JavaScript is required

Bắn một electron vào từ trường đều, có các đường sức từ hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới, với vận tốc →vv→. Bỏ qua ảnh hưởng của trọng lực thì nó sẽ quay tròn trong mặt phẳng nằm ngang theo chiều kim đồng hồ (KĐH), hay ngược chiều KĐH?

A.

Electron sẽ quay cùng chiều KĐH, nếu →vv→ hướng từ phải qua trái.

B.

Electron sẽ quay cùng chiều KĐH, nếu →vv→ hướng từ trái qua phải.

C.

Electron luôn quay ngược chiều KĐH, cho dù →vv→ hướng từ trái sang phải hay từ phải qua trái.

D.

Electron luôn quay cùng chiều KĐH, cho dù →vv→ hướng từ trái sang phải hay từ phải qua trái.

Trả lời:

Đáp án đúng: D


Để giải bài toán này, ta cần áp dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực Lorentz tác dụng lên electron. Vì electron mang điện tích âm, ta cần điều chỉnh quy tắc bàn tay trái cho phù hợp.

  1. Quy tắc bàn tay trái (cho điện tích âm): Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa chỉ chiều của vận tốc →v. Khi đó, chiều của lực Lorentz sẽ ngược với chiều ngón cái choãi ra.
  2. Xét trường hợp tổng quát: Vì từ trường hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới, và electron có vận tốc →v nằm ngang, lực Lorentz sẽ có phương nằm ngang và vuông góc với →v. Lực này đóng vai trò là lực hướng tâm, khiến electron chuyển động tròn đều trong mặt phẳng ngang.
  3. Xác định chiều quay:
    • Nếu →v hướng từ trái sang phải: Đặt bàn tay trái sao cho lòng bàn tay hướng lên (để các đường sức từ hướng vào), và chiều từ cổ tay đến ngón giữa hướng từ trái sang phải. Khi đó, ngón cái choãi ra sẽ hướng lên trên, vậy lực Lorentz hướng xuống dưới (vì điện tích âm). Điều này khiến electron quay ngược chiều kim đồng hồ.
    • Nếu →v hướng từ phải sang trái: Đặt bàn tay trái sao cho lòng bàn tay hướng lên (để các đường sức từ hướng vào), và chiều từ cổ tay đến ngón giữa hướng từ phải sang trái. Khi đó, ngón cái choãi ra sẽ hướng xuống dưới, vậy lực Lorentz hướng lên trên (vì điện tích âm). Điều này khiến electron quay ngược chiều kim đồng hồ.
  4. Kết luận: Electron luôn quay ngược chiều kim đồng hồ, bất kể hướng của →v.

Vậy, đáp án đúng là C.

Câu hỏi liên quan