Giải SBT Lí 11 Bài tập cuối chương 3

Mục lục Giải SBT Lí 11 Bài tập cuối chương 3

Bài III.1 trang 44 SBT Lí 11: Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động ${\alpha }_T=65\mu V/K$ được đặt trong không khí ở 20⁰C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 232⁰C. Suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện khi đó là:

A. E = 13,00 mV.                 

B. E = 13,58 mV.               

C. E = 13, 78 mV.                     

D. E = 13, 98 mV. 

Lời giải

Suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện đó là:

$E={\alpha }_T\left(T_2-T_1\right)={65.10}^{-6}.\left(232-20\right)=0,01378V=13,78mV$

Chọn đáp án C

Bài III.2 trang 45 SBT Lí 11: Nối cặp nhiệt đồng - constantan với milivôn kế thành một mạch kín. Giữ một mối hàn của cặp nhiệt điện trong không khí ở 20⁰C, nhúng mối hàn còn lại vào miếng thiếc đang nóng chảy. Khi đó milivôn kế chỉ 9,18mV. Cho biết hệ số của cặp nhiệt điện động của cặp nhiệt điện là 42,5 V/K . Nhiệt độ của thiếc nóng chảy là:

A. 236⁰C.

B. 430⁰C.

C. 240⁰C.

D. 258⁰C.

Lời giải

Suất điện động nhiệt điện: $\text{E}={\alpha }_T\left(T_2-T_1\right)$

trong đó (T₁ -T₂) là hiệu nhiệt độ giữa hai đầu nóng và lạnh của cặp nhiệt điện, còn α_T là hệ số nhiệt điện động của cặp nhiệt điện.

Vậy nhiệt độ nóng chảy của thiếc:

$T_1=\frac{\text{E}}{{\alpha }_T}+T_2=\frac{9,{18.10}^{-3}}{42,{5.10}^{-6}}+20={236}^{0}C$

Chọn đáp án A

Bài III.3 trang 45 SBT Lí 11: Để tiến hành mạ bạc cho một thỏi sắt, người ta bố trí thí nghiệm như hình III.1. Cách bố trí các dụng cụ thí nghiệm nào sau đây là đúng?

A. A là dung dịch muối bạc, B là thỏi bạc, C là thỏi sắt.

B. A là dung dịch muối bạc, B là thỏi sắt, C là thỏi bạc.

C. A là dung dịch muối bạc, B là thỏi kim loại bất kì, C là thỏi sắt.

D. A là dung dịch muối bất kì, B là thỏi bạc, C là thỏi sắt.

Lời giải

Ứng dụng hiện tượng dương cực tan trong mạ điện thì anot C là vật để mạ - thỏi bạc, catot B là vật cần mạ - thỏi sắt, chất điện phân A thường dùng là muối của kim loại để mạ - dung dịch muối bạc.

Chọn đáp án B

Bài III.4 trang 45 SBT Lí 11: Đương lượng điện hóa của niken là k = 3.10^-4 g/C. Khi cho một dòng điện không đổi chạy qua bình điện phân có anốt bằng Niken trong 1 phút 40 giây thì khối lượng niken bám vào catốt là 3mg. Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân trong thời gian trên là

A. 1A                  

B. 0,1A      

C. 0,01A    

D. 0,001A

Lời giải

Đổi: t = 1 phút 40 giây = 100 giây

Khối lượng của niken được giải phóng ra ở điện cực của bình điện phân tuân theo định luật I Fa-ra-đây:

m = kq = kIt

Vậy cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân là:

$I=\frac{m}{kt}=\frac{{3.10}^{-3}}{{3.10}^{-4}.100}=0,1A$

Chọn đáp án B

Bài III.5 trang 44 SBT Lí 11: Một bình điện phân đựng dung dịch bạc nitrat với anôt bằng bạc. Điện trở của bình điện phân là R = 2Ω. Hiệu điện thế đặt vào hai cực là U = 10V. Bạc có khối lượng mol nguyên tử A = 108 g/mol và hóa trị n = 1. Khối lượng bạc bám vào cực âm sau 1 giờ 20 phút 25 giây là:

A. 0,27g.    

B. 2,7g.      

C. 27g.       

D. 270g.

Lời giải

Đổi t = 1 giờ 20 phút 25 giây = 4825 giây

Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân:

$I=\frac{U}{R}=\frac{10}{2}=5A$

Áp dụng định luật II Faraday, khối lượng bạc bám vào cực âm:

$m=\frac{1}{F}\frac{A}{n}It=\frac{1}{96500}\frac{108}{1}\mathrm{.5.4825}=27g$

Chọn đáp án C

Bài III.6 trang 46 SBT Lí 11: Cho sơ đồ mạch điện như hình III.2. Khi đóng khóa K thì:

A. Dòng điện chạy qua cả 3 điốt bán dẫn theo chiều thuận.

B. Chỉ có điốt bán dẫn 3 có dòng điện chạy qua theo chiều thuận.

C. Chỉ có điốt bán dẫn 1 và 2 có dòng điện chạy qua theo chiều thuận.

D. Chỉ có điốt bán dẫn 1 và 3 có dòng điện chạy qua theo chiều thuận.

Lời giải

Khi đóng khóa K, các điểm nối với nhau bằng dây dẫn thì có cùng điện thế.

Dòng điện có chiều thuận từ A sang B.

Vậy chỉ có điốt bán dẫn 1 và 3 có dòng điện chạy qua theo chiều thuận.

Chọn đáp án D

Bài III.7 trang 46 SBT Lí 11: Cho mạch điện như hình III.3. Khi đóng đồng thời K₁ và K₂ thì những điốt bán dẫn nào có dòng điện chạy qua theo chiều thuận?

A. Chỉ có điốt bán dẫn 1.

B. Chỉ có điốt bán dẫn 2.

C. Các điốt bán dẫn 2 và 3.

D. Các điốt bán dẫn 1 và 2.

Lời giải

Khi đóng khóa K, các điểm nối với nhau bằng dây dẫn thì có cùng điện thế.

Dòng điện có chiều thuận từ A sang B.

Vậy chỉ có điốt bán dẫn 1 và 2 có dòng điện chạy qua theo chiều thuận.

Chọn đáp án D

Bài III.8 trang 46 SBT Lí 11: Trong sơ đồ mạch điện ở hình III.4, các điốt bán dẫn 1, 2, 4 và 5 được mắc vào các điểm như hình vẽ. Nếu dòng điện chạy qua điốt bán dẫn 3 theo chiều thuận thì chắc chắn:

A. Dòng điện chạy qua các điốt bán dẫn 1, 2, 4 và 5 theo chiều thuận.

B. Dòng điện chạy qua các điốt bán dẫn 1, 4 và 5 theo chiều thuận.

C. Dòng điện chạy qua các điốt bán dẫn 2, 4 và 5 theo chiều thuận.

D. Dòng điện chạy qua các điốt bán dẫn 1 và 2 theo chiều thuận.

Lời giải

Nếu dòng điện chạy qua điốt bán dẫn 3 theo chiều thuận thì chắc chắn dòng điện chạy qua các điốt bán dẫn 1 và 2 theo chiều thuận.

Chọn đáp án D

Bài III.9 trang 46 SBT Lí 11: Nối cặp nhiệt điện sắt - constantan có điện trở là 0,8Ω với một điện kế có điện trở là 20Ω thành một mạch kín. Nhúng một mối hàn của cặp nhiệt này vào nước đá đang tan và đưa mối hàn còn lại vào trong lò điện. Khi đó điện kế chỉ 1,60 mA. Cho biết hệ số nhiệt điện động của cặp nhiệt điện là 52 $\mu$V/K. Xác định nhiệt độ bên trong lò điện.

Lời giải

Suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện cũng chính là suất điện động của mạch kín.

Áp dụng định luật Om với mạch điện kín ta có:

E = I(R + r) = 1,6.10^-3.(20 + 0,8) = 33,3V  (1)

Ta lại có, $\text{E}={\alpha }_T\left(T_1-T_2\right)={52.10}^{-6}(T_1-273)\left(2\right)$

Từ (1) và (2) ta tính được nhiệt độ bên trong lò điện:

T₁ = 913 K

Bài III.10 trang 47 SBT Lí 11: Cho dòng điện không đổi 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.

Lời giải

Đổi t = 0,5 giờ = 1800 giây

Áp dụng công thức định luật II Faraday, khối lượng niken giải phóng ra ở catot là: $m=\frac{1}{F}\frac{A}{n}It=\frac{1}{96500}.\frac{58,7}{2}\mathrm{.10.1800}=5,47g$

Bài III.11 trang 47 SBT Lí 11: Cho dòng điện không đổi chạy qua hai bình điện phân mắc nối tiếp: bình thứ nhất dung dịch đồng sunphat (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 40,24g trong cùng khoảng thời gian điện phân. Đồng có khối lượng moi nguyên tử A₁ = 63,5g/mol và hoá trị n₁ = 2; bạc có khối lượng mol nguyên tử A₂ = 108 g/mol và hoá trị n₂ = 1.

Lời giải

Áp dụng định luật Faraday: $m=\frac{1}{F}\frac{A}{n}It$cho hai bình điện phân ta suy ra khối lượng đồng và bạc thu được ở điện cực:

$\left\{\begin{array}{l}{m}_{Cu}=\frac{1}{F}\frac{A_1}{n_1}It\\ m_{Ag}=\frac{1}{F}\frac{A_2}{n_2}It\end{array}\right.\iff \frac{m_{Cu}}{m_{Ag}}=\frac{A_1}{n_1}.\frac{n_2}{A_2}\iff m_{Cu}=\frac{n_2{A}_1{m}_{Ag}}{A_2{n}_1}=\frac{1.63,5.40,24}{108.2}=11,8g$

Bài III.12 trang 47 SBT 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.

Lời giải

Đổi 5 phút = 300 giây

Theo định luật I của Fa-ra-đây về điện phân, khối lượng đồng tới bám vào catôt tính bằng: m = kIt

Đương lượng điện hóa của đồng tính theo kết quả thí nghiệm của học sinh là:

$k\text{'}=\frac{m}{It}=\frac{{120.10}^{-3}}{1,2.300}=3,{33.10}^{-4}g/C$

Đương lượng điện hóa của đồng tính theo định luật II Faraday là:

$k=\frac{1}{F}.\frac{A}{n}=\frac{1}{96500}\frac{63,5}{2}=3,{29.10}^{-4}g/C$

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 là:

$\frac{\Delta k}{k}=\frac{\left|k\text{'}-k\right|}{k}=\frac{\left|3,{33.10}^{-4}-3,{29.10}^{-4}\right|}{3,{29.10}^{-4}}\approx 1,2\%$

Bài III.13 trang 47 SBT 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. 5).

Đặt hiệu điện thế u = 15 V vào hai điện cực của bình điện phân. Đồng có khối lượng mol nguyên tử A = 63,5g/mol và hoá trị n = 2. Điện trở suất của dung dịch điện phân là 0,20Ω.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.

Lời giải          

a) Bình điện phân chứa 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:

$R=\rho \frac{l}{S};I=\frac{U}{R}$

Vì các phần dung dịch này có cùng điện trở suất $\rho =0,20\Omega m$ và cùng tiết diện

S = 10^-4 m², nhưng có độ dài l khác nhau, nên ta tìm được:

- Với l₁ = 10 cm:

$R_1=0,20.\frac{{10.10}^{-2}}{{10.10}^{-2}}=20\Omega ;I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{15}{20}=0,75A$

- Với l₂ = 20 cm:

$R_2=0,20.\frac{{20.10}^{-2}}{{10.10}^{-2}}=40\Omega ;I_2=\frac{U}{R_2}=\frac{15}{40}=0,375A$

- Với l₃ = 30 cm:

$R_3=0,20.\frac{{30.10}^{-2}}{{10.10}^{-2}}=60\Omega ;I_3=\frac{U}{R_3}=\frac{15}{60}=0,25A$

b) Theo công thức định luật Faraday về điện phân, đồng bám vào mỗi lá đồng 1, 2, 3 sau thời gian t = 1 giờ = 3600 giây có khối lượng tương ứng được tính bằng: $m=\frac{1}{F}\frac{A}{n}It$

Với I₁ = 0,75A thì: $m_1=\frac{1}{F}\frac{A}{n}{I}_{1}t=\frac{1}{96500}.\frac{63,5}{2}.0,75.3600\approx 888mg$

Với I₂ = 0,375 thì: $m_2=\frac{1}{F}\frac{A}{n}{I}_{2}t=\frac{1}{96500}.\frac{63,5}{2}.0,375.3600\approx 444mg$

Với I₃ = 0,25 thì: $m_3=\frac{1}{F}\frac{A}{n}{I}_{3}t=\frac{1}{96500}.\frac{63,5}{2}.0,25.3600\approx 296mg$

Bài III.14 trang 48 SBT 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 $\epsilon =\frac{3KT}{2}$ với k = 1,38.10^-23 J/K là hằng số Bôn-xơ-man.

Lời giải

Gọi 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 = 2500K:

$u=\sqrt{\frac{3kT}{m}}=\frac{3.1,{38.10}^{-23}.2500}{9,{1.10}^{-31}}\approx 3,{37.10}^{5}m/s$

Bài III.15 trang 48 SBT 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.

Lời giải

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 48 SBT 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?

Lời giải

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 tung 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.

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

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

Bài tập cuối chương 4

Bài 23: Từ thông. Cảm ứng điện từ