Giáo án Vật lý 11 - CT nâng cao - Tiết 55 - Bài tập về lực từ

Tiết: 55 Ngày soạn: / /2013 BÀI 36: BÀI TẬP VỀ LỰC TỪ Mục tiêu Kiến thức: - Luyện tập việc vận dụng định luật Ampe về lực từ tác dụng lên một đoạn dòng điện - Luyện tập việc vận dụng các công thức tính cảm ứng từ của các dòng điện có dạng khác nhau. - Vận dụng được biểu thức tính lực lorenxơ và đặc điểm của chuyển động của electron trong từ trường. Kỹ năng: - Vận dụng quy tắc để xác định phương chiều của lực Lorenxơ. Kỹ năng phân tích lực và phân tích vectơ nói chung. - Vận dụng được biểu thức tính độ lớn của lực Lorenxơ để giải các bài tập trong SGK và các bài tập tương tự. Thái độ: Có thái độ nghiêm túc, tích cực, chủ động trong học tập, yêu thích môn học. Phương pháp Kết hợp phương pháp phát vấn, thuyết trình, thực hành giải bài tập và thảo luận nhóm. Chuẩn bị Giáo viên: Giáo án, SGK. Học sinh: Chuẩn bị bài theo yêu cầu của giáo viên. Tiến trình lên lớp Ổn định lớp: Nắm sĩ số Lớp 11A: Kiểm tra bài củ: Viết biểu thức tính lực lorenxơ? Từ biểu thức tính lực lorenxơ xây dựng biểu thức tính bán kính quỷ đạo chuyển động của electron trong từ trường? Nội dung bài mới: Đặt vấn đề: Trong tiết trước chúng ta đã biết khi một điện tích chuyển động trong từ trường thì chịu tác dụng của lực lorenxơ. Dưới tác dụng của lực lorenxơ các hạt điện tích chuyển động tròn đều trong từ trường đều. Hôm nay chúng ta sẽ vận dụng các kiến thức đã được học để giải các bài tập. Triển khai bài mới: HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY VÀ TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC Hoạt động 1: Vận dụng quy tắc tổng hợp, phân tích lực và định luật Ampe về lực từ để phân tích và giải bài tập 1 GV: Yêu cầu một HS đọc đề bài. GV: Gọi một HS lên tóm tắt đề bài GV: Cho học sinh thảo luận nhóm đề ra phương án trả lời HS: Các nhóm đưa ra phương án giải. Phương án trả lời là: Áp dụng quy tắc bàn tay trái biết được phương, chiều của lực từ F được biểu diễn như hình 36.1 SGK HS tiến hành giải bài tập này với các câu hỏi gợi ý của GV. Các bước tiến hành: GV: Có bao nhiêu lực tác dụng lên khung CD, đó là những lực nào? GV: Lực từ tác dụng lên CD có phương, chiều như thế nào? Độ lớn được tính bằng công thức nào? GV: Ba lực đó đặt tại vị trí nào của khung? GV: Viết phương trình định luật II Niutơn khi khung CD nằm cân bằng? GV: Viết biểu thức độ lớn? GV: Lực căng phải thỏa mãn điều kiện gì ? và biểu thức (2) được viết tường minh như thế nào? GV: Từ (3) suy ra I? GV: Hãy thay số vào, tính toán và đưa ra kết quả của I? Bài tập 1: Các lực tác dụng lên khung dây là: lực từ F và trọng lực P và lực căng dây T. Độ lớn lực từ: F=BIl Để thanh CD cân bằng thì: (1) Hay: F2+P2=(2T)2 (2) Mặt khác sức căng dây phải bé hơn hoặc bằng Fk nên I2B2l2+P2≤4 (3) Thay số vào ta được: Hoạt động 2: Hướng dẫn giải bài tập 3 GV: Yêu cầu học sinh vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều chuyển động của electron. GV: Hãy nhắc lại nội dung định lí biến thiên động năng? HS: Vận dụng định lí biến thiên động năng để tính vận tốc của electron GV: Hãy nhắc lại biểu thức tính lực hướng tâm trong chuyển động tròn đều? HS: Từ đó xây dựng biểu thức tính bán kính quỷ đạo. Bài tập 3: a. Vận dụng quy tắc bàn tay trái ta xác định được chuyển chuyển động của electron b. Động năng mà electron thu được chính là công mà nguồn điện thực hiện gia tốc cho electron. Mà A=qU Động năng của electron là: Vậy Vì lực lorenxơ đóng vai trò là lực hướng tâm nên ta có công thức tính bán kính quỷ đạo là: Bán kính quỷ đạo của đường tròn là: Thay số vào ta được R=0,01m Hoạt động 3: Nam châm điện và nam châm vĩnh cửu * GV: Cho HS thảo luận trả lời câu hỏi trong phiếu học tập sau. Câu 1 : Một điên tích chuyển động tròn đều dưới tác dụng của lực Lo-ren-xơ, bán kính quỹ đạo của điện tích không phụ thuộc vào khối lượng của điện tích. B. vận tốc của điện tích. giá trị độ lớn của điện tích. D. kích thước của điện tích. Câu 2 : Một điện tích chuyển động tròn đều dưới tác dụng của lực Lo-ren-xơ, khi vận tốc của điện tích và độ lớn cảm ứng từ cùng tăng 2 lần thì bán kính quỹ đạo của điện tích A. tăng 4 lần. B. tăng 2 lần. C. không đổi. D.giảm 2 lần. Câu 3 : Một điện tích có độ lớn 10mC bay vơi vận tốc 105m/s vuông gốc với các đường sức vào một từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ bằng 1T. Độ lớn lực Lo-ren-xơ tác dụng lên điện tích là 1N. B. 104N. C. 0,1N. D. 0N. Câu 4 : Một electron bay vuông gốc với các đường sức vào một từ trường đều độ lớn 100mT thì chịu một lực Lo-ren-xơ có độ lớn 1,6.10-12N. Vận tốc của êlectron là 109m/s. B. 108m/s. C. 1,6.106m/s. D. 1,6.109m/s. Câu 5 : Một điện tích 10-6C bay với vận tốc 104m/s xiên góc 300 so với các đường sức từ vào một từ trường đều có độ lớn 0,5T. Độ lớn của lực Lo-ren-xơ tác dụng lên điện tích là A. 2.5mN. B. 25mN. C. 25N. D. 2.5N. Củng cố: GV : Hướng dẫn giải các bài tập trắc nghiệm trong phiếu học tập 1. D, 2. C, 3. A, 4. B, 5. A 5. Dặn dò * Đọc phần có thể em chưa biết Bài mới: “Xác định thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất” Nghiên cứu cơ sở lí thuyết và mục đích thí nghiệm. Tìm hiểu các bước tiến hành thí nghiệm.