Giải SBT Lí 11 Bài 16: Dòng điện trong chân không

Mục lục Giải SBT Lí 11 Bài 16. Dòng điện trong chân không

Bài 16.1 trang 40 SBT Lí 11: Câu nào dưới đây nói về điều kiện để có dòng điện chạy qua đèn điôt chân không là đúng?

A. Chỉ cần đặt một hiệu điện thế U_AK có giá trị dương giữa anôt A và catôt K của đèn.

B. Phải nung nóng catôt K bằng dòng điện, đồng thời đặt hiệu điện thế U_AK có giá trị âm giữa anôt A và catôt K của đèn.

C. Chỉ cần nung nóng catôt K bằng dòng điện và nối anôt A với catôt K qua một điện kế nhạy.

D. Phải nung nóng catôt K bằng dòng điện, đồng thời đặt hiệu điện thế U_AK có giá trị dương giữa anôt A và catôt K của đèn.

Lời giải

Điều kiện để có dòng điện chạy qua đèn điôt chân không là phải nung nóng catôt K bằng dòng điện, đồng thời đặt hiệu điện thế U_AK có giá trị dương giữa anôt A và catôt K của đèn.

Chọn đáp án D

Bài 16.2 trang 40 SBT Lí 11: Câu nào dưới đây nói về mối liên hệ của cường độ dòng điện I_A chạy qua đèn điôt chân không với hiệu điện thế U_AK giữa anôt A và catôt K là không đúng?

A. Khi catôt K không bị nung nóng, thì I_A = 0 với mọi giá trị của U_AK.

B. Khi catôt bị nung nóng ở nhiệt độ cao, thì I_A ≠ 0 với mọi giá trị của U_AK

C. Khi catot bị nung nóng ở nhiệt độ cao, thì I_A tăng theo mọi giá trị dương của U_AK.

D. Khi catôt bị nung nóng ở nhiệt độ cao và tăng dần U_AK từ 0 đến một giá trị dương U_bh thì I_A sẽ tăng dần tới giá trị không đổi I_bh gọi là dòng điện bão hoà.

Lời giải

Khi catot bị nung nóng ở nhiệt độ cao và U_AK < 0 thì I_A không đáng kể.

Chọn đáp án B

Bài 16.3 trang 40 SBT Lí 11: Câu nào dưới đây nói về tính chất tia catôt trong ống tia catôt là không đúng?

A. Phát ra từ catôt, truyền ngược hướng điện trường tới anôt trong ống.

B. Phát ra từ catôt, truyền theo hướng điện trường tới anôt trong ống.

C. Mang năng lượng lớn, làm một số tinh thể phát huỳnh quang, làm kim loại phát tia X, làm nóng các vật bị nó rọi vào.

D. Bị từ trường hoặc điện trường làm lệch đường.

Lời giải

tính chất tia catôt trong ống tia catôt là phát ra từ catôt, truyền ngược hướng điện trường tới anôt trong ống nên B sai.

Chọn đáp án B

Bài 16.4 trang 41 SBT Lí 11: Câu nào dưới đây nói về bản chất tia catôt trong ống tia catôt là đúng?

A. Là chùm ion âm phát ra từ catôt bị nung nóng.

B. Là chùm ion dương phát ra từ anôt.

C. Là chùm êlectron phát ra từ anôt bị nung nóng ở nhiệt độ cao.

D. Là chùm êlectron phát ra từ catôt.

Lời giải

Bản chất tia catôt trong ống tia catôt là chùm êlectron phát ra từ catôt.

Chọn đáp án D

Bài 16.5 trang 41 SBT Lí 11: Tại sao khi hiệu điện thế U_AK giữa anôt A và catôt K của đèn điôt chân không có giá trị âm và nhỏ, thì cường độ dòng điện I_A chạy qua điôt này lại có giá trị khác không và khá nhỏ ?

Lời giải

Khi hiệu điện thế U_AK giữa anôt A và catôt K của đèn điôt chân không có giá trị âm và nhỏ, thì chỉ có một số ít êlectron bay ra từ catôt có động năng lớn, đủ để thắng công cản của lực điện trường, mới có thể chuyển động được tới anôt A. Vì thế, cường độ dòng điện I_A chạy qua điôt này khi đó có giá trị khác không và khá nhỏ.

Bài 16.6 trang 41 SBT Lí 11: Tại sao khi hiệu điện thế U_AK giữa hai cực anôt A và catôt K của điôt chân không tăng đến một giá trị dương đủ lớn thì cường độ dòng điện I_A chạy qua điôt này không tăng nữa và đạt giá trị bão hoà?

Lời giải

Khi hiệu điện thế U_AK giữa anôt A và catôt K của điôt chân không tăng đến một giá trị dương đủ lớn, thì điện trường giữa anôt A và catôt K đủ mạnh và làm cho mọi êlectron phát ra từ catôt K đều bị hút cả về anôt A. Vì thế, cường độ dòng điện I_A chạy qua điôt này khi đó không tăng nữa và đạt giá trị bão hoà.

Bài 16.7 trang 41 SBT Lí 11: Xác định số electron phát ra từ catôt sau mỗi giây khi dòng điện chạy qua đèn điôt chân không đạt giá trị bão hoà I_bh = 12 mA. Cho biết điện tích của êlectron là - e = - l,6.10^-19 C.

Lời giải

Điện lượng dịch chuyển trong thời gian t là:

q = I.t = N.e

N: số electron đến Anot trong thời gian t.

Khi dòng điện đạt giá trị bão hòa I_bh thì toàn bộ số electron phát ra từ catot đều tới được anot (hay số electron phát ra từ catot bằng số electron đến anot).

Vậy số electron phát ra từ catot là:

$N=\frac{I_{bh}}{e}=\frac{{12.10}^{-3}}{1,{6.10}^{-19}}=7,{5.10}^{16}electron$

Bài 16.8 trang 41 SBT Lí 11: Chứng minh rằng trong ống tia catôt, vận tốc của êlectron khi đến anôt được tính theo công thức:

$v=\sqrt{\frac{2eU}{m}}$

trong đó m là khối lượng và e là độ lớn điện tích của êlectron, U là hiệu điện thế giữa anôt A và catôt K của điôt chân không. Bỏ qua vận tốc ban đầu của electron khi mới bứt ra khỏi catôt.

Lời giải

Trong điôt chân không, êlectron chịu tác dụng của lực điện trường, dịch chuyển từ catôt đến anôt. Theo định lý biến thiên động năng, ta có độ biến thiên động năng của êlectron có giá trị bằng công của lực điện trường:

$A_{F_d}=\Delta W_d\iff eU=\frac{m{v}^2}{2}-\frac{m{v}_0^2}{2}$

Vì vận tốc chuyển động nhiệt của êlectron khá nhỏ có thể bỏ qua, nên có thể xem như êlectron rời khỏi catôt với vận tốc v₀ = 0. Như vậy, ta suy ra:

$eU=\frac{m{v}^2}{2}\iff v=\sqrt{\frac{2eU}{m}}$

Bài 16.9 trang 41 SBT Lí 11: Xác định vận tốc của êlectron bay trong điện trường giữa anôt và catôt của ống tia catôt khi hiệu điện thế giữa hai điện cực này là U_AK = 2400 V. Cho biết êlectron có khối lượng m = 9,1.10^-31 kg và điện tích -e = -1,6.10^-19 C. Coi rằng êlectron bay ra khỏi catôt với vận tốc v₀ = 0.

Lời giải   

Áp dụng công thức chứng minh được trong bài tập 16.8*:

$v=\sqrt{\frac{2eU}{m}}$

Thay số ta tìm được:

$v=\sqrt{\frac{2.1,{6.10}^{-19}.2400}{9,{1.10}^{-31}}}\approx 2,{9.10}^{7}m/s$

Bài 16.10 trang 41 SBT Lí 11: Xác định vận tốc chuỵển động nhiệt u của êlectron khi nó vừa bay ra khỏi catôt ở nhiệt độ T = 2000 K trong đèn điôt chân không. Cho biết êlectron có khối lượng m = 9,1.10^-31 kg và năng lượng chuyển động nhiệt ở nhiệt độ T là $\epsilon =\frac{3kT}{2}$ với k = 1,38.10^-23 J/K.

Lời giải

u là vận tốc chuyển động nhiệt của electron. Ở nhiệt độ T, electron có động năng đúng bằng năng lượng chuyển động nhiệt của nó, tức là:  $\frac{m{u}^2}{2}=\frac{3kT}{2}$

Từ đó suy ra, vận tốc chuyển động nhiệt của êlectron ở nhiệt đô T = 2000K:

$u=\sqrt{\frac{3kT}{m}}=\frac{3.1,{38.10}^{-23}.2000}{9,{1.10}^{-31}}\approx {3.10}^{5}m/s$

Xem thêm lời giải bài tập Vật lí lớp 11 hay, chi tiết khác:

Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn

Bài tập cuối chương 3

Bài 19-20: Từ trường. Lực từ. Cảm ứng từ

Bài 21: Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt

Bài 22: Lực Lo-ren-xơ

Xem thêm tài liệu Vật lí lớp 11 hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Dòng điện trong chân không

Trắc nghiệm Dòng điện trong chân không có đáp án