CHƯƠNG 3. DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG.doc

Tính: a Cường độ dòng điện qua mạch và qua các điện trở, bình điện phân.. Bài 4: Hai bình điện phân mắc nối tiếp với nhau trong một mạch điện, bình 1 chứa dung dịch CuSO4 có các điện cực

CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG

CHỦ ĐỀ 1: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

m V

N

n

10 02

,





n: mật độ electron trong kim loại (m-3)

qe : điện tích của electron (C)

S: tiết diện dây dẫn (m2) v : vận tốc trôi của electron (m.s-1)

N: số elctron trong kim loại V : thể tích kim loại (m3)

m: khối lượng kim loại A : phân tử khối kim loại

3.Suất điện động nhiệt điện :

ξ=αT(Tlớn – Tnhỏ )

T(oK)=t(oC) + 273

αT : hệ số nhiệt điện động (V.K-1)

ξ: suất điện động nhiệt điện (V)

Tlớn ,Tnhỏ : nhiệt độ tuyệt đối 2 đầu cặp nhiệt điện (oK)

B BÀI TẬP

Bài 1: Dây tỏa nhiệt của bếp điện có dạng hình trụ ở 20oC có điện trở suất ρ=5.10-7 Ωm , chiều m , chiều dài 10 m , đường kính 0,5 mm

a) Tính điện trở của sợi dây ở nhiệt độ trên

b) Biết hệ số nhiệt của điện trở của dây trên là α=5.10-7 K-1.Tính điện trở ở 200oC

Bài 2: Một dây kim loại có điện trở 20 Ωm , chiều khi nhiệt độ là 25oC Biết khi nhiệt độ tăng thêm

400oC thì điện trở của dây kim loại là 53,6 Ωm , chiều

a) Tính hệ số nhiệt điện trở của dây dẫn kim loại

b) Điện trở của dây dẫn tăng hay giảm bao nhiêu khi nhiệt độ tăng từ 25oC đến 300oC

Bài 3: Ở nhiệt độ 25oC thì hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là 40 mV và cường độ dòng điện qua đèn là 16 mA Khi đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế giữa 2 cực của đèn 220 V và cường độ dòng điện qua đèn là là 4 A Cho α=4,2.10-3 K-1 Tính nhiệt độ đèn sáng

Bài 4: Một sợi dây dẫn bằng kim loại có điện trở R1 ở t1=30oC Biết α=4,2.10-3 K-1 Hỏi nhiệt độ phải tăng hay giảm bao nhiêu để điện trở của dây tăng lên gấp 2 lần

Bài 5: Một cặp nhiệt điện platin–platin pha rôđi có hệ số nhiệt điện động là 6,5 μV.KV.K-1 Một đầu không nung có nhiệt độ t1=20oC và đầu còn lại bị nung nóng ở nhiệt độ t2

a) Tính suất điện động nhiệt điện khi t2=200oC

b) Để suất điện động nhiệt điện là 2,6 mV thì nhiệt độ t2 là bao nhiêu ?

Bài 6: Khối lượng mol nguyên tử bạc là 108.10-3 kg/mol Khối lượng riêng của bạc là 10,49 kg/

m3 Biết rằng mỗi nguyên tử bạc góp một electron dẫn

a) Tính mật độ electron tự do trong bạc

b) Một dây dẫn kim loại bằng bạc ,tiết diện 5mm2 , mang dòng điện 7,5 A Tính tốc độ trôi của electron dẫn trong dây dẫn đó

Bài 7:Dòng không đổi đi qua dây dẫn có l=10m, S=0,5mm2 Trong thời gian 1s nó tỏa ra nhiệt lượng Q=0,1J.Tính số e di chuyển qua tiết diện thẳng trong 1s, biết ρ=1,6.10-8Ωm.m.

CHỦ ĐỀ 2: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN

DẠNG 1: ĐIỆN PHÂN CÓ DƯƠNG CỰC TAN

n

A F

m1

Trong đó: k là đương lượng điện hóa của chất được giả phóng ra ở điện cực ( đơn vị g/C)

F = 96 500 C/mol: là hằng số Farađây

n là hóa trị của chất thoát ra

A là khối lượng nguyên tử của chất được giải phóng ( đơn vị gam)

q là điện lượng dịch chuyển qua bình điện phân ( đơn vị C )

I là cường độ dòng điện qua bình điện phân ( đơn vị A)

t là thời gian điện phân ( đơn vị s)

m là khối lượng chất được giải phóng ( đơn vị gam)

a) Xác định cường độ dòng điện đi qua bình điện phân

b) Xác định lượng đồng bám vào cực âm sau 1 giờ 4 phút 20 giây Cho biết đối với đồng A = 64

và n = 2

Bài 2: Một bình điện phân đựng dung dịch bạc nitrat ( AgNO3 ) với a nốt bằng bạc (Ag ) Sau khiđiện phân 30 phút có 5,04g bạc bám vào ca tốt Xác định cường độ dòng điện đi qua bình điện phân Cho biết đối với bạc A = 108 và n = 1

Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ Nguồn điện có suất điện động E= 9V, điện trở trong r = 2,

R1 = 6, R2 = 9 Bình điện phân đựng dung dịch đồng sunfat có điện cực bằng đồng, điện trở của

bình điện phân là Rp =3 Tính:

a) Cường độ dòng điện qua mạch và qua các điện trở, bình điện phân

b) Khối lượng đồng bám vào ca tôt sau 32 phút 10 giây

Biết đối với đồng A = 64, n = 2

Bài 4: Hai bình điện phân mắc nối tiếp với nhau trong một mạch điện, bình 1 chứa dung dịch

CuSO4 có các điện cực bằng đồng, bình 2 chứa dung dịch AgNO3 có các điện cực bằng bạc.Trong cùng một khoảng thời gian nếu lớp bạc bám vào catot của bình thứ 2 là m2 = 41,04g thì

R 1

E,r

khối lượng đồng bám vào catot của bình thứ nhất là bao nhiêu Biết ACu = 64, nCu = 2, AAg = 108,

nAg = 1

Bài 5: Điện phân dung dịch H2SO4 có kết quả sau cùng là H2O bị phân tích thành H2 và O2 Sau

32 phút thể tích khí O2 thu được là bao nhiêu nếu dòng điện có cường độ 2,5A chạy qua bình, vàquá trình trên làm ở điều kiện tiêu chuẩn?

Bài 6: Muốn mạ niken cho một khối trụ bằng sắt có đường kính 2,5cm cao 2cm, người ta dùng

trụ này làm catot và nhúng trong dung dịch muối niken của một bình điện phân rồi cho dòngđiện 5A chạy qua trong 2 giờ, đồng thời quay khối trụ để niken phủ đều Tính độ dày lớp nikenphủ trên tấm sắt biết niken có A = 59, n = 2, D = 8,9.103kg/m3

ĐS: 0,787mm

Bài 7: Chiều dày của lớp bạc phủ lên một tấm kim loại khi mạ bạc là d = 0,1mm sau khi điện

phân 32 phút 10 giây Diện tích của mặt phủ tấm kim loại là 41,14cm2 Xác định điện lượngdịch chuyển và cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân Biết bạc có khối lượng riêng là D

n

A F

m1 .

Trong đó: F = 96 500 C/mol: là hằng số Farađây

n là hóa trị của chất thoát ra

A là khối lượng nguyên tử của chất được giả phóng ( đơn vị gam)

q là điện lượng dịch chuyển qua bình điện phân ( đơn vị C )

I là cường độ dòng điện qua bình điện phân ( đơn vị A)

t là thời gian điện phân ( đơn vị s)

m là khối lượng chất được giải phóng (đơn vị gam)

* Chú ý: - Bình điện phân đã biến phần lớn năng lượng tiêu thụ thành hóa năng và nhiệt năng.

a) Điện lượng dịch chuyển qua bình điện phân

b) Cường độ dòng điện qua bình điện phân

c) Thời gian điện phân

Bài 2: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, các nguồn điện

giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động 4,5V và điện trở

trong 0,5 Rp là bình điện phân chứa dung dịch AgNO3

với hai điện cực bằng đồng Suất phản điện của bình

điện phân là 3V và điện trở là 1 Các điện trở

9 , 6 ,

1   R   R  

a) Cường độ dòng điện qua bình điện phân và qua các điện trở.

b) Tính lượng bạc bám vào ca tốt sau khi điện phân 1 giờ 4 phút 20 giây

c) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R3 trong thời gian nói trên

Bài 3: Khi điện phân dung dịch muối ăn trong nước, người ta thu được khí hiđrô vào một bình

có thể tích 1 lít Hãy tính công thực hiện bởi dòng điện khi điện phân, biết rằng hiệu điện thế đặtvào hai đầu điện cực của bình là 50V, áp suất của khí hiđrô trong bình là 1,3atm và nhiệt độ củakhí là 270C

R1

R2

RpE,r

R3

LUYỆN TẬP TRẮC NGHIỆM

Dòng điện trong các môi trường – Dạng 1: Trong kim loại - Đề 1:

Câu hỏi 1: Pin nhiệt điện gồm:

A hai dây kim loại hàn với nhau, có một đầu được nung nóng

B hai dây kim loại khác nhau hàn với nhau, có một đầu được nung nóng

C hai dây kim loại khác nhau hàn hai đầu với nhau, có một đầu được nung nóng

D hai dây kim loại khác nhau hàn hai đầu với nhau, có một đầu mối hàn được nungnóng

Câu hỏi 2: Suất nhiệt điện động phụ thuộc vào:

A Nhiệt độ mối hàn

B Độ chênh lệch nhiệt độ mối hàn

C Độ chênh lệch nhiệt độ mối hàn và bản chất hai kim loại

D Nhiệt độ mối hàn và bản chất hai kim loại

Câu hỏi 3: Điện trở của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào?

loại

Câu hỏi 4: Hiện tượng siêu dẫn là:

A Khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ TC nào đó thì điện trở của kim loại giảm đột ngộtđến giá trị bằng không

B Khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ TC nào đó thì điện trở của kim loại tăng đột ngộtđến giá trị khác không

C Khi nhiệt độ tăng tới nhiệt độ TC nào đó thì điện trở của kim loại giảm đột ngột đếngiá trị bằng không

D Khi nhiệt độ tăng tới dưới nhiệt độ TC nào đó thì điện trở của kim loại giảm đột ngộtđến giá trị bằng không

Câu hỏi 5: Sự phụ thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ có biểu thức:

Câu hỏi 6: Người ta cần một điện trở 100Ωm bằng một dây nicrom có đường kính 0,4mm Điện

trở suất nicrom ρ = 110.10-8Ωm.m Hỏi phải dùng một đoạn dây có chiểu dài bao nhiêu:

Câu hỏi 7: Một sợi dây đồng có điện trở 74Ωm ở nhiệt độ 500C Điện trở của sợi dây đó ở 1000C

là bao nhiêu biết α = 0,004K-1:

A 66Ωm B 76Ωm C 86Ωm D 96Ωm

Câu hỏi 8: Một sợi dây đồng có điện trở 37Ωm ở 500C Điện trở của dây đó ở t0C là 43Ωm Biết α

= 0,004K-1 Nhiệt độ t0C có giá trị:

Câu hỏi 9: Một dây kim loại dài 1m, đường kính 1mm, có điện trở 0,4Ωm Tính điện trở của một

dây cùng chất đường kính 0,4mm khi dây này có điện trở 125Ωm.:

Dòng điện trong các môi trường – Dạng 1: Trong kim loại - Đề 2:

Câu hỏi 11: Một thỏi đồng khối lượng 176g được kéo thành dây dẫn có tiết diện tròn, điện trở

dây dẫn bằng 32Ωm Tính chiều dài và đường kính tiết diện của dây dẫn Biết khối lượng riêngcủa đồng là 8,8.103kg/m3, điện trở suất của đồng là 1,6.10-8Ωm.m:

Câu hỏi 13: Hai dây đồng hình trụ cùng khối lượng và ở cùng nhiệt độ Dây A dài gấp đôi dây

B Điện trở của chúng liên hệ với nhau như thế nào:

A RA = RB/4.B RA = 2RB C RA = RB/2 D RA = 4RB

Câu hỏi 14: Hai thanh kim loại có điện trở bằng nhau Thanh A chiều dài lA, đường kính dA;

thanh B có chiều dài lB = 2lA và đường kính dB = 2dA Điện trở suất của chúng liên hệ với nhaunhư thế nào:

Câu hỏi 15: Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của:

A các ion âm, electron tự do ngược chiều điện trường

B các electron tự do ngược chiều điện trường

C các ion, electron trong điện trường

D các electron,lỗ trống theo chiều điện trường

Câu hỏi 16: Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là sự va chạm của:

A Các electron tự do với chỗ mất trật tự của ion dương nút mạng

B Các electron tự do với nhau trong quá trình chuyển động nhiệt hỗn loạn

C Các ion dương nút mạng với nhau trong quá trình chuyển động nhiệt hỗn loạn.

D Các ion dương chuyển động định hướng dưới tác dụng của điện trường với cácelectron

Câu hỏi 17: Khi hai kim loại tiếp xúc với nhau:

A luôn luôn có sự khuếch tán của các electron tự do và các ion dương qua lại lớp tiếpxúc

B luôn luôn có sự khuếch tán của các hạt mang điện tự do qua lại lớp tiếp xúc

C các electron tự do chỉ khuếch tán từ kim loại có mật độ electron tự do lớn sang kimloại có mật độ electron tự do bé hơn

D Không có sự khuếch tán của các hạt mang điện qua lại lớp tiếp xúc nếu hai kim loạigiống hệt nhau

Câu hỏi 18: Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại tuân theo định luật Ôm phụ thuộc

vào điều kiện nào sau đây:

A Dòng điện qua dây dẫn kim loại có cường độ rất lớn

B Dây dẫn kim loại có nhiệt độ tăng dần

C Dây dẫn kim loại có nhiệt độ giảm dần

D Dây dẫn kim loại có nhiệt độ không đổi

Câu hỏi 19: Đơn vị điện dẫn suất σ là:

Câu hỏi 20: Chọn đáp án chưa chính xác nhất:

A Kim loại là chất dẫn điện tốt

B Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm

C Dòng điện qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt

D Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ

A Điện trở dây dẫn bằng kim loại giảm khi nhiệt độ tăng

B Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển rời của các electron

C Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các ion

D Kim loại dẫn điện tốt vì mật độ electron trong kim loại lớn

Câu hỏi 22: Chọn một đáp án sai:

A Dòng điện qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt

B Hạt tải điện trong kim loại là ion

C Hạt tải điện trong kim loại là electron tự do

D Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm khi giữ ở nhiệt độ không đổi

Câu hỏi 23: Điện dẫn suất σ của kim loại và điện trở suất ρ của nó có mối liên hệ mô tả bởi đồ

thị:

Câu hỏi 24: Một dây vônfram có điện trở 136Ωm ở nhiệt độ 1000C, biết hệ số nhiệt điện trở α =4,5.10-3K-1 Hỏi ở nhiệt độ 200C điện trở của dây này là bao nhiêu:

Câu hỏi 25: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của suất nhiệt điện động vào hiệu nhiệt độ giữa hai

mối hàn của cặp nhiệt điện sắt – constantan như hình vẽ Hệ số nhiệt điện động của cặp này là:

Câu hỏi 26: Chọn một đáp án sai:

A Suất điện động suất hiện trong cặp nhiệt điện là do chuyển động nhiệt của hạt tải điệntrong mạch có nhiệt độ không đồng nhất sinh ra

B Cặp nhiệt điện bằng kim loại có hệ số nhiệt điện động lớn hơn của bán dẫn

C Cặp nhiệt điện bằng kim loại có hệ số nhiệt điện động nhỏ hơn của bán dẫn

D Hệ số nhiệt điện động phụ thuộc vào bản chất chất làm cặp nhiệt điện

Câu hỏi 27: Một mối hàn của cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện 65µV/K đặt trong không khí ở

200C, còn mối kia được nung nóng đến nhiệt độ 2320C Suất nhiệt điện của cặp này là:

Câu hỏi 28: Khi nhúng một đầu của cặp nhiệt điện vào nước đá đang tan, đầu kia vào nước

đang sôi thì suất nhiệt điện của cặp là 0,860mV Hệ số nhiệt điện động của cặp này là:

Câu hỏi 29: Nối cặp nhiệt điện đồng – constantan với milivôn kế để đo suất nhiệt điện động

trong cặp Một đầu mối hàn nhúng vào nước đá đang tan, đầu kia giữ ở nhiệt độ t0C khi đómilivôn kế chỉ 4,25mV, biết hệ số nhiệt điện động của cặp này là 42,5µV/K Nhiệt độ t trên là:

Câu hỏi 30: Dùng một cặp nhiệt điện sắt – Niken có hệ số nhiệt điện động là 32,4µV/K có điện

trở trong r = 1Ωm làm nguồn điện nối với điện trở R = 19Ωm thành mạch kín Nhúng một đầu vàonước đá đang tan, đầu kia vào hơi nước đang sôi Cường độ dòng điện qua điện trở R là:

10 2030 40 50

2132,08

A 0,162A B 0,324A C 0,5A D 0,081A.

Dòng điện trong các môi trường – Dạng 2: Trong chất điện phân - Đề 1:

Câu hỏi 1: Một bình điện phân chứa dung dịch bạc nitrat có anôt bằng bạc, cường độ dòng điện

chạy qua bình điện phân là 5A Lượng bạc bám vào cực âm của bình điện phân trong 2 giờ làbao nhiêu, biết bạc có A = 108, n = 1:

Câu hỏi 2: Đơn vị của đương lượng điện hóa và của hằng số Farađây lần lượt là:

Câu hỏi 3: Một bình điện phân chứa dung dịch bạc nitrat có đương lượng điện hóa là 1,118.10

-6kg/C Cho dòng điện có điện lượng 480C đi qua thì khối lượng chất được giải phóng ra ở điệncực là:

Câu hỏi 4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa khối lượng chất giải phóng ra ở điện cực của

bình điện phân và điện lượng tải qua bình Đương lượng điện hóa của chất điện phân trong bìnhnày là:

A 11,18.10-6kg/C B 1,118.10-6kg/C C 1,118.10-6kg.C D.11,18.10-6kg.C

Câu hỏi 5: Bình điện phân có anốt làm bằng kim loại của chất điện phân có hóa trị 2 Cho dòng

điện 0,2A chạy qua bình trong 16 phút 5 giây thì có 0,064g chất thoát ra ở điện cực Kim loạidùng làm anot của bình điện phân là:

Câu hỏi 6: Hai bình điện phân mắc nối tiếp với nhau trong một mạch điện, bình 1 chứa dung

dịch CuSO4 có các điện cực bằng đồng, bình 2 chứa dung dịch AgNO3 có các điện cực bằngbạc Trong cùng một khoảng thời gian nếu lớp bạc bám vào catot của bình thứ 2 là m2 = 41,04gthì khối lượng đồng bám vào catot của bình thứ nhất là bao nhiêu Biết ACu = 64, nCu = 2, AAg =

108, nAg = 1:

Câu hỏi 7: Muốn mạ đồng một tấm sắt có diện tích tổng cộng 200cm2 người ta dùng tấm sắtlàm catot của bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 và anot là một thanh đồng nguyên chất,cho dòng điện 10A chạy qua bình trong 2 giờ 40 phút 50 giây Tìm chiều dày của lớp đồng bámtrên mặt tấm sắt Biết ACu = 64, n = 2, D = 8,9g/cm3

200

2 2,236m(10 - 4 kg)

Q(C)

O

A 1,6.10-2cm B 1,8.10-2cm C 2.10-2cm D 2,2.10-2cm.

Câu hỏi 8: Một bình điện phân chứa dung dịch muối kim loại có điện cực làm bằng chính kim

loại đó Cho dòng điện 0,25A chạy qua trong 1 giờ thấy khối lượng catot tăng xấp xỉ 1g Hỏi cácđiện cực làm bằng gì trong các kim loại: sắt A1 = 56, n1 = 3; đồng A2 = 64, n2 = 2; bạc A3 = 108,

n3 = 1 và kẽm A4 = 65,5; n4 = 2

Câu hỏi 9: Muốn mạ niken cho một khối trụ bằng sắt có đường kính 2,5cm cao 2cm, người ta

dùng trụ này làm catot và nhúng trong dung dịch muối niken của một bình điện phân rồi chodòng điện 5A chạy qua trong 2 giờ, đồng thời quay khối trụ để niken phủ đều Tính độ dày lớpniken phủ trên tấm sắt biết niken có A = 59, n = 2, D = 8,9.103kg/m3:

Câu hỏi 10: Hiện tượng cực dương tan xảy ra khi điện phân dung dịch:

A muối kim loại có anốt làm bằng kim loại

B axit có anốt làm bằng kim loại đó

C muối kim loại có anốt làm bằng kim loại đó

D muối, axit, bazơ có anốt làm bằng kim loại

ĐÁP ÁN

Dòng điện trong các môi trường – Dạng 2: Trong chất điện phân - Đề 2:

Câu hỏi 11: Nguyên nhân làm xuất hiện các hạt mang điện tự do trong chất điện phân là do:

A sự tăng nhiệt độ của chất điện phân

B sự chênh lệch điện thế giữa hai điện cực

C sự phân ly của các phân tử chất tan trong dung môi

D sự trao đổi electron với các điện cực

Câu hỏi 12: Do những nguyên nhân gì mà độ dẫn điện của chất điện phân tăng khi nhiệt độ

tăng?

A chuyển động nhiệt của các phân tử tăng làm khả năng phân ly thành ion tăng do vachạm

B độ nhớt của dung dịch giảm làm các ion chuyển động dễ dàng hơn

C chuyển động nhiệt của các phân tử ở điện cực tăng lên vì thế tác dụng mạnh lên dungdịch

D cả A và B