(SKKN HAY NHẤT) CHUYÊN đề hạt điện CHUYỂN ĐỘNG

CHUYÊN ĐỀ : HẠT ĐIỆN CHUYỂN ĐỘNG
TRONG ĐIỆN TỪ TRƯỜNG

1

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


MỤC LỤC
NỘI DUNG

Phần thứ nhất :MỞ ĐẦU
I/ Lý do chọn đề tài
II/ Mục đích nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu
III/ Phương pháp thực hiện
Phần thứ II: NỘI DUNG
I/ Cơ sở lý thuyết
II/ Một số bài tập
III / Kết quả đạt được

Phần III . KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO

2

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


PHẦN THỨ NHẤT
I/ Lý do thực hiện đề tài
1. §iện tõ trêng lµ mét néi dung quan träng trong VËt lý phổ thông

, cần thiết cho học sinh để rèn luyện , phát triển năng lực t duy ,
phân tích hiện tợng vật lý và là phần kiến thức cơ bản HS cần có
khi học tập và nghiên cứu về chuyển động của hạt mang điện
trong điện từ trờng .
2. Để giải quyết thành công các bài toán về hạt điện chuyển động
trong điện từ trờng ,học sinh cần phải có :
+ Kiến thức cơ bản , chắc chắn về các định luật cơ bản của
điện từ trờng và vận dụng chúng vào giải các bài toán
+ Kỹ năng phân tích , dự đoán , phát hiện bản chất của hiện tơng
vật lý , xác định đặc điểm của hiện tợng để tìm ra mối liên hệ
giữa các đại lợng vật lý để thông qua các hệ thức liên hệ
+ các kỹ năng toán học tơng đối thành thạo ( Kỹ năng tính toán ,
lập phơng trình và giải phơng tr×nh . . . )
3. Trong thùc tÕ nhiỊu khi giải bài tập về hạt điện chuyển động
nhiều học sinh vẫn còn nhầm lẫn về hiện tợng , về kiến thức , cha
phân loại đợc dạng bài tập cụ thể và khá lúng túng khi tiếp cận bài
toán , nếu có giải đợc thì cũng không triệt để .
Nguyên nhân
+ Kỹ năng phân tích đề bài , phát hiện bản chất của hiện tợng vật
lý đợc đề cập trong bài còn yếu . Một trong những nguyên nhân
phổ biến là nhiều học sinh còn ngại học lý thuyết nên hiểu sơ sài ,
không chắc chắn về các kiến thức cơ bản dẫn đến thiếu khả
năng tìm hiểu một hiện tợng vật lý cụ thể , bất lực trớc những bài
toán không quá phức tạp
+ Kỹ năng xác định diễn biến của các hiện tợng vật lý , mối liên hệ
giữa các kiến thức cơ bản học sinh đẫ có với kiến thức đợc đề cập
trong bài , giữa các bài tập cơ bản với các bài mang tính tình
huống còn yếu . Cả thầy và trò còn ít tiếp xúc , tìm hiểu , nghiên
cứu các bài tập loại này nên vốn kiến thức cũng nh kinh nghiệm còn
thiếu

+ Kỹ năng thực hành bộ môn vật lý của cả thầy và trò còn yếu , ít
có điều kiện thuận lợi để nâng cao khả năng suy đoán , phân
tích và bản chất của hiện tợng
+ Trong quá trình giảng bài giáo viên cha chú trọng hớng dẫn học
sinh khai thác sâu các bài học lý thuyết và vận dụng các kiến thức
đó giải thích các hiện tợng vật lý cũng nh cha chó träng rÌn lun
3

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


cho học sinh các kỹ năng cần thiết nh : kỹ năng tính toán , kỹ năng
trình bày bài , kỹ năng áp dụng bài toán.

II Mục đích nghiờn cu v i tng nghiờn cu
Tìm ra phơng pháp hiệu quả giúp học sinh có khả năng tự học
phần chuyển động của hạt mang điện trong điện từ trờng , i sâu
tìm hiểu , nghiên cứu các bài tốn về chun động của hạt mang điện .Vợt
qua khó khăn khi tiếp thu kiến thức mới và có khả năng vận dụng
kiến thức , giúp các em có hứng thú với môn học , tạo điều kiện
thuận lợi cho giáo viên chủ động trong việc dạy bồi dỡng , nâng cao
kiến thức đó , chuẩn bị tốt kiến thức , kỹ năng học tập cho các kỳ
thi học sinh giỏi .

III Phơng pháp thực hiện

1. Xây dựng kế hoạch bồi dỡng về thời gian , nội dung kiến thức từ
đầu năm học
2. Tiến hành lên lớp , tổ chức cho học sinh tiếp thu kiến thức tự lực
giải quyết các bài toán đặt ra theo ý tởng của thầy .

3. Rút kinh nghiệm , tổng kết đánh giá kết quả thu đợc và đề ra
giải pháp , trình bày báo các ở tổ lấy ý kiến bổ xung , đóng góp
để hoàn chØnh .
PHẦN THỨ HAI : NỘI DUNG
A. Chun ®éng cđa hạt mang điện trong điện trờng
1/ Lực tác dụng lên hạt mang điện trong điện trờng
- Khi một hạt mang điện tích q và
khối lợng m chuyển động trong điện trờng thì chịu tác dụng của lực điện trờng:
- Theo định luật II Newton:
.
Trong đó

có gốc tại A chiều

hớng ra xa ®iƯn tÝch Q víi Q > 0; híng
vỊ phÝa điện tích Q với Q < 0.
2/ Công cuả lực ®iƯn trêng:
- XÐt trong trêng tÜnh ®iƯn cã
do
Q g©y ra. Giả sử có điện tích q > 0 đặt trong điện trờng thì q
chịu tác dụng lực
- Công thực hiện của điện trờng:
(
: Vectơ
độ dời của điện tích).

4

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

Nếu q dịch chuyển theo đờng cong L
từ
A
đến
B
thì:

Công của lực điện trờng khi dịch
chuyển điện tích q chỉ phụ thuộc
vào điểm đầu và điểm cuối của đờng đi mà không phụ thuộc vào hình
dạng đờng đi.
- Nếu
thì công tổng cộng:
AAB= A1+ A2+…….+ An.
- NÕu rA =rB th× AAB = 0.
KÕt luận: trờng tĩnh điện là trờng lực thế.
3/ Thế năng cđa ®iƯn tÝch ®iĨm trong ®iƯn trêng:
- Trêng tÜnh ®iƯn là trờng lực thế nên công mà lực điện trờng
thực hiƯn khi ®iƯn tÝch q di chun tõ A ®Õn B chính bằng
hiệu các thế năng tĩnh điện WA và WB tại vị trí A và B:
AAB = WA WB suy ra:
(Trong đó C là một hằng số tuỳ thuộc vào mốc
tính thế năng)
từ đó suy ra biểu thức tính thế năng của một điện tích điểm q
đặt trong ®iƯn trêng cđa ®iƯn tÝch ®iĨm Q, c¸ch Q mét khoảng
r:
W gọi là thế năng tơng tác của hệ điện tích q và Q. Quy ớc đặt
giá trị của thế năng của điện tích q khi nó ở cách xa Q vô cùng
bằng 0 tức là C = 0. Khi đó thế năng của điện tích q có biểu thức:

.
B. Chuyển động của hạt mang điện trong từ trờng đều
1/ Lực tác dụng của từ trờng lên hạt mang điện chuyển
động:
- Khi một hạt khối lợng m, điện tích q, vận tốc đầu đi vào
khoảng không gian có từ trờng đều với cảm ứng từ
thì chịu tác
dụng của lực Lorenx:
+ Có độ lớn
trong đó
là góc giữa hai vectơ và
5

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


+ Có phơng vuông góc với mặt phẳng chứa vectơ vân tốc
của điện tích và cảm ứng từ .
+ Có chiều (với điện tích dơng) đợc xác định theo quy tắc
bàn tay trái:Mở bàn tay trái cho các đờng cảm ứng hớng vào lòng
bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay là chieu chuyển động của
các hạt mang điện tích dơng, chiều ngón tay trái choÃi ra 90 0 là
chiều của lực
tác dụng lên hạt mang điện dơng. Còn đối với hạt
mang điện âm, lực có chiều ngợc lại.
- Ta có
. Lực Lorenx luôn vuông góc với
nên nó không
thực hiện công. Do đó, động năng của hạt không đổi nên độ lớn
vận tốc của hạt không đổi mà lực Lorenx chỉ làm thay đổi hớng

của vận tốc của hạt trong quá trình chuyển động.
a) Trờng hợp
- Lực Lorenx F= qvB = Const đóng vai trò là lực hớng tâm làm
hạt chuyển động theo quỹ đạo là một đờng tròn bán kính R:
o hu kì chuyển động( là khoảng thời gian chuyển động hết một
vòng ) của hạt:

(

gọi là điện tích riêng

của hạt mang điện).Ta thấy chu kì T không phụ thuộc vận tốc của
hạt mà chỉ phụ thuộc cảm ứng từ B và điện tích riêng cuả hạt
mang điện.
b) Trờng hợp
.
- Ta có
và
. Lực Lorenx gây bởi
bằng không
do
, chỉ có lực
Lorenx gây bởi thành phần
là khác không.
- Lực Lorenx
=
làm hạt chuyển theo đờng tròn nằm
trong mặt phẳng vuông góc với .Vậy chuyển động của hạt là
tổng hợp của hai chuyển động:
+ Chuyển động tròn đều trong mặt phẳng vuông góc với , với

vận tốc dài
động

, bán kính đờng tròn:

.Chu k× chun

l

+Q

6

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


+ Chuyển động đều theo quán tính với
dọc theo phơng
của .
Nên quỹ đạo của hạt là một đờng đinh ốc hình trụ.
Bớc của đờng đinh ốc:

.

C.Sự lệch của hạt mang ®iƯn chun ®éng trong ®iƯn trêng vµ tõ trêng
1/ Trong điện trờng:
- Xét hạt điện khối lợng m, điện tích q chuyển động với vận tốc
đi qua khoảng không giữa hai bản tụ điện phẳng chiều dài l 1.
a) Nếu giữa hai bản tụ điện cha có điện trờng, hạt m sẽ chuyển
động thẳng đều và đập vào màn chắn tại O.

b) Nếu giữa hai bản tụ có điện trờng đều
, khi đó chuyển
động của hạt là tổng hợp của hai chuyển động:
+ Chuyển động đều theo phơng
với vận tốc
.
+ Chuyển động nhanh dần đều theo phơng vuông góc với các bản
tụ với gia tốc:

và với vận tốc đầu bằng không. Thời gian hạt

mang điện chuyển động trong điện trờng:

. Trong thời gian đó hạt bị lệch

theo phơng Oy một khoảng:
.
- Khi hạt rời khỏi tụ, vận tốc theo phơng
Oy của hạt là:
- Rời khỏi tụ, hạt chuyển động đều với
lập với

một góc

(

). Hạt điện bị lệch theo

Oy một khoảng:
Vậy tổng độ lệch của hạt điện do tác dụng của ®iƯn trêng

:

.
2/ Trong tõ trêng:
- XÐt chïm h¹t mang ®iƯn chuyển động với vận tốc đầu
đi
qua khu vực chiều dài l1 trong đó có từ trờng với
.Khoảng
cách từ màn đến khu vùc cã tõ trêng l2
7

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


- Trong khu vực có từ trờng hạt chuyển động theo cung tròn bán
kính

.

- Khi ra khỏi khu vực đó hạt bị lệch theo phơng Oy
đoạn y1 tính theo công thức

một

Xét trờng hợp sự lệch của hạt là nhỏ ta có
Khi ra khỏi từ trờng hạt chuyển động đều hợp phơng ban đầu
góc :

Do đó hạt bị lệch theo phơng Oy:

Hạt mang điện dới tác dụng của từ trờng
cộng:

bị lệch một đoạn tổng

.

II /Hệ thống các bài tập
1/ Hạt điện trong điện trờng
Bài 1: Có ba quả cầu khối lợng m, tích điện cùng dấu q, đợc nối
với nhau bằng ba sợi dây dài l không dÃn, không khối lợng, không dẫn
điện. Hệ đặt trên mặt bàn nằm ngang nhẵn, ngời ta đốt một
trong ba sợi dây:
a) Xác định vận tốc cực đại v max của các quả cầu trong quá trình
chuyển động.
b) Mô tả chuyển động các quả cầu sau khi đạt vận tốc v max.
Giải:

8

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


a) Khi một trong ba sợi dây đứt, ngoại lực tác dụng lên hệ triệt
tiêu nên khối tâm của hệ đứng yên, áp dụng định luật bảo toàn
động lợng:
.Với
(1)
Năng lợng của hệ bảo toàn:

(2)

G

Từ (1) & (2) ta thấy v2 đạt cực đại khi khoảng cách giữa quả cầu 1
và 3 cực đại, khi đó:
.
Giải hệ (1) & (2) ta đợc:
b) Sau khi đạt vận tốc cực đại, các quả cầu chuyển động
chậm dần rồi dừng lại, lúc đó 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 một hạt prôtôn (p) và một hạt
ở cách nhau một
khoảng d; hạt đứng yên và hạt prôtôn có vận tốc v hớng thẳng vào
hạt .
a) Tính khoảng cách cực tiểu giữa hai hạt.
b) Xét trờng hợp d = , tÝnh rmin.
c) TÝnh c¸c vËn tèc cuèi cïng của hai hạt khi chúng lại ra xa nhau
vô cùng.
Cho khối lợng của một prôtôn là m, điện tích nguyên tố e.
Giải:
a) Ta có điện tích và khối lợng của hạt là q2 = 2e; m2 = 4m
Ta có khi khoảng cách giữa hai quả cầu r cực tiểu thì vận
tốc
của
chúng
bằng
nhau và bằng u. Động lợng của hệ bảo toàn:
(1)
Năng lợng của hệ bảo toàn:

(2)
Từ (1) và (2) suy ra:

9

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


b) Trờng hợp d =

: Từ (2) ta có:

c) Phơng trình bảo toàn động lợng:
(3)
Năng lợng của hệ bảo toàn:

(4).
Thay (3) vào (4) ta có:

Giải phơng trình trên ta đợc:
Sau khi khoảng cách giữa hai quả cầu cực tiểu quả cầu 1 chuyển
động ngợc trở lại và quả cầu 2 sẽ chuyển động theo phơng của v0.
Bài 3: Hai quả cầu nhỏ, mỗi quả có khối lợng m và điện tích q đợc giữ tại hai điểm A và B cách nhau một khoảng r bên trong một vỏ
cầu cách điện có bán kính OA = OB = r và khối lợng 4m. HÃy xác
định vận tốc cực đại của vỏ cầu sau khi thả tự do hai quả cầu. Bỏ
qua tác dụng của trọng lực.
Giải: Ta thấy 2 quả cầu sẽ trợt xuống. Xét khi
, 2 quả
cầu m có vËn tèc lµ
,

, vËt 4m cã vËn tèc . Do hệ vật là hệ
kín nên động lợng đợc bảo toàn:
Chiếu lên Ox và phơng vuông góc với Ox
ta đợc:
Năng lợng của hệ bảo toàn:

Vận tốc của vỏ cầu đạt giá trị lớn nhất

đạt giá trị lớn

nhất.

10

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Vậy vận tốc lớn nhất của vỏ cầu là:
Bài 4: Ba vật nhỏ tích điện đặt ở ba đỉnh một tam giác đều
ABC, có cạnh là a. Hệ thống đợc đặt trên mặt phẳng nằm ngang
cách điện. Hai điện tích ở B và C có cùng khối lợng m và điện tích
Q. ở thời điểm ban đầu ngời ta thả hai điện tích ở B và C tự do
còn điện tích ở A đợc giữ cố định. Hỏi vật cố định phải mang
điện tích bằng bao nhiêu để hai vật kia thu đợc gia tốc nhỏ nhất.
Tính giá trị của hai gia tốc ấy?
Giải: Gọi điện tích cố định ở A là q. Mỗi điện tích Q ở B và C
chịu hai lực tác dụng do hai điện tích kia gây ra là:
và
Để gia tốc mà điện tích Q thu đợc là nhỏ nhất thì Q và q phải là
các điện tích trái dấu. Do vậy hợp lực tác dụng lên điện tích Q là:

Để Fhl nhỏ nhất thì:
Vậy

. Khi ấy gia tốc của điện tích Q là:

Bài 5: Một chùm elêctrôn rộng, mỏng bay ra từ một khe hẹp cã bỊ
dµy d, víi vËn tèc v = 105 m/s. ( Hình
vẽ)
Mật độ elêctrôn trong chùm là n =
1010 hạt/m3. Hỏi ở cách khe khoảng l
bao nhiêu thì bề dày chùm elêctrôn
tăng lên gấp đôi?
Giải: Chùm elêctrôn tăng chiều dày
sau khi bay ra khỏi khe hẹp vì
những elêctrôn ở gần bề mặt của
chùm chịu lực đẩy tĩnh điện của những elêctrôn khác trong chùm.
Có thể coi chùm elêctrôn tác dụng lên các elêctrôn ở mặt ngoài
giống nh một mặt phẳng tĩnh điện đều, vô hạn tác dụng lên
elêctrôn.
11

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Điện tích Q của một phần bản mặt có diện tích S:
Q = n.e.S.d.
Chiều dày của chùm elêctrôn là d nên mật độ điện tích trên mặt
là:

Điên trờng gây bởi chùm elêctrôn có cờng độ:

Trong trờng này, lực tác dụng F = eE trun cho nã mét gia tèc theo
híng vuông góc với chùm:
Bề rộng chùm elêctrôn tăng gấp đôi khi elêctrôn đi đợc quÃng đờng:
(1)
Khi đó:

x = l - vt

(2)

Từ (1) và (2) suy ra:
2/ Hạt điện trong từ trờng
Bài 1: Một hạt có khối lợng m và điện tích q bắt đầu chuyển

động với vận tốc v hớng song song với trục Ox trong một từ trờng
không đều có cảm ứng từ B = ax (
) ( 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
là vận tốc của hạt m tại thời điểm t. Do lực Lorenx tác dụng
lên hạt
nên không sinh công
động năng của hạt bảo
2
2
2
toàn hay: vt = v v = v x+v y
v
Phơng trình định luật II Newton theo Oy:

Mặt
khác:
B
=
ax;
.

12

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Lấy

tích

phân

hai

vế

ta

có:

Vậy độ dời cực đại của hạt theo phơng Ox là:

. Khi vy = v

lúc đó hạt có vận tốc vuông góc với Ox.
Bài 2: Một êlectron ban đầu đứng yên, sau khi đợc gia tốc dới
hiệu điện thế U=100V thì đi vào một vùng từ trờng đều theo hớng hợp với
một góc =600. Cho biết giá trị cảm øng tõ B=10 –3 T
vµ vïng tõ trêng cã bỊ réng theo híng cđa
lµ d = 5cm.
a) TÝnh thêi gian êlectrôn đi trong từ trờng.
b) Vẽ dạng quỹ đạo và tính kích thớc quỹ đạo của êlectrôn từ trờng.
Giải:
a) Công của điện trờng để gia tốc
(e) là W =
đà biến thành động năng
của (e). Eđ

.

Do đó vận tốc của (e) sau khi gia tốc:
.
Khi đi vào trong từ trờng theo hớng
, thành phần vận tốc theo hớng
của
không đổi và bằng: vB = v.cos
Tõ ®ã thêi gian (e) ®i trong tõ trờng là:
b) Khi đi vào trong từ trờng, (e) chịu tác dụng của lực Lorenx
vuông góc với mặt phẳng
và có giá trị: F
- Vì

nên

là lực hớng tâm:

(R là bán kính quỹ

đạo)
=38,7.10-3m.

Do đó
Do
vt=v.sin

, thành phần vận tốc theo phơng vuông gãc víi

:

(e) quay mét vßng hÕt thêi gian:
- Trong thêi gian đó (e) tiến theo hớng của
là bớc của đờng xoắn:

một khoảng gọi

m.
13

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Vậy quỹ đạo của (e) trong từ trờng là một đờng đinh ốc có bán
kính R=3,87cm và có bớc của ®êng ®inh èc lµ l = 14cm.Nhng do
bỊ réng cđa từ trờng là d=5cm nên đinh ốc chỉ đi đợc 5l/14.

Bài 3: Cho một chùm êlectrôn có vận tốc ban đầu biến thiên từ
5.106 m/s - 8.106 m/s đi vào từ trờng đều B = 4.10-4 T theo phơng
vuông góc với
tại cùng một điểm và cùng thời điểm. Hỏi khoảng
thời gian ngắn nhất kể từ khi các êlectrôn bay vào từ trờng đến
khi:
a) Chúng gặp nhau?
b) Các vectơ vận tốc cùng vuông góc với phơng ngang?
Cho
.
Giải: Xét (e) có vận tốc
(V0i từ 5.106
- 8.106
)
Khi bay vào từ trờng các (e) chịu tác dụng của lực Lorenx: F iL=
eBV0i.
Lực Lorrenx đóng vai trò là lực hớng tâm vì nó vuông góc với
suy ra:

(e) chuyển động theo quỹ đạo tròn với chu k×:

. VËy

chu k× chun déng cđa (e):
Chøng tá chu k× chuyển động của (e) trong từ trờng không phụ
thuộc vào V0i.
a) Thời gian ngắn nhất để chúng gặp nhau là một chu kì:
t1min = T=
b) Thời gian ngắn nhất để các (e) có vectơ vận tốc vuông góc
với phơng ngang:

Khi các (e) bay vào trong từ trờng thì vận tốc góc của chúng bằng
nhau
(vì Ti = Tj =T )
Vectơ vận tốc các (e) song song với nhau tại mọi thời điểm.
Sau

thì vectơ vận tốc các (e) vuông góc với

phơng ngang.
Nên t2min =

khi k = 0.

14

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Bài 4: Các êlectrôn đợc gia tốc bởi hiệu điện thế U và bắn vào
chân không từ một ống phóng T theo phơng
đờng thẳng a. (Hình vẽ). ở một khoảng
cách nào đó với ống phóng ngời ta đặt một
máy
thu M sao cho khoảng cách TM = d tạo với
đờng thẳng a mét gãc . Hái:
a) C¶m øng tõ cđa tõ trờng đều có đờng sức vuông
góc với mặt phẳng tạo bởi đờng thẳng a và điểm M
phải bằng bao nhiêu để các êlectrôn đi vào máy thu?
b) Cảm ứng từ cđa tõ trêng ®Ịu cã ®êng søc song song víi đờng
thẳn TM phải bằng bao nhiêu để các êlectrôn đi tới máy thu?

Chú ý: Gải bài tập dới dạng tổng quát sau đó 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 do từ trờng tác dụng lên elêctrôn đóng vai trò là
lực hớng tâm.
Để cho elêctrôn rơi vào máy thu M thì TM phải là dây cung căng
cung 2 của đờng tròn quỹ đạo nghĩa là phải có: r =

.

Mặt khác ta có:

Từ đó ta suy ra:
b) Vì vận tốc
của elêctrôn làm với phơng của từ trờng
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
(với TM) và chuyển động đều theo phơng của . Thời gian chuyển
động của elêctrôn là:

, với N là sỗ bớc của đờng đinh

ốc.
Suy ra:
Mặt khác ta cã: B.e.sin =

Tõ ®ã suy ra: B =
15

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Bài 5: Một êlectrôn sau khi đợc gia tốc bằng 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
Víi  = 900, v =

,B=

Tõ ®ã suy ra F =

.

3/. Hạt điện trong điện từ trờng
Bài 1: Một hạt có khối lợng m và điện tích q chuyển động với vận
tốc có độ lớn không đổi trong một vùng không gian có ba trờng đôi
một vuông góc với nhau: đó là điện trờng
, từ trờng
và trọng
trờng (cho
và 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 hạt trên ba phơng tại thời
điểm tắt điện trờng và từ trờng.
Giải: Lực tổng hợp do điện trờng và trọng trờng tác dụng lên hạt

là khồn đổi cả về hớng và độ lớn. Lực Lorenx khônh sinh công (tức
là không làm thay đổi độ lớn vận tốc của hạt), do đó hạt phải
chuyển động trong mặt phẳng vuông góc với lực
(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:
, suy ra:
Khi tắt điện trờng và từ trờng, hạt sẽ chuyển động hớng lên với vận
tốc đầu v0 chỉ trong trọng trờng. Tại thời điểm đạt tới độ 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:
.
Do đó ta có:
Khi hạt chuyển động trong các trờng chéo nhau lúc đầu, các lực
tác dụng lên hạt cân bằng nhau, đặc biệt theo trục z ta có: mg =
qvxB hay
16

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Thành phần vận tốc theo phơng y đợc tìm từ ®iỊu kiƯn: vx2 + vy2
+ vz2 = v02
Tõ ®ã ta đợc:
Bài 2: Một Từ trờng đều có cảm ứng từ B = 5.10 -4T có đờng sức

vuông góc đờng sức cđa mét ®iƯn trêng ®Ịu cã cêng ®é E = 103
V/m. Một chùm êlectrôn bay vào vùng không gian có điện trờng và
từ trờng nói trên với vận tốc
vuông góc mặt phẳng chứa
và .
a) Tìm vận tốc v của êlectrôn cho biết rằng chùm 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 ®iƯn trêng, cho biÕt
vïng tån t¹i cđa ®iƯn trêng cã bề dày l = 10cm dọc theo phơng
chuyển động ban đầu của chùm êlectrôn.
Giải:
a) Muốn cho êlectrôn không bị lệch hớng, thì lực điện trờng
phải cân bằng với lực Lorenx: qE = qvB

.

b)
c) Quỹ đạo parabol: h =
Bài 3: Một êlectrôn bay vào trong khoảng giữa hai bản tụ điện
phẳng có các bản nằm ngang chiều dài l = 5cm, và giữa hai bản
có điện trờng cờng độ E = 100V/cm. Hớng bay của êlectrôn song
song với các bản và vận tốc bay khi đi vào tụ điện bằng v 0 = 107
m/s. Khi ra khỏi tụ điện êlectrôn bay vào một từ trờng có cảm ứng
từ B = 0,01T và có đờng sức vuông góc với đờng sức điện trờng.
Tìm bán kính và bớc của quỹ đạo đinh ốc của êlectrôn trong từ trờng.
Giải: Vận tốc của êlectrôn khi bay ra khỏi tụ điện:

, với v1
=v0=107m/s.

Vận tốc

, do đó

và

.

Bài 4: Một êlectrôn có năng lợng W = 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
17

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


chiều nh thế nào để chuyển động của êlectrôn không bị lệch phơng?
Giải: Êlectrôn chịu tác dụng của lực điện trờng
. 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:
(1)
Điều đó chứng tỏ
phải có phơng vuông góc với vectơ
, có
chiều thoả mÃn điều kiện (1) và có độ lớn xác định bởi: E = vB,
hay

. Víi v =

Suy ra B = 4,2.103T.

III/ KHẢO SÁT KẾT QUẢ

TT
1

Thời gian dạy
Đối tượng
Năm học 2010-2011 Đội tuyển HSG

2

Năm học 2011-2012 Đội tuyển HSG

2

Năm học 2012-2013 Đội tuyển HSG

Kết quả khảo sát
100% học sinh đạt kết quả từ 5đ
trở lên
100% học sinh đạt kết quả từ 5 đ
trở lên
100% học sinh đạt kết quả từ 5 đ
trở lên

PHẦN THỨ BA : KẾT LUẬN

§Ĩ häc sinh cã thãi quen häc tËp, tự nghiên cứu có hiệu quả thì
thầy giáo không những phải có một vốn kiến thức phong phú, chắc
chắn mà còn phải biết cách tạo ra một nền nếp học tập tốt, biết hớng dẫn học sinh tìm tòi, xây dựng phong cách học phù hợp với bản
thân và điều kiện khách quan, chủ động trong xây dựng kế
hoạch học tập và nghiêm túc thực hiện kế hoạch đó.
Thực tế cho thấy rằng nếu thầy giáo không chú ý dạy cho học
sinh nắm vững lý thuyết, hiểu và biết vận dụng các kiến thức cơ
18

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


bản mà chỉ tập trung vào giải bài tập thì dù học sinh có làm nhiều
bài tập, dù thầy giáo có cung cấp cho học sinh nhiều dạng loại bài
tập đến đâu, hiệu quả học tập cũng sẽ thấp. Học sinh có cảm giác
quá tải, thiếu tự tin trong học tập, thậm chí dẫn đến ngại học, sợ
kiến thức.
Qua một số năm dạy bồi dỡng kiến thức nâng cao cho học sinh, tôi
thấy rằng nếu làm tốt công việc nh đà đề cập ở trên thì có nhiều
học sinh đạt kết quả học tập tơng đối tốt , các em có nền kiến
thức cơ bản vững vàng, có khả năng tiếp cận nhanh với vấn đề và
giải quyết đợc nhiều bài tập có tính tình huống, chủ động trong
học tập , giao tiếp, trong đó có nhiều em đạt giải trong các kỳ thi
chọn học sinh giỏi cấp tỉnh và cấp quốc gia.
Trong giới hạn của đề tài , tôi chỉ có thể đa ra một số ít các bài
toán minh hoạ cho các ý kiến của mình nên chắc chắn là không
thể đầy đủ đợc. Rất mong nhận đợc sự bổ sung, đóng góp ý kiến
của các đồng chí để việc giảng dạy kiến thức cho học sinh trong
quá trình học chính khoá cũng nh học bồi dỡng nâng cao kiến thức
ngày một hiệu quả hơn.

TI LIU THAM KHO
1. Tài liệu giáo khoa chuyên thí điểm
2. tạp chí vật lý.
3. chuyên đề bồi dưỡng HSG phần điện học - Tô Giang
4. Tài liệu tham khảo của đồng nghiệp các trường chuyên khác.
5. Đề thi HSG quốc gia các năm và tuyển tập đề thi Olympic 30-4

19

LUAN VAN CHAT LUONG download : add