Задачи по физике 11 класс: сила Лоренца

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.

Задачи на сила Лоренца

  1. 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.

  2. 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.

  3. 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.

  4. 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.

  5. 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.

  6. 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.

  7. 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.