Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

R1esvEhFFkcap1

Ćwiczenie 1

Czy na poruszającą się w polu magnetycznym cząstkę zawsze działa siła Lorentza? Zaznacz prawidłową odpowiedź.

{Tak,} ponieważ siła Lorentza działa na wszystkie cząstki, które poruszają się w polu magnetycznym.

{Nie,} ponieważ siła Lorentza działa tylko na poruszające się w polu magnetycznym cząstki, które mają różny od zera ładunek elektryczny.

{#Nie,} ponieważ siła Lorentza działa na te naładowane cząstki, których wektor prędkości nie jest równoległy do linii pola magnetycznego.

Ćwiczenie 2

RhHrk7bOtQyOT

Na rysunku przedstawiono dwa wektory zaczepione w jednym punkcie. Wektor skierowany pionowo w górę oznaczony jest małą literą v. Wektor skierowany na skos w górę i w prawo oznaczony jest wielką literą B. W punkcie zaczepienia wektorów znajduje się kółko z przekreśleniem w formie x wewnątrz.

R1M8VFGrcOXcr

Rysunek przedstawia dodatnio naładowaną cząstkę, poruszającą się w jednorodnym polu magnetycznym. Jak skierowana jest siła Lorentza działająca na cząstkę? Wybierz prawidłową odpowiedź z podanych poniżej.

w prawo
w lewo
w górę (w płaszczyźnie rysunku)
w dół (w płaszczyźnie rysunku)
w płaszczyźnie prostopadłej do rysunku - za ekran (w głąb rysunku)
w płaszczyźnie prostopadłej do rysunku - przed ekran (w Twoim kierunku)

R3oIi5kpSzMnq1

Ćwiczenie 3

Czego dotyczy pojęcie "uogólniona siła Lorentza"? Spośród podanych poniżej odpowiedzi wybierz właściwą.

Działania na naładowaną cząstkę tylko pola elektrycznego.
Działania na naładowaną cząstkę tylko pola magnetycznego.
Działania na naładowaną cząstkę zarówno pola elektrycznego jak i magnetycznego.

REm3QnqarhvYg2

Ćwiczenie 4

Ćwiczenie 5

RDwn7Tt1S65hR

Na rysunku przedstawiono kwadrat. Wewnątrz kwadratu przy każdym wierzchołku narysowano kółko z wpisanym krzyżykiem w środku. Ze środka kwadratu wychodzi linia spiralna, rozwijająca się w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara.

R1Tob3ltmvsvx

Na rysunku przedstawiono symbolicznie ślad pewnej cząstki w detektorze. Wiemy, że podczas ruchu w ośrodku umożliwiającym obserwowanie śladu cząstki traci ona energię w wyniku zderzeń. Jej prędkość jest coraz mniejsza, coraz mniejszy jest też promień krzywizny toru cząstki. Cząstka zatem porusza się po spirali w kierunku jej środka. Symbole ( tu wstawić obrazek) obrazują wektory indukcji magnetycznej

\vec{B}

, skierowane od rysunku do nas.

Na rysunku przedstawiono symbolicznie ślad pewnej cząstki w detektorze. Wiemy, że podczas ruchu w ośrodku umożliwiającym obserwowanie śladu cząstki traci ona energię w wyniku zderzeń. Jej prędkość jest coraz mniejsza, dlatego coraz mniejszy jest też promień krzywizny jej toru. Cząstka zatem porusza się po spirali, w kierunku jej środka. Przedstawione na rysunku symbole (zamknięty w kółku znak $\times$ ) obrazują skierowany w głąb rysunku (za ekran) wektor indukcji magnetycznej $\vec{B}$ .

Zaznacz znak ładunku, jakim obdarzona jest cząstka.

{ $+$ } \ {# $-$ }

Ćwiczenie 6

R1LOwy1iFeVOW

Na rysunku przedstawiono poziomy prostokąt – obszar pola magnetycznego. Wewnątrz prostokąta narysowano kółko z wpisanym krzyżykiem w środku oraz oznaczenie wektora wielką literą B. Tor cząstki narysowano następująco: cząstka porusza się pionowo w dół i wchodzi do prostokąta przez górną krawędź. Wewnątrz prostokąta tor jest połową okręgu i wychodzi z prostokąta w prawo od punktu wejścia przez tę samą krawędź. Dalej tor jest linią pionową skierowaną do góry.

RaPGXVx1tUW6y

Naładowana cząstka (proton albo elektron) wpada w obszar jednorodnego pola magnetycznego, zakreśla półokrąg, a następnie opuszcza ten obszar (zobacz rysunek). Rozstrzygnij, jaka to cząstka.

Ta cząstka to ............

Ćwiczenie 7

R1VQ2MtwTSIi9

Proton poruszający się z prędkością o wartości v = 10⁵ m/s wpada w obszar jednorodnego pola magnetycznego pod kątem 60° do linii tego pola. Wartość wektora indukcji pola wynosi: B = 0,1 T.

a) Oblicz wartość siły Lorentza działającej na proton. Przyjmij, że ładunek protonu wynosi 1,6 · 10^-19 C.

b) Oblicz promień krzywizny toru, po jakim porusza się proton. Przyjmij, że masa protonu wynosi 1,67 · 10^-27 kg.

Obydwa wyniki podaj w notacji wykładniczej, z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

a) F_L = ............ · 10^-15 N
b) r = ............ · 10^-2 m

a) Zastosuj wzór na wartość siły Lorentza. Pamiętaj o tym, że: $1~T=1~\frac{N\cdot s}{C\cdot m}$ .

b) Wykorzystaj fakt, że siła Lorentza jest siłą dośrodkową. Pamiętaj o tym, że: $1~N=1~\frac{kg\cdot m}{s^2}$ .

a) $F_L=q\cdot v\cdot B\cdot\sin\alpha,$ gdzie $q$ jest ładunkiem protonu, a $\alpha=60^{\circ}$ jest kątem między wektorem prędkości cząstki i wektorem indukcji.

b) $F_{L} = \frac{m v^{2}}{r}$ , jako że siła Lorentza jest siłą dośrodkową. Stąd $r = \frac{m v^{2}}{F_{L}} = 1, 2 \cdot 10^{- 2} m .$

Ćwiczenie 8

R1Xts9Ql5Hppz

Na rysunku przedstawiono dwa szare kwadraty – obszary pola magnetycznego. Prawy kwadrat oznaczono wektorem opisanym wielką literą B z indeksem dolnym 1. Lewy kwadrat oznaczono wektorem opisanym wielką literą B z indeksem dolnym 2. Prawy kwadrat leży nieco wyżej niż lewy. Tor elektronu narysowano następująco: elektron porusza się w prawo po linii poziomej i wchodzi do prawego kwadratu przez boczną lewą krawędź. Wewnątrz kwadratu tor jest połową okręgu i wychodzi z kwadratu poniżej punktu wejścia przez tę samą krawędź. Dalej tor jest linią poziomą skierowaną w lewo, aż do krawędzi lewego kwadratu. Wewnątrz lewego kwadratu tor jest ćwiartką okręgu i wychodzi przez dolną krawędź.

RzsW25nrM4TbI

Na rysunku przedstawiono tor ruchu protonu, który porusza się w zaznaczonych szarym kolorem obszarach jednorodnego pola magnetycznego wartościach wektorów indukcji: B₁ i B₂. Oceń, które pole magnetyczne jest silniejsze.

Silniejsze jest pole o indukcji {#B₁} \ {B₂}.

RF9GTQliWVfy6

Określ kierunek i zwrot obydwu wektorów indukcji magnetycznej: $\vec{B_{1}}$ i $\vec{B_{2}}$ . Zaznacz prawidłowe stwierdzenia.

Obydwa wektory są prostopadłe do płaszczyzny rysunku.
Wektor $\vec{B_{1}}$ ma zwrot przed ekran, a $\vec{B_{2}}$ za ekran.
Obydwa wektory są prostopadłe do płaszczyzny rysunku.
Wektor $\vec{B_{1}}$ ma zwrot za ekran, a $\vec{B_{2}}$ przed ekran.
Obydwa wektory leżą w płaszczyźnie rysunku.
Wektor $\vec{B_{1}}$ ma zwrot w lewo, a $\vec{B_{2}}$ w prawo.
Obydwa wektory leżą w płaszczyźnie rysunku.
Wektor $\vec{B_{1}}$ ma zwrot w prawo, a $\vec{B_{2}}$ w lewo.

Promień krzywizny toru w obszarze pierwszego pola magnetycznego jest mniejszy niż w obszarze drugiego pola.

Jako że siła Lorentza jest siłą dośrodkową, piszemy: $F_{L} = \frac{m v^{2}}{r}$ . Stąd $r = \frac{m v^{2}}{F_{L}} = \frac{m v^{2}}{evB} = \frac{mv}{eB}$ . Wielkości e,m, v nie zmieniają się (siła Lorentza nie wykonuje pracy, czyli nie zmienia prędkości cząstki), skąd wnioskujemy, że promień krzywizny r jest zależny od wartości indukcji B. Im jest większa wartość wektora indukcji, tym mniejszy promień krzywizny toru.

Film samouczek

Dla nauczyciela