Bài III.1 trang 43 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11. Khi cho dòng điện chạy qua một sợi dây thép thì nhiệt độ của sợi dây này tăng thêm 250°C và điện trở của nó tăng gấp đôi. Xác định hệ số nhiệt điện trớ của một sợi dây thép này. A. 0,004 K-1 B. 0,002 K-1 C. 0,04 K-1 D. 0,005 K-1 Trả lời: Đáp án A Sự phụ thuộc nhiệt độ của điện trở sợi dây thép (kim loại) được xác định theo công thức : \(R = {R_0}\left[ {1 + \alpha \left( {t - {t_0}} \right)} \right]\) với R0 là điện trở ở nhiệt độ ban đầu t0 = 200C, R là điện trở ở nhiệt độ t và α là hệ số nhiệt độ của sợi dây thép. Từ đó suy ra : \({R \over {{R_0}}} = 1 + \alpha (t - {t_0})\) Thay t – t0 = 2500C và R/R0 = n = 2, ta tìm được: \(\alpha = {{n - 1} \over {t - {t_0}}} = {{2 - 1} \over {250}} = 0,004{K^{ - 1}}\) Bài III.8 trang 45 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11. Cho dòng điện không đối có cường độ 10 A chạy qua một bình điện phân chứa dung dịch muối niken trong khoảng thời gian 0,5 giờ. Xác định khối lượng niken giải phóng ra ở catôt của bình điện phân. Cho biết niken có khối lượng mol nguyên tử là 58,7 và hoá trị 2. Trả lời: Áp dụng công thức Faraday về điện phân: \(m = {1 \over {96500}}.{A \over n}.It\) Ta tìm được khối lượng niken giải phóng ra ở catot của bình điện phân: \(m = {1 \over {96500}}.{{58,7} \over 2}.10.1800 = 5,47g\) Bài III.9 trang 45 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11. Cho dòng điện không đổi chạy qua hai bình điện phân mắc nối tiếp : bình thứ nhất dung dịch đồng sun phát (CuSO4), bình thứ hai chứa dung dịch bạc nitrat (AgNO3).. Xác định khối lượng đồng bám vào catôt của bình thứ nhất khi khối lượng bạc bám vào catôt của bình thứ hai là 40,24 g trong cùng khoảng thời gian điện phân. Đồng có khối lượng moi nguyên tử A1 = 63,5 g/mol và hoá trị n1 = 2 ; bạc có khối lượng mol nguyên tử A2= 108 g/mol và hoá trị n2 =1. Trả lời: Áp dụng công thức Faraday về điện phân ta có: Khối lượng đồng bám vào catot: \({m_1} = {1 \over {96500}}.{{{A_1}} \over {{n_1}}}.It\) Khối lượng bạc bám vào catot: \({m_2} = {1 \over {96500}}.{{{A_2}} \over {{n_2}}}.It\) Từ đó suy ra: \({{{m_1}} \over {{m_2}}} = {{{A_1}} \over {{A_2}}}.{{{n_2}} \over {{n_1}}} \Rightarrow {m_1} = {m_2}.{{{A_1}} \over {{A_2}}}.{{{n_2}} \over {{n_1}}}\) Thay số ta tìm được: \({m_1} = 40,24.{{63,5} \over {108}}.{1 \over 2} \approx 11,8g\) Bài III.10 trang 45 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11. Để xác định đương lượng điện hoá của đồng (Cu), một học sinh đã cho dòng điện có cường độ 1,2 A chạy qua bình điện phân chứa dung dịch đồng sunphat (CuSO4) trong khoảng thời gian 5,0 phút và thu được 120 mg đồng bám vào catôt. Hỏi giá trị đương lượng điện hoá của đồng tính theo kết quả của thí nghiệm này bằng bao nhiêu ? Xác định sai số tỉ đối của kết quả thí nghiệm do học sinh thực hiện với kết quả tính toán theo định luật II Fa-ra-đây về điện phân khi lấy khối lượng mol nguyên tử của đồng A = 63,5 g/mol và hoá trị n = 2. Trả lời: Đương lượng điện hóa của đồng tính theo: Kết quả thí nghiệm của học sinh có giá trị bằng: \(k' = {m \over q} = {m \over {It}} = {{{{120.10}^{ - 3}}} \over {1,2.5.60}} = {3,33.10^{ - 4}}g/C\) Kết quả tính theo định luật II Faraday có giá trị bằng: \(k = {1 \over F}.{A \over n} = {1 \over {96500}}.{{63,5} \over 2} = {3,29.10^{ - 4}}g/C\) Sai số tỉ đối của kết quả thí nghiệm so với kết quả tính theo định luật II Faraday về điện phân: \({{\Delta k} \over k} = {{\left| {k' - k} \right|} \over k} = {{\left| {{{3,33.10}^{ - 4}} - {{3,29.10}^{ - 4}}} \right|} \over {{{3,29.10}^{ - 4}}}} \approx 1,2\% \) Bài III.11 trang 45 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11. Trong bình điện phân dung dịch đồng sunphat (CuSO4) có anôt bằng đồng, người ta nối ba lá đồng mỏng 1, 2, 3 có cùng diện tích mặt ngoài 10 cm2 với catôt sao cho khoảng cách từ mỗi lá đồng đến anôt lần lượt là 10, 20, 30 cm (Hình III. l) Đặt hiệu điện thế u = 15 V vào hai điện cực của bình điện phân. Đồng có khối lượng mol nguyên tử A = 63,5 g/mol và hoá trị n = 2. Điện trở suất của dung dịch điện phân là 0,20 Ω.m. Xác định : a) Điện trở của mỗi phần dung dịch nằm giữa anôt và mỗi lá đồng 1,2, 3. b) Khối lượng đồng bám vào mỗi lá đồng sau thời gian t = 1 giờ. Trả lời: a) Bình điện phân chứa dung dịch muối của kim loại dùng làm các điện cực đóng vai trò như một điện trở thuần khi có dòng điện chạy qua nó. Do đó, điện trở và cường độ dòng điện chạy qua mỗi phần dung dịch điện phân giữa anot và mỗi lá đồng 1, 2, 3 được tính theo các công thức: \(R = \rho {\ell \over S};I = {U \over R}\) Vì các phần dung dịch này có cùng điện trở suất ρ = 0,20 Ω.m và cùng tiết diện S = 10.10-4 m2 nhưng có độ dài l khác nhau nên ta tìm được: - Với l1= 10cm: \({R_1} = 0,20.{{{{10.10}^{ - 2}}} \over {{{10.10}^{ - 4}}}} = 20\Omega ;{I_1} = {U \over {{R_1}}} = {{15} \over {20}} = 0,75A\) - Với l2 = 20cm: \({R_2} = 0,20.{{{{20.10}^{ - 2}}} \over {{{10.10}^{ - 4}}}} = 40\Omega ;{I_1} = {U \over {{R_1}}} = {{15} \over {40}} = 0,375A\) - Với l3 = 30cm: \({R_3} = 0,20.{{{{30.10}^{ - 2}}} \over {{{10.10}^{ - 4}}}} = 60\Omega ;{I_1} = {U \over {{R_1}}} = {{15} \over {60}} = 0,25A\) b) Theo công thức Faraday về điện phân, đồng bám vào mỗi lá đồng 1,2,3 sau thời gian t = 1h = 3600s có khối lượng tương ứng tính bằng: \(m = {1 \over F}.{A \over n}.It = {1 \over {96500}}.{A \over n}.It\) - Với I1= 0,75A: \({m_1} = {1 \over {96500}}.{{63,5} \over 2}.0,75.3600 \approx 888mg\) - Với I2= 0,375A: \({m_1} = {1 \over {96500}}.{{63,5} \over 2}.0,375.3600 \approx 444mg\) - Với I3= 0,25A: \({m_1} = {1 \over {96500}}.{{63,5} \over 2}.0,25.3600 \approx 296mg\) Bài III.12 trang 46 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11. Xác địrih số êlectron phát ra từ catôt sau mỗi giây khi dòng điện chạy qua đèn điôt chân không đạt giá trị bão hoà Ibh =13,6 mA . Cho biết điện tích của êlectron là -e = -l,6.10-19C. Trả lời: Trong đèn điot chân không, lượng điện tích của N electron tải từ catot sang anot sau mỗi giây tính bằng: q = Ne. Khi cường độ dòng điện trong đèn điot đạt giá trị bão hòa Ibh thì lượng điện tích này đúng bằng cường độ dòng điện bão hòa Ibh: q = Ibh. Từ đó ta suy ra: \(N = {{{I_{bh}}} \over e} = {{{{13,6.10}^{ - 3}}} \over {{{1,6.10}^{ - 19}}}} = {8,5.10^{16}}electron\) Bài III.13 trang 46 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11. Xác định vận tốc chuyển động nhiệt của êlectron ở nhiệt độ T = 2500 K. Cho biết êlectron có khối lượng m = 9,1.10-31kg và năng lượng chuyển động nhiệt ở nhiệt độ T là \(\varepsilon = {{3kT} \over 2}\) với k = 1,38.10-23 J/K là hằng số Bôn-xơ-man. Trả lời: Ở nhiệt độ T, electron có động năng \({W_d} = {{m{u^2}} \over 2}\) đúng bằng năng lượng chuyển động nhiệt \(\varepsilon = {{3kT} \over 2}\) của nó: \({{m{u^2}} \over 2} = {{3kT} \over 2}\) Từ đó suy ra vận tốc chuyển động nhiệt của electron bằng: \(u = \sqrt {{{3kT} \over m}} = \sqrt {{{{{3.1,38.10}^{ - 23}}.2500} \over {{{9,1.10}^{ - 31}}}}} \approx {3,37.10^5}m/s\) Bài III.14 trang 46 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11. Xác định vận tốc v của êlectron bay trong điện trường giữa anôt và catôt của điôt chân không khi hiệu điện thế giữa hai điện cực này là UAK = 1800 V. Cho biết êlectron có khối lượng m = 9,1,10-31 kg và điện tích -e = -l,6.10-19C. Coi rằng êlectron bay ra khỏi catôt với vận tốc v0 = 0. Trả lời: Gọi U là hiệu điện thế giữa anot và catot. Trong điot chân không, electron chịu tác dụng của điện trường, bay từ catot đến anot. Khi đó độ biến thiên động năng của electron có giá trị bằng công của lực điện trường: \({{m{v^2}} \over 2} - {{mv_0^2} \over 2} = eU\) Vì vận tốc chuyển động nhiệt của electron khá nhỏ có thể bỏ qua, nên có thể xem như electron rời khỏi catot với vận tốc v0 = 0. Như vậy, ta suy ra: \({{m{v^2}} \over 2} = eU \Rightarrow v = \sqrt {{{2eU} \over m}} \) Thay số, ta tìm được: \(v = \sqrt {{{{{2.1,6.10}^{ - 19}}.1800} \over {{{9,1.10}^{ - 31}}}}} \approx {2,5.10^7}m/s\) Bài III.15 trang 46 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11. Vẽ sơ đồ mạch chỉnh lưu dòng điện dùng bốn điôt bán dẫn mắc thành một cầu chỉnh lưu, trong đó ghi rõ chiều của dòng điện chạy qua mỗi điôt và qua điện trở tải. Trả lời: Cầu chỉnh lưu (Hình III.1G) gồm bốn điot bán dẫn được nối với nhau tại các điểm 1 – 2 – 3 – 4, trong đó hai đầu 1 – 3 nối với nguồn điện xoay chiều ~u và hai đầu 2 – 4 nối với điện trở tải R. Chiều dòng điện chạy qua mỗi điôt trong mạch cầu và qua điện trở tải được chỉ thị bằng các mũi tên. Bài III.16 trang 46 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11. Bảng dưới đây ghi kết quả đo cường độ dòng điện I chạy qua điôt chỉnh lưu loại D4007 tương ứng với hiệu điện thế U đặt vào hai cực của điôt: a) Hãy vẽ đồ thị I = f(U) biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I chạy qua điôt chỉnh lưu vào hiệu điện thế U giữa hai cực của điôt bán dẫn. b) Đồ thị này cho thấy điôt chỉnh lưu có tác dụng như thế nào ? Trả lời: a) Đồ thị I = f(U) có dạng như hình III.2G. Chọn tỉ xích trên các trục tọa độ: - trục hoành biểu diễn hiệu điện thế U : 10 ô ứng với 0,25V; - trục hoành biểu diễn cường độ dòng điện I : 10 ô ứng với 5,00mA. b) Đồ thị này cho thẩy điôt chỉnh lưu chỉ cho dòng điện chạy qua nó theo một chiều ứng với các giá trị dương của hiệu điện thế U đặt vào hai cực của nó. Hơn nữa cường độ dòng điện I chạy qua điôt chỉ tăng mạnh khi U > 0,3V – 0,4V.
