giải bài tập vật lý 1 cơ bản chương 05

GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 Chương 5: DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bài 24: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Cấu trúc tinh thể của kim loại - Trong kim loại, các ion dương trong kim loại được sắp xếp theo một trật tự nhất định, tạo thành mạng tinh thể. - Các electron dẫn (hay electron tự do) là các electron bị mất liên kết với hạt nhân chuyển động tự do giữa các nút mạng. - Ở nhiệt độ thường các ion trong mạng tinh thể dao động quanh vị trí cân bằng của chúng. Các electron tự do thì chuyển động nhiệt hỗn loạn và và chạm với các ion dao động. Lúc này không có dòng điện trong kim loại. - Mật độ electron tự do trong mỗi kim loại khác nhau, không phụ thuộc nhiệt độ. 2. Bản chất dòng điện trong kim loại Khi đặt vào hai đầu vật dẫn kim loại một hiệu điện thế thì các electron tự do chuyển động có hướng, ngược chiều điện trường nhưng vẫn chuyển động nhiệt hỗn loạn. Khi này ta có dòng điện chạy trong kim loại. Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do ngược chiều của điện trường. Vận tốc chuyển động có hướng rất nhỏ dưới 0,2 m/s nhỏ hơn rất nhiều vận tốc lan truyền của điện trường tác dụng lên các electron tự do 300 000 m/s nên ta đóng mạch thì đèn điện dù ở xa cũng lập tức phát sáng. 3. Giải thích nguyên nhân gây ra điện trở của dây dẫn kim loại – Hiện tượng tỏa nhiệt của dây dẫn kim loại a) Trong khi chuyển động có hướng dưới tác dụng của điện trường ngoài, các electron luôn bị “cản trở” do “va chạm” (tương đương) với các ion kim loại đang dao động quanh vị trí cân bằng ở nút mạng tinh thể. Đây là nguyên nhân cơ bản gây ra điện trở của kim loại. (Điện trở kim loại còn được gây ra bởi các sai hỏng trong tinh thể). b) Nhiệt độ của kim loại càng cao, các ion kim loại càng dao động mạnh. Do đó electron tự do va chạm nhiều hơn với các ion kim loại. Vì vậy khi nhiệt độ tăng thì điện trở tăng. c) Trong quá trình chuyển động có hướng, các electron truyền một phần hoặc toàn bộ năng lượng cho các ion kim loại, tức là động năng của electron chuyển thành nội năng của kim loại. Vì vậy dây dẫn kim loại nóng lên khi có dòng điện chạy qua. B. BÀI TẬP B.1. Câu hỏi 1. Hạt tải điện trong kim loại là hạt nào? Bản chất dòng điện trong kim loại là gì ? Hướng dẫn Hạt tải điện trong kim loại là electron. Bản chất dòng điện trong kim loại: Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do ngược chiều điện trường. 2. Giải thích nguyên nhân gây ra điện trở của dây dẫn kim loại và hiện tượng tỏa nhiệt của dây dẫn kim loại. Hướng dẫn Xem phàn 3a, 3c ở mục tóm tắt lý thuyết. GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 3. Một bóng đèn 220 V – 1000 W khi sáng bình thường thì nhiệt độ của dây tóc bóng đèn là 2000 0 C. Xác định điện trở của đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng. Biết rằng nhiệt độ môi trường là 20 0 C và dây tóc bóng đèn làm bằng Vonfram. Hệ số điện trở của Vonfram là 4,5.10 -3 K -1 . Hướng dẫn Điện trở của đèn khi sáng bình thường (ở 2000 0 C): 2 2 220 484 100 U R P = = = Ω Dùng công thức: 0 0 [1 ( )]R R t t α = + − ta suy ra điện trở của bóng đèn khi ở nhiệt độ 20 0 C: 0 3 0 484 R 48,4 [1 ( )] [1 4,5.10 (2000 20)] R t t α − = = = Ω + − + − . 4. Khối lượng mol của nguyên tử đồng là 64.10 -3 kg/mol. Khối lượng riêng của đồng là 8,9.10 3 kg/m 3 . Biết rằng mỗi nguyên tử đồng đóng góp 1 electron dẫn. a) Tính mật độ electron trong đồng. b) Một dây tải điện bằng đồng dài 1 km, tiết diện 10 mm 2 , mang dòng điện 10 A. Tính tốc độ trôi của electron trong dây dẫn đó. Hướng dẫn a) Mật độ: 3 23 28 3 3 8,9.10 6,023.10 8,375.10 / 64.10 A N D n m A − = = = . b) Điện trở của dây dẫn: 1,69 l R S ρ = = Ω . Hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn: U = IR =16,9 V. Cường độ điện trường trong dây dẫn: 2 1,69.10 / U E V m l − = = . Tốc độ trôi: 3 2 5 4,37.10 .1,69.10 7,38.10 / t n v E m s µ − − − = = = . 5. Để mắc đường dây tải điện từ địa điểm A đến địa điểm B, ta cần 1000 kg dây đồng. Muốn thay dây đồng bằng dây nhôm mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền điện, ít nhất cần phải dùng bao nhiêu kg dây nhôm ? Cho biết khối lượng riêng của đồng là 8900 kg/m 3 , của nhôm là 2700 kg/m 3 . Hướng dẫn Muốn đảm bảo chất lượng truyền điện thì điện trở của dây nhôm và dây đồng phải có giá trị bằng nhau với cùng chiều dài. Điện trở dây đồng và nhôm: 1 1 2 2 1 2 ; l l R R S S ρ ρ = = . 1 2 2 2 1 2 1 2 1 1 S R R S S S ρ ρ ρ ρ = ⇒ = ⇒ = Khối lượng dây đồng và nhôm: 1 1 1 1 2 2 2 2 ;m D S l m D S l= = Suy ra: 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 D S D m m m D S D ρ ρ = = Thay số: 8 2 8 2700.2,75.10 .1000 493,6 8900.1,69.10 m kg − − = = . GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 Bài 25: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN – ĐỊNH LUẬT FARADAY A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Dòng điện trong chất điện phân Các dung dịch muối, axit, bazo được gọi là chất điện phân. Các muối nóng chảy cũng là 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 ion dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường. 3. Phản ứng phụ trong chất điện phân * Các ion âm dịch chuyển đến anot, nhường electron cho anot, còn các ion dương đến catot nhận electron từ catot. Khi đó các ion trở thành nguyên tử hay phân tử trung hòa, chúng có thể bàm vào điện cực hay bay lên ở dạng khí. * Ngoài ra chúng có thể phản ứng với điện cực và dung môi. Các phản ứng đó gọi là phản ứng phụ (phản ứng thứ cấp). 4. Hiện tượng dương cực tan * Khi ta điện phân dung dịch một muối kim loại mà anot làm bằng chính kim loại đó. Lúc đó thì kim loại làm anot bị hao dần đi và có một số kim loại đó bám vào catot. * Hiện tượng đó gọi là hiện tượng dương cực tan. Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi điện phân một dung dịch muối kim loại mà anot làm bằng chính kim loại ấy. * Khi có hiện tượng dương cực tan, dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật Ohm giống như đối với đoạn mạch chỉ có điện trở thuần. * Nếu bình điện phân không có hiện tượng dương cực tan thì bình điện phân là một máy thu điện. Khi đó dòng điện chạy qua bình điện phân tuân theo định luật Ohm đối với máy thu điện. 5. Định luật Faraday * Khối lượng m của chất được giải phóng ra ở điện cực tỉ lệ với đương lượng hóa học A/n của chất đó và với điện lượng q đi qua dung dịch điện phân. 1 A m It F n = Trong đó: A: nguyên tử khối (kg) m: hóa trị của chất đó (kg) F: hằng số Faraday, F = 9,65.10 7 C/kmol I: cường độ dòng điện qua bình điện phân t: thời gian dòng điện chạy qua bình * Nếu tính m ra g thì ta viết: 1 ( ) 96500 A m g It n = 6. Ứng dụng Hiện tượng điện phân được dùng để luyện kim, mạ điện, đúc điện. B. BÀI TẬP B.1. Câu hỏi 1. Chất điện phân là gì ? Cho ví dụ về chất điện phân. Hướng dẫn Chất điện phân là những chất ở trạng thái dung dịch hay nóng chảy bị dòng điện phân tích. Ví dụ: các dung dịch axit, bazo, muối là những chất điện phân. GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 2. Hạt tải điện trong chất điện phân là các hạt nào ? Bản chất dòng điện trong chất điện phân là gì ? Tại sao dòng điện qua chất điện phân lại gây ra sự vận chuyển các chất, còn dòng điện qua kim loại kông gây ra hiện tượng đó ? Hướng dẫn Hạt tải điện trong chất điện phân là các hạt ion âm, ion dương. Bản chất dòng điện trong chất điện phân: Dòng điện trong chất điện phân là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường. Dòng điện qua chất điện phân làm dịch chuyển các ion về các điện cực tức làm vận chuyển các chất, còn dòng điện qua kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do, không làm vận chuyển các nguyên tử kim loại được. 3. Phát biểu định luật Faraday về hiện tượng điện phân Hướng dẫn Xem phần 5 mục tóm tắt lý thuyết. B.2. Bài tập 1. Chiều dày của lớp niken phủ lên một tấm kim loại là d = 0,005 mm sau khi điện phân trong 30 phút. Diện tích mặt phủ của tấm kim loại là 30 cm 2 . Xác định cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân. Cho biết niken có khối lượng riêng là D = 8,9.10 3 kg/m 3 , nguyên tử khối A = 58, hóa trị n = 2. Hướng dẫn Áp dụng định luật Faraday: 1 A m It và m dSD F n = = Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân: 1 A dSDFn dSD It I F n At = ⇒ = Thay số vào ta tính được: 2,47 ( )I A≈ 2. Tốc độ chuyển động có hướng của Ion Na + và Cl - trong nước có thể tính theo công thức v E µ = , trong đó E là cường độ điện trường, µ có giá trị lần lượt là 4,5.10 -8 m 2 /V.s và 6,8.10 -8 m 2 /V.s. Tính điện trở suất của dung dịch NaCl nồng độ 0,1 /mol l , cho rằng toàn bộ các phân tử NaCl đều phân li thành Ion. Hướng dẫn Mật độ các Ion Na + và Cl - : N = 0,1.1000.6,023.10 23 = 6,023.10 25 /m 3 . Điện dẫn suất của dung dịch: 19 25 8 1 1,6.10 .6,023.10 (4,5 6,8).10 1,088( )m σ − − − = + = Ω . Suy ra: Điện trở suất 1 0,92 m ρ σ = = Ω . 3. Người ta muốn bóc một lớp đồng dày 10d m µ = trên một bản đồng có diện tích S = 1 cm 2 bằng phương pháp điện phân. Cường độ dòng điện là 0,01 A. Tính thời gian cần thiết để bóc được lớp đồng. Cho biết đồng có khối lượng riêng 8900 kg/m 3 . Hướng dẫn Thể tích lớp đồng cần bóc đi: V = Sd = 10 -4 .10.10 -6 = 10 -9 m 3 . Khối lượng đồng cần bóc: 9 6 8900.10 8,9.10m V kg ρ − − = = = . Dùng công thức: 3 1 2,68.10 A m It t s F n = ⇒ = C. BÀI TẬP BỔ SUNG 1. Chiều dày của lớp niken phủ lên một tấm kim loại là d = 0,1 mm sau khi điện phân trong 1 giờ. Diện tích mặt phủ của tấm kim loại là 60 cm 2 . Xác định cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân. Cho biết niken có khối lượng riêng D = 8,9 kg/m 3 , A = 58 và n = 2. (ĐS: I = 5,94 A) 2. 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 E = 0,9 V và điện trở trong r = 0,6 Ω. Một bình điện phân có điện trở R = GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 205 Ω được mắc vào hai cực của bộ nguồn nói trên. Tính khối lượng đồng bám vào catot của bình trong thời gian 50 phút. (ĐS: 0,013 g) 3. Một vật kim loại đem mạ kền có diện tích S = 120 cm 2 . Tính bề dày h của lớp kền mạ trên vật. Cho biết: dòng điện qua bình điện phân có cường độ I = 0,3 A; thời gian mạ t = 5 giờ; nguyên tử lượng; hóa trị và khối lượng riêng của kền lần lượt là A = 58,7; n = 2 và D = 8,8.10 3 kg/m 3 . (ĐS: 1,55.10 -5 m) 4. Người ta bố trí các điện cực của một bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 như trên hình vẽ, 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 ? (ĐS: Khác nhau) b) Giả sử diện tích của các điện cực âm đều bằng nhau và bằng S = 10 cm2, còn khoảng cách của chúng đến anot lần lượt là l 1 = 30 cm; l 2 = 20 cm và l 3 = 10 cm. 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 0,2 m ρ = Ω . (ĐS: 298 mg; 447 mg; 895 mg) 5. 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 U = 50 V, áp suất của khí hidro trong bình bằng p = 1,3 at và nhiệt độ của khí hidro là t = 27 0 C. (ĐS: 5,09.10 5 ) 6. Muốn mạ đồng một tấm sắt có diện tích tổng cộng 200 cm2, người ta dùng nó làm catot của một bình điện phân đựng dung dịch CuSO 4 và anot là một thanh đồng nguyên chất, rồi cho một dòng điện có cường độ I = 10 A chạy qua trong thời gian t = 2 giờ 40 phút 50 giây. Tìm chiều dày của lớp đồng bám trên mặt tấm sắt. Cho biết Cu = 64, khối lượng riêng của đồng D = 8,9 g/m 3 . (ĐS: 1,8.10 -2 cm) GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 Bài 26: SỰ PHÓNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ Ở ÁP SUẤT BÌNH THƯỜNG A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Sự phóng điện trong chất khí Ở điều kiện bình thường, không khí là điện môi. Khi bị đốt nóng, không khí trỏ nên dẫn điện. Có dòng điện chạy qua không khí từ bản nọ sang bản kia. Đó là sự phóng điện trong không khí. 2. Bản chất dòng điện trong không khí + Trong điều kiện thường, chất khí hầu như chỉ gồm những nguyên tử, phân tử trung hòa về điện. Chất khí là điện môi. Khi ta đốt nóng chất khí bằng tác nhân ion hóa (tia tử ngoại, tia Ronghen) thì một số nguyên tử hoặc phân tử khí mất bớt electron và trở thành ion dương. Đó là sự ion hóa chất khí. Một số electron mới tạo thành do sự ion hóa đã kết hợp với phân tử, nguyên tử trung hòa thành ion âm. Trong khi chuyển động nhiệt hỗn loạn, các electron kết hợp lại với ion dương, ion âm tạo thành phân tử trung hòa. Đó gọi là sự tái hợp. Bình thường ion dương, ion âm, electron chuyển động nhiệt hỗn loạn nên trong chất khí không có dòng điện. + Khi ta đặt một hiệu điện thế vào khối khí đã bị ion hóa, khi đó các ion và electron dịch chuyển có hướng dưới tác dụng của điện trường. Electron và ion âm dịch chuyển về phía cực dương (anot), ion dương chuyển động về phía cực âm (catot), tạo ra dòng điện trong chất khí. Dòng điện trong chất khí là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, electron ngược chiều điện trường. 3. Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chất khí vào hiệu điện thế Qua thực nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của dòng điện trong chất khí ở áp suất bình thường và hiệu điện thế người ta thu được đặc tuyến Volt – ampe: + Đặc tuyến Volt – ampe không phải đường thẳng nên dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật Ohm cho điện trở thuần. + Khi b U U≥ , cường độ dòng điện trong chất khí đạt giá trị bão hòa I bh dù U tăng. + Khi U > U C thì cường độ dòng điện tăng vọt. Nguyên nhân là vì có sự ion hóa do va chạm của các electron với phân tử khí. Ngoài ra lúc này tác nhân ion hóa có ngừng sự phóng điện vẫn tự duy trì. Quá trình phóng điện trong chất khí thường kèm theo sự phát sáng. B. BÀI TẬP 1. Bản chất dòng điện trong chất khí là gì ? Hướng dẫn Xem phần 2 mục tóm tắt lý thuyết. 2. So sánh sự dẫn điện của chất khí và của chất điện phân. Hướng dẫn + Hạt mang điện tự do trong chất khí là các ion dương, ion âm và electron tự do. + Hạt mang điện tự do trong chất điện phân là các ion dương và ion âm. 3. Dòng điện trong chất khí có tuân theo định luật Ohm cho điện trở thuần không ? Giải thích. GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 Hướng dẫn Dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật Ohm. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của I vào U như sau: + Lúc đầu khi U tăng thì I tăng. + Khi I đạt giá trị Ibh, U tiếp tục tăng nhưng I có giá trị I bh không đổi (đoạn U b U c ). Vì tất cả hạt mang điện do tác nhân ion hóa tạo ra trong không khí đều về đến các cực nên dòng điện I không tăng nữa dù tăng U. + Khi I đạt giá trị bão hòa, tiếp tục tăng U đến khi vượt quá giá trị U c thì cường độ dòng điện lại tăng. Sự tăng đột ngột của cường độ I khi U > U c là do số hạt mang điện trong chất khí tăng lên rất nhiều do va chạm của electron có động năng lớn với các phân tử khí. Đólà sự ion hóa do va chạm. GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 Bài 27: CÁC DẠNG PHÓNG ĐIỆN TRONG KHÔNG KHÍ Ở ÁP SUẤT BÌNH THƯỜNG A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Tia lửa điện – sét a) Tia lửa điện Khi hiệu điện thế giữa hai điện cực trong không khí có trị số lớn, tạo ra một điện trường rất mạnh (có cường độ trên 3.10 6 V/m) thì phát sinh tia lửa điện. Tia lửa điện không có hình dạng nhất định. Tia lửa điện là một tia sáng gián đoạn, không liên tục. Tia lửa điện thường kèm theo tiếng nổ, trong không khí sinh ra ozon có mùi khét. b) Sét Sét là tia lửa điện khổng lồ phát sinh do sự phóng điện giữa các đám mây tích điện trái dấu hoặc giữa một đám mây tích điện với mặt đất. Hiệu điện thế gây ra sét có thể đạt tới 10 8 V – 10 9 V, cường độ dòng điện trong sét có thể đạt đến 10 4 A – 5.10 5 A. Sét thường gây ra tiếng nổ (tiếng sấm) hoặc tiếng sét. Để tránh tác hại của sét, người ta làm các cột chống sét. 2. Hồ quang điện Đặt vào hai đầu thanh than một hiệu điện thế khoảng 40 V – 50 V. Đầu tiên cho hai đầu thanh than chạm vào nhau, sau đó tách ra một khoảng ngắn. Khi đó ta thấy giữa hai đầu thanh than phát ra ánh sáng chói, đó là hồ quang điện. Qua quan sát người ta thấy phần lớn ánh sáng chói phát ra từ hai đầu than tức là từ cực dương và cực âm của hồ quang. Trong đó cực dương bị ăn mòn và hơi lõm vào. Cường độ dòng điện trong mạch khoảng vài chục ampe. Hồ quang có thể xuất hiện giữa các điện cực bằng kim loại. Nhiệt độ rất cao, khoảng 2500 0 C đến 8000 0 C. Hồ quang được ứng dụng để hàn điện, luyện kim, nguồn phát sáng, … B. BÀI TẬP 1. Tia lửa điện phát sinh trong điều kiện nào ? Hướng dẫn Khi giữa hai điện cực đặt trong không khí có một hiệu điện thế lớn thì sẽ xuất hiện sự phóng điện thành lửa, gọi là tia lửa điện. 2. Hồ quang điện thực hiện trong điều kiện nào ? Hướng dẫn Lấy hai thanh than nối vào hai cực của nguồn điện không đổi có hiệu điện thế khoảng 40 V – 50 V. 3. Cho phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp, giữa hai điện cực cách nhau 20 cm. Quãng đường bay tự do của các electron là 4 cm. Cho rằng năng lượng mà electron nhận được trong quãng đường bay tự do đủ để ion hóa chất khí, hãy tính xem 1 electron đưa vào chất khí có thể sinh ra tối đa bao nhiêu hạt tải điện ? Hướng dẫn Vì giữa hai điện cực cách nhau 20 cm và quãng đường bay tự do của các electron là 4 cm nên sẽ có 5 lần ion hóa. Khi va chạm với phân tử khí lần đầu tiên, 1 electron sẽ làm cho phân tử khí trở thành 1 ion dương và 1 electron tự do. Ở lần va chạm thứ hai, 2 electron va chạm với 2 phân tử khí tạo ra 2 ion dương và 2 electron tự do. Cứ như thế ở lần va chạm cuối cùng (lần thứ 5) số electron tự do tạo thành (kể cả electron đưa vào) là 2 5 = 32. Số electron được tạo ra do ion hóa là n = 32 – 1 = 31. Số hạt tải điện tạo thành do ion hóa (electron và ion dương) là 2n = 62 hạt. GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 Bài 28: SỰ PHÓNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ Ở ÁP SUẤT THẤP A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Sự phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp a) Sự phóng điện thành miền Người ta thấy rằng khi áp suất chất khí vào khoảng từ 1 đến 0,01 mmHg và hiệu điện thế giữa hai cực khoảng vài trăm V thì xuất hiện sự phóng điện thành miền. Khi đó ta thấy ở gần mặt catot có một miền tối, gọi là miền tối catot, phần còn lại của ống cho đến anot là miền sáng, thường gọi là cột sáng anot. b) Ứng dụng Sự phóng điện thành miền được dùng để chế tạo đèn ống. Màu sắc ánh sáng do đèn ống phát ra phụ thuộc vào bản chất chất khí trong ống. 2. Tia catot a) Tia catot Khi áp suất trong ống phóng điện giảm xuống, chỉ còn khoảng 0,01 mmHg – 0,001 mmHg thì miền tối catot choán đầy ống, trong ống không sáng nửa nhưng ở thành thủy tinh đối diện với catot phát ra ánh sáng màu lục hơi vàng. Khi đó ta có dòng electron do tác dụng của điện trường sẽ chuyển từ catot đến anot mà không va chạm với phân tử khí, chúng di chuyển với vận tốc rất lớn gọi là tia catot (tia âm cực). b) Tính chất Tia catot có những tính chất sau: + Tia catot truyền thẳng. + Tia catot phát ra vuông góc với mặt catot. + Tia catot mang năng lượng. + Tia catot có thể đâm xuyên các lá kim loại mỏng (0,003 mm – 0,03 mm). + Tia catot có tác dụng lên kính ảnh và có khả năng ion hóa không khí. + Tia catot có tác dụng phát quang. + Tia catot bị lệch trong điện trường, từ trường. + Tia catot khi đập vào các vật có nguyên tử lượng lớn, bị hãm lại và phát ra tia Ronghen. B. BÀI TẬP 1. Sự phóng điện trong không khí ở áp suất thấp xảy ra trong những điều kiện nào ? Hướng dẫn Sự phóng điện trong không khí ở áp suất thấp xảy ra khi: + Áp suất của chất khí trong ống nhỏ cỡ mmHg. + Hiệu điện thế giữa hai cực của ống chứa khí từ một đến vài trăm vôn. + Áp suất của chất khí trong ống nhỏ cỡ mmHg. + Hiệu điện thế giữa hai cực của ống chứa khí từ một đến vài trăm vôn. 2. Nêu các ứng dụng của sự phóng điện thành miền. Hướng dẫn Sự phóng điện thành miền được dùng để chế tạo các loại đèn ống. Màu sắc ánh sáng do đèn ống phát ra phụ thuộc vào bản chất chất khí trong ống. 3. Tia catot là gì ? Nêu lên các tính chất của tia catot. [...]... 500 V Tính tốc độ của electron mà súng phát ra Cho biết khối lượng của electron là 9 ,11 .10 - 31 kg Hướng dẫn W = eU = 2500 eV = 2500 .1, 6 .10 -19 = 4 .10 -16 J 1 2 2W 2, 4 .10 16 = = 2,96 .10 7 m / s Từ W = mv ⇒ v = − 31 2 m 9 ,11 .10 GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 Bài 30: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1 Tính dẫn điện của bán dẫn Bán dẫn là những chất như Si, Ge, As, Cd, Te, … Tính dẫn... mặt ngoài S = 10 mm 2 Dòng bão hòa Is = 10 mA Tính số electron phát xạ từ một đơn vị diện tích của catod trong một giây Hướng dẫn Điện lượng chạy qua mặt ngoài của catod trong 1 s là: Q = It = 10 -2 C Số electron phát ra từ catod trong 1 s: N = Q 10 −2 = = 6, 25 .10 16 19 e 1, 6 .10 Số electron phát ra từ một đơn vị diện tích của catod trong 1 s: n = N 6, 25 .10 16 = = 6, 25 .10 21 electron S 10 .10 −6 5 Hiệu... tử B còn thiếu 1 electron để tạo thành 4 liên kết cộng hóa trị với 4 nguyên tử Si ở gần nhất Một electron ở gần sẽ đến lấp đầy liên kết và tạo thành lỗ trống Trong bán dẫn Si pha B, số lỗ trống nhiều hơn số electron dẫn Lỗ trống là hạt mang điện cơ bản, electron là hạt mang điện không cơ bản 4 Lớp chuyển tiếp p – n a) Sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 - Ta... Tia catot có tác dụng phát quang một số chất + Tia catot bị lệch trong điện trường, từ trường + Tia catot khi đập vào các vật có nguyên tử lượng lớn, bị hãm lại và phát ra tia Ronghen GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 Bài 29: DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1 Dòng điện trong chân không - Cho mạch điện như hình vẽ Khi catot bị đốt nóng, do sự phát xạ nhiệt electron mà các electron... chuyển tiếp p – n có tính chỉnh lưu vì khi mắc nó vào mạch điện, thì dòng điện theo một chiều có giá trị lớn, còn dòng điện theo chiều ngược lại có giá trị nhỏ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 Bài 31 : DỤNG CỤ BÁN DẪN A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1 Nhiệt điện trở và quang điện trở bán dẫn Nhiệt điện trở bán dẫn là một dụng cụ nối với hai dây dẫn Khi nhiệt độ tăng, điện trở mẫu bán dẫn giảm Nhiệt điện trở... phần giữa là cực gốc (hay bazo, B), 2 cực còn lại là cực phát (hay emeto, E), cực góp (hay colecto, C) GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 b) Hoạt động Người ta mắc tranzito theo mạch trên Nguồn 1 cho dòng IE qua lớp chuyển tiếp E – B theo chiều thuận Nguồn ξ 2 thường lớn hơn 1 từ 5 đến 10 lần, đặt vào lớp chuyển tiếp B – C một hiệu điện thế ngược Khi hiệu điện thế giữa E và B biến thiên một... dẫn thì các loại hạt tải điện là electron tự do và lỗ trống 2 Có những loại bán dẫn nào ? Trong mỗi loại bán dẫn đó, các hạt mang điện là những loại nào, có số lượng ra sao? Hướng dẫn GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 Các loại bán dẫn : bán dẫn tinh khiết, bán dẫn loại n, bán dẫn loại p Số lượng các hạt mang điện trong mỗi loại bán dẫn: + Bán dẫn tinh khiết : số electron tự do và số lỗ trống... hướng từ anot đến catot Khi catot bị đốt nóng sẽ phát nhiệt electron Dưới tác dụng của điện trường, hướng từ anot GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 đến catot, electron sẽ chuyển động về anot, tạo ra dòng điện trong chân không gọi là dòng điện bản cực Ia B BÀI TẬP 1 Bản chất dòng điện trong chân không là gì ? Hướng dẫn Dòng điện trong chân không là dòng dịch chuyển có hướng của các electron bứt...GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 Hướng dẫn Tia catot là một dòng electron phát ra từ catot, còn được gọi là tia âm điện Tính chất của tia catot: + Tia catot truyền thẳng nếu không chịu tác dụng của điện trường... photodiot đều có thể dùng làm cảm biến ánh sáng Hãy so sánh hoạt động của hai loại cảm biến này Hướng dẫn + Giống nhau: Quang điện trở có điện trở giảm dưới tác dụng của ánh sáng chiếu vào GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 Photodiot được mắc vào mạch theo chiều phân cực ngược Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào lớp chuyển tiếp thì dòng điện ngược trong mạch tăng lên + Khác nhau: Photodiot có độ nhạy . 9 ,11 .10 - 31 kg. Hướng dẫn W = eU = 2500 eV = 2500 .1, 6 .10 -19 = 4 .10 -16 J Từ 16 2 7 31 1 2 2,4 .10 W 2,96 .10 / 2 9 ,11 .10 W mv v m s m − − = ⇒ = = = GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 Bài. GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 5 Chương 5: DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bài 24: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Cấu. nhôm: 1 1 2 2 1 2 ; l l R R S S ρ ρ = = . 1 2 2 2 1 2 1 2 1 1 S R R S S S ρ ρ ρ ρ = ⇒ = ⇒ = Khối lượng dây đồng và nhôm: 1 1 1 1 2 2 2 2 ;m D S l m D S l= = Suy ra: 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 D S