7 задач по физике для 11 класса по теме «Сила Лоренца» — от простых к сложным, с ответами и подробными решениями. Решите задачу, введите ответ числом — сайт сразу проверит его. Если не получается, откройте решение: дано, формула, вычисление.
Электрон движется перпендикулярно линиям однородного магнитного поля с индукцией 0,2 Тл. Модуль скорости электрона равен 3·10⁶ м/с. Определите модуль силы Лоренца. Заряд электрона по модулю равен 1,6·10⁻¹⁹ Кл.
Дано: B = 0,2 Тл; v = 3·10⁶ м/с; |q| = 1,6·10⁻¹⁹ Кл; α = 90°.
Решение:
Модуль силы Лоренца определяется формулой:
F = |q|vB sin α.
Так как электрон движется перпендикулярно магнитному полю, sin 90° = 1.
F = 1,6·10⁻¹⁹ · 3·10⁶ · 0,2 = 9,6·10⁻¹⁴ Н.
Ответ: 9,6·10⁻¹⁴ Н.
Протон движется со скоростью 2·10⁵ м/с перпендикулярно линиям магнитного поля с индукцией 0,5 Тл. Определите модуль силы Лоренца, действующей на протон. Заряд протона равен 1,6·10⁻¹⁹ Кл.
Дано: v = 2·10⁵ м/с; B = 0,5 Тл; q = 1,6·10⁻¹⁹ Кл; α = 90°.
Решение:
F = qvB sin α.
Поскольку скорость перпендикулярна магнитному полю, sin 90° = 1.
F = 1,6·10⁻¹⁹ · 2·10⁵ · 0,5 = 1,6·10⁻¹⁴ Н.
Ответ: 1,6·10⁻¹⁴ Н.
Заряженная частица движется со скоростью 4·10⁶ м/с под углом 30° к линиям магнитного поля с индукцией 0,1 Тл. Модуль действующей на частицу силы Лоренца равен 3,2·10⁻¹⁴ Н. Определите модуль заряда частицы.
Дано: v = 4·10⁶ м/с; B = 0,1 Тл; α = 30°; F = 3,2·10⁻¹⁴ Н.
Решение:
Модуль силы Лоренца:
F = |q|vB sin α.
Выразим модуль заряда:
|q| = F / (vB sin α).
Подставим значения:
|q| = 3,2·10⁻¹⁴ / (4·10⁶ · 0,1 · 0,5) = 1,6·10⁻¹⁹ Кл.
Ответ: 1,6·10⁻¹⁹ Кл.
Электрон влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно его линиям индукции. Модуль скорости электрона равен 5·10⁶ м/с, а модуль силы Лоренца составляет 8·10⁻¹⁴ Н. Определите индукцию магнитного поля. Модуль заряда электрона равен 1,6·10⁻¹⁹ Кл.
Дано: v = 5·10⁶ м/с; F = 8·10⁻¹⁴ Н; |q| = 1,6·10⁻¹⁹ Кл; α = 90°.
Решение:
F = |q|vB sin α.
При перпендикулярном движении sin 90° = 1.
Выразим индукцию:
B = F / (|q|v).
B = 8·10⁻¹⁴ / (1,6·10⁻¹⁹ · 5·10⁶) = 0,1 Тл.
Ответ: 0,1 Тл.
Электрон движется перпендикулярно однородному магнитному полю с индукцией 2·10⁻³ Тл. Определите радиус окружности, по которой движется электрон, если его скорость равна 3,52·10⁶ м/с. Масса электрона равна 9,1·10⁻³¹ кг, модуль его заряда равен 1,6·10⁻¹⁹ Кл.
Дано: B = 2·10⁻³ Тл; v = 3,52·10⁶ м/с; m = 9,1·10⁻³¹ кг; |q| = 1,6·10⁻¹⁹ Кл.
Решение:
При движении перпендикулярно магнитному полю сила Лоренца играет роль центростремительной силы:
|q|vB = mv²/r.
Выразим радиус:
r = mv/(|q|B).
Подставим значения:
r = (9,1·10⁻³¹ · 3,52·10⁶)/(1,6·10⁻¹⁹ · 2·10⁻³) = 0,01 м.
Ответ: 0,01 м.
Протон влетает перпендикулярно линиям однородного магнитного поля с индукцией 0,5 Тл. Его скорость равна 4·10⁶ м/с. Определите период обращения протона по круговой траектории. Масса протона равна 1,67·10⁻²⁷ кг, заряд протона равен 1,6·10⁻¹⁹ Кл. Ответ округлите до трёх значащих цифр.
Дано: B = 0,5 Тл; v = 4·10⁶ м/с; m = 1,67·10⁻²⁷ кг; q = 1,6·10⁻¹⁹ Кл.
Решение:
Период обращения частицы в магнитном поле:
T = 2πr/v.
Радиус траектории:
r = mv/(qB).
Подставим выражение радиуса в формулу периода:
T = 2πm/(qB).
T = 2 · 3,14 · 1,67·10⁻²⁷ / (1,6·10⁻¹⁹ · 0,5) ≈ 1,31·10⁻⁷ с.
Ответ: 1,31·10⁻⁷ с.
Электрон движется перпендикулярно однородному магнитному полю и описывает окружность радиусом 2 см. Индукция магнитного поля равна 1,6·10⁻³ Тл. Определите скорость электрона. Масса электрона равна 9,1·10⁻³¹ кг, модуль его заряда равен 1,6·10⁻¹⁹ Кл.
Дано: r = 2 см = 0,02 м; B = 1,6·10⁻³ Тл; m = 9,1·10⁻³¹ кг; |q| = 1,6·10⁻¹⁹ Кл.
Решение:
При движении перпендикулярно магнитному полю сила Лоренца является центростремительной силой:
|q|vB = mv²/r.
Сократим на v и выразим скорость:
v = |q|Br/m.
Подставим значения:
v = 1,6·10⁻¹⁹ · 1,6·10⁻³ · 0,02 / (9,1·10⁻³¹) ≈ 5,63·10⁶ м/с.
Ответ: 5,63·10⁶ м/с.