Ôn tập Vật lý 11 - Chương III: Dòng điện trong các môi trường

Chương III. Dòng điện trong các môi trường I. Hệ thống kiến thức trong chương 1. Dòng điện trong kim loại - Các tính chất điện của kim loại có thể giải thích được dựa trên sự có mặt của các electron tự do trong kim loại. Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các êlectron tự do. - Trong chuyển động, các êlectron tự do luôn luôn va chạm với các ion dao động quanh vị trí cân bằng ở các nút mạng và truyền một phần động năng cho chúng. Sự va chạm này là nguyên nhân gây ra điện trở của dây dânx kim loại và tác dụng nhiệt. Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ. - Hiện tượng khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ Tc nào đó, điện trở của kim loại (hay hợp kim) giảm đột ngột đến giá trị bằng không, là hiện tượng siêu dẫn. 2. Dòng điện trong chất điện phân - Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các ion dương về catôt và ion âm về anôt. Các ion trong chất điện phân xuất hiện là do sự phân li của các phân tử chất tan trong môi trường dung môi. Khi đến các điện cực thì các ion sẽ trao đổi êlectron với các điện cực rồi được giải phóng ra ở đó, hoặc tham gia các phản ứng phụ. Một trong các phản ứng phụ là phản ứng cực dương tan, phản ứng này xảy ra trong các bình điện phân có anôt là kim loại mà muối cẩu nó có mặt trong dung dịch điện phân. - Định luật Fa-ra-đây về điện phân. Khối lượng M của chất được giải phóng ra ở các điện cực tỉ lệ với đương lượng gam của chất đó và với điện lượng q đi qua dung dịch điện phân. Biểu thức của định luật Fa-ra-đây với F = 96500 (C/mol) 3. Dòng điện trong chất khí - Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dịch có hướng của các ion dương về catôt, các ion âm và êlectron về anôt. Khi cường độ điện trường trong chất khí còn yếu, muốn có các ion và êlectron dẫn điện trong chất khí cần phải có tác nhân ion hoá (ngọn lửa, tia lửa điện....). Còn khi cường độ điện trường trong chất khí đủ mạnh thì có xảy ra sự ion hoá do va chạm làm cho số điện tích tự do (ion và êlectron) trong chất khí tăng vọt lên (sự phóng điện tự lực). Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chất khí vào hiệu điện thế giữa anôt và catôt có dạng phức tạp, không tuân theo định luật Ôm (trừ hiệu điện thế rất thấp). - Tia lửa điện và hồ quang điện là hai dạng phóng điện trong không khí ở điều kiện thường. Cơ chế của tia lửa điện là sự ion hoá do va chạm khi cường độ điện trường trong không khí lớn hơn 3.105 (V/m) - Khi áp suất trong chất khí chỉ còn vào khoảng từ 1 đến 0,01mmHg, trong ống phóng điện có sự phóng điện thành miền: ngay ở phần mặt catôt có miền tối catôt, phần còn lại của ống cho đến anôt là cột sáng anốt. Khi áp suất trong ống giảm dưới 10-3mmHg thì miền tối catôt sẽ chiếm toàn bộ ống, lúc đó ta có tia catôt. Tia catôt là dòng êlectron phát ra từ catôt bay trong chân không tự do. 4. Dòng điện trong chân không - Dòng điện trong chân không là dòng chuyển dịch có hướng của các êlectron bứt ra từ catôt bị nung nóng do tác dụng của điện trường. Đặc điểm của dòng điện trong chân không là nó chỉ chạy theo một chiều nhất định tư anôt sang catôt. 5. Dòng điện trong bán dẫn - Dòng điện trong bán dẫn tinh khiết là dòng dịch chuyển có hướng của các êlectron tự do và lỗ trống. Tuỳ theo loại tạp chất pha vào bán dẫn tinh khiết, mà bán dẫn thuộc một trong hai loại là bán dẫn loại n và bán dẫn loại p. Dòng điện trong bán dẫn loại n chủ yếu là dòng êlectron, còn trong bán dẫn loại p chủ yếu là dòng các lỗ trống. Lớp tiếp xúc giữa hai loại bán dẫn p và n (lớp tiếp xúc p – n) có tính dẫn điện chủ yếu theo một chiều nhất định từ p sang n. II. Câu hỏi và bài tập 1. Dòng điện trong kim loại 3.1 Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ A. Giảm đi. B. Không thay đổi. C. Tăng lên. D. Ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần. 3.2 Nguyên nhân gây ra hiện tượng toả nhiệt trong dây dẫn khi có dòng điện chạy qua là: A. Do năng lượng của chuyển động có hướng của electron truyền cho ion(+) khi va chạm. B. Do năng lượng dao động của ion (+) truyền cho eclectron khi va chạm. C. Do năng lượng của chuyển động có hướng của electron truyền cho ion (-) khi va chạm. D. Do năng lượng của chuyển động có hướng của electron, ion (-) truyền cho ion (+) khi va chạm. 3.3 Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là: A. Do sự va chạm của các electron với các ion (+) ở các nút mạng. B. Do sự va chạm của các ion (+) ở các nút mạng với nhau. C. Do sự va chạm của các electron với nhau. D. Cả B và C đúng. 3.4 Khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của thanh kim loại cũng tăng do: A. Chuyển động vì nhiệt của các electron tăng lên. B. Chuyển động định hướng của các electron tăng lên. C. Biên độ dao động của các ion quanh nút mạng tăng lên. D. Biên độ dao động của các ion quanh nút mạng giảm đi. 3.5 Một sợi dây đồng có điện trở 74W ở 500 C, có điện trở suất α = 4,1.10-3K-1. Điện trở của sợi dây đó ở 1000 C là: A. 86,6W B. 89,2W C. 95W D. 82W 3.6 Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Hạt tải điện trong kim loại là electron. B. Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm nếu nhiệt độ trong kim loại được giữ không đổi C. Hạt tải điện trong kim loại là iôn dương và iôn âm. D. Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt. 3.7 Một sợi dây bằng nhôm có điện trở 120W ở nhiệt độ 200C, điện trở của sợi dây đó ở 1790C là 204W. Điện trở suất của nhôm là: A. 4,8.10-3K-1 B. 4,4.10-3K-1 C. 4,3.10-3K-1 D. 4,1.10-3K-1 3.8 Phát biểu nào sau đây là đúng? Khi cho hai thanh kim loại có bản chất khác nhau tiếp xúc với nhau thì: A. Có sự khuếch tán electron từ chất có nhiều electron hơn sang chất có ít electron hơn. B. Có sự khuếch tán iôn từ kim loại này sang kim loại kia. C. Có sự khuếch tán eletron từ kim loại có mật độ electron lớn sang kim loại có mật độ electron nhỏ hơn. D. Không có hiện tượng gì xảy ra. 3.9 Để xác định được sự biến đổi của điện trở theo nhiệt độ ta cần các dụng cụ: A. Ôm kế và đồng hồ đo thời gian. B. Vôn kế, ampe kế, cặp nhiệt độ. C. Vôn kê, cặp nhiệt độ, đồng hồ đo thời gian. D. Vôn kê, ampe kế, đồng hồ đo thời gian. 2. Dòng điện trong chất điện phân. Định luật Fa-ra-đây 3.17 Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các iôn âm, electron đi về anốt và iôn dương đi về catốt. B. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các electron đi về anốt và các iôn dương đi về catốt. C. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các iôn âm đi về anốt và các iôn dương đi về catốt. D. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các electron đi về từ catốt về anốt, khi catốt bị nung nóng. 3.18 Công thức nào sau đây là công thức đúng của định luật Fara-đây? A. B. m = D.V C. D. 3.19 Một bình điện phân đựng dung dịch AgNO3, cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân là I = 1 (A). Cho AAg=108 (đvc), nAg= 1. Lượng Ag bám vào catốt trong thời gian 16 phút 5 giây là: A. 1,08 (mg). B. 1,08 (g). C. 0,54 (g). D. 1,08 (kg). 3.20 Một bình điện phân dung dịch CuSO4 có anốt làm bằng đồng, điện trở của bình điện phân R = 8 (W), được mắc vào hai cực của bộ nguồn E = 9 (V), điện trở trong r =1 (W). Khối lượng Cu bám vào catốt trong thời gian 5 h có giá trị là: A. 5 (g). B. 10,5 (g). C. 5,97 (g). D. 11,94 (g). 3.21 Đặt một hiệu điện thế U không đổi vào hai cực của bình điện phân. Xét trong cùng một khoảng thời gian, nếu kéo hai cực của bình ra xa sao cho khoảng cách giữa chúng tăng gấp 2 lần thì khối lượng chất được giải phóng ở điện cực so với lúc trước sẽ: A. tăng lên 2 lần. B. giảm đi 2 lần. C. tăng lên 4 lần. D. giảm đi 4 lần. 3.22. Độ dẫn điện của chất điện phân tăng khi nhiệt độ tăng là do: A. Chuyển động nhiệt của các phân tử tăng và khả năng phân li thành iôn tăng. B. Độ nhớt của dung dịch giảm làm cho các iôn chuyển động được dễ dàng hơn. C. Số va chạm của các iôn trong dung dịch giảm. D. Cả A và B đúng. 3.23 Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Khi hoà tan axit, bazơ hặc muối vào trong nước, tất cả các phân tử của chúng đều bị phân li thành các iôn. B. Số cặp iôn được tạo thành trong dung dịch điện phân không thay đổi theo nhiệt độ. C. Bất kỳ bình điện phân nào cũng có suất phản điện. D. Khi có hiện tượng cực dương tan, dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật ôm. 3.24 Phát biểu nào sau đõy khụng đỳng khi núi về cỏch mạ một huy chương bạc ? A. Dùng muối AgNO3. B. Đặt huy chương giữa anot và catot. C. Dùng anot bằng bạc D. Dùng huy chương làm catot. 3. Bài tập về dòng điện trong kim loại và chất điện phân 3.25 Cho dòng điện chạy qua bình điện phân đựng dung dịch muối của niken, có anôt làm bằng niken, biết nguyên tử khối và hóa trị của niken lần lượt bằng 58,71 và 2. Trong thời gian 1h dòng điện 10A đã sản ra một khối lượng niken bằng: A. 8.10-3kg. B. 10,95 (g). C. 12,35 (g). D. 15,27 (g). 3.26 Cho dòng điện chạy qua bình điện phân chứa dung dịch CuSO4, có anôt bằng Cu. Biết rằng đương lượng hóa của đồng kg/C. Để trên catôt xuất hiện 0,33 kg đồng, thì điện tích chuyển qua bình phải bằng: A. 105 (C). B. 106 (C). C. 5.106 (C). D. 107 (C). 3.27** Đặt một hiệu điện thế U = 50 (V) vào hai cực bình điện phân để điện phân một dung dịch muối ăn trong nước, người ta thu được khí hiđrô vào một bình có thể tích V = 1 (lít), áp suất của khí hiđrô trong bình bằng p = 1,3 (at) và nhiệt độ của khí hiđrô là t = 270C. Công của dòng điện khi điện phân là: A. 50,9.105 J B. 0,509 MJ C. 10,18.105 J D. 1018 kJ 3.28 Để giải phóng lượng clo và hiđrô từ 7,6g axit clohiđric bằng dòng điện 5A, thì phải cần thời gian điện phân là bao lâu? Biết rằng đương lượng điện hóa của hiđrô và clo lần lượt là: k1 = 0,1045.10-7kg/C và k2 = 3,67.10-7kg/C A. 1,5 h B. 1,3 h C. 1,1 h D. 1,0 h 3.29 Chiều dày của lớp Niken phủ lên một tấm kim loại là d = 0,05(mm) sau khi điện phân trong 30 phút. Diện tích mặt phủ của tấm kim loại là 30cm2. Cho biết Niken có khối lượng riêng là r = 8,9.103 kg/m3, nguyên tử khối A = 58 và hoá trị n = 2. Cường độ dòng điện qua bình điện phân là: A. I = 2,5 (A). B. I = 2,5 (mA). C. I = 250 (A). D. I = 2,5 (A). 3.30 Một nguồn gồm 30 pin mắc thành 3 nhóm nối tiếp, mỗi nhóm có 10 pin mắc song song, mỗi pin có suất điện động 0,9 (V) và điện trở trong 0,6 (). Bình điện phân dung dịch CuSO4 có điện trở 205 mắc vào hai cực của bộ nguồn. Trong thời gian 50 phút khối lượng đồng Cu bám vào catốt là: A. 0,013 g B. 0,13 g C. 1,3 g D. 13 g 3.31 Khi hiệu điện thế giữa hai cực bóng đèn là U1 = 20mV thì cường độ dòng điện chạy qua đèn là I1 = 8mA, nhiệt độ dây tóc bóng đèn là t1 = 250 C. Khi sáng bình thường, hiệu điện thế giữa hai cực bóng đèn là U2 = 240V thì cường độ dòng điện chạy qua đèn là I2 = 8A. Biết hệ số nhiệt điện trở = 4,2.10-3 K-1. Nhiệt độ t2 của dây tóc đèn khi sáng bình thường là: A. 2600 (0C) B. 3649 (0C) C. 2644 (0K) D. 2917 (0C) 3.32 Một bình điện phân đựng dung dịch bạc nitrat với anốt bằng bạc. Điện trở của bình điện phân là R= 2 (W). Hiệu điện thế đặt vào hai cực là U= 10 (V). Cho A= 108 và n=1. Khối lượng bạc bám vào cực âm sau 2 giờ là: A. 40,3g B. 40,3 kg C. 8,04 g D. 8,04.10-2 kg 3.33* Khi điện phân dung dịch muối ăn trong nước, người ta thu được khí hiđrô tại catốt. Khí thu được có thể tích V= 1 (lít) ở nhiệt độ t = 27 (0C), áp suất p = 1 (atm). Điện lượng đã chuyển qua bình điện phân là: A. 6420 (C). B. 4010 (C). C. 8020 (C). D. 7842 (C). 3.34 Để giải phóng lượng clo và hiđrô từ 7,6g axit clohiđric bằng dòng điện 5A, thì phải cần thời gian điện phân là bao lâu? Biết rằng đương lượng điện hóa của hiđrô và clo lần lượt là: k1 = 0,1045.10-7kg/C và k2 = 3,67.10-7kg/C A. 1,5 h B. 1,3 h C. 1,1 h D. 1,0 h 3.35 Chiều dày của lớp Niken phủ lên một tấm kim loại là d = 0,05(mm) sau khi điện phân trong 30 phút. Diện tích mặt phủ của tấm kim loại là 30cm2. Cho biết Niken có khối lượng riêng là r = 8,9.103 kg/m3, nguyên tử khối A = 58 và hoá trị n = 2. Cường độ dòng điện qua bình điện phân là: A. I = 2,5 (A). B. I = 2,5 (mA). C. I = 250 (A). D. I = 2,5 (A). 3.35 Một nguồn gồm 30 pin mắc thành 3 nhóm nối tiếp, mỗi nhóm có 10 pin mắc song song, mỗi pin có suất điện động 0,9 (V) và điện trở trong 0,6 (). Bình điện phân dung dịch CuSO4 có điện trở 205 mắc vào hai cực của bộ nguồn. Trong thời gian 50 phút khối lượng đồng Cu bám vào catốt là: A. 0,013 g B. 0,13 g C. 1,3 g D. 13 g 3.36 Khi hiệu điện thế giữa hai cực bóng đèn là U1 = 20mV thì cường độ dòng điện chạy qua đèn là I1 = 8mA, nhiệt độ dây tóc bóng đèn là t1 = 250 C. Khi sáng bình thường, hiệu điện thế giữa hai cực bóng đèn là U2 = 240V thì cường độ dòng điện chạy qua đèn là I2 = 8A. Biết hệ số nhiệt điện trở = 4,2.10-3 K-1. Nhiệt độ t2 của dây tóc đèn khi sáng bình thường là: A. 2600 (0C) B. 3649 (0C) C. 2644 (0K) D. 2917 (0C) 3.36 Một bình điện phân đựng dung dịch bạc nitrat với anốt bằng bạc. Điện trở của bình điện phân là R= 2 (W). Hiệu điện thế đặt vào hai cực là U= 10 (V). Cho A= 108 và n=1. Khối lượng bạc bám vào cực âm sau 2 giờ là: A. 40,3g B. 40,3 kg C. 8,04 g D. 8,04.10-2 kg 3.37* Khi điện phân dung dịch muối ăn trong nước, người ta thu được khí hiđrô tại catốt. Khí thu được có thể tích V= 1 (lít) ở nhiệt độ t = 27 (0C), áp suất p = 1 (atm). Điện lượng đã chuyển qua bình điện phân là: A. 6420 (C). B. 4010 (C). C. 8020 (C). D. 7842 (C). 4. Dòng điện trong chân không 3.38 Câu nào dưới đây nói về chân không vật lý là không đúng? A. Chân không vật lý là một môi trường trong đó không có bất kỳ phân tử khí nào. B. Chân không vật lý là một môi trường trong đó các hạt chuyển động không bị va chạm với các hạt khác. C. Có thể coi bên trong một bình là chân không nếu áp suất trong bình ở dưới khoảng 0,0001mmHg. D. Chân không vật lý là một môi trường không chứa sẵn các hạt tải điện nên bình thường nó không dẫn điện. 3.39 Bản chất của dòng điện trong chân không là A. Dòng dịch chuyển có hướng của các iôn dương cùng chiều điện trường và của các iôn âm ngược chiều điện trường B. Dòng dịch chuyển có hướng của các electron ngược chiều điện trường C. Dòng chuyển dời có hướng ngược chiều điện trường của các electron bứt ra khỏi catốt khi bị nung nóng D. Dòng dịch chuyển có hướng của các iôn dương cùng chiều điện trường, của các iôn âm và electron ngược chiều điện trường