Phương pháp giải dòng điện trong các môi trường

Phân loại các dạng bài tập chương dòng điện trong các môi trường. Các dạng có phương pháp giải, bài tập mẫu và bài tập tự giải để Học sinh rèn luyện. Đây là tài liệu bổ ích cho giáo viên và học sinh dùng để ôn tập kiến thức đã học.

Phân loại phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 Chương III: Dòng điện môi trường A PHÂN LOẠI CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ BÀI TOÁN MẪU Dạng 1: Dòng điện kim loại - Suất điện động nhiệt điện - Điện trở dây dẫn kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ: R = R0 (1 + α t ) + R0: điện trở dây dẫn t00C(t0 = 200C) + α : hệ số nhiệt điện trở: K-1 + R: điện trở dây dẫn nhiệt độ t ⇒ R2 = R1[1 + α (t2 − t1 )] - Điện trở suất kim loại tăng theo nhiệt độ: ρ = ρ [1 + α (t − t0 )] + ρ0 : điện trở suất t0 0C, thông thường ta lấy t0 = 200C + α : hệ số nhiệt điện trở: K-1 + ρ : điện trở suất nhiệt độ t ⇒ ρ = ρ1[1+α (t -t1 )] - Suất điện động nhiệt điện: E = αT (T1 - T2) + αT : hệ số nhiệt điện động phụ thuộc vào vật liệu làm cặp nhiệt điện( µ V/K) + (T1 - T2) hiệu nhiệt độ hai mối hàn Bài toán mẫu Bài 1: Một dây bạch kim 200C có điện trở suất ρ0=10,6.10-8Ω m, biết điện trở suất dây bạch kim tăng nhiệt độ tăng với hệ số nhiệt điện trở không đổi α =3,9.10-3 K-1 a) Tính điện trở suất ρ dây bạch kim 400C ? b) Khi điện trở suất bạch kim 15,4.10-8 Ω m nhiệt độ dây bạch kim bao nhiêu? Hướng dẫn giải: a) Ta có ρ = ρ [1+α (t-t )] = 10,6.10-8(1 + 3,9.10-3.(40 -20)) = 1,14268.10-7 Ω m b) ta có ρ = ρ [1+α (t-t )] ⇒ t − t0 = ⇒ t = t0 + ρ − ρ0 α ρ − ρ0 15, 4.10−8 − 10, 6.10−8 = 20 + = 136,110C −3 −8 α ρ0 3,9.10 10, 6.10 Bài 2: Một mối hàn cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động α T = 65 (µV/K) đặt không khí 200C, mối hàn nung nóng đến nhiệt độ 2320C a) Tính suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt? b) Để suất điện động nhiệt điện 20 mV đầu mối hàn ta phải nung nóng đến nhiệt độ nào? Hướng dẫn giải: a) Áp dụng công thức E = αT(T1 – T2) = 65.10-6(505 - 293) = 13,78.10-3 V = 13,78 mV b) ta có E = αT(T1 – T2) = αT(t1 – t2) ⇒ t1 = t2 + E 20.10−3 = 20 + = 3280C αT 65.10−5 Bài 3: Một sợi dây đồng có điện trở 74 Ω 500 C, có hệ số nhiệt điện trở α = 4,1.10-3 K-1 a) Tính điện trở sợi dây 1000 C ? b) Để điện trở dây đồng 120Ω ta phải nung nóng dây đến nhiệt độ nào? Hướng dẫn giải: a) Áp dụng công thức Rt = R0(1+ αt), ta suy ra:  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406 69 Phân loại phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 R1 + α t1 + α t2 + 4,1.10−3.100 = R = R = 74  = 86,6 Ω R2 + α t2 + α t1 + 4,1.10−3.50 b) ta có R1 = R0(1+ αt1); R2 = R0(1+ αt2) => R2 = R1[1+ α(t2 -t1)] => t2 = t1 + ( R2 120 − 1) = 50 + ( − 1) = 201,60C R1 α 74 4,1.10−3 Bài 4: Một bóng đèn loại 220 V - 40 W có dây tóc Vônnpham Điện trở dây tóc bóng đèn 200 C 121 Ω , biết hệ số nhiệt điện trở dây tóc 4,5.10-3 K-1 Tính nhiệt độ dây tóc sáng bình thường? Hướng dẫn giải: Điện trở bóng đèn R = U 2202 = 1210 Ω = P 40 R2 ( − 1) α R1 R 1210 ⇒ t2 = t1 + ( − 1) = 20 + ( − 1) = 20200C −3 α R1 4,5.10 121 Ta có R2 = R1[1 + α (t2 − t1 )] ⇒ t2 − t1 = Bài 5: Khi hiệu điện hai cực bóng đèn U = 20 mV cường độ dòng điện chạy qua đèn I1 = mA, nhiệt độ dây tóc bóng đèn t = 250 C Khi sáng bình thường, hiệu điện hai cực bóng đèn U = 240 V cường độ dòng điện chạy qua đèn I = 8A Biết hệ số nhiệt điện trở α = 4,2.10-3 K-1 Tính nhiệt độ t2 dây tóc đèn sáng bình thường? Hướng dẫn giải: U1 - Điện trở dây tóc bóng đèn nhiệt độ t1 = 250 C R1 = = 2,5 Ω I1 - Điện trở dây tóc bóng đèn nhiệt độ t2 R2 = U2 = 30 Ω I2 - Sự phụ thuộc điện trở vật dẫn vào nhiệt độ R1 = R0(1+ αt1) R2 = R0(1+ αt2) suy R2 − R1 + R2 α t1 R2 (1 + α t1 ) − R1 = = Ta có R2 = R1[1 + α (t2 − t1 )] α R1 α R1 R R 30 ⇒ t2 − t1 = ( − 1) ⇒ t2 = t1 + ( − 1) = 25 + ( − 1) = 26440C −3 α R1 α R1 4, 2.10 2,5 t2 = Bài 6: Khối lượng mol nguyên tử đồng 64.10-3 kg/mol Khối lượng riêng đồng 8,9.103 kg/m3 Biết nguyên tử đồng góp electron dẫn a) Tính mật độ electron tự đồng? b) Một dây dẫn đồng tiết diện ngang 10 mm2, mang dòng điện 10 A Tính tốc độ trôi electron dây dẫn đó? Hướng dẫn giải: a) Thể tích mol đồng A 64.10 −3 = V= = 7,2.10-6(m3/mol) D 8,9.10 Mật độ electron tự đồng N 6,023.10 23 n= A = = 8,4.1028(m-3) V 7,2.10 −6 b) Số electron tự qua tiết diện thẳng dây dẫn t giây: N = n.V = n.S.l = n.S.v.t 70  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406 Phân loại phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 Cường độ dòng điện qua dây dẫn: N e n.S v.t.e = I= =evSn t t I 10 = => v = −19 eSn 1,6.10 10 −5.8,4.10 28 = 7,46.10-5(m/s) Dạng 2: Điện phân với dương cực tan - Điện phân với điện cực làm kim loại dung dịch điện phân muối kim loại - Bình điện phân xem điện trở - kí hiệu bình điện phân: A A - Khối lượng giải phóng Katốt: m = k q = q = I t F n F n + F = 96500 C/mol: số Fa - - + A: nguyên tử lượng nguyên tố + n: hóa trị nguyên tố A + : đương lượng hóa học n + k: đương lượng điện hóa (g/C) + q: điện lượng chuyển qua bình điện phân (C) + I: cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân (A) + t: thời gian dòng điện chạy qua bình điện phân (s) + m: khối lượng giải phóng điện cực (g) Bài toán mẫu E,r Bài 1: Cho mạch điện hình vẽ 3.1: E = V, r = 0,8 Ω , R1 B A R R R = Ω , R2 = 0,2 Ω ; R3 = Ω ; bình điện phân chứa dung dịch CuSO4 có M N điện cực đồng có điện trở RP = 12 Ω , biết đồng có A = 64, n = R Hãy tính: H×nh 3.1 a) Điện áp hai cực nguồn điện? b) Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân? c) Khối lượng đồng giải phóng Ka tốt sau 16 phút giây điện phân? Hướng dẫn giải: R3 RP 4.12 = = 3Ω + R3 // RP nên R3 P = R3 + RP + 12 + R1 nối tiếp R2 nối tiếp R3P nên RAB = R1 + R2 + R3P = + 0,2 + = 7,2 Ω E = = A Áp dụng định luật ôm cho toàn mạch ta có: I = RAB + r 7, + 0,8 P Điện hai cực nguồn điện: UAB = E - I.r = - 1.0,8 = 7,2 V b) Ta có I3P = I1 = I2 = I = A ⇒ UP = U3 = U3P = I3P.R3P = 1.3 = V UP = Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân: I P = = 0,25 A RP 12 c) Áp dụng công thức định luật Fa - - ta có khối lượng đồng giải phóng Ka tốt A A 64 m = q = I P t = 0, 25.(16.60 + 5) = 0,08 g F n F n 96500  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406 71 Phân loại phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 Bài 2: Một kim loại dùng để mạ Niken phương pháp điện phân Tính chiều dày Niken bám kim loại sau 30 phút điện phân: biết diện tích bề mặt kim loại 40 cm2, dòng điện chạy qua bình điện phân A, Niken có khối lượng riêng 8,9.103 kg/m3 nguyên tử lượng 58, hóa trị xem Niken bám bề mặt kim loại Hướng dẫn giải: A A Khối lượng Niken bám vào kim loại: m = q = I t F n F n m Ta tích Niken bám lên bề mặt tám kim loại: V = S.h = ρ 1 A ⇔ S.h = I t ρ F n Chiều dày Niken bám vào kim loại: 1 A 1 58 h= I t = 2.30.60.10−3 = 0,03.10-3 m = 0,03 mm −4 S ρ F n 40.10 8,9.10 96500 Đ X Bài 3: Cho mạch điện hình 3.2: E = V, r = 0,5 Ω , B bình điện P M phân chứa dung dịch CuSO4 có điện cực đồng; Đ đèn loại (6 V B Rb W); Rb biến trở E,r H×nh 3.2 Khi biến trở có giá trị Rb = 12 Ω đèn sáng bình thường a) Tính điện trở bình điện phân? b) Tính khối lượng đồng bám vào Ka tốt sau phút điện phân c) Tính công suất tiêu thụ mạch công suất nguồn điện? Hiệu suất mạch điện? d) Từ vị trí biến trở ta dịch chuyển chạy biến trở sang trái độ sáng đèn khối lượng đồng bám vào Katốt thay đổi nào? Hướng dẫn giải: U d2 62 R = = =6 Ω Ta có X Pd P I dm = d = = A Ud RX Rb 6.12 = =4 Ω a) Khi Rb = 12 Ω RXb = RX + Rb + 12 => R = RB + RXb Khi đèn sáng bình thường Iđ = Iđm = 1A , Ub = Uđ = V Ub = = 0,5 A => I b = Rb 12 => IB = I = Iđ + Ib = + 0,5 = 1,5 A E Áp dụng định luật ôm cho toàn mạch ta có : I = => E =I(R + r) R+r E − 0,5 = 5,5 Ω => RB = R - RXb = 5,5 - = 1,5 Ω => R = − r = I 1,5 b) ta có IB = I = 1,5 A A A 64 1,5.60 = 29,8.10Khối lượng đồng bám vào Ka tốt : mCu = q = I B t = F n F n 96500 g c) Công suất tiêu thụ mạch P = R.I2 = 5,5.1.52 = 12,375 W Công suất cuae nguồn điện : PE = E I = 9.1,5 = 13,5 W 72  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406 Phân loại phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 R 5,5 = Hiệu suất mạch điện : H = = 0,917 = 91,7% R + r 5,5 + 0,5 d) Từ vị biến trở ta dịch chuyển chạy biến trở sang trái điện trở biến trở tăng nên điện trở toàn mạch tăng (R = RXb + RB) cường độ dòng điện chạy qua mạch giảm E E U d = U Xb = RXb = R + r tăng lên nên đèn sáng RXb + RB + r Khi điện áp hai đầu đèn 1+ B RXb mạnh lên Dòng điện chạy qua bình điện phân IB = I giảm nên khối lượng đồng bám vào Ka tốt giảm xuống Bài 4: Cho mạch điện hình vẽ 3.3: Nguồn có suất điện động E = 24 V, điện trở r = 0,5 Ω Tụ điện có điện dung C = 4µF, đèn Đ(6 V – W); điện trở có giá trị R1 = Ω ; R2 = 10 Ω Bình điện phân đựng dung dịch CuSO4, Anốt làm Cu, có điện trở Rp = 2,5 Ω Bỏ qua điện trở dây nối Tính : a) Điện trở tương đương mạch b) Khối lượng đồng bám vào Katốt sau 16 phút giây c) Điện tích tụ điện; so sánh độ sáng đèn? X C M A RP R1 N Đ B R2 E,r H×nh 3.3 X Đ R1 M Hướng dẫn giải: N U B 62 R2 =4 Ω a) Ta có Rd = d = Pd RP A E,r Pd H×nh 3.3a I dm = = = 1,5 A Ud Vì tụ C không cho dòng điện không đổi qua nên ta có mạch điện hình vẽ 3.3a R1 nt Rd nên R1d = R1 + Rd = + = 10 Ω R1d R2 10.10 = = 5Ω R1d//R2 nên RNB = R1d + R2 10 + 10 RP nt RNB nên RAB = RP + RNB = 2,5 + = 7,5 Ω E 24 = b) Áp dụng định luật ôm cho toàn mạch ta có : I = = A RAB + r 7,5 + 0,5 A A 64 3.965 = 0,96 g Khối lượng đồng bám vào Ka tốt : mCu = q = I P t = F n F n 96500 U1d 15 = = 1,5 A c) ta có UNB = I.RNB = 3.5 = 15 V ⇒ U1d = UNB = 15 V ⇒ I1 = Id = R1d 10 ta có Id = Idm nên đèn sáng bình thường UAM = UAN + UNM = I.Rp+ I1.R1 = 3.2,5 + 1,5.6 = 16,5 V Điện tích tụ C: Q = C.UAM = 4.16,5 = 66 µ C  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406 73 Phân loại phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 Bài 5: Cho mạch điện hình vẽ 3.4: Bộ nguồn gồm nguồn X Đ R1 M giống nhau, nguồn có suất điện động E0 = 2,25 V; điện trở A B C r0 = 0,5 Ω Bình điện phân có điện trở R P chứa dung dịch R2 RP N A µ CuSO4, Anốt làm đồng Tụ điện có điện dung C = F Đèn R3 H×nh 3.4 Đ(4 V - W), điện trở có giá trị R = R = R = Ω Ampe kế có điện trở không đáng kể, bỏ qua điện trở dây nối Biết đèn (Đ) sáng bình thường Tính : a) Suất điện động Eb điện trở r b nguồn? b) Hiệu điện U AB số ampe kế? c) Khối lượng đồng bám vào Katốt sau 32 phút 10 giây điện trở Rp bình điện phân? d) Điện tích lượng tụ điện? Hướng dẫn giải: Eb = E0 = 4.2,25 = V a) Ta có Rb = 3r0 = 3.0,5 =1,5 Ω U d2 42 = =8 Ω b) Ta có Rd = Pd P I dm = d = = 0,5 A Ud Vì tụ C không cho dòng điện không đổi qua nên ta bỏ C hình 3.4a Ta có R1 nt Rd nên R1d = R1 + Rd = + = Ω X Vì đèn sáng bình thường nên I1 = Id = I1d = Idm = 0,5 A Đ R1 M ⇒ UAB = U1d = I1d.R1d = 0,5.9 = 4,5 V B A Eb − U AB − 4,5 R2 RP N = Áp dụng định luật ôm cho đoạn AR3B ta có I = A R3 R3 + rb + 1,5 = 1,8A H×nh 3.4a Vậy ampe kế 1,8 A c) ta có I2 = IP = I - Id = 1,8 - 0,5 = 1,3 A Khối lượng đồng bám vào Ka tốt : A A 64 mCu = q = I P t = 1,3.1930 = 0,832 g F n F n 96500 Ta có Up = UAB - I2.R2 = 4,5 - 1,3.2 = 1,9 V U 1,9 19 ⇒ RP = P = = Ω I p 1,3 13 d) ta có UMN = UMB + UBN = Ud - U2 = - 1,3.2 = 1,4 V Điện tích tụ Q = C.UMN = 6.1,4 = 8,4 µ C 1 Năng lượng tụ: W = C.U MN = 6.10-6.1,42 = 5,88.10-6 J = 5,88 µ J 2 Bài tập tự giải Bài 1: Cho mạch điện hình vẽ 3.5: E = 16 V, r = 0,8 Ω , E,r R1 = 12 Ω , R2 = 0,2 Ω ; R3 = Ω ; bình điện phân chứa dung dịch R R R CuSO4 có điện cực đồng có điện trở RP = Ω , biết đồng có A = M N 64, n = Hãy tính: R a) Điện áp hai điểm MN? H×nh 3.5 b) Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân? c) Khối lượng đồng giải phóng Ka tốt sau 16 phút giây điện phân? Đáp số: a) V b) IP = 1,5 A c) 0,48 g P 74  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406 Phân loại phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ 3.6: E = 2,5 V, RX R3 C r = Ω , R1 = Ω , R2 = Ω ; R3 = 1,5 Ω ; A số Hãy B A tính: A + R1 D a) Tính RX ? R2 b) Thay RX bình điện phân chứa dung dịch AgNO3 có H.3.6 ,r điện cực Bạc, A số Tính khối lượng bạc giải phóng Ka tốt sau 32 phút 10 giây điện phân? Đáp số: a) RX = 2,25 Ω b) m = 1,44 g Bài 3: Cho mạch điện hình vẽ 3.7: pin A D giống có E = 1,5 V; r = 0,5 Ω ; R1 = Ω ; R2 = Ω ; C o…… V R R3 R4 = Ω ; R3 đèn loại (3V - W); R5 bình điện phân … X … A chứa dung dịch AgNO3 có điện cực bạc Biết A1 …R1 A 0,6 A; A2 0,4 A; điện trở ampe kế nhỏ, R4 B R5 …… H.3.7 điện trở vôn kế lớn Hãy tính: a) Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân? … b) Điện trở bình điện phân? c) Số pin nguồn hiệu suất mạch? d) Số vôn kế? e) Khối lượng bạc bám vào Ka tốt sau 16 phút giây điện phân? f) So sánh độ sáng đèn? Đáp số: a) IP = 0,2 A b) R5 = 20 Ω c) pin; H = 80% d) UV = V e) 0,216 g f) Iđ = 0,4A < Iđm Đèn sáng yếu bình thường Bài 4: Cho mạch điện hình vẽ H.3.8 Trong nguồn có nguồn giống nhau, nguồn có suất điện động E = 1,5V; điện trở r = 0,2Ω mắc B hình vẽ Đèn Đ có ghi (1,5V – 0,75W), R1 = 2,2 Ω; R2 = Ω; R3 A R Đ bình điện phân chứa dung dịch BaSO4 có điện trở 2Ω X R R a) Xác định cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân? Q H.3.8 b) Tính khối lượng bari bám vào điện cực sau 48 phút giây điện phân? c) Cho biết đèn Đ có sáng bình thường hay không? d) Để đèn sáng bình thường ta phải mắc nối tiếp với đèn điện trở R có giá trị bao nhiêu? Đáp số: a) 0,5 A b) 1,02 g c) Đèn sáng mạnh bình thường d) R4 = Ω Bài 5: Cho mạch điện hình vẽ H.3.9: E1 =15V, E2 = 9V, E3 = 10V, r1 = Ω , r2 = Ω , E1 , r1 A E2 , r2 R1 A r3 = Ω , R1 = Ω , R2 = Ω , R3 bình điện phân C R3 chứa dung dịch AgNO3 với điện cực bạc; bình R2 B E3 , r3 điện phân có điện trở Ω , R4 = Ω ; C = 200 nF R4 H.3.9 a) Tính số ampe kế? b) Tính khối lượng bạc bám vào điện cực sau 32 phút 10 giây điện phân? c) Tính điện tích lượng tụ? Đáp số: a) IA = 1A b) 0,72 g c) Q = 400 nC; W = 4.10-7 J Bài 6: Cho mạch điện hình vẽ H.3.10 E1 , r1 A B Trong E1 = 18V; r1 = 4Ω; E2 = 10,8V; r2 = 2,4Ω; R1 = 3Ω; R3 = 6Ω; R1 E2 , r2 A R2 = 3Ω; R2 bình điện phân chứa dung dịch CuSO4 có điện cực đồng a) Tính cường độ dòng điện qua E1 , E2 số ampe kế ? R3 R b) Tính khối lượng đồng bám vào Ka tốt sau 3h20 phút điện phân? H.3.10 27 99 Đáp số: a) IA = A; I E1 = A; I E2 = A b) 5,51g 13 52 52  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406 75 Phân loại phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 Dạng 3: Điện phân với điện cực trơ * Khi điện phân với điện cực trơ ta xem bình điện phân máy thu điện có suất phản điện E − Ep E p điện trở r’ = Rp Khi ta có I = R + r + rp A A * Khối lượng chất giải phóng điện cực m = k q = q = I t F n F n + F = 96500 C/mol: số Fa - - + A: nguyên tử lượng nguyên tố + n: hóa trị nguyên tố A + : đương lượng hóa học n + k: đương lượng điện hóa(g/C) + q: điện lượng chuyển qua bình điện phân(C) + I: cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân(A) + t: thời gian dòng điện chạy qua bình điện phân(s) + m: khối lượng giải phóng điện cực (g) m * Thể tích khí giải phóng điện cực điều kiện tiêu chuẩn: V = 22, lít A p1.V1 p2 V2 = * Phương trình trạng thái khí: ; T1 T2 m * Phương trình Cla-pê-rông - Men - đê -lê- ép: p.V = R.T ; R = 8,31 J/mol.K A * atm = 1,013.10 N/m ; 1at = 9,8.10 N/m * Công dòng điện: A = Q.U Bài toán mẫu Bài 1: Điện phân dung dịch H2SO4 với điện cực platin ta thu khí hiđrô ôxy điện cực Tính thể tích khí thu điện cực điều kiện tiêu chuẩn sau 32 phút 10 giây điện phân, biết dòng điện chạy qua bình điện phân A? Hướng dẫn giải: Khối lượng hiđrô thu Ka tốt: A A 1 mH = k q = H q = H I t = 5.1930 = 0,1 g F nH F nH 96500 Vì khí hiđrô giải phóng dạng phân tử nên thể tích khí hiđrô thu Ka tốt điều kiện m 0,1 22, = 1,12 lít tiêu chuẩn là: VH = H 22, = 2 Khối lượng ôxy thu A nốt: A A 16 mO = k q = O q = O I t = 5.1930 = 0,8 g F nO F nO 96500 Vì khí ôxy giải phóng dạng phân tử nên thể tích khí ôxy thu Anốt điều kiện m 0,8 22, = 0,56 lít tiêu chuẩn là: VO2 = O 22, = 32 32 76  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406 Phân loại phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 Bài 2: Điện phân dung dịch muối ăn nước ta thu khí hiđrô vào bình tích 1lít Tính công thực dòng điện điện phân ? Biết điện áp đặt vào hai cực bình điện phân U = 50 V, áp suất khí hiđrô bình p = 1,3 atm, nhiệt độ khí hiđrô bình t = 270C Hướng dẫn giải: Khi điện phân giải phóng phân tử khí hiđrô cần cung cấp điện tích q = 2e => điện tích cần cung cấp để giải phóng thể tích V khí hiđrô Q = nq = 2ne Công dòng điện thực lúc A = Q.U = 2n.e.U p.V T0 p.V p0 V0 = ⇒ V0 = Ta có T T0 T V0 p.V T0 N A = N A ⇒ số phân tử khí hiđrô n = −3 22, 4.10 T 22, 4.10−3 p.V T0 1,3.105.1.10−3.273 N 6, 022.1023 = 5,09.105 J Vậy A = A e.U = −3 T 22, 4.10−3 (27 + 273).22, 4.10 Bài 3: Khi điện phân dung dịch muối ăn nước ta thu khí hiđrô Katốt Khí thu được đưa vào bình tích lít, nhiệt độ bình 270C, áp suất bình atm Tính điện lượng chuyển qua bình điện phân? Hướng dẫn giải: Ta có phương trình Cla - pê - rông Men - đê - lê - ép: p.V = ⇒ Khối lượng khí thu được: mH = ⇒q= F nH p.V AH AH RT p.V AH R.T = mH R.T AH AH q F nH 96500.1.1.1, 013.105.1.10−3.1.2 = 7842,3 C = 1.8,31.(27 + 273) Bài 4: Cho mạch điện gồm có nguồn điện có E = 4V điện trở 0,2 Ω cung cấp cho bình điện phân chứa dung dịch CuSO4 có Anốt làm platin Biết suất phản điện bình điện phân E ’ = V, điện trở r’ = 1,8 Ω Sau thời gian điện phân lượng đồng bám vào Ka tốt 1,2 g Hãy tính: a) Điện lượng chuyển qua bình điện phân? b) Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân? c) Thời gian điện phân? Hướng dẫn giải: A q F n m F n 1, 2.96500.2 ⇒ Điện lượng chuyển qua bình điện phân: q = Cu = = 3618,75 C A 64 b) Vì điện cực bình điện phân platin nên bình điện phân máy thu điện Áp dụng định luật ôm cho toàn mạch chắ nguồn máy thu điện ta có E − E' 4−2 I= = = 1A r + r ' 0, + 1,8 q 3618, 75 c) Thời gian điện phân t = = = 3618,75 s = 1h 18,75 s I Bài 5: Cho mạch điện hình vẽ 3.11 Trong E1 = 12V; r1 = 2Ω; Khối lượng đồng bám vào Ka tốt : mCu =  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406 A R1 E1 , r1 B E2 , r2 A 77 H.3.11 Phân loại phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 E2 = 10V; r2 = 2,5Ω; R1 = 3Ω; bình điện phân chứa dung dịch CuSO4 có điện cực than có suất phản điện Ep = V; điện trở bình điện phân RP = 2Ω a) Tính cường độ dòng điện qua E1 , E2 số ampe kế ? b) Tính khối lượng đồng bám vào Katốt sau 3h20 phút điện phân? Hướng dẫn giải U BA + E1 a) + Xét đoạn mạch A E1 B: ta có I1 = (1) r1 U BA + E2 + Xét đoạn mạch A E2 B: ta có I2 = (2) r2 + Xét đoạn AR1B: Vì bình điện phân có điện cực trơ nên ta xem bình điện phân máy thu U AB − EP điện nên I = (3) R1 + RP Xét nút A ta có I = I1 + I2 (4) U AB − EP U BA + E1 U BA + E2 Từ (1), (2), (3) (4) ta có = + R1 + RP r1 r2 ⇒ U AB - U BA - U BA = E1 + E2 + EP R1 + RP r1 r2 r1 r2 R1 + RP ⇔ U AB + U AB + U AB = E1 + E2 + EP R1 + RP r1 r2 r1 r2 R1 + RP ⇔ U AB ( ⇒ U AB 1 E1 E2 EP + + )= + + R1 + RP r1 r2 r1 r2 R1 + RP E E EP 12 10  1 + +   + + r r2 R1 + RP = 2,5 + = 108 V = 9,81 V = 1 1 1 11 + + + + R1 + RP r1 r2 2,5 + 108 64 −4 64 A ⇒ IA = I = từ (3) ⇒ I = 11 A = 55 2+3 55 108 12 − ⇒ Từ (1) I1 = 11 = 12 A 11 108 10 − Từ (2) ⇒ I2 = 11 = A 2,5 55 A A b) Khối lượng đồng bám vào Ka tốt : mCu = q = I P t = F n F n 64 64 (3.3600 + 20.60) = 4,63 g 96500 55 Bài 6: Cho mạch điện hình vẽ: H.3.12 Bộ nguồn ghép hỗn hợp đối xứng gồm 20 pin mắc thành n hàng, pin có E = A V, r = Ω , Bình điện phân chứa dung dịch H2SO4 có điện cực Platin có suất phản điện E ’= 2,5 V điện trở r’ = Ω ; đèn Đ (6 V - W); tụ điện có điện dung C = 200 nF; R1 = A Ω ; R2 = 5,6 Ω ; RA = 0; RV = ∞ Biết đèn Đ sáng bình thường tính: 78  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406 V B R1 Đ X E', r' R2 D Rd H.3.12 C Phân loại phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 a) Số Vôn kế Ampe kế? b) Cách ghép nguồn? c) Công suất hiệu suất nguồn? d) Thể tích khí bay điện cực bình điện phân điều kiện tiêu chuẩn sau 16 phút giây? e) Tính điện tích lượng tụ? Hướng dẫn giải: U d2 62 = =6 Ω Ta có Rd = Pd P I dm = d = = A Ud U1 = = 1,5 A Vì đèn sáng bình thường nên Iđ = Iđm A; UAD = U1 = Uđm = V => I1 = R1 ⇒ IA = IAD = I1 + Iđ = 1,5 + = 2,5 A Vậy Ampe kế 2,5 A * Số Vôn kế: R1.Rd 4.6 = = 2, Ω Ta có R1//Rđ ⇒ R1d = R1 + Rd + R1d nt R2 ⇒ R1d2 = R1d + R2 = 2,4 + 5,6 = Ω Ta có UV = UAD = I.RAD = 2,5.8 = 20 V Vậy Vôn kế 20 V b) gọi m số pin mắc nối tiếp m m Ta có Eb = m E = 5m; rb = r = Ω n n Ta có UAD = UAB + UBD = UAB - UDB ⇒ UAB = UAD + UDB =UAD + ( E ' + I.r’) = 20 + (2,5 +2,5.1) = 25 V m Mà UAB = Eb - I.rb  25 = 5m - 2,5.2  25n = 5.n.m - 5m ⇒ 5n = n.m - m n Mà m.n = N = 20 (1) ⇒ n + m = 20 (2) Từ (1) (2) ta có 5n2 - 20n + 20 =  n2 - 4n + = ⇒ n =2 m = 10 Vậy phải mắc nguồn thành hàng hàng có 10 pin mắc nối tiếp c) Eb = 50 V; rb = 10 Ω ta có công suất nguồn: PEb = Eb I = 50.2,5 = 125 W Hiệu suất nguồn H = U AD 20 = = 0,4212 = 42,12% Eb − E ' 50 − 2,5 d) ta có IP = 2,5 A Khối lượng hiđrô thu Ka tốt: mH = k q = AH A 1 q = H I P t = 2,5.965 = F nH F nH 96500 0,025 g Vì khí hiđrô giải phóng dạng phân tử nên thể tích khí hiđrô thu Ka tốt điều kiện m 0, 025 22, = 0,28 lít tiêu chuẩn là: VH = H 22, = 2 AO AO 16 2,5.965 = 0,2 Khối lượng ôxy thu A nốt: mO = k q = q = I t = F nO F nO 96500 g  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406 79 Phân loại phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 Vì khí ôxy giải phóng dạng phân tử nên thể tích khí ôxy thu Anốt điều kiện m 0, 22, = 0,14 lít tiêu chuẩn là: VO2 = O 22, = 32 32 e) Điện tích tụ Q = C.UAD = 200.20 = 4000 nC 1 −9 Năng lượng tụ: W = C.U AD = 200.10 20 = 4.10-5 J 2 Bài tập tự giải Bài 1: Điện phân dung dịch H2SO4 với điện cực platin ta thu khí hiđrô ôxy điện cực Tính thể tích khí thu điện cực điều kiện tiêu chuẩn sau phút giây điện phân, biết dòng điện chạy qua bình điện phân A? Đáp số: VH = 0,56 lít; VO = 0,28 lít Bài 2: Khi điện phân dung dịch muối ăn nước ta thu khí hiđrô Katốt Khí thu được đưa vào bình tích lít, nhiệt độ bình 370C, áp suất bình atm a) Tính điện lượng chuyển qua bình điện phân? b) Biết cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân 5A tính thời gian điện phân để lượng khí trên? Tính thể tích khí clo thu Anốt điều kiện tiêu chuẩn? Đáp số: a) Q = 7589,3 C b) t = 25 phút 17 giây; VCl = 0,88 lít Bài 3: Cho mạch điện gồm có nguồn điện có E = V điện trở 0,5 Ω cung cấp cho bình điện phân chứa dung dịch AgSO4 có Anốt làm than Biết suất phản điện bình điện phân E P = V, điện trở rP = 2,5 Ω Sau thời gian điện phân lượng Bạc bám vào Katốt 10,8 g Hãy tính: a) Điện lượng chuyển qua bình điện phân? b) Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân? c) Thời gian điện phân? d) Nếu thay dung dịch điện phân CuSO4 tính khối lượng đồng bám vào Katốt khoảng thời gian điện phân trên? Đáp số: a) Q = 9650 C b) I = A c) t = phút 15 giây d) mCu = 3,2 g Bài 4: Cho mạch điện hình vẽ 3.13: Nguồn có suất điện động E = 24 V, điện trở r = 0,5 Ω Tụ X điện có điện dung C = 4µF, đèn Đ(6 V – W); điện trở có giá Đ C M B A trị R1 = Ω ; R2 = 10 Ω Bình điện phân đựng dung dịch CuSO4, R1 R2 Anốt làm than, có điện trở Rp = Ω có suất phản điện E P = RP N V Bỏ qua điện trở dây nối Tính : E,r a) Tính cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân? H×nh 3.13 b) Khối lượng đồng bám vào Katốt thể tích khí Hiđrô điều kiện tiêu chuẩn giải phóng sau 16 phút giây điện phân? c) Điện tích tụ điện; so sánh độ sáng đèn? Đáp số: a) A b) 0,64g; 0,224 lít c) Q = 76 µ C; Iđ = A < Iđm đèn sáng yếu bình thường Bài 5: Cho mạch điện hình vẽ 3.14: Bộ nguồn gồm nguồn X Đ R1 M giống nhau, nguồn có suất điện động E0 = 1,25 V; điện trở B A C r0 = 0,5 Ω Bình điện phân chứa dung dịch AgNO3, Anốt R2 N làm Platin có điện trở R P = 0,5 Ω suất phản điện bình A RP R3 điện phân 1V Tụ điện có điện dung C = µ F Đèn Đ(4 V - H×nh 3.14 W), điện trở có giá trị R = Ω ; R2 = Ω ; R = 1,5 Ω Ampe kế có điện trở không đáng kể, bỏ qua điện trở dây nối a) Tính điện áp hai dầu AB, số ampe kế? b) So sánh độ sáng đèn tính công suất tiêu thụ đèn lúc ? 80  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406 Phân loại phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 c) Khối lượng Bạc bám vào Katốt sau 32 phút 10 giây điện phân thể tích khí Ôxy thu điều kiện tiêu chuẩn? d) Điện tích lượng tụ điện 17 13 17 Đáp số: a) UAB = V; IA = A; Iđ = A < Iđm b) Đèn sáng yếu bình thường; Pđèn = 18 48 0,793W 65 µ C; W = 4.35 µ J c) mAg = 0,88 g, VO2 = 0,046 lít d) Q =  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406 81 [...]... Cho mạch điện gồm có một nguồn điện có E = 4 V điện trở trong 0,5 Ω cung cấp cho bình điện phân chứa dung dịch AgSO4 có Anốt làm bằng than Biết suất phản điện của bình điện phân là E P = 2 V, điện trở trong rP = 2,5 Ω Sau một thời gian điện phân lượng Bạc bám vào Katốt là 10,8 g Hãy tính: a) Điện lượng chuyển qua bình điện phân? b) Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân? c) Thời gian điện phân?... = O 22, 4 = 32 32 e) Điện tích của tụ Q = C.UAD = 200.20 = 4000 nC 1 1 2 −9 2 Năng lượng của tụ: W = C.U AD = 200.10 20 = 4.10-5 J 2 2 Bài tập tự giải Bài 1: Điện phân dung dịch H2SO4 với các điện cực bằng platin ta thu được khí hiđrô và ôxy ở các điện cực Tính thể tích khí thu được ở mỗi điện cực ở điều kiện tiêu chuẩn sau 6 phút 5 giây điện phân, biết dòng điện chạy qua bình điện phân là 5 A? Đáp... dung dịch điện phân bằng CuSO4 tính khối lượng đồng bám vào Katốt trong khoảng thời gian điện phân trên? 2 Đáp số: a) Q = 9650 C b) I = A c) t = 4 giờ 1 phút 15 giây d) mCu = 3,2 g 3 Bài 4: Cho mạch điện như hình vẽ 3.13: Nguồn có suất điện động E = 24 V, điện trở trong r = 0,5 Ω Tụ X điện có điện dung C = 4µF, đèn Đ(6 V – 9 W); các điện trở có giá Đ C M B A trị R1 = 6 Ω ; R2 = 10 Ω Bình điện phân... hơn bình thường Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ 3.14: Bộ nguồn gồm 6 nguồn X Đ R1 M giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động E0 = 1,25 V; điện trở B A C trong r0 = 0,5 Ω Bình điện phân chứa dung dịch AgNO3, Anốt R2 N làm bằng Platin có điện trở R P = 0,5 Ω và suất phản điện của bình A RP R3 điện phân là 1V Tụ điện có điện dung C = 6 µ F Đèn Đ(4 V - 2 H×nh 3.14 W), các điện trở có giá trị R 1 = 1 Ω ;... phân đựng dung dịch CuSO4, R1 R2 Anốt làm bằng than, có điện trở Rp = 5 Ω có suất phản điện E P = 3 RP N V Bỏ qua điện trở của dây nối Tính : E,r a) Tính cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân? H×nh 3.13 b) Khối lượng đồng bám vào Katốt và thể tích khí Hiđrô ở điều kiện tiêu chuẩn giải phóng sau 16 phút 5 giây điện phân? c) Điện tích của tụ điện; so sánh độ sáng của đèn? Đáp số: a) 2 A b) 0,64g;... 5 A? Đáp số: VH = 0,56 lít; VO = 0,28 lít Bài 2: Khi điện phân dung dịch muối ăn trong nước ta thu được khí hiđrô ở Katốt Khí thu được được đưa vào bình có thể tích 1 lít, nhiệt độ trong bình là 370C, áp suất trong bình là 1 atm a) Tính điện lượng chuyển qua bình điện phân? b) Biết cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân là 5A tính thời gian điện phân để được lượng khí trên? Tính thể tích khí clo...Phân loại và phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 a) Số chỉ Vôn kế và Ampe kế? b) Cách ghép bộ nguồn? c) Công suất và hiệu suất của bộ nguồn? d) Thể tích khí bay ra ở các điện cực của bình điện phân ở điều kiện tiêu chuẩn sau 16 phút 5 giây? e) Tính điện tích và năng lượng của tụ? Hướng dẫn giải: U d2 62 = =6 Ω Ta có Rd = Pd 6 P 6 I dm = d = = 1 A... Ampe kế có điện trở không đáng kể, bỏ qua điện trở của dây nối a) Tính điện áp hai dầu AB, số chỉ ampe kế? b) So sánh độ sáng của đèn và tính công suất tiêu thụ của đèn lúc ấy ? 80  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406 Phân loại và phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 c) Khối lượng Bạc bám vào Katốt sau 32 phút 10 giây điện phân và thể tích khí Ôxy thu được ở điều kiện tiêu chuẩn? d) Điện tích và... 1 0,025 g Vì khí hiđrô giải phóng dưới dạng phân tử nên thể tích khí hiđrô thu được ở Ka tốt ở điều kiện m 0, 025 22, 4 = 0,28 lít tiêu chuẩn là: VH 2 = H 22, 4 = 2 2 1 AO 1 AO 1 16 2,5.965 = 0,2 Khối lượng ôxy thu được ở A nốt: mO = k q = q = I t = F nO F nO 96500 2 g  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406 79 Phân loại và phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 Vì khí ôxy giải phóng dưới dạng phân... loại và phương pháp giải bài tập vật lí lớp 11 c) Khối lượng Bạc bám vào Katốt sau 32 phút 10 giây điện phân và thể tích khí Ôxy thu được ở điều kiện tiêu chuẩn? d) Điện tích và năng lượng của tụ điện 17 13 17 Đáp số: a) UAB = V; IA = A; Iđ = A < Iđm b) Đèn sáng yếu hơn bình thường; Pđèn = 6 18 48 0,793W 65 µ C; W = 4.35 µ J c) mAg = 0,88 g, VO2 = 0,046 lít d) Q = 9  :Lê Thanh Sơn,  : 0905.930406