Bài tập vật lý chương 3 lớp 11

+ Định luật Faraday thứ nhất: Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó.. BÀI TOÁN VỀ HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN Phương pháp

Trang 1

CHƯƠNG III DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG

CHỦ ĐỀ 1: DỊNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

A TĨM TẮT LÝ THUYẾT

1.Điện trở suất (điện trở) phụ thuộc nhiệt độ

ρ=ρo(1 + α.∆t) hoặc R=Ro(1 + α.∆t)

Trong đĩ:

ρ( )Ωm : điện trở suất ở nhiệt độ t0C

0

ρ ( )Ωm : điện trở suất ở nhiệt độ t0C

α(K-1): hệ số nhiệt điện trở

0

t t t

∆ = − : độ biến thiên nhiệt độ

2.Cường độ dịng điện trong dây dẫn kim loại

I = n.qe.S.v 6, 02.10 23

.

n

V V A

Trong đĩ:

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

qe : điện tích của electron (C)

S : tiết diện dây dẫn (m2) v : vận tốc trơi 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 VẬN DỤNG

Bài 1: Đồng có điện trở suất ở 200C là 1,69.10–8 Ωm và có hệ số nhiệt điện trở là 4,3.10 – 3 (K –1)

a Tính điện trở suất của đồng khi nhiệt độ tăng lên đến 1400C

b Khi điện trở suất của đồng có giá trị 3,1434.10 – 8 Ωm thì đồng có nhiệt độ bằng bao nhiêu ?

ĐS: 2,56.10 –8 Ωm; 220 0 C Bài 2 Một bĩng đèn 220 V - 40 W cĩ dây tĩc làm bằng vơnfram Điện trở của dây tĩc bĩng đèn ở 200 C là R0 = 121 Ω Tính nhiệt độ của dây tĩc khi bĩng đèn sáng bình thường Cho biết hệ số nhiệt điện trở của vơnfram là α = 4,5.10-3 K-1

ĐS: 2020 0 C Bài 3: Một dây kim loại cĩ điện trở 20Ω khi nhiệt độ là 250C Biết khi nhiệt độ tăng thêm 4000C thì điện trở của dây kim loại là 53,6Ω

a Tính hệ sơ nhiệt điện trở của dây kim loại

b Điện trở của dây dẫn tăng hay giảm bao nhiêu khi nhiệt độ tăng đến 3000C kể từ 250C

ĐS: a) 4,2.10-3 (K-1), b) ∆ = R 23,1 Ω

Bài 4 Một mối hàn của cặp nhiệt điện cĩ hệ số nhiệt điện động αT = 65 µV/K được đặt trong khơng khí ở t1 = 200 C, cịn đầu cịn lại được nung nĩng ở nhiệt độ t2

a Tìm suất điện động nhiệt điện khi t2 = 2000C

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

ĐS: E = 1,17mV, b) t 2 = 420 0 C Bài 5:Dây tỏa nhiệt của bếp điện cĩ dạng hình trụ ở 20oC cĩ điện trở suất ρ=5.10-7 Ωm , 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 6: Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động là 32,4 µV/K được đặt trong không khí, còn

mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 3300C thì suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện này có giá trị là 10,044 mV

a Tính nhiệt độ của đầu mối hàn kia

b Để suất nhiệt động nhiệt điện có giá trị 5,184mV thì phải tăng hay giảm nhiệt độ của mối hàn đang nung một lượng bao nhiêu ?

Đs: 20 0 C, 150 0 C CHỦ ĐỀ 2: DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN

Trang 2

A TÓM TẮT LÍ THUYẾT

1 Dòng điện trong chất điện phân

- Trong dung dịch, các axit, ba zơ, muối bị phân li thành ion

- Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường theo hai hướng ngược nhau

- Hiện tượng gốc axit trong dung dịch điện phân tác dụng với cực dương tạo thành chất điện phân tan trong dung dịch và cực dương bị mòn đi gọi là hiện tượng dương cực tan

- Các định luật Faraday: (chỉ đúng trong trường hợp điện phân dương cực tan).

+ Định luật Faraday thứ nhất: Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với

điện lượng chạy qua bình đó

m = kq

Trong đó, k là đương lượng điện hoá của chất giải phóng điện cực

+ Định luật Faraday thứ hai: Đương lượng điện hoá k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam

n

A

của

nguyên tố đó Hệ số tỉ lệ là

F

1

, trong đó F được gọi là số Faraday

k=

F

1

.

n A

Kết hợp hai định luật Faraday ta thiết lập được công thức tính khối lượng chất điện phân giải phóng ở điện cực:

m =

F

1

.

n

A

It

Lưu ý: + m(kg) = 7

10 65 , 9

1

.

n

A

It + m(g) = 4

10 65 , 9

1

.

n

A

It F = 96.500C/mol

B BÀI TOÁN VỀ HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN

Phương pháp: sử dụng các định luật Farađây về hiện tượng điện phân

* Định luật Farađây I:

m = kq = k.I.t

Trong đó, k (Kg/C) là đương lượng điện hoá của chất giải phóng điện cực

* Định luật Farađây II:

m =

F

1

.

n

A

It

Trong đó: F = 96.500C/mol

m (g) khối lượng giải phóng ở điện cực

I (A) cường độ dòng điện qua bình điện phân

t (s) thời g ian dòng điện qua bình điện phân

A: nguyên tử lượng ( khối lượng mol)

n: hóa trị của chất thoát ra ở điện cực

Chú ý: 1.Khi bài toán yêu cầu tìm cường độ dòng điện qua bình điện phân thì lưu ý:

+ Nếu bình điện phân có hiện tượng dương cực tan thì xem như điện trở thuần

+ Nếu bình điện phân không có hiện tượng dương cực tan thì xem như là may thu và áp dụng định luật Ôm trong trường hợp có máy thu

2 Trong trường hợp chất giải phóng ở điện cực là chất khí thì ta vẫn áp dụng công thức trên để tìm khối lượng của khí thoát ra và từ đó tìm thể tích ( ở điều kiện chuẩn 1mol khí chiếm thế tích 22400cm3)

* CÁC CÔNG THỨC KHÁC

m

D

V

= và V = S.d

Trong đó:

D (g/m3): khối lượng riêng

d (m): bè dày kim loại bám vào điện cực

S (m2): diện tích mặt phủ của tấm kim loại

V (m3): thể tích kim loại bám vào điện cực

C BÀI TẬP ÁP DỤNG

Bài 1: Một tấm kim loại được đem mạ niken bằng phương pháp điện phân Biết diện tích bề mặt kim loại là 40cm2, cường

độ dòng điện qua bình là 2A, niken có khối lượng riêng D = 8,9.103kg/m3, A =58, n=2 Tính chiều dày của lớp niken trên tấm kinh loại sau khi điện phân 30 phút Coi niken bám đều lên bề mặt tấm kim loại

Hướng dẫn:

Sử dụng công thức: m =

F

1

.

n A

It

Trang 3

B

Đ C

M

N

S S D F n S D = = =

Bài 2: Một bình điện phân đựng dung dịch đồng sunfat ( CuSO4 ) với anốt bằng đồng (Cu) Điện trở của bình điện phân là R

= 10Ω Hiệu điện thế đặt vào hai cực là U = 40V

a) Xác định cường độ dịng 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 3: Cho mạch điện như hình vẽ Trong đó bộ nguồn có 10 nguồn giống nhau mỗi nguồn có suất điện động ξ = 4V và điện trở trong r = 0,2Ω mắc thành 2 dãy, mỗi dãy có 5 nguồn Đèn Đ có ghi (6V

-18W) Các điện trở R1 = 5Ω ; R2 = 2,9Ω ; R3 = 3Ω ; RB = 5Ω và là bình điện phân đựng

dung dịch Zn(NO3)2 có cực dương bằng Zn Điện trở của dây nối không đáng kể Tính :

a) Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính

b) Lượng Zn giải phóng ra ở cực âm của bình âm điện phân trong thời gian 2 giờ 8

phút 40 giây Biết Zn có hóa trị 2 và có nguyên tử lượng 65

c) Hiệu điện thế giữa hai điểm A và M

Bài 4: Cho mạch điện như hình vẽ Trong đó đèn Đ có ghi (6V - 6W) ; R1 = 3Ω ;

R2 = R4 = 2Ω ; R3 = 6 Ω ; RB = 4Ω và là bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có

cực dương bằng đồng ; bộ nguồn gồm 5 nguồn giống nhau mỗi cái có suất điện

động ξ có điện trở trong r = 0,2Ω mắc nối tiếp Biết đèn Đ sáng bình thường

Tính

a) Suất điện động ξ của mỗi nguồn điện

b) Lượng đồng giải phóng ở cực âm của bình điện phân sau thời gian 32 phút

10 giây

c) Biết đồng có hóa trị 2 và có nguyên tử lượng 64

d) Hiệu điện thế giữa hai điểm A và N

Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ Trong đó bộ nguồn có 10 nguồn giống nhau, mỗi

nguồn có suất điện động ξ = 3,6V, điện trở trong r = 0,8Ω mắc thành 2 dãy, mỗi dãy

có 5 nguồn Đèn Đ có ghi (6V - 3W) Các điện trở R1 = 4Ω ; R2 = 3Ω ; R3 = 8Ω ; RB =

2Ω và là bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có cực dương bằng Cu Điện trở của

dây nối và ampe kế không đáng kể, của vôn kế rất lớn

a) Xác định số chỉ của ampe kế và vôn kế

b) Tính lượng Cu giải phóng ra ở cực âm của bình âm điện phân trong thời gian 32

phút 10 giây Biết Cu có hóa trị 2 và có nguyên tử lượng 64

c) Cho biết đèn Đ có sáng bình thường không ? Tại sao ?

Bài 6: Cho mạch điện như hình vẽ Nguồn cĩ có suất điện động ξ = 24V, r = 1Ω,

điện dung tụ C = 4µ F.Đèn Đ có ghi (6V - 6W) Các điện trở R1 = 6Ω ; R2 = 4Ω

;Rp = 2Ω và là bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có cực dương bằng Cu

a Tính điện trở tương đương của đoạn mạch

b Tính lượng Cu giải phóng ra ở cực âm của bình âm điện

phân trong thời gian 16 phút 5 giây Biết Cu có hóa trị 2 và có nguyên tử lượng 64

c Tính điện tích trên tụ C

Bài 7: Cho điện như hình vẽ Trong đĩ bộ nguồn cĩ n pin mắc nối tiếp, mỗi pin cĩ suất

điện động 1,5 V và điện trở trong 0,5 Ω Mạch ngồi gồm các điện trở R1 = 20 Ω; R2 =

9 Ω; R3 = 2 Ω; đèn Đ loại 3V - 3W; Rp là bình điện phân đựng dung dịch AgNO3, cĩ

cực đương bằng bạc Điện trở của ampe kế và dây nối khơng đáng kể; điện trở của vơn

kế rất lớn Biết ampe kế A1 chỉ 0,6 A, ampe kế A2 chỉ 0,4 A Tính:

a) Cường độ dịng điện qua bình điện phân và điện trở của bình điện phân

b) Số pin và cơng suất của bộ nguồn

c) Số chỉ của vơn kế

d) Khối lượng bạc giải phĩng ở catơt sau 32 phút 10 giây

e) Đèn Đ cĩ sáng bình thường khơng? Tại sao?

Trang 4

Bài 8 : Cho mạch điện như hình vẽ Trong đó bộ nguồn gồm 8 nguồn giống nhau, mỗi cái có

suất điện động e = 5 V; có điện trở trong r = 0,25 Ω mắc nối tiếp; đèn Đ có loại 4 V - 8 W; R1

= 3 Ω; R2 = R3 = 2 Ω ; RB = 4 Ω và là bình điện phân đựng dung dịch Al2(SO4)3 có cực dương

bằng Al Điều chỉnh biến trở Rt để đèn Đ sáng bình thường Tính:

a) Điện trở của biến trở tham gia trong mạch

b) Lượng Al giải phóng ở cực âm của bình điện phân trong thời gian 1 giờ 4 pht 20 giây

Biết Al có n = 3 và có A = 27

c) Hiệu điện thế giữa hai điểm A và M

Bài 9: Cho mạch điện như hình vẽ Ba nguồn điện giống nhau, mỗi cái có suất điện động e và

điện trở trong r R1 = 3 Ω; R2 = 6 Ω; bình điện phân chứa dung dịch CuSO4 với cực dương bằng

đồng và có điện trở Rp = 0,5 Ω Sau một thời gian điện phân 386 giây, người ta thấy khối lượng

của bản cực làm catôt tăng lên 0,636 gam

a) Xác định cường độ dòng điện qua bình điện phân và qua từng điện trở

b) Dùng một vôn có điện trở rất lớn mắc vào 2 đầu A và C của bộ nguồn Nếu bỏ mạch

ngoài đi thì vôn kế chỉ 20 V Tính suất điện động và điện trở trong của mỗi nguồn điện

Bài 10 Cho mạch điện như hình vẽ Trong đó E1 = 6 V; E2 = 2 V ; r1 = r2 = 0,4 Ω; Đèn Đ loại 6

V - 3 W; R1 = 0,2 Ω; R2 = 3 Ω; R3 = 4 Ω; RB = 1 Ω và là bình điện phân đựng dung dịch

AgNO3, có cực dương bằng Ag Tính:

b) Lượng Ag giải phóng ở cực âm của bình điện phân trong thời gian 2 giờ 8 phút 40 giây

Biết Ag có n = 1 và có A = 108

c) Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N

Bài 11 Cho mạch điện như hình vẽ Trong đó bộ nguồn có 8 nguồn giống nhau, mỗi nguồn có

suất điện động e = 1,5 V, điện trở trong r = 0,5 Ω, mắc thành 2 nhánh, mỗi nhánh có 4 nguồn

mắc nối tiếp Đèn Đ loại 3 V - 3 W; R1 = R2 = 3 Ω; R3 = 2 Ω; RB = 1 Ω và là bình điện phân

đựng dung dịch CuSO4, có cực dương bằng Cu Tính:

b) Tính lượng Cu giải phóng ra ở cực m trong thời gian 32 phút 10 giây Biết Cu có nguyên

tử lượng 64 và có hoá trị 2

c) Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N

Bài 12: Cho mạch điện như hình: E = 13,5V, r = 1Ω ; R1 = 3Ω ; R3 = R4 = 4Ω

Bình điện phân đựng dung dịch CuSO4, anốt bằng đồng, có điện trở R2 = 4Ω

Hãy tính :

a) Điện trở tương đương RMN của mạch ngoài, cường độ dòng điện qua nguồn, qua

bình điện phân

b) Khối lượng đồng thoát ra ở catốt sau thời gian t = 3 phút 13 giây Cho Cu = 64,

n =2

c) Công suất của nguồn và công suất tiêu thụ ở mạch ngoài

ĐS :a)RMN = 2Ω;I = 4,5A;Ib = 1,5A ;b) m = 0,096g ; c) PE = 60,75W ; PN = 40,5W

Tính tương đối chỉ áp dụng cho vật lí chứ không phải cho đạo đức.

R

2

E, r

M

R

3

R4

N

Định dạng
Số trang	4
Dung lượng	152 KB