Lý thuyết và bài tập Vật lý Lớp11 - Chương 3: Dòng điện trong các môi trường

Nội dung text: Lý thuyết và bài tập Vật lý Lớp11 - Chương 3: Dòng điện trong các môi trường

1. Lý thuyết và bài tập Vật lý lớp11 Chương 3:Dòng điện trong các môi trường VẬT LÍ 11 Chương III: DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
2. Lý thuyết và bài tập Vật lý lớp11 Chương 3:Dòng điện trong các môi trường CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG I. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 1. Tính chất điện của kim loại • Kim loại dẫn điện tốt (điện trở suất rất nhỏ hay điện dẫn xuất  = 1/ rất lớn). • Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật ôm (nhiệt độ không đổi). • Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ: o 0: điện trở suất ở to(thường lấy 20 c) = [1 + (t - t )] o o : hệ số nhiệt điện trở 2. Giải thích tính chất điện của kim loại: • Kim loại ở thể rắn có cấu trúc tinh thể; các nguyên tử sắp xếp có trật tự và tuần hoàn tạo thành mạng tinh thể. • Các nguyên tử kim loại mất êlectron hoá trị (ngoài cùng) và trở thành con (+). Các êlectron này (tách khỏi nguyên tử) được gọi là êlectron tự do và chuyển động hỗn loạn trong mạng tinh thể tạo thành khí êlectron tự do chiếm toàn bộ thể tích kim loại. Mỗi kim loại có mật độ êlectron tự do khác nhau (cỡ mật độ nguyên tử). • Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các êlectron tự do ngược chiều điện trường. • Mạng tinh thể kim loại luôn có những chỗ mất trật tự làm lệch hướng chuyển động của các êlectron (va chạm). Các chỗ mất trật tự này có nhiều nguyên nhân: dao động nhiệt của các con (+), biến dạng cơ học hoặc các nguyên tử lạ. Các "va chạm" cản trở chuyển động có hướng của êlectron tự do tạo điện trở. Nhiệt độ càng cao các ion của mạng tinh thể càng dao động mạnh, độ mất trật tự tăng. Sự cản trở chuyển động có hướng của êlectron tự do tăng, điện trở suất của kim loại tăng. • Tác dụng của lực điện trường tạo cho êlectron tự do một năng lượng xác định. Khi "va chạm" một phần hay toàn bộ năng lượng này truyền cho mạng tinh thể kim loại, biến thành nội năng tức chuyển hoá thành nhiệt. II. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN 1. Cặp nhiệt điện - Dòng nhiệt điện - Suất điện động nhiệt điện • Khi hai mối hàn của cặp nhiệt điện đặt ở hai nhiệt độ khác nhau, có dòng nhiệt điện chạy trong mạch (đo được bằng miliampe kê). • Suất điện động E tạo ra dòng điện này gọi là suất điện động nhiệt điện. Hiện tượng phát sinh suất điện động này là hiện tượng nhiệt điện. Thực nghiệm cho kết quả: T: nhiệt độ (tuyệt đối) E = T(T1 – T2) -1 T: hệ số nhiệt điện động (K ) 2. Ứng dụng: Nhiệt kế nhiệt điện và Pin nhiệt điện. III. HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN • Siêu dẫn là hiện tượng mà một kim loại (hay hợp kim) có điện trở giảm đột ngột tới 0 (không) khi nhiệt độ hạ xuống dưới một nhiệt độ Tc nào đó. (Tc: nhiệt độ tới hạn). Khi đó kim loại (hay hợp kim) có tính siêu dẫn và có thể duy trì dòng điện dù không còn nguồn điện. • Hiện tượng này được On-net (Kamerlingh Onnes) khám phá ra lần đầu (1911) với Hg. • Vật liệu siêu dẫn có nhiều ứng dụng quan trọng (tạo từ trường mạnh, ). Hiện nay, các nhà nghiên cứu đang tìm cách chế tạo vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ cao. IV. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN 1. Chất điện phân: Axit, bazơ, muối ở thể nóng chảy hay dung dịch là các chất điện phân. 2. Bản chất dòng điện trong chất điện phân: Dòng điện trong chất điện phân là dòng dịch chuyển có hướng của: • các con (+) theo chiều điện trường. • các con (-) ngược chiều điện trường. V. PHẢN ỨNG PHỤ TRONG HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN Các nguyên tử hoặc phân tử trung hoà có thể: • bám vào điện cực; • thoát lên ở dạng khí; • tượng tác với điện cực hay dung môi gây ra phản ứng phụ (phản ứng thứ cấp). VI. HIỆN TƯỢNG DƯƠNG CỰC TAN 1. Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi: • điện phân một dung dịch muối kim loại. • anốt làm bằng chính kim loại này. 2. Kết quả của điện phân: • Catốt có kim loại bám vào. • Anốt bị mòn dần.
3. Lý thuyết và bài tập Vật lý lớp11 Chương 3:Dòng điện trong các môi trường 3. Dòng điện trong chất điện phân có hiện tượng dương cực tan tuân theo định luật Ôm tương tự đoạn mạch chỉ có điện trở thuần. VII. ĐỊNH LUẬT FARAĐÂY 1. Định luật: a) Khối lượng m của chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ với điện lượng Q truyền qua (đl I): m = k.Q A A b) Đương lượng điện hoá k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam của nguyên tố đó (đl II): k  . n n 2. Công thức: 1 A 1 A F = 96500C/mol: hằng số Farađây. m  Q   I t A : khối lượng mol nguyên tử. F n F n n : hoá trị. 3. Ứng dụng: a) Điều chế một số chất (H2; NaOH; . . . ). b) Luyện kim. c) Mạ điện; đúc điện. VIII. DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG 1. Bản chất dòng điện trong chân không: Dòng điện trong chân không (trong điôt chân không) là dòng dịch chuyển có hướng của các êlectron bứt ra từ catốt bị đốt nóng. 2. Đặc tuyến V - A • Dòng điện trong chân không, không tuân theo định luật ôm. * Với U 0 : U Z thì I Z nhanh. * Với U Ub : Ibh không đổi; T Z thì Ibh Z . • Điôt chân không dẫn điện theo một chiều (U > O) nên được dùng để chỉnh lưu (biến đổi đòng điện xoay chiều thành một chiều). 3. Tia catốt (tia âm cực) • Tia catốt là dòng các êlectron do catốt đốt nóng phát ra và truyền trong chân không. • Tính chất của tia catốt: * bị lệch bởi điện trường và từ trường. Ở ngoài vùng tác động của trường này, tia catôta truyền thẳng. * tia catốt phát ra vuông góc với bề mặt catốt. * tia catốt có năng lượng (động năng của êlectron). * tia catốt có thể đâm xuyên qua một bề dày vật chất (lá kim loại); có khả năng Ion hoá không khí và tác dụng lên kính ảnh. * tia catốt làm phát quang một số chất. • Tia catốt tạo ra trong ống phóng điện tử (ống catốt) bộ phận của máy thu hình (Tivi), máy vi tính, dao động kí điện tử, . . . IX. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 1. Bản chất dòng điện: Dòng điện trong chất khí là dòng dịch chuyển có hướng của: * các ion (+) theo chiều điện trường * các ion (-) và các êlectron tự do ngược chiều điện trường 2. Đặc tuyến V - A • Dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật ôm * Với 0 Uc: Dòng điện tăng vọt do có hiện tượng ion hoá bởi va chạm. Phóng điện tự lực (tự duy trì). • Quá trình phóng điện trong chất khí có kèm theo sự phát sáng. 3. Các dạng phóng điện trong không khí ở điều kiện thường (áp suất bình thường) a) Tia lửa điện: • Phóng điện tự lực khi có điện trường mạnh (106V/m). • Dạng ngoằn ngoèo, nhiều nhánh, không nhất định, gián đoạn. • Thường kèm theo tiếng nổ (do áp suất tăng đột ngột) và tạo ra ôzon (mùi khét). b) Sét: • Phóng điện tự lực giữa các đám mây tích điện trái dấu hoặc giữa đám mây và mặt đất (hiệu điện thế có thể tới 109V; cường độ dòng điện có thể tới 5.104A). • Có tiếng nổ lớn: sấm (giữa hai đám mây) hoặc sét (giữa mây và mặt đất). c) Hồ quang: • Phóng điện tự lực xảy ra ở áp suất thường (không khí) hoặc áp suất thấp (chất khí) giữa hai điện cực với hiệu điện thế không lớn có kèm theo toả nhiệt và toả sáng mạnh (từ 2500oC đến 8000oC).
4. Lý thuyết và bài tập Vật lý lớp11 Chương 3:Dòng điện trong các môi trường • Hồ quang với điện cực than có: * hiệu điện thế 40V  50V. * cường độ hàng chục Ampe. * hai cực phát ánh sáng chói loà và lưỡi liềm sáng yếu ở giữa (khí than cháy). * có sự phát xạ nhiệt êlectron của catốt và ion hoá chất khí giữa hai cực. • Hồ quang được ứng dụng để: * thắp sáng * hàn điện. * luyện kim. 4) Phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp • Với không khí ở áp suất thấp (l mmHg - 0,01 mmHg) và hiệu điện thế vài trăm vôn, sự phóng điện tạo: * miền tối catốt. * cột sáng anốt (phóng điện thành miền). • Khi áp suất đạt tới 0,001 mmHg: * miền tối catốt choán hết ống phóng điện. * thành thuỷ tinh phát ánh sáng lục (ống chân không có tia catốt). • Với các khí khác (Ne; Kr; Ar; . . . ) cột sáng anốt có màu khác nhau (ứng dụng đèn quảng cáo). X. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN 1. Chất bán dẫn • Bán dẫn bao gồm: * một số đơn chất: Si (điển hình); Ge; Se * một số hợp chất: oxyt; sunfua; selenua; telerua; . . (CdTe ; ZnS ; . . . ) • Bán dẫn khác kim loại ở các điểm: * điện trở suất của bán dẫn nằm trong vùng trung gian giữa kim loại và điện môi ( kl > so với mật độ lỗ trống. * P: tạp chất cho (tạp chất đôno) * êlectron: hạt mang điện cơ bản (đa số, nhiều) * lỗ trống: hạt mang điện không cơ bản (thiểu số. ít) * bán dẫn có P: gọi là bán dẫn loại n (hạt tải điện chủ yếu là electron mang điện âm). b) Bán dẫn loại p (bán dẫn lỗ trống): • Xét tinh thể Si có pha các nguyên tử hoá trị 3 như: B; Al; . . . tỉ lệ vài phần triệu. * 3 êlectron hoá trị của B tham gia liên kết cộng hóa trị với Si. Còn thiếu một electron liên kết để đạt cơ cấu bền. * Một êlectron của liên kết giữa các nguyên tử Si có thể chuyển đến tạo liên kết này để lại lỗ trống mang điện tích +e. • Tạp chất B làm tăng số lỗ trống.
5. Lý thuyết và bài tập Vật lý lớp11 Chương 3:Dòng điện trong các môi trường Mật độ lỗ trống tự do >> so với mật độ êlectron * B: tạp chất nhận (tạp chất axepto) * lỗ trống: hạt mang điện cơ bản (đa số, nhiều) * êlectron: hạt mang điện không cơ bản (thiểu số, ít) * bán dẫn có B: bán dẫn loại p (hạt tải điện chủ yếu là lỗ trống mang điện dương) Ghi chú: * Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết: dẫn điện riêng * Sự dẫn điện của bán dẫn p hay n: dẫn điện do tạp chất * Bán dẫn tinh khiết: bán dẫn loại i. 4. Lớp chuyển tiếp p - n a) Sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n: •Ở mặt tiếp xúc, do khuếch tán có hai lớp điện tích: * (+) bên bán dẫn n. * (-) bên bán dẫn p. Các lớp điện tích này tạo ra điện trường trong Et hướng từ n p. Et có tác dụng: * ngăn cản sự khuếch tán hạt mang điện cơ bản (electron từ n p và lỗ trống từ p n) * thúc đẩy sự khuếch tán hạt mang điện không cơ bản (electron từ p n và lỗ trống từ n p) • Sau một thời gian, khuếch tán dừng lại và có Et đạt ổn định: ta có lớp chuyển tiếp p - n. Lớp này hầu như không có hạt tải điện tự do nên gọi là lớp nghèo (hạt tải điện) và có điện trở lớn. b) Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p – n: • Mắc hai đầu của lớp chuyển tiếp p - n như sơ đồ (phân cực thuận) * Et yếu đi (vì En Z [ Et ; En : điện trường ngoài ) * dòng chuyển dời các hạt tải điện cơ bản được tăng cường tạo dòng điện thuận Ith. * U Z : thì Ith tăng nhanh. • Đảo các cực mắc vào hai đầu của lớp chuyển tiếp p - n (phân cực ngược) * Et mạnh lên (vì En Z Z Et ) * chuyển dời của hạt tải điện cơ bản bị ngăn chặn. Chỉ có dòng các hạt không cơ bản tạo dòng điện ngược Ing cường độ nhỏ. * U Z : thì Ing hầu như không tăng. • Đồ thị (đặc tuyến V - A của lớp chuyển tiếp p - n: Lớp chuyển tiếp p - n dẫn điện tốt theo chiều p n (tính chỉnh lưu). Ghi chú: Khi phân cực ngược với |U| khá lớn có hiện tượng đánh thủng do các electron thu động năng đủ lớn để phá vỡ các liên kết làm tăng số êlectron và lỗ trống kiểu thác lũ. Ing tăng nhanh. XI. LINH KIỆN BÁN DẪN 1. Điôt: Điôt là dụng cụ bán dẫn có một lớp chuyển tiếp p - n. a) Điôt chỉnh lưu: • Hoạt động trên cơ sở tính chỉnh lưu của lớp chuyển tiếp p - n. Anốt(A) Catốt(K) • Dòng điện xoay chiều là dòng điện có hiệu điện thế và cường độ biến thiên hàm sin theo thời gian. Trong một nửa chu kì dòng điện sơ ƠỒ mạch chỉnh lưu nửa 1 Trong một nửa chu kì dòng điện chạy theo chiều này, trong nửa chu kì sau dòng điện chạy ngược lại. • Đặt hiệu điện thế xoay chiều vào mạch chỉnh lưu thì dòng điện qua tải tiêu thụ (điện trở R: * Có một chiều (nhưng thay đổi) trong nửa chu kì. * triệt tiêu trong nửa chu kì sau. b) Phôtôđiôt: • Hoạt động dựa trên tính chất sau: Ánh sáng thích hợp chiếu vào lớp chuyển tiếp p - n tạo thêm các cặp êlectron - lỗ trống. Do đó dòng điện ngược của điôt này tăng. • Phôtôđiôt biến đổi tín hiệu ánh sáng thành dòng điện và được dùng làm cảm biến ánh sáng. c) Pin mặt trời: • Khi ánh sáng tạo ra các cặp êlectron - lỗ trống ở lớp chuyển tiếp p - n thì điện trường trong Et tác dụng: đẩy lỗ trống sang bán dẫn p; đẩy êlectron sang bán dẫn n. • Giữa hai đầu lớp chuyển tiếp p - n xuất hiện suất điện động quang điện. Đó là pin quang điện. • Đóng kín mạch, trong mạch có dòng quang điện. Nếu ánh sáng sử dụng là ánh sáng mặt trời ta có pin mặt trời. d) Điôt phát quang (LED:
6. Lý thuyết và bài tập Vật lý lớp11 Chương 3:Dòng điện trong các môi trường Với vật liệu bán dẫn thích hợp thì khi có dòng điện thuận qua lớp chuyển tiếp p - n phát ánh sáng. Ta có điôt phát quang (LED: Light Emitting Diode). Tuỳ bản chất bán dẫn và tạp chất, ánh sáng có màu sắc thay đổi. Điôt phát quang được dùng làm bộ hiển thị, màn hình quảng cáo, nguồn sáng, laze (bán dẫn) . . . e) Pin nhiệt điện bán dẫn Đây là cặp nhiệt điện tạo bởi hai thanh bán dẫn khác loại (p và n). Hệ số nhiệt điện động α T lớn hơn rất nhiều so với cặp nhiệt điện kim loại. Với các dãy cặp nhiệt điện bán dẫn mắc xen kẽ, có hiện tượng nhiệt điện ngược. Hiện tượng này được ứng dụng để chế tạo thiết bị làm lạnh gọn nhẹ, hiệu quả cao. 2. Tranzito a) Cấu tạo : Tranzito là dụng cụ bán dẫn có: * hai lớp chuyển tiếp p - n; * ba khu vực bán dẫn: p - n - p hoặc n - p – n; * với khu vực giữa n hoặc p) rất mỏng (cỡ µm) có mật độ hạt tải điện thấp. • Ba khu vực bán dẫn của tranzito được nối vào mạch bởi các cực gọi là: * cực phát E (êmitơ) * cực góp C (côlectơ) * cực gốc B (bazơ). Lớp chuyển tiếp p - n ở cực E luôn được phân cực thuận Lớp chuyển tiếp p - n ở cực C luôn được phân cực ngược b) Hoạt động: • Để tranzito hoạt động (khuếch đại) được, người ta mắc mạch điện điển hình với tranzito p - n - p có sơ đồ như sau • Do cách phân cực và do mật độ hạt tải điện: * dòng IE chủ yếu do các lỗ trống (phun hạt tải điện). * phần lớn các lỗ trống này tới lớp chuyển tiếp B - C được cuốn qua do điện trường phân cực ngược tạo dòng IC Do đó : IC IE (vì IB > UEB. Vậy UEB đã được khuếch đại thành UCB. • Mối quan hệ giữa các giá trị cường độ dòng điện và hiệu điện thế được thể hiện và tính toán qua các đặc tuyến. Ví dụ: Dạng họ đặc tuyến của một tranzito p - n - p. IB = 0 tranzito ở trạng thái ngắt. IC = const tranzito ở trạng thái bão hoà. XII. CÔNG THỨC & BÀI TẬP T ,T : nhiệt độ tuyệt đối 2 đầu cặp nhiệt điện (oK) I. Tóm tắt lí thuyết : lớn nhỏ A. Dòng điện trong kim loại : 1.Điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ : B.Dòng điện trong chất điện phân : ρ=ρo(1 + α.∆t) hoặc R=Ro(1 + α.∆t) Khối lượng chất giải phóng ra khỏi điện cực (bám vào các -1 A.I.t 1 A α: hệ số nhiệt điện trở(K ) điện cực) m k.q k . q I.t 2.Cường độ dòng điện trong dây dẫn kim loại: 96500.n F n N m I = n.qe.S.v n 6,02.10 23 V V.A F = 96500C/mol: hằng số Farađây. n : mật độ electron trong kim loại (m-3) A : khối lượng mol nguyên tử. qe : điện tích của electron (C) n : hoá trị. S : tiết diện dây dẫn (m2) k: đương lượng điện hóa v : vận tốc trôi của electron (m.s-1) q:điện lượng truyền qua N : số elctron trong kim loại V : thể tích kim loại (m3) Lưu ý : m : khối lượng kim loại A : phân tử khối kim loại 1.Bình điện phân là điện trở khi có hiện tượng cực dương 3.Suất điện động nhiệt điện : tan. Khi bình điện phân là điện trở thì cực dương (anot) bị -1 ξ=αT(Tlớn – Tnhỏ ) αT : hệ số nhiệt điện động (V.K ) mòn và cực âm (katot) có kim loại bám vào. T(oK)=t(oC) + 273 ξ : suất điện động nhiệt điện (V) 2.Bình điện phân là máy thu khi có khí bay lên ở điện cực. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM :Chương 3. Dòng điện trong các môi trường DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Biết
7. Lý thuyết và bài tập Vật lý lớp11 Chương 3:Dòng điện trong các môi trường Câu 1. Hạt tải điện trong kim loại là : A. Các electron của nguyên tử.B. Electron ở lớp trong cùng của nguyên tử. C. Các electron hóa trị đã bay tự do ra khỏi tinh thể.D. Các electron hóa trị chuyển động tự do trong tinh thể. Câu 2. Dòng điện trong kim loại là: A. dòng chuyển động của các êlectrôn tự do. B. dòng êlectrôn tự do chuyển dời có hướng. C. dòng các êlectrôn chuyển động tự do . D. dòng các êlectrôn tự do chuyển động Câu 3. Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của: A. Các ion dương B. Các ion âm C. Các electron D. Các nguyên tử Câu 4. Suất điện động nhiệt điện phụ thuộc vào: A. Hiệu nhiệt độ (T1 - T2) giữa hai đầu mối hàn. B. Hệ số nở dài vì nhiệt α. C. Khoảng cách giữa hai mối hàn. D. điện trở của các mối hàn. Câu 5. Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng A. điện trở của vật dẫn giảm xuống giá trị rất nhỏ khi nhiệt độ giảm xuống thấp B. điện trở của vật giảm xuống rất nhỏ khi điện trở của nó đạt giá trị đủ cao C. điện trở của vật giảm xuống bằng không khi nhiệt độ của vật nhỏ hơn 1 giá trị nhiệt độ nhất định D. điện trở của vật bằng 0 khi nhiệt độ bằng 0K Câu 6. Hiện tượng nhiệt điện chỉ xảy ra khi hàn 2 đầu 2 thanh kim loại có bản chất: A. khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn bằng nhau. B. khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau. C. giống nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn bằng nhau. D. giống nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau. Câu 7. Khi vật dẫn ở trạng thái siêu dẫn, điện trở của nó A. vô cùng lớn. B. có giá trị âm. C. bằng không. D. có giá trị dương xác định. Câu 8. Các kim loại đều A. dẫn điện tốt, có điện trở suất không thay đổi. B. dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ. C. dẫn nhiệt tốt như nhau, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ. D. dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ giống nhau. Câu 9. Hạt tải điện trong kim loại là A. các êlectron của nguyên tử. B. êlectron ở lớp trong cùng của nguyên tử. C. các êlectron hoá trị đã bay tự do ra khỏi tinh thể. D. các êlectron tự do trong kim loại. Câu 10. Nếu gọi 0 là điện trở suất của kim loại ở nhiệt độ ban đầu t 0 thì điện trở suất của kim loại phụ thuộc nhiệt độ t theo công thức nào dưới đây ? A. = 0 + (t-t0) ; với là một hệ số có giá trị dương.B. = 0[1+ (t-t0)] ; với là một hệ số có giá trị âm. C. = 0[1+ (t-t0)] ; với là một hệ số có giá trị dương.D. = 0 + (t-t0) ; với là một hệ số có giá trị âm. Hiểu Câu 11. Phát biểu không đúng về dòng điện trong kim loại A. Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các eletron tự do B. Nhiệt độ trong kim loại càng cao thì dòng điện qua nó bị cản trở càng nhiều C. Nguyên nhân điện trở của kim loại là do sự mất trật tự trong mạng tinh thể D. Khi trong kim loại có dòng điện thì electron sẽ chuyển động cùng chiều điện trường Câu 12. Khi nhiệt độ của khối kim loại tăng 2 lần thì điện trở suất của kim loại đó A. Tăng 2 lần B. Giảm 2 lần C. Không đổi D. Chưa đủ dữ kiện Câu 13. Khi chiều dài của khối kim loại đồng chất tiết diện đều tăng 2 lần thì điện trở suất của kim loại đó A. Tăng 2 lần B. Giảm 2 lầnC. Không đổi D. Chưa đủ dữ kiện Câu 14. Khi đường kính của khối kim loại đồng chất tiết diện đều tăng 2 lần thì điện trở của kim loại A. Tăng 2 lần B. Giảm 2 lần C. Tăng 4 lần D. Giảm 4 lần Câu 15. Chọn câu sai : A. Hạt tải điện trong kim loại là electron tự do. B. Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm nếu nhiệt độ trong kim loại không thay đổi. C. Hạt tải điện trong kim loại là ion. D. Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây tác dụng nhiệt. Câu 16. Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại do sự va chạm của A. các electron với các ion (+) ở các nút mạng.B. các ion (+) ở các nút mạng với nhau. C. các electron với nhau. D. các electron với nhau và với các nút mạng. Câu 17. Câu nào dưới đây nói về tính chất điện của kim loại là không đúng ? A. Kim loại là chất dẫn điện. B. Điện trở suất của kim loại khá lớn, lớn hơn 107 .m C. Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ. D. Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại tăng theo đúng định luật Ôm khi nhiệt độ của dây kim loại thay đổi không đáng kể. Câu 26. Khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của kim loại cũng tăng là do A. chuyển động vì nhiệt của các electron tăng lên. B. chuyển động định hướng của các electron tăng lên.
8. Lý thuyết và bài tập Vật lý lớp11 Chương 3:Dòng điện trong các môi trường C. biên độ dao động của các ion nút mạng tăng lên. D. biên độ dao động của các ion nút mạng giảm đi. Câu 18. Để tăng điện trở của vật dẫn bằng kim loại, ta có thể A. Tăng hiệu điện thế. B. Tăng nhiệt độ. C. Giảm hiệu điện thế. D. Giảm nhiệt độ. Vận dụng Câu 28. Một sợi dây đồng có điện trở 74Ω ở 500 C, có hệ số nhiệt điện ỏ = 4,1.10-3K-1. Điện trở của sợi dây đó ở 1000 C là: A. 86,6Ω B. 89,2 Ω C. 95 Ω D. 82 Ω Câu 29. Ở 200C điện trở suất của bạc là 1,62.10-8Ω.m. Biết hệ số nhiệt điện trở của bạc là 4,1.10 -3K-1. Ở 330K thì điện trở suất của bạc là A. 1,866.10-8Ω.m B. 3,812.10-8Ω.m C. 3,679.10-8Ω.m D. 4,151.10-8Ω.m 0 Câu 30. Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số α T = 65 (mV/K) được đặt trong không khí ở 20 C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 2320C. Suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt khi đó là A. E = 13,00mV. B. E = 13,58mV. C. E = 13,98mV. D. E = 13,78mV 0 -8 Câu 31. Một dây bạch kim ở 20 C có điện trở suất 0 = 10,6.10 .m. Tính điện trở suất của dây bạch kim này ở 11200C. Giả thiết điện trở suất của dây bạch kim trong khoảng nhiệt độ này tăng bậc nhất theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở không đổi là = 3,9.10-3K-1. A. 56,9.10-8 .m B. 45,5.10-8 .m C. 56,1.10-8 .m D. 46,3.10-8 .m Câu 32. Nối cặp nhiệt nhiệt đồng – constantan với một milivôn kế thành một mạch kín. Nhúng mối hàn thứ nhất vào nước đá đang tan và mối hàn thứ hai vào hơi nước sôi, milivôn kế chỉ 4,25 mV. Tính hệ số nhiệt điện động T của cặp nhiệt này. A.42,5 V/K B.4,25V/K C.42,5 mV/K D.4,25 mV/K Vận dụng cao Câu 33. Có 1 lượng kim loại xác định dùng làm dây dẫn, nếu làm dây dẫn với đường kính 1mm thì điện trở của dây là 16Ω, nếu làm dây dẫn với đường kính 2mm thì điện trở của dây thu được: A. 8Ω B. 4Ω C. 2Ω D. 1Ω DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN Biết Câu 1. Trong các dung dịch điện phân, các ion mang điện tích âm là A. Gốc axit và ion kim loại B. Gốc axit và gốc bazơ C. Ion kim loại và bazơ D. Chỉ gốc bazơ Câu 2. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển động có hướng của các : A. chất tan trong dung dịch B. ion dương trong dung dịch C. ion dương và ion âm dưới tác dụng của điện trường trong dung dịch. D. ion dương và ion âm theo chiều của điện trường trong dung dịch. Câu 3. Trong dung dịch điện phân, các hạt tải điện được tạo thành do A. các electron bứt ra khỏi nguyên tử trung hòa.B. sự phân li các phân tử thành ion. C. các nguyên tử nhận thêm electron.D. sự tái hợp các ion thành phân tử. Câu 4. Hạt mang tải điện trong chất điện phân là A. ion dương và ion âm. B. electron và ion dương. C. electron. D. electron, ion dương và ion âm. Câu 5. Khối lượng chất giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ với A. điện lượng chuyển qua bình B. thể tích của dung dịch trong bình C. khối lượng dung dịch trong bình D. khối lượng chất điện phân Câu 6. Đơn vị hằng số Farađây(F) là A. Fara(F) B. Niu tơn (N) C. Cu-lông/ mol(C/mol) D. Héc (Hz) Câu 7. Công thức tính khối lượng chất được giải phóng ra ở điện cực của bình điện phân, với k là đương lượng điện hóa và q là điện lượng chạy qua điện phân k k A. m B. m=k.q C. m=k.q2 D. m q q Câu 8.Theo định luật Farađây về hiện tượng điện phân thì khối lượng chất được giải phóng ra ở điện cực tỉ lệ với: A. số Farađây. B. đương lượng hoá học của chất đó. C. khối lượng dung dịch trong bình điện phân. D. số electron đi qua bình điện phân. Câu 9. Công thức tính khối lượng chất được giải phóng ra ở điện cực của bình điện phân A.F.n A.I.t A A A. m B. m C. m F. .I.t D. m .n.I.t I.t F.n n F Câu 10. Trong bình điện phân năng lượng được chuyển hóa thành điện năng là A. Cơ năng B. Quang năng C. Nhiệt năng D. Hóa năng Hiểu Câu 11. Trường hợp nào sau đây xảy ra hiện tượng dương cực tan? A. Anốt bằng Ag - dd điện phân là CuSO4 . B. Anốt bằng Pt - dd điện phân là AgNO3 . C. Anốt bằng Cu - dd điện phân là AgNO3 . D. Anốt bằng Ag - dd điện phân là AgNO3 .
9. Lý thuyết và bài tập Vật lý lớp11 Chương 3:Dòng điện trong các môi trường Câu 12. Cho các bình điện phân đựng các dung dịch điện phân là muối và các điện cực tương ứng: I. CuSO4-Cu II. ZnSO4-than chì III. FeCl3-Fe IV. H2SO4-platin Bình điện phân nào có hiện tượng dương cực tan. A. I và III B. I và II C. cả 4 bình D. I,II và III Câu 13 : Hiện tượng điện phân không ứng dụng để A. đúc điện B. mạ điện C. sơn tĩnh điện D. luyện nhôm. Câu 14. Hiện tượng điện phân được ứng dụng : A. trong kĩ thuật hàn điện. B. trong kĩ thuật mạ điện C. trong điôt bán dẫn. D. trong ống phóng điện từ Câu 15. Kết quả cuối cùng của quá trình điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực bằng đồng là : A. không có gì thay đổi. B. anot bị ăn mòn. C. đồng bị bám vào katot. D. đồng chạy từ anot sang katot Câu 16. Khi dòng điện chạy qua bình điện phân thì A. các ion âm và electron đi về anot còn các ion dương đi về catôt.B. chỉ các electron đi về anôt còn ion dương đi về catôt. C. chỉ các ion âm đi về anôt còn ion dương đi về catôt.D. chỉ các electron đi từ catôt về anôt Câu 17. Công thức đúng của định luật Fara-đây? A m.F.n m.n A. m F I.t B. m = D.V C. I D. t n t.A A.I.F Câu 18. Khi điện phân dương cực tan, nếu tăng cường độ dòng điện và thời gian điện phân lên 2 lần thì khối lượng chất giải phóng ra ở điện cực là A. không đổi B. tăng 2 lần C. tăng 4 lần D. giảm 4 lần Vận dụng Câu 29. Cho dòng điện chạy qua bình điện phân đựng dung dịch muối của niken, có anôt làm bằng niken, biết nguyên tử khối và hóa trị của niken lần lượt bằng 58,71 và 2. Trong thời gian 1h dòng điện 10A đã sản ra một khối lượng niken bằng: A.8.10-3kg B. 10,95 (g) C. 12,35 (g) D. 15,27 (g). Câu 30. Một bình điện phân đựng dung dịch bạc nitrat với anốt bằng bạc. Điện trở của bình điện phân là R= 2 (Ω). Hiệu điện thế đặt vào hai cực là U= 10 (V). Cho A= 108 và n=1. Khối lượng bạc bám vào cực âm sau 2 giờ là: A. 40,3g B. 40,3 kg C. 8,04 g D. 8,04.10-2 kg Câu 31. Một bình điện phân đựng dung dịch AgNO 3, cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân là I = 1 (A). Cho AAg=108 (đvc), nAg= 1. Lượng Ag bám vào catốt trong thời gian 16 phút 5 giây là: A. 1,08 (mg). B. 1,08 (g) C. 0,54 (g) D. 1,08 (kg). Câu 32. Một bình điện phân đựng dung dịch đồng sunfat (CuSO 4) với anôt bằng đồng. Khi cho dòng điện không đổi chạy qua bình này trong khoảng thời gian 30 phút, thì thấy khối lượng đồng bám vào catôt là 1,143 g. Biết đồng có A = 63,5 g/mol, n = 1. Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân là A. 1,9 mA. B. 1,93 A. C. 0,965 mA. D. 0,965 A. Câu 33. Đương lượng điện hóa của đồng là k = 3,3.10 -7 kg/C. Muốn cho trên catôt của bình điện phân chứa dung dịch CuSO4, với cực dương bằng đồng xuất hiện 16,5 g đồng thì điện lượng chạy qua bình phải là A. 5.103 C. B. 5.104 C. C. 5.105 C. D. 5.106 C. 2+ 2- Câu 34. Người ta mạ đồng với dung dịch CuSO4. Trong dung dịch điện phân xuất hiện các ion Cu và SO4 . Cường độ dòng điện qua bình điện qua bình điện phân là 10 A. Tính thời gian cần thiết để giải phóng 64g Cu. Cho biết A(Cu)=64. A.1,2 h B.3,65h C. 5,36 h D. 2,55 h Câu 35. Điện phân dương cực tan 1 muối trong 1 bình điện phân có cực âm ban đầu nặng 20g. Sau 1h đầu hiệu điện thế giữa 2 cực là 10V thì cực âm nặng 25g. Sau 2h tiếp theo hiệu điện thế giữa 2 cực là 20V thì khối lượng của cực âm là: A. 30g B. 35g C. 40g D. 45g Câu 36. Một que kim loại được phủ lớp niken bằng phương pháp mạ điện, sau thời gian 30 phút có 13,35g niken bám vào que kim loại. Tìm cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân? Biết khối lượng mol nguyên tử niken là 58 g/mol, hóa trị của niken là 2. A. 24,68A B. 15A C. 12,35A D. 59,4A Câu 37. Điện phân dương cực tan một dung dịch muối kim loại chưa biết. Khi cho dòng điện 2A chạy qua bình trong thời gian 1 giờ thì khối lượng cực dương của bình giảm đi 2,39 g. Hỏi cực dương của bình là kim loại gì ? A. Đồng B. Bạc C. Niken D. Kẽm Vận dụng cao Câu 38. Một nguồn điện gồm 10 pin mắc nối tiếp, mỗi pin có suất điện động 1,5V, điện trở trong 0,5Ω. Bình điện phân dung dịch CuSO4 có điện trở 195Ω mắc vào hai cực của bộ nguồn. Trong thời gian 50 phút khối lượng đồng bám vào catốt là A. 0,075g B. 0,75g C. 7,5g D. 0,0075g Câu 39. Muốn mạ đồng 2 mặt tấm kim loại cạnh 15cm và 20cm, người ta dùng tấm kim loại ấy làm catod một bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 với anod làm bằng đồng. Dòng điện qua bình điện phần là 12A chạy trong thời gian 2 giờ 30 phút. Khối lượng riêng của đồng là 8900 kg/m3. Tính độ dày lớp đồng bám trên mặt tấm kim loại? A. 0,13mm B. 0,18mm C. 0,26mm D. 0,36mm
10. Lý thuyết và bài tập Vật lý lớp11 Chương 3:Dòng điện trong các môi trường Câu 39. Chiều dày của lớp niken phủ trên bề mặt tấm kim loại là 0,5mm sau khi điện phân trong thời gian 30 phút. Diện tích mặt phủ tấm kim loại là 30cm 2.Biết niken có khối lượng riêng là 8,9.103kg/m3; nguyên tử khối 58, hóa trị 2. cường độ dòng điện qua bình điện phân: A. I = 2,47 (μA). B. I = 2,47 (mA). C. I = 24,7 (A). D. I = 2,47 (A). DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ Biết Câu 1. Không khí ở điều kiện bình thường không dẫn điện vì A. Các phân tử chất khí không thể chuyển động thành dòng B. Các phân tử chất khí không chứa các hạt mang điện C. Các phân tử chất khí luôn luôn chuyển động hỗn loạn không ngừng D. Các phân tử chất khí luôn trung hòa về điện, trong chất khí không có hạt tải Câu 2. Khi đốt nóng không khí nó trở nên dẫn điện vì A. Vận tốc giữa các phân tử chất khí tăngB. Khoảng cách giữa các phân tử chất khí tăng C. Các phân tử chất khí bị ion hóa thành các hạt mang điện tự doD. Chất khí chuyển động thành dòng có hướng Câu 3. Dòng điện trong chất khí có thể là dòng chuyển động có hướng của : A. các electron mà ta đưa vào trong không khí B. các ion mà ta đưa từ bên ngoài vào trong không khí C. các ion và electron mà ta đưa từ bên ngoài vào trong không khí D. các ion và electron sinh ra trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong không khí. Câu 4. Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực của chất khí , hình thành do : A. phân tử khí bị điện trường mạnh làm ion hóa. B. catôt bị nung nóng phát ra electron. C. quá trình nhân số hạt tải điện kiểu thác lũ trong chất khí. D. chất khí bị tác dụng của các tác nhân ion hóa. Câu 5. Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của A. các ion dương B. các ion âm C. các ion dương và ion âm D. các ion dương, ion âm và electron tự do Câu 6. Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực của chất khí, hình thành do A. phân tử khí bị điện trường mạnh làm ion hoáB. catôt bị nung nóng phát ra electron C. quá trình nhân số hạt tải điện kiểu thác lũ trong chất khíD. chất khí bị tác dụng của các tác nhân ion hoá Câu 7. Nguyên nhân làm xuất hiện các hạt tải điện trong chất khí ở điều kiện thường là A. các electron bứt khỏi các phân tử khí.B. sự ion hóa do va chạm. C. sự ion hoá do các tác nhân đưa vào trong chất khí.D. không cần nguyên nhân nào cả vì đã có sẵn rồi. Câu 8. Cách tạo ra tia lửa điện là : A. Nung nóng không khí giữa hai đầu tụ điện được tích điện.B. Đặt vào hai đầu của hai thanh than một hiệu điện thế 40- 50V. C. Tạo một điện trường khoảng 3.106 V/m trong chân không.D. Tạo một điện trường khoảng 3.106 V/m trong không khí. Câu 9. Khi tạo ra hồ quang điện, ban đầu ta cần phải cho hai đầu thanh than chạm vào nhau để : A. Tạo ra cường độ điện trường rất lớn. B. Tăng tính dẫn điện ở chỗ tiếp xúc của hai thanh than. C. Làm giảm điện trở ở chỗ tiếp xúc của hai thanh than đi rất nhỏ. D. Làm tăng nhiệt độ ở chỗ tiếp xúc của hai thanh than lên rất lớn. Câu 10. Phát biểu nào là đúng? A. Hạt tải điện trong chát khí chỉ có các các ion dương và ion âm.B. Dòng điện trong chất khí tuân theo định luật Ôm. C. Hạt tải điện cơ bản trong chất khí là electron, ion dương và ion âm. D. Cườngđộ dòng điện trong chất khí ở áp suất bình thường tỉ lệ thuận với hiệu điện thế. Hiểu Câu 11. Hiện tượng nào không phải là hiện tượng phóng điện trong chất khí A. đánh lửa ở buzi B. Sét C. hồ quang điện D. dòng điện chạyy qua thủy ngân Câu 12. Hiện tượng hồ quang điện được ứng dụng : A. trong kĩ thuật hàn điện. B. trong kĩ thuật mạ điệnC. trong điôt bán dẫn. D. trong ống phóng điện từ Câu 13. Chọn câu sai A. Ở điều kiện bình thường, không khí là điện môi.B. Khi bị đốt nóng chất khí trở nên dẫn điện. C. Nhờ tác nhân ion hóa, trong chất khí xuất hiện các hạt tải điện. D. Khi nhiệt độ hạ đến dưới 0 0C các chất khí dẫn điện tốt. Câu 14. Cơ chế nào không phải là cách dẫn điện trong quá trình dẫn điện tự lực ở chất khí A. dòng điện làm nhiệt độ khí tăng cao khiến phân tử bị ion hóa B. điện trường trong chất khí rất mạnh khiến phân tử khí bị ion hóa ngay ở nhiệt độ thấp C. catôt bị làm nóng đỏ lên có khả năng tự phát ra eletron D. đốt nóng khí để nó bị ion hóa tạo thành điện tích Câu 15. Chọn câu sai A. Trong quá trình phóng điện thành tia chỉ có sự ion hóa do va chạm B. quá trình phóng điện trong chất khí thường kèm theo sự phát sáng