Bài trắc nghiệm bài 3.1 trang 35 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Chọn công thức đúng : Điện trở của dây dẫn kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ được diễn tả theo công thức : A. \({R_1} = {R_0}\left( {1 - \alpha \Delta t} \right)\). B. \({R_t} = {R_0}\left( {1 + \alpha \Delta t} \right)\). C. \({R_t} = \alpha {R_0}\Delta t\). D. \({R_t} = {R_0}\left( {\alpha \Delta t - 1} \right)\). Đáp án: B Bài trắc nghiệm bài 3.2 trang 35 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số \({\alpha _1} = 42\mu V/K\) được đặt trong không khí ở \({20^o}C\), còn mối hàn kia được nung nóng đến \({320^o}C\). Suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện này bằng bao nhiêu ? A. E = 13,60 mV. B. E = 12,60 mV. C. E = 13,64 mV. D. E = 12,64 mV. Đáp án: B Bài trắc nghiệm bài 3.3 trang 35 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Chọn câu đúng. Hiện tượng phân li các phân tử hòa tan dung dịch điện phân A. là kết quả của dòng điện chạy qua chất điện phân. B. là nguyên nhân duy nhất của sự xuất hiện dòng điện chạy qua chất điện phân. C. là dòng điện trong chất điện phân. D. tạo ra các hạt tải điện trong chất điện phân. Đáp án: D Bài trắc nghiệm bài 3.4 trang 35 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Câu nào đúng ? Để tiến hành các phép đo cần thiết cho việc xác định đương lượng điện hóa của một kim loại nào đó, ta cần phải sử dụng các thiết bị A. cân, ampe kế, đồng hồ bấm giây. B. cân, vôn kế, đồng hồ bấm giây. C. vôn kế, ôm kế, đồng hồ bấm giây. D. ampe kế, vôn kế, đồng hồ bấm giây. Đáp án: A Bài trắc nghiệm bài 3.5 trang 36 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Câu nào đúng ? Để xác định số Fa-ra-đây ta cần phải biết A và n của chất khảo sát, đồng thời phải đo khối lượng của chất đó A. bám vào một điện cực và cường độ dòng điện. B. bám vào anot và thời gian chạy qua chất điện phân của các ion dương. C. bám vào catot và thời gian chạy qua chất điện phân của các ion âm. D. bám vào một điện cực và điện lượng chạy qua chất điện phân. Đáp án: D Bài trắc nghiệm bài 3.6 trang 36 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Chọn đáp số đúng. Biết niken có khối lượng mol nguyên tử A = 58,71 g/mol và n = 2. Bằng phương pháp điện phân, trong thời gian 1 giờ, cho dòng điện có cường độ 10 A chạy qua bình điện phân thì khối lượng niken bám vào catot của bình là: A. \({8.10^{ - 3}}kg\) B. \(10,{95.10^{ - 3}}kg\) C. \(12,{35.10^{ - 3}}kg\) D. \(15,{27.10^{ - 3}}kg\) Đáp án: B Bài trắc nghiệm bài 3.7 trang 36 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Chọn đáp án đúng. Đương lượng điện hóa của đồng là \(k = {1 \over F}{A \over n} = 3,{3.10^{ - 7}}kg/C\). Muốn cho trên catot của bình điện phân chứa dung dịch đồng sunfat ( ) xuất hiện 0,33 kg đồng thì điện lượng chạy qua bình phải là: A. \({1.10^5}C\). B. \({1.10^6}C\). C. \({5.10^6}C\). D. \({1.10^7}C\). Đáp án: B Bài trắc nghiệm bài 3.8 trang 36 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Chọn đáp án đúng. Khi cường đô dòng điện bão hòa trong chân không bằng 5 mA, thì trong thời gian 2s số electron bứt ra khỏi mặt catot là A. \(5,{6.10^6}\) electron. B. \(6,{25.10^{16}}\) electron. C. \(6,{1.10^{16}}\) electron. D. \(6,{0.10^{16}}\) electron. Đáp án: B Bài trắc nghiệm bài 3.9 trang 36 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Chọn câu đúng. A. Dòng điện trong chân không là dòng dịch chuyển có hướng của các electron bứt ra từ mặt catot bị đốt nóng. B. Dòng điện trong điôt chân không tuân theo định luật Ôm. C. Cường độ dòng điện trong điôt chân không luôn luôn tăng lên khi hiệu điện thế tăng. D. Chiều của dòng điện trong chân không tùy thuộc vào anot được nối với cực dương hoặc cực âm của nguồn điện. Đáp án: A Bài trắc nghiệm bài 3.10 trang 37 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Câu nào sai ? A. Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do ngược chiều điện trường. B. Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng của các lỗ trống theo chiều điện trường và các electron ngược chiều điện trường. C. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường về âm cực và các ion âm và electron tự do ngược chiều điện trường về dương cực. D. Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion âm và electron tự do ngược chiều điện trường và của các ion dương theo chiều điện trường. Đáp án: C Bài trắc nghiệm bài 3.11 trang 37 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một bình điện phân chứa dung dịch bạc nitrat ( \(AgN{O_3}\) ), có điện trở là \(5\Omega\). Anot của bình bằng bạc ( \(Ag\) ) và hiện điện thế đặt vào hai điện cực của bình là 20 V. Cho biết bạc có khối lượng mol nguyên tử là A = 108 g/mol và n = 1. Hỏi khối lượng m của bạc bám vào catot sau 32 phút 10 giây là bao nhiêu ? A. m = 8,64 g. B. m=8,64 mg. C. m = 4,32 g. D. m = 4,32 mg. Đáp án: A Bài trắc nghiệm bài 3.12 trang 37 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Chọn câu đúng. Khối lượng khí clo sản ra trên cực anot của các bình điện phân K, L và M (Hình 3.1) trong một khoảng thời gian nhất định sẽ: A. bằng nhau trong cả ba bình điện phân. B. nhiều nhất trong bình K và ít nhất trong bình M. C. nhiều nhất trong bình L và ít nhất trong bình M. D. nhiều nhất trong bình M và ít nhất trong bình K. Đáp án: A Bài 3.13 trang 37 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Dây tóc bóng đèn (220 V- 200W) khi đèn sáng bình thường ở \({2500^o}C\) có điện trở lớn gấp 10,8 lần so với điện trở của nó ở \({100^o}C\). Tìm hệ số nhiệt điện trở \(\alpha \) và điện trở \({R_0}\) của dây tóc ở \({100^o}C\) Coi rằng điện trở của dây tóc bóng đèn ở khoảng nhiệt độ này tăng tỉ lệ bậc nhất theo nhiệt độ. Giải : Ta có \(R = {R_0}\left[ {1 + \alpha \left( {t - {t_0}} \right)} \right]\). Từ đó: \(\alpha = {1 \over {t - {t_0}}}\left( {{R \over {{R_0}}} - 1} \right) \approx 4,{1.10^{ - 3}}{K^{ - 1}}\) Điện trở R của dây tóc bóng đèn khi đèn sáng bình thường là : \(R = {{{U^2}} \over P} = 242\Omega \); do đó: \({R_0} = {R \over {10,8}} \approx 22,4\Omega \). Bài 3.14 trang 38 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Do những nguyên nhân gì mà điện dẫn xuất của chất điện phân tăng khi nhiệt độ tăng ? Giải : Khi nhiệt độ tăng, điện dẫn suất của chất điện phân tăng lên là do hai nguyên nhân : - Chuyển động nhiệt của các phẩn tử tăng, nên khả năng phân li thành ion tăng do tác dụng của các va chạm. - Độ nhớt của dung dịch giảm làm cho các ion chuyển động được dễ dàng hơn. Bài 3.15 trang 38 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Khi có dòng điện đi qua dung dịch điện phân, ta thấy các ion dương và âm không ngừng bị trung hòa ở các điện cực (sau khi trao điện tích cho điện cực). Những nguyên nhân gì khiến cho nồng độ ion trong dung dịch giữ ở mức độ không đổi ? Giải : Với một nồng độ dung dịch nhất định, ở một nhiệt độ nhất định, thì mỗi dung dịch điện phân có một mật độ ion (số ion tỏng một đơn vị thể tích) nhất định. Mật độ ion nhất định đó là kết quả của sự cân bằng động : số các ion mới được tạo thành do phân li đúng bằng số ion mất đi do sự tái hợp. Khi có dòng điện chạy qua dung dịch, ta thấy mặc dù bên trong dung dịch có sự dịch chuyển các ion ngược chiều nhau, nhưng sự cân bằng động nói trên không bị phát hủy. Trái lại, ở gần các điện cực, mật độ ion giảm do sự trao đổi điện tích của ion cho điện cực. Nhưng cũng chính tại đó, khả năng phân li lại mạnh lên, số ion được tạo thành do sự phân li lại lớn hơn số ion mất đi do tái hợp. Chính quá trình này đã cung cấp các ion cho sự điện phân làm cho mật độ ion trong dung dịch không thay đổi. Bài 3.16 trang 38 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một bộ nguồn điện gồm 30 pin mắc thành ba nhóm nối tiếp, mỗi nhóm có 10 pin mắc song song; mỗi pin có suất điện động \(\xi = 0,9 V\) và điện trở trong \(r = 0,6\Omega\). Một bình điện phân đựng dung dịch \(CuS{O_4}\) có điện trở \(R = 205\Omega\) được mắc vào hai cực của bộ nguồn nói trên. Anot của bình điện phân bằng đồng. Tính khối lượng đồng bám vào catot của bình trong thời gian 50 phút. Giải: Ta có \({\xi_b} = 3\xi,{r_b} = {{3r} \over {10}}\), áp dụng \(I = {{{\xi_b}} \over {R + {r_b}}}\) và \(m = {1 \over F}.{A \over n}It\) Thay các giá trị của \(\xi\), r và R ta tìm được I và sau đó xác định được m. \(m = 0,{013.10^{ - 3}}kg\). Bài 3.17 trang 38 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Người ta bố trí các điện cực của một bình điện phân đựng dung dịch \(CuS{O_4}\) như trên Hình 3.2, trong đó các điện cực đều bằng đồng. a, Khối lượng đồng bám vào các điện cực 1,2 và 3 có bằng nhau không ? b, Giả sử diện tích của các điện cực âm đều bằng nhau và bằng \(S = 10c{m^2}\), còn khoảng cách của chúng đến anot lần lượt là \({l_1} = 30cm,{l_2} = 20cm\) và \({l_3} = 10cm\). Đặt vào hai điện cực của bình một hiệu điện thế U = 15 V. Hãy xác định khối lượng đồng \({m_1},{m_2}\) và \({m_3}\) bám vào mỗi catot sau một giờ, biết rằng điện trở suất của dung dịch điện phân là \(\rho = 0,2\Omega .m\) Giải : a, Khác nhau. b, Điện trở của dung dịch điện phân phụ thuộc vào khoảng cách giữa anot và catot. Bản cực nào càng xa anot thì điện trở của phần dung dịch nằm giữa nó với anot càng lớn. Gọi \({R_1},{R_2}\) và \({R_3}\) là điện trở của dung dịch điện phân tương ứng với vị trí của các điện cực 1,2 và 3, ta có : \(\eqalign{ & {I_1} = {U \over {{R_1}}} = {{US} \over {\rho {l_1}}}; \cr & {I_2} = {U \over {{R_2}}} = {{US} \over {\rho {l_2}}}; \cr & {I_3} = {U \over {{R_3}}} = {{US} \over {\rho {l_3}}} \cr} \) Từ đó tính \({m_1},{m_2}\) và \({m_3}\) theo công thức : \(\eqalign{ & {m_1} = {1 \over F}.{A \over n}{I_1}t; \cr & {m_2} = {1 \over F}.{A \over n}{I_2}t \cr} \) và \({m_3} = {1 \over F}.{A \over n}{I_3}t\) \({m_1} \approx 298mg;{m_2} \approx 447mg;\) \({m_3} \approx 895mg\). Bài 3.18 trang 38 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Khi điện phân một dung dịch muối ăn trong nước, người ta thu được khí hidro vào một bình có thể tích V = 1 lít. Hãy tính công thực hiện bởi dòng điện khi điện phân, biết rằng hiệu điện thế đặt vào hai cực của bình là U = 50 V. áp suất của khí hidro trong bình bằng \(\rho = 1,3atm\) và nhiệt độ của khí hidro là \(t = {27^o}C\). Giải : Gọi q là điện lượng dịch chuyển qua dung dịch điện phân đi đến điện cực. Công của dòng điện là : A = qU Trong đó U = 50 V. Cứ mỗi phân tử \({H_2}\) đến điện cực thì trao cho điện cực một điện tích là \(2\left| e \right|\), với \(\left| e \right| = 1,{6.10^{ - 19}}C\). Nếu gọi n là số phân tử hidro đến điện cực thì điện lượng \(q = 2n\left| e \right|\). Để tìm n, áp dụng phương trình trạng thái của chất khí : \({{pV} \over T} = {{{p_0}{V_0}} \over {{T_0}}}\) Trong đó : \(p = 1,3atm \approx 1,{3.10^5}N/{m^2}\) \(\eqalign{ & V = 1l = {10^{ - 3}}{m^3} \cr & T = 273 + t = 300K \cr & {p_0} = 1atm = {10^5}N/{m^2} \cr} \) \({V_0}\) là thể tích của lượng khí hidro nói trên ở \({T_0} = 273K\) (tức \({0^o}C\)). Từ đó rút ra : \({V_0} = {{{T_0}} \over T}.{p \over {{p_0}}}V\) Mặt khác ta đã biết, ở áp suất \({p_0}\) và nhiệt độ \({T_0}\) thì cứ \(22,4{m^3}\) hidro có \(N = 6,{02.10^{26}}\) phân tử hidro, nghĩa là cứ \(1{m^3}\) hidro sẽ có \({N \over {22,4}}\) phân tử hidro. Vậy, nếu ta có \({V_0}{m^3}\) hidro ở áp suất \({p_0}\) và nhiệt độ \({T_0}\) thì sẽ có : \(n = {N \over {22,4}}{V_0}\) phân tử hidro. Từ đó : \(\eqalign{ & A = qU = 2n\left| e \right|U = 2.{N \over {22,4}}{V_0}\left| e \right|U \cr & = 2.{N \over {22,4}}.{{{T_0}} \over T}.{p \over {{p_0}}}V\left| e \right|U \cr} \) Thay số ta được: \(A = 5,{09.10^5}J\) Bài 3.19 trang 39 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Muốn nạ đồng một tấm sắt có diện tích tổng cộng \(200c{m^2}\), người ta dùng tấm sắt làm catot của một bình điện phân đựng dung dịch \(CuS{O_4}\) và một anot là một thanh đồng nguyên chất, rồi cho một dòng điện có cường độ I = 10 A chạy qua trong thời gian t = 20 giờ 40 phút 50 giây. Tìm chiều dày của lớp đồng bám trên mặt tấm sắt. Cho biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là A = 64 g/mol và n = 2, khối lượng riêng của đồng \(\rho = 8,9g/c{m^3}\). Giải : Theo định luật Fa-ra-đây, lượng đồng bám vào catot là : \(m = {1 \over F}.{A \over n}It = 0,032kg = 32g\) Thể tích đồng bám vào catot là : \(V = {m \over \rho } = 3,6c{m^3}\) Suy ra bề dày của lớp mạ trên tấm sắt (catot) là : \(d = {V \over S} = 1,{8.10^{ - 2}}cm\) Bài 3.20 trang 39 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Trong kĩ thuật sản xuất các vật liệu bán dẫn, người ta cần đặc biệt chú ý đến mức độ tinh khiết của chúng. Chẳng hạn đối với bán dẫn Si, lượng tạp chất trong tinh thể Si nguyên liệu không được quá \({10^{ - 8}} \div {10^{ - 10}}\). Tại sao ? Giải : Tạp chất có thể làm thay đổi tính chất dẫn điện của bán dẫn một cách đáng kể. Vì vậy, bán dẫn nguyên liệu ban đầu cần phải chứa rất ít tạp chất. Nồng độ tạp chất này cần nhỏ hơn hoặc cùng bậc với nồng độ hạt tải điện do sự dẫn điện riêng gây nên. Có như thế, người ta mới có thể chủ động điều khiển mật độ hạt tải điện và loại bán dẫn bằng cách pha các tạp chất mong muốn vào. Bài 3.21 trang 39 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Khi tiến hành các phép đo các đặc trưng của bán dẫn, người ta đều thực hiện trong điều kiện ánh sáng rất yếu hoặc trong bóng tối. Tại sao phải làm như vậy ? Giải : Ta đã biết ánh sáng thích hợp chiếu vào bán dẫn sẽ làm tăng số electron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn, làm tăng độ dẫn điện của bán dẫn. Đó là hiện tượng quang điện. Trong ánh sáng trắng có những thành phần có thể gây nên hiện tượng quang điện, do đó làm sai lệch các phép đo các đặc trưng của bán dẫn. Bài 3.22 trang 39 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Khi nêu giá trị điện trở suất của một mẫu bán dẫn, người ta thường cho biết luôn nhiệt độ của mẫu. Tại sao phải như vậy? Giải : Điện trở suất của bán dẫn phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ : khi nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh. Đó là vì nhiệt độ càng cao, càng có nhiều cặp electron - lỗ trống được phát sinh. Vì vậy, ở mỗi nhiệt độ, điện trở suất của vật liệu bán dẫn có một giá trị. Bài 3.23 trang 39 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một mẫu bán dẫn hình hộp chữ nhật có kích thước \(0,2 \times 0,5 \times 1,0c{m^3}\). Mật độ hạt tải điện của bán dẫn là \({n_0} = {10^{22}}{m^{ - 3}}\) Một dòng điện có cường độ l = 5 mA chạy theo chiều dài của mẫu. Hãy tính vận tốc trung bình của chuyển động có hướng của các hạt tải điện. Giải : Mật độ dòng điện có giá trị \(j = {I \over S}\), với S là điện tích tiết diện của mẫu bán dẫn. Mặt khác \(j = {n_0}qu\), do đó \(u = {j \over {{n_0}q}} = {I \over {{n_0}qS}}\). Thay số, ta có : \(u = {{{{5.10}^{ - 3}}} \over {{{10}^{22}}.1,{{6.10}^{ - 19}}{{.10}^{ - 5}}}} = 0,31m/s\) Bài 3.24 trang 39 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Hiệu số chỉnh lưu của một điôt bán dẫn được xác định bằng tỉ số giữa giá trị số của cường độ dòng điện thuận và dòng điện ngược ứng với cùng một giá trị tuyệt đối của hiệu điện thế đặt vào điôt. Trên Hình 3.3 là đặc tuyến vôn – ampe của một điôt bán dẫn. Hãy xác định hệ số chỉnh lưu của điôt này ở hiệu điện thế 1V và 2V. Giải : Để xác định hệ số chỉnh lưu, cần xác định trị số của cường độ dòng điện thuận và dòng điện ngược ứng với cùng một trị số của hiệu điện thế. Trên Hình 3.1G , ta kẻ hai đường thẳng song song với trục tung và đi qua hai điểm U = -1 V và U = +1 V. Giao tuyến của chúng đặc tuyến vôn –ampe cho ta giá trị cường độ dòng điện ngược và thuận. Theo hình vẽ, ta có \({I_{th}} \approx 50mA,{I_{ng}} \approx 10mA\). Do đó, hệ số chỉnh lưu \({\eta _{1v}} = {{50} \over {10}} = 5\). Làm tương tự đối với \(U = \pm 2V\), ta thu được \({\eta _{2v}} = {{420} \over {10}} = 42\) Nhận xét : Hệ số chỉnh lưu tăng khi hiệu điện thế tăng. Với các điot dùng trong thực tế, cường độ dòng điện ngược chỉ vào khoảng dưới \(1\mu A\). Do đó, hệ số chỉnh lưu rất lớn. Bài 3.25 trang 40 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao -Một vôn kế (Hình 3.4) trên mặt có ghi ( trong đó ? là một chữ số bị mờ). -Một milliampe kế (Hình 3.5). -Một bộ pin . -Một điện trở \(R_x\) có giá trị cỡ . Hãy trình bày và giải thích một phương án thực nghiệm để xác định \(R_x\), một cách chính xác nhất. Giải : Trong các phép đo dùng vôn kế và ampe kế, luôn mắc phải sai số do điện trở của các dụng cụ đo. Để kết quả đo được chính xác, ta cần loại trừ ảnh hưởng của các điện trở \({R_A}\) của ampe kế và \({R_V}\) của vôn kế bằng cách mắc hai mạch điện sau : Mạch 1 : Xác định gần đúng điện trở của ampe kế : \({R_A} = {{{U_1}} \over {{I_1}}}\). Mạch 2 : Xác định điện trở của \({R_x}:{R_x} = {{{U_2}} \over {{I_2}}} - {{{U_1}} \over {{I_1}}}\)
