụ thuộc vào điểm đầu điểm cuối đờng mà không phụ thuộc vào hình dạng rB đờng - Nếu E = E1 + E + + E n công tổng cộng: AAB= A1+ A2+.+ An - Nếu rA =rB AAB = Kết luận: trờng tĩnh điện trờng lực 3/ Thế điện tích điểm điện trờng: - Trờng tĩnh điện trờng lực nên công mà lực điện trờng thực điện tích q di chuyển từ A đến B hiệu tĩnh điện W A WB vị trí A B: AAB = WA WB suy ra: qQ + C (Trong C số tuỳ thuộc vào mốc tính năng) rA qQ WB = +C rB WA = từ suy biểu thức tính điện tích điểm q đặt điện trờng điện tích điểm Q, cách Q khoảng r: W = qQ +C r W gọi tơng tác hệ điện tích q Q Quy ớc đặt giá trị điện tích q cách xa Q vô tức C = Khi điện qQ tích q có biểu thức: W = r B Chuyển động hạt mang điện từ trờng 1/ Lực tác dụng từ trờng lên hạt mang điện chuyển động: - Khi hạt khối lợng m, điện tích q, vận tốc đầu v vào khoảng không gian có từ trờng với cảm ứng từ B chịu tác dụng lực Lorenx: f = q[v B ] + Có độ lớn f = qvB sin góc hai vectơ v B v điện tích cảm + Có phơng vuông góc với mặt phẳng chứa vectơ vân tốc ứng từ B + Có chiều (với điện tích dơng) đợc xác định theo quy tắc bàn tay trái:Mở bàn tay trái cho đờng cảm ứng hớng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay chieu chuyển động hạt mang điện tích dơng, chiều ngón tay trái choãi 90 chiều lực f tác dụng lên hạt mang điện dơng Còn hạt mang điện âm, lực có chiều ngợc lại - Ta có ma = q[v B ] Lực Lorenx vuông góc với v nên không thực công Do đó, động hạt không đổi nên độ lớn vận tốc hạt không đổi mà lực Lorenx làmthay đổi hớng vận tốc hạt trình chuyển động a) Trờng hợp vB - Lực Lorenx F= qvB = Const đóng vai trò lực hớng tâm làm hạt chuyển động theo quỹ đạo đờng tròn bán kính R: mv mv = qvB r = qB r o hu kì chuyển động( khoảng thời gian chuyển động hết vòng ) hạt: T= 2r 2 q = = =B q q B gọi điện tích riêng hạt mang điện).Ta thấy 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 mangđiện b) Trờng hợp (v , B) = v = vt + v n - Ta có vt = v cos v n = v sin Lực Lorenx gây vt không vt // B , có lực Lorenx gây thành phần v n khác không - Lực Lorenx f = qvB sin = qv n B làm hạt chuyển theo đờng 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 đờng tròn: r = r mv n mv sin = Chu kì chuyển động T = v qB qB n l B +Q + Chuyển động theo quán tính với vt = v cos dọc theo phơng B Nên quỹ đạo hạt đờng đinh ốc hình trụ Bớc đờng đinh ốc: l = vt T = 2v cos q B m C.Sự lệch hạt mang điện chuyển động điện trờng từ trờng 1/ Trong điện trờng: - Xét hạt điện khối lợng m, điện tích q chuyển động với vận tốc v0 qua khoảng không hai tụ điện phẳng chiều dài l1 a) Nếu hai tụ điện cha có điện trờng, hạt m chuyển động thẳng đập vào chắn O b) Nếu hai tụ có điện trờng E , chuyển động hạt tổng hợp hai chuyển động: + Chuyển động theo phơng v0 với vận tốc v0 + Chuyển động nhanh dần theo phơng vuông góc với tụ với gia tốc: F qE = với vận tốc đầu không Thời gian hạt mang điện chuyển động m m l1 điện trờng: T = Trong thời gian hạt bị lệch v0 a= theo phơng Oy khoảng: y1 = at qE l1 = 2m v l1 E - Khi hạt rời khỏi tụ, vận tốc theo phơng Oy hạt là: v y = at = qE l1 m v0 - Rời khỏi tụ, hạt chuyển động với v = v0 + v y lập vy l qE với v0 góc ( tg = = ) Hạt điện bị lệch v0 mv qEl theo Oy khoảng: y = l tg = 21 l mv l2 O v0 y1 vy +++++++ y2 Vậy tổng độ lệch hạt điện tác dụng điện trờng E : y y = y1 + y = qEl1 l1 l + l y = + l .tg mv 2/ Trong từ trờng: - Xét chùm hạt mang điện chuyển động với vận tốc đầu v0 qua khu vực chiều dài l1 có từ trờng với B v0 Khoảng cách từ đến khu vực có từ trờng l2 l1 l2 B O v0 y1 B y v0 y y2 - Trong khu vực có từ trờng hạt chuyển động theo cung tròn bán kính R = mv0 qB - Khi khỏi khu vực hạt bị lệch theo phơng Oy v0 đoạn y1 tính theo công thức l 21 = y ( R y1 ) 2 l1 qBl1 = R 2mv0 Khi khỏi từ trờng hạt chuyển động hợp phơng ban đầu góc : y qBl1 tg = = l1 mv qBl1l Do hạt bị lệch theo phơng Oy: y = l tg = mv0 Hạt mang điện dới tác dụng từ trờng B bị lệch đoạn tổng cộng: l y = y1 + y = + l .tg Xét trờng hợp lệch hạt nhỏ ta có l 21 = Ry1 y1 = II /Hệ thống tập 1/ Hạt điện điện trờng Bài 1: Có ba cầu khối lợng m, tích điện dấu q, đợc nối với ba sợi dây dài l không dãn, không khối lợng, không dẫn điện Hệ đặt mặt bàn nằm ngang nhẵn, ngời 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 lợng: m.v1 + m.v + m.v3 = Với v1 = v3 = v13 2mv13 mv = (1) mv mv kq kq = + 13 + Năng lợng hệ bảo toàn: l r13 2 v13 G v2 (2) v13 Từ (1) & (2) ta thấy v2 đạt cực đại khoảng cách cầu cực đại, đó: r13 = 2l Giải hệ (1) & (2) ta đợc: v 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 hớng thẳng vào hạt a) Tính khoảng cách cực tiểu hai hạt b) Xét trờng hợp d = , tính rmin c) Tính vận tốc cuối hai hạt chúng lại xa vô Cho khối lợng prôtôn m, điện tích nguyên tố e Giải: a) Ta có điện tích khối lợng hạt q2 = 2e; m2 = 4m Ta có khoảng cách hai cầu r cực tiểu vận tốc chúng u Động lợng hệ bảo toàn: mv0 = (m + 4m)u u = v0 (1) Năng lợng hệ bảo toàn: mv o k 2q 5mu k 2q + = + d rmin Từ (1) (2) suy ra: (2) a rmin = 1+ mv 5kq b) Trờng hợp d = : Từ (2) ta có: rmin = 5kq 2 mv0 c) Phơng trình bảo toàn động lợng: mv0 = mv1 + 4mv2 v1 = v0 4v (3) Năng lợng hệ bảo toàn: 2 mvo 4mv 2kq mv1 + = + d 2 (4) Thay (3) vào (4) ta có: 5mv 2 kq 2mv0 v =0 d Giải phơng trình ta đợc: v = v0 v r r + v1 = + d d Sau khoảng cách hai cầu cực tiểu cầu chuyển động ngợc trở lại cầu chuyển động theo phơng v0 Bài 3: Hai cầu nhỏ, có khối lợng m điện tích q đợc giữ hai điểm A B cách khoảng r bên vỏ cầu cách điện có bán kính OA = OB = r khối lợng 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 trợt xuống Xét AOx = BOx = , cầu m có vận tốc v1 , v , vật 4m có vận tốc v Do hệ vật hệ kín nên động lợng đợc bảo toàn: mv1 + mv + 4mv = x Chiếu lên Ox phơng vuông góc với Ox ta đợc: mv1 cos = mv cos 2v v1 = v = sin 4mv = mv1 sin + mv sin Năng lợng hệ bảo toàn: kq mv 4mv kq =2 + + r 2 2r sin kq = mv + r sin sin ( kq 2 sin sin v = 4mr (sin + 2) A0 v1 A r B0 v r B v2 O ) sin sin Vận tốc vỏ cầu đạt giá trị lớn y = đạt giá trị lớn sin + ( ) y ' = cos sin + sin = cos = sin = + 18 (loại < 30 ) sin = 18 (loại < 0) cos = = Vậy vận tốc lớn vỏ cầu là: v = kq kq = 4mr 12mr Bài 4: Ba vật nhỏ tích điện đặt ba đỉnh tam giác ABC, có cạnh a Hệ thống đợc đặt mặt phẳng nằm ngang cách điện Hai điện tích B C có khối lợng m điện tích Q thời điểm ban đầu ngời ta thả hai điện tích B C tự điện tích A đợc giữ cố định Hỏi vật cố định phải mang điện tích để hai vật thu đợc 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 là: f = k qQ a2 kQ F = a Để gia tốc mà điện tích Q thu đợc 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 Vậy q = a= Q Khi gia tốc điện tích Q là: F cos 30 kQ = m 2ma Bài 5: Một chùm elêctrôn rộng, mỏng bay từ khe hẹp có bề dày d, với vận tốc 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 trờng gây chùm elêctrôn có cờng độ: E= end = 2 o Trong trờng này, lực tác dụng F = eE truyền cho gia tốc theo hớng vuông góc với chùm: a= eE e nd = m m Bề rộng chùm elêctrôn tăng gấp elêctrôn đợc quãng đờng: y= Khi đó: Từ (1) (2) suy ra: l = v d e nd = at = t (1) 2 m x = l - vt (2) m 2,5cm ne 2/ Hạt điện từ trờng 10 Bài 1: Một hạt có khối lợng m điện tích q bắt đầu chuyển động với vận tốc v hx B v O y ớng song song với trục Ox từ trờng cảm ứng từ B = ax ( 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 hạt F = q[ B ^ v t ]v t nên không sinh công động hạt bảo toàn hay: vt = v v2 = v2x+v2y v y v Phơng trình định luật II Newton theo Oy: Mặt khác: Lấy y vy tích qBv x = ma y B B vx vx = vt O = dx = dt phân x x dt ax; qaxdx = mdv y hai vế ta có: vy qa dx = m dv y qa Vậy độ dời cực đại hạt theo phơng Ox là: x max = mdv y x = mv y x = 2mv y qa 2mv qa 2mv Khi vy = v lúc hạt có vận qa tốc vuông góc với Ox Bài 2: Một êlectron ban đầu đứng yên, sau đợc gia tốc dới hiệu điện U=100V vào vùng từ trờng theo B hớng hợp với B góc =60 Cho biết giá trị cảm ứng từ B=10 T vùng từ trờng có bề rộng theo hớng B d = 5cm a) Tính thời gian êlectrôn từ trờng b) Vẽ dạng quỹ đạo tính kích thớc quỹ đạo êlectrôn từ trờng Giải: a) Công điện trờng để gia tốc (e) W = e U biến thành động (e) Eđ = mv B vB v vT 11 Do vận tốc (e) sau gia tốc: 2.1,6.10 19.100 = 5,6.10 m s 31 m 9,1.10 Khi vào từ trờng theo hớng v , B = = 60 , thành phần vận tốc theo hớng B không đổi bằng: vB = v.cos d d Từ thời gian (e) từ trờng là: t = v = v cos = 1,69.10 ( s ) B b) Khi vào từ trờng, (e) chịu tác dụng lực Lorenx F vuông góc với mặt phẳng v , B có giá trị: F = e vB sin mv - Vì F v , B nên F lực hớng tâm: F = (R bán kính quỹ đạo) R mv mv = e B sin R = Do =38,7.10-3m e B sin R Do v , B = = 60 , thành phần vận tốc theo phơng vuông góc với B : vt=v.sin 2R 2R (e) quay vòng hết thời gian: T = v = v sin t - Trong thời gian (e) tiến theo hớng B khoảng gọi bớc đờng v= eU = ( ) ( ) ( ) ( ) xoắn: l = v B T = v cos 2R 2R = = 0,14 m v sin tg Vậy quỹ đạo (e) từ trờng đờng đinh ốc có bán kính R=3,87cm có bớc đờng đinh ốc l = 14cm.Nhng bề rộng từ trờng d=5cm nên đinh ốc đợc 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 trờng B = 4.10-4 T theo phơng vuông góc với B điểm thời điểm Hỏi khoảng thời gian ngắn kể từ êlectrôn bay vào từ trờng đến khi: a) Chúng gặp nhau? b) Các vectơ vận tốc vuông góc với phơng ngang? Cho me = 9,1.10 31 kg ; qe = 1,6.10 19 C Giải: Xét (e) có vận tốc V0i (V0i từ 5.106 m s - 8.106 m s ) Khi bay vào từ trờng (e) chịu tác dụng lực Lorenx: FiL=eBV0i Lực Lorrenx đóng vai trò lực hớng tâm vuông góc với V0i suy ra: V mV0i eBV0i = m 0i Ri = Ri eB (e) chuyển động theo quỹ đạo tròn với chu kì: T = dộng (e): Ti = 2Ri 2m = Vậy chu kì chuyển V0 i eB 2Ri 2m = V0 i eB Chứng tỏ chu kì chuyển động (e) từ trờng không phụ thuộc vào V0i 12 a) Thời gian ngắn để chúng gặp chu kì: t1min = T= 2m = 8,93.10 ( s) eB b) Thời gian ngắn để (e) có vectơ vận tốc vuông góc với phơng ngang: Khi (e) bay vào từ trờng vận tốc góc chúng (vì Ti = Tj =T ) Vectơ vận tốc (e) song song với thời điểm Sau t = ( 2k + 1) Nên t2min = T (K N) vectơ vận tốc (e) vuông góc với phơng ngang T 2,233.10 (s) k = Bài 4: Các êlectrôn đợc gia tốc hiệu điện U bắn vào chân không từ ống phóng T theo phơng đờng thẳng a (Hình vẽ) T v khoảng cách với ống phóng ngời ta đặt máy thu M cho khoảng cách TM = d tạo với đờng thẳng a góc Hỏi: a) Cảm ứng từ từ trờng có đờng sức vuông góc với mặt phẳng tạo đờng thẳng a điểm M phải để êlectrôn vào máy thu? b) Cảm ứng từ từ trờng có đờng sức song song với đờng thẳn TM phải để êlectrôn tới máy thu? Chú ý: Gải tập dới dạng tổng quát sau áp dụng với: U = 1000V; e = 1,6.10 -19C; me = 9,11.10-31kg; = 600; d = 5,0cm; B < 0,03T Giải: a) Lực Lorenx từ trờng tác dụng lên elêctrôn đóng vai trò lực hớng tâm Bev = mev2 r Để cho elêctrôn rơi vào máy thu M TM phải dây cung căng cung đờng tròn quỹ đạo nghĩa phải có: r = Mặt khác ta có: TM d = 2sin sin mv 2eU = eU v = m 2 mU Từ ta suy ra: B = sin d e b) Vì vận tốc v elêctrôn làm với phơng từ trờng B góc nên elêctrôn chuyển động theo đờng 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 phơng B Thời gian chuyển động elêctrôn là: t = Suy ra: d N 2r = , với N sỗ bớc đờng đinh ốc v cos v sin d sin r= N 2r cos 13 a M m(v sin ) Mặt khác ta có: B.e.sin = r mv = eU 2meU cos N Từ suy ra: B = e d Bài 5: Một êlectrôn sau đợc gia tốc hiệu điện U = 300V chuyển động 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 có cờng độ I = 5A Giải: Lực Lorenx tác dụng lên elêctrôn F = evBsin Với = 900, v = I 2eU ,B= 2r m Từ suy F = Ià 2e 3U 2R m 3/ Hạt điện điện từ trờng Bài 1: Một hạt có khối lợng m điện tích q chuyển động với vận tốc có độ lớn không đổi vùng không gian có ba trờng đôi vuông góc với nhau: điện trờng E , từ trờng B trọng trờng g (cho E B lần lợt theo trục x y) Tại thời điểm đó, ngời ta tắt điện trờng từ trờng Biết động cực tiểu sau có giá trị nửa động ban đầu hạt Tìm hình chiếu vận tốc hạttrên ba phơng thời điểm tắt điện trờng từ trờng Giải: Lực tổng hợp F điện trờng trọng trờng tác dụng lên hạt khồn đổi hớng 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 trục x: E d2x m = qE qv z B = , suy ra: v z = B dt Khi tắt điện trờng từ trờng, hạt chuyển động hớng lên với vận tốc đầu v trọng trờng Tại thời điểm đạt tới độ cao lớn nhất, hạt có động cực tiểu vận tốc có phơng nằm ngang Vì trọng trờng không ảnh hởng tới vận tốc theo phơng 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 trờng từ trờng, tức: v 20 = v 2n + v 2z = v 2n v z = v n Do ta có: v = v z = E B Khi hạt chuyển động trờng 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 phơng y đợc tìm từ điều kiện: vx2 + vy2 + vz2 = v02 14 Từ ta đợc: v y = E mg B qB Bài 2: Một Từ trờng có cảm ứng từ B = 5.10 -4T có đờng sức vuông góc đờng sức điện trờng có cờng độ E = 103 V/m Một chùm êlectrôn bay vào vùng khônggian có điện trờng từ trờng 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 trờng từ trờng b) Xác định bán kính quỹ đạo êlectrôn khi có tác dụng từ trờng c) Hãy cho biết dạng quỹ đạo êlectrôn khi có tác dụng điện trờng độ lệch h chùm êlectrôn khỏi điện trờng, cho biết vùng tồn điện trờng có bề dày l = 10cm dọc theo phơng chuyển động ban đầu chùm êlectrôn Giải: a) Muốn cho êlectrôn không bị lệch hớng, lực điện trờng phải cân với lực Lorenx: qE = qvB E = vB v = b) R = E = 2.10 m / s B mv = 2,3cm eB eÊ l = 8cm c) Quỹ đạo parabol: h = mv Bài 3: Một êlectrôn bay vào khoảng hai tụ điện phẳng có nằm ngang chiều dài l = 5cm, hai có điện trờng cờng độ E = 100V/cm Hớng bay êlectrôn song song với vận tốc bay vào tụ điện v0 = 107 m/s Khi khỏi tụ điện êlectrôn bay vào từ trờng có cảm ứng từ B = 0,01T có đờng sức vuông góc với đờng sức điện trờng Tìm bán kính bớc quỹ đạo đinh ốc êlectrôn từ trờng Giải: Vận tốc êlectrôn bay khỏi tụ điện: v = v 12 + v 22 , với v1 =v0=107m/s v = at = eE l m v0 mv mv = 5mm h = = 3,6 cm Vận tốc v B , R = eB Be Bài 4: Một êlectrôn có lợng W = 103eV bay vào điện trờng có cờng độ điện trờng E = 800V/cm theo hớng vuông góc với đờng sức điện trờng Hỏi phải đặt từ trờng có phơng chiều nh để chuyển động êlectrôn không bị lệch phơng? Giải: Êlectrôn chịu tác dụng lực điện trờng FC = eE Muốn êlectrôn không bị lệch phơng cần phải đặt từ trờng cho lực Lorenx tác dụng lên êlectrôn cân với lực điện trờng: FC = FL mà FL = e[ v B ] E = [v B] (1) 15 Điều chứng tỏ B phải có phơng vuông góc với vectơ E , có chiều thoả mãn điều kiện (1) có độ lớn xác định bởi: E = vB, hay B = E Với v = v 2W m Suy B = 4,2.103T III/ KHO ST KT QU TT Thi gian dy i tng Nm hc 2010-2011 i tuyn HSG Nm hc 2011-2012 i tuyn HSG Nm hc 2012-2013 i tuyn HSG Kt qu kho sỏt 100% hc sinh t kt qu t tr lờn 100% hc sinh t kt qu t tr lờn 100% hc sinh t kt qu t tr lờn PHN TH BA : KT LUN Để học sinh có thói quen học tập, tự nghiên cứu có hiệu thầy giáo phải có vốn kiến thức phong phú, chắn mà phải biết cách tạo nếp học tập tốt, biết hớng 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 dỡng kiến thức nâng cao cho học sinh, thấy làm tốt công việc nh đề cập có nhiều học sinh đạt kết học tập tơng đối tốt , em có kiến thức vững vàng, có khả tiếp cận nhanh với vấn đề giải đợc nhiều tập có tính tình huống, chủ động học tập , giao tiếp, có nhiều em đạt giải kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh cấp quốc gia 16 Trong giới hạn đề tài , đa số toán minh hoạ cho ý kiến nên chắn đầy đủ đợc Rất mong nhận đợc bổ sung, đóng góp ý kiến đồng chí để việc giảng dạy kiến thức cho học sinh trình học khoá nh học bồi dỡng nâng cao kiến thức ngày hiệu TI LIU THAM KHO Ti liu giỏo khoa chuyờn thớ im vt lý chuyờn bi dng HSG phn in hc - Tụ Giang Ti liu tham kho ca ng nghip cỏc trng chuyờn khỏc thi HSG quc gia cỏc nm v tuyn thi Olympic 30-4 17 [...]... d e b) Vì vận tốc v của elêctrôn làm với phơng của từ trờng B một góc nên elêctrôn sẽ chuyển động theo một đờng đinh ốc Đó là chuyển động tổng hợp của hai chuyển động thành phần: chuyển động theo quỹ đạo tròn trong mặt phẳng vuông góc với B (với TM) và chuyển động đều theo phơng của B Thời gian chuyển động của elêctrôn là: t = Suy ra: d N 2r = , với N là sỗ bớc của đờng đinh ốc v cos v sin... vận tốc của hạt) , do đó hạt phải chuyển động trong mặt phẳng vuông góc với lực F (nếu không độ lớn vận tốc của hạt sẽ thay đổi) Vectơ cảm ứng từ cũng nằm trong mặt phẳng này, do đó hạt chuyển động thẳng, tức là tổng hợp các lực tác dụng lên hạt bằng không Hình chiếu của điều kiện này lên trục x: E d2x m 2 = qE qv z B = 0 , suy ra: v z = B dt Khi tắt điện trờng và từ trờng, hạt sẽ chuyển động hớng lên...Bài 1: Một hạt có khối lợng m và điện tích q bắt đầu chuyển động với vận tốc v hx B v O y ớng song song với trục Ox trong một từ trờng không đều có cảm ứng từ B = ax ( x 0 ) ( hình vẽ) Hãy xác định độ dịch chuyển cực đại cuả hạt theo trục Ox Giải: Ta thấy hạt m chỉ chuyển động trong mặt phẳng Oxy Gọi vt là vận tốc của hạt m tại thời điểm t Do lực Lorenx tác dụng lên hạt F = q[ B ^ v... hiệu điện thế U = 300V thì chuyển động song song một dây dẫn thẳng dài và cách dây dẫn một khoảng a = 4mm Xác định lực tác dụng lên dây dẫn, biết rằng dòng điện chạy trong dây dẫn có cờng độ I = 5A Giải: Lực Lorenx tác dụng lên elêctrôn F = evBsin Với = 900, v = à I 2eU ,B= 0 2r m Từ đó suy ra F = Ià 0 2e 3U 2R m 3/ Hạt điện trong điện từ trờng Bài 1: Một hạt có khối lợng m và điện tích q chuyển động. .. cao lớn nhất, hạt có động năng cực tiểu và vận tốc có phơng nằm ngang Vì trọng trờng không ảnh hởng tới vận tốc theo phơng ngang của hạt nên vận tốc này chính là thành phâng nằm ngang v n của v0 Theo đề bài động năng ban đầu lớn hơn 2 lần động năng cực tiểu sau khi tắt điện trờng và từ trờng, tức: v 20 = v 2n + v 2z = 2 v 2n v z = v n Do đó ta có: v 0 = 2 v z = 2 E B Khi hạt chuyển động trong các... là điện trờng E , từ trờng B và trọng trờng g (cho E và B lần lợt theo trục x và y) Tại một thời điểm nào đó, ngời ta tắt điện trờng và từ trờng Biết rằng động năng cực tiểu sau đó có giá trị đúng bằng một nửa của động năng ban đầu của hạt Tìm các hình chiếu vận tốc của hạttrên ba phơng tại thời điểm tắt điện trờng và từ trờng Giải: Lực tổng hợp F do điện trờng và trọng trờng tác dụng lên hạt là... 103eV bay vào một điện trờng đều có cờng độ điện trờng E = 800V/cm theo hớng vuông góc với đờng sức điện trờng Hỏi phải đặt một từ trờng có phơng chiều nh thế nào để chuyển động của êlectrôn không bị lệch phơng? Giải: Êlectrôn chịu tác dụng của lực điện trờng FC = eE Muốn êlectrôn không bị lệch phơng thì cần phải đặt từ trờng sao cho lực Lorenx tác dụng lên êlectrôn cân bằng với lực điện trờng: FC... êlectrôn không bị lệch do tác dụng đồng thời của điện trờng và từ trờng b) Xác định bán kính quỹ đạo của êlectrôn khi chỉ khi có tác dụng của từ trờng c) Hãy cho biết dạng quỹ đạo của êlectrôn khi chỉ khi có tác dụng của điện trờng và độ lệch h của chùm êlectrôn khi nó ra khỏi điện trờng, cho biết vùng tồn tại của điện trờng có bề dày l = 10cm dọc theo phơng chuyển động ban đầu của chùm êlectrôn Giải: a) Muốn... lực Lorenx: FiL=eBV0i Lực Lorrenx đóng vai trò là lực hớng tâm vì nó vuông góc với V0i suy ra: 2 V mV0i eBV0i = m 0i Ri = Ri eB (e) chuyển động theo quỹ đạo tròn với chu kì: T = dộng của (e): Ti = 2Ri 2m = Vậy chu kì chuyển V0 i eB 2Ri 2m = V0 i eB Chứng tỏ chu kì chuyển động của (e) trong từ trờng không phụ thuộc vào V0i 12 a) Thời gian ngắn nhất để chúng gặp nhau là một chu kì: t1min = T= 2m = 8,93.10... lực tác dụng lên hạt cân bằng nhau, đặc biệt theo trục z ta có: mg = qvxB hay v x = mg q B Thành phần vận tốc theo phơng y đợc tìm từ điều kiện: vx2 + vy2 + vz2 = v02 14 2 Từ đó ta đợc: v y = E mg B qB 2 Bài 2: Một Từ trờng đều có cảm ứng từ B = 5.10 -4T có đờng sức vuông góc đờng sức của một điện trờng đều có cờng độ E = 103 V/m Một chùm êlectrôn bay vào vùng khônggian có điện trờng và từ ... tụ điện cha có điện trờng, hạt m chuyển động thẳng đập vào chắn O b) Nếu hai tụ có điện trờng E , chuyển động hạt tổng hợp hai chuyển động: + Chuyển động theo phơng v0 với vận tốc v0 + Chuyển. .. q B m C.Sự lệch hạt mang điện chuyển động điện trờng từ trờng 1/ Trong điện trờng: - Xét hạt điện khối lợng m, điện tích q chuyển động với vận tốc v0 qua khoảng không hai tụ điện phẳng chiều... học tập nghiên cứu chuyển động hạt mang điện điện từ trờng Để giải thành công toán hạt điện chuyển động điện từ trờng ,học sinh cần phải có : + Kiến thức , chắn định luật điện từ trờng vận dụng