Sử dụng máy tính cầm tay FX570ES để giải bài tập(p4)
Đề thi

Sử dụng máy tính cầm tay FX570ES để giải bài tập(p4)

A
Admin
Vật lýLớp 11140 lượt thi
50 câu hỏi
1. Tự luận
1 điểm

Hai bình điện phân: (FeCl3/Fe  CuSO4/Cu) mắc nối tiếp. Sau một khoảng thời gian, bình thứ nhất giải phóng một lượng sắt là 1,4 g. Tính lượng đồng giải phóng ở bình thứ hai trong cùng khoảng thời gian đó. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là 64 g/mol, hoá trị 2 và sắt có khối lượng mol nguyên tử là 56 g/mol, hoá trị 3.

Xem đáp án

Khối lượng sắt giải phóng ở bình thứ nhất: m1=1F.A1n1.It

   Khối lượng đồng giải phóng ở bình thứ hai: m2=1F.A2n2.It

m2m1=A2.n1A1.n2m2=A2.n1A1.n2.m1=2,4g

2. Tự luận
1 điểm

Hai bình điện phân: (FeCl3/Fe  CuSO4/Cu) mắc nối tiếp. Sau một khoảng thời gian, bình thứ nhất giải phóng một lượng sắt là 1,4 g. Tính lượng đồng giải phóng ở bình thứ hai trong cùng khoảng thời gian đó. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là 64 g/mol, hoá trị 2 và sắt có khối lượng mol nguyên tử là 56 g/mol, hoá trị 3.

Xem đáp án

Khối lượng sắt giải phóng ở bình thứ nhất: m1=1F.A1n1.It

   Khối lượng đồng giải phóng ở bình thứ hai: m2=1F.A2n2.It

m2m1=A2.n1A1.n2m2=A2.n1A1.n2.m1=2,4g

3. Tự luận
1 điểm

Hai bình điện phân: (CuSO4/Cu  AgNO3/Ag) mắc nối tiếp. Trong một mạch điện. Sau một thời gian điện phân, khối lượng catôt của hai bình tăng lên 2,8g. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là 64 g/mol, hoá trị 2 và bạc có khối lượng mol nguyên tử là 108 g/mol, hoá trị 1.

a) Tính điện lượng qua các bình điện phân và khối lượng Cu và Ag được giải phóng ở catôt.

b) Nếu cường độ dòng điện bằng 0,5 A. Tính thời gian điện phân.

Xem đáp án

a) m=m1+m2=1F.A1n1It+1F.A2n2.It=A1n1+A2n2.1FIt

   q=It=mFA1n1+A2n2=2,8.96500642+1081=1930(C).

Khối lượng đồng được giải phóng ở catôt: m1=1F.A1n1q=0,64g

Khối lượng bạc được giải phóng ở catôt: m2=1F.A2n2q=2,16g

b) Thời gian điện phân: t = qI = 3860 s = 1 giờ 4 phút 20 giây.

4. Tự luận
1 điểm

Một bộ nguồn điện 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 0,6Ω. Một bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có điện trở 205Ω được mắc vào hai cực của bộ nguồn nói trên. Anôt của bình điện phân bằng đồng. Tính khối lượng đồng bám vào catôt của bình trong thời gian 50 phút. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là A = 64 g/mol và hoá trị n = 2.

Xem đáp án

Ta có: Eb=3e=2,7V ; rb=3.r10=0,18Ω;

I=EbR+rb=0,01316A ; m=1F.An.It=0,013g

5. Tự luận
1 điểm

Chiều dày của một lớp niken phủ lên một tấm kim loại là h = 0,05 mm sau khi điện phân trong 30 phút. Diện tích mặt phủ của tấm kim loại là 30cm2. Xác định cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân. Biết niken có khối lượng mol nguyên tử là A = 58 g/mol, hoá trị n = 2 và có khối lượng riêng là ρ=8,9 g/cm3.

Xem đáp án

Ta có m=ρV=ρSh=1,335g ; m=1F.An.ItI=mFnAt=2,47A.

6. Tự luận
1 điểm

Muốn mạ đồng một tấm sắt có diện tích tổng cộng 200cm2, người ta dùng tấm sắt làm catôt của một bình điện phân đựng dùng dịch CuSO4 và  anôt là một thanh đồng nguyên chất, rồi cho dòng điện có cường độ I = 10 A chạy qua trong thời gian 2 giờ 40 phút 50 giây. Tìm bề dày lớp đồng bám trên mặt tấm sắt. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là A = 64 g/mol, hoá trị n = 2 và có khối lượng riêng là ρ=8,9.103 kg/m3.

Xem đáp án

Ta có: m=1F.AnIt=ρShh=AItFnρS=0,018cm.

7. Tự luận
1 điểm

Cho dòng điện chạy qua bình điện phân có anôt làm bằng kim loại của chất dùng làm dung dịch bình điện phân, kim loại làm anôt có hoá trị n = 2. Khi dòng điện chạy qua bình điện phân có cường độ I = 0,2 A trong thời gian 16 phút 5 giây thì có khối lượng m = 0,064 g chất thoát ra ở điện cực. Hỏi kim loại dùng làm anôt của bình điện phân là kim loại gì?

Xem đáp án

Ta có m=1FAnItA=mFnIt=0,064.96500.20,2.965=64 kim loại đó là đồng.

8. Tự luận
1 điểm

Một bình điện phân có anôt là Ag nhúng trong dung dịch AgNO3, một bình điện phân khác có anôt là Cu nhúng trong dung dịch CuSO4. Hai bình đó mắc nối tiếp nhau vào một mạch điện. Sau 2 giờ, khối lượng của cả hai catôt tăng lên 4,2 g. Tính cường độ dòng điện đi qua hai bình điện phân và khối lượng Ag và Cu bám vào catôt mỗi bình. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là 64 g/mol, hoá trị 2 và bạc có khối lượng mol nguyên tử là 108 g/mol, hoá trị 1.

Xem đáp án

Ta có: m1=A1ItFn1 ; m2=A2ItFn2 ; m1+m2=(A1n1+A2n2).ItF 

I=(m1+m2)FA1n1+A2n2t=0,4 A ; m1=A1ItFn1=3,24g ; m2=m-m1=0,96g

9. Tự luận
1 điểm

Cho mạch điện như hình vẽ.

Trong đó E=9V ; r=0,5Ω ; RP là bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 với cực dương bằng đồng; đèn Đ loại 6V – 9W; Rt là biến trở. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là A = 64 g/mol và có hoá trị n = 2.

a) Khi Rt=12Ω thì đèn sáng bình thường. Tính khối lượng đồng bám vào catôt của bình điện phân trong 1 phút, công suất tiêu thụ của mạch ngoài và công suất tiêu thụ của nguồn.

b) Khi điện trở của biến trở tăng thì lượng đồng bám vào catôt  của bình điện phân trong 1 phút thay đổi như thế nào?

Xem đáp án

Điện trở của đèn: RĐ=UĐ2PĐ=4Ω ; Iđm=PđmUđm=1,5A.

a) Khi Rt=12Ω: Cường độ dòng điện qua biến trở: It=UtRt=UĐRt=612=0,5(A).

Cường độ dòng điện qua bình điện phân: I=Ip=Iđm+It=1,5+0,5=2(A).

Khối lượng đồng bám vào catôt: m=1F.An.It=0,0398 g.

Công suất  tiêu thụ của mạch ngoài: PN=UNI=(E-rI)I=(9-0,5.2).2=16(W).

Công suất của nguồn: P = EI = 9.2 = 18 (W).

b) Khi Rt tăng: RN=Rp+RĐ.RtRĐ+Rt=Rp+RĐRĐRt+1 tăng nên I=Ib=ERN+r giảm, do đó khối lượng đồng bám vào ca tôt của bình điện phân giảm.

10. Tự luận
1 điểm

Cho mạch điện như hình vẽ.

Ba nguồn điện giống nhau, mỗi cái có suất điện động e và điện trở trong r; R1=3Ω ; R2=6Ω; bình điện phân chứa dung dịch CuSO4 với cực dương bằng đồng và có điện trở Rp=0,5Ω. Sau một thời gian điện phân 386 giây, người ta thấy khối lượng của bản cực làm catôt tăng lên 0,636 gam. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là A = 64 g/mol và có hoá trị n = 2.

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.

Xem đáp án

a) Ta có: m=1FAnItI=mFnAt=5A ; R12=R1R2R1+R2=2Ω;

U12=U1=U2=IR12=10V ; I1=U1R1=103A ; I2=U2R2=53A.

b) Khi bỏ mạch ngoài thì UV=Eb=2ee=UV2=10V;

R=R12+Rp=2,5Ω ; I=EbR+r2+r12,5+7,5r=20r=1Ω

11. Tự luận
1 điểm

Cho mạch điện như hình vẽ.

Biết nguồn có suất điện động E = 24 V, điện trở trong  r=1Ω; tụ điện có điện dung C=4μF; đèn Đ loại 6V - 6W; các điện trở có giá trị R1=6Ω ; R2=4Ω bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 và có anốt làm bằng Cu, có điện trở Rp=2Ω. Bỏ qua điện trở của dây nối. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là A = 64 g/mol và có hoá trị n = 2. Tính:

a) Điện trở tương đương của mạch ngoài.

b) Khối lượng Cu bám vào catôt sau 16 phút 5 giây.

c) Điện tích của tụ điện.

Xem đáp án

a) Ta có: Rđ=Uđ2Pđ=6Ω ; R1đ=R1+Rđ=12Ω

R1đ2=R1đR2R1đ+R2=3Ω ; R=Rp+R1đ2=5Ω.

b) I=Ip=ER+r=4A ; m=1FAnIpt=12,8g.

c) U1đ2=U1đ=U2=IR1đ2=12V ; I1đ=I1=Iđ=U1đR1đ=1A.

UC=UAM=UAN+UNM=IRp+I1R1=14V ; q=CUC=56.10-6C.

12. Tự luận
1 điểm

Cho mạch điện như hình vẽ.

Bộ nguồn gồm 6 nguồn giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động e =  2,25V, điện trở trong r=0,5Ω. Bình điện phân có điện trở Rp chứa dung dịch CuSO4, anốt làm bằng đồng. Tụ điện có điện dung C=6μF. Đèn Đ loại 4V - 2W, các điện trở có giá trị R1=12R2=R3=1Ω. Ampe kế có điện trở không đáng kể, bỏ qua điện trở của dây nối. Biết đèn Đ sáng bình thường. Tính:

a) Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn.

b) Hiệu điện thế UAB và số chỉ của ampe kế.

c) Khối lượng đồng bám vào catốt sau 32 phút 10 giây và điện trở Rp của bình điện phân. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là A = 64 g/mol và có hoá trị n = 2.

d) Điện tích và năng lượng của tụ điện.

Xem đáp án

a) Ta có: Eb=e+2e+e=4e=9V ; rb=r+2rr+r=3r=1,5Ω

b) Ta có: Rđ=Uđ2Pđ=8Ω ; R1đ=R1+Rđ=9Ω. Vì đèn sáng bình thường nên:

I1đ=I1=Iđ=Iđm=PđUđ=0,5A ; UAB=U1đ=Up2=I1đR1đ=4,5V;

I=UABRAB=EbRAB+R3+rb4,5.RAB+11,25=9RABRAB=2,5Ω

Số chỉ ampe kế: IA=I=UABRAB=1,8A

c) Ta có:Ip2=Ip=I2=I-I1đ=1,3A ; m=1FAnIpt=0,832g;

Rp2=Up2Ip2=3,46Ω ; Rp=Rp2-R2=2,96Ω

d) UC=UMN=VM-VN=VM-VB+VB-VN=UMB-UNB=IđRđ-I2R2=3,35V;

q=C.UC=20,1.10-6c ; W=12CU2=33,67.10-6 J.

13. Tự luận
1 điểm

Cho mạch điện như hình vẽ.

Trong đó bộ nguồn gồm 8 nguồn giống nhau, mỗi cái có suất điện động e = 5V; có điện trở trong r=0,25Ω mắc nối tiếp; đèn Đ có loại 4V - 8W; R1=3Ω ; R2=R3=2Ω ; RB=4Ω và là bình điện phân đựng dung dịch Al(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 phút 20 giây. Biết Al có khối lượng mol nguyên tử là A = 27 g/mol và có hoá trị n = 3.

c) Hiệu điện thế giữa hai điểm A và M.

Xem đáp án

a) Ta có: Rđ=Uđ2Pđ=2Ω ; R3đ=R3+Rđ=4Ω ; R2B=R2+RB=6Ω;

RCD=R2B.R3đR2B+R3đ=2,4Ω; đèn sáng bình thường nên: I3đ=I3=Iđ=Iđm=PđUđ=2A;

U3đ=U2B=UCD=I3đR3đ=8V ; I=UCDRCD=103A ; Eb=8e=40V;rb=8r=2Ω ; I=EbR+rb103=40R+210R+20=120

R=10Ω ; Rt=R-R1-RCD=4,5Ω.

b) Ta có: UCD=U2B=U3đ=IRCD=8V ; I2=IB=U2BR2B=43A;

m=1FAnIBt=0,48g.

c) UAM=VA-VM=VA-VC+VC-VM=UAC+UCM=IR1+I2R2=12,67V.

14. Tự luận
1 điểm

Cho mạch điện như hình vẽ.

Trong đó bộ nguồn có 8 nguồn giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động e = 1,5V, điện trở trong r=0,5Ω, mắc thành 2 nhánh, mỗi nhánh có 4 nguồn mắc nối tiếp. Đèn Đ loại 3V - 3W; R1=R2=3Ω ; R3=2Ω ; RB=1Ω và là bình điện phân đựng dung dịch CuSO4, có cực dương bằng Cu. Tính:

a) Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính.

b) Tính lượng Cu giải phóng ra ở cực m trong thời gian 32 phút 10 giây. Biết Cu có khối lượng mol nguyên tử là A = 64 g/mol và có hoá trị n = 2.

c) Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N.

Xem đáp án

a) Eb=4e=6V ; rb=4r2=1Ω ; Rđ=Uđ2Pđ=3Ω;

Rđ2=Rđ+R2=6Ω ; RB3=RB+R3=3Ω ; RCB=Rđ2RB3Rđ2+RB3=2Ω;

R=R1+RCB=4Ω ; I=EbR+rb=1,2A.

b)

UCB=Uđ2=UB3=IRCB=2,4V ; IB3=IB=I3=UB3RB3=0,8A;m=1F.AnIBt=0.512g.

c) Iđ2=Iđ=I2=Uđ2Rđ2=0,4A;

UMN=VM-VN=VM-VC+VC-VN=-UCM+UCN=-IđRđ+IBRB=-0,4V.

15. Tự luận
1 điểm

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 phải dùng bao nhiêu kg dây nhôm? Biết khối lượng riêng của đồng là 8900 kg/m3, của nhôm là 2700 kg/m33, điện trở suất của đồng là 1,69.10-8Ω.m, của nhôm là 2,75.10-8 Ω.m.

Xem đáp án

Ta có: RAl=ρAl.lSAl=ρAl.l2l.SAl=ρAl.l2VAl

                =ρAl.l2mAlDAl=ρAl.DAl.l2mAl;

RCu=ρCu.lSCu=ρCu.l2l.SCu=ρCu.l2VCu=ρCu.l2mCuDCu=pCu.DCu.l2mCu

Để chất lượng truyền điện như nhau thì điện trở của đường dây tải trong hai trường hợp là như nhau.

Do đó: ρAl.DAl.l2mAl=ρCu.DCu.l2mCu

mAl=mCu.ρAl.DAlρCu.DCu=1000.2,75.108.27001,69.108.8900=493,65(kg).

16. Tự luận
1 điểm

Dây tóc bóng đèn 220V – 100W khi sáng bình thường ở 2500°C có điện trở lớn gấp 12 lần so với điện trở của nó ở 20°C. Tính hệ số nhiệt điện trở và điện trở của dây tóc đèn ở 20°C. Coi điện trở của dây tóc trong khoảng nhiệt độ này tăng bậc nhất theo nhiệt độ.

Xem đáp án

Điện trở khi sáng bình thường: Rđ=Uđ2Pđ=2202100=484(Ω).

Điện trở ở nhiệt độ 20°C : R0=Rđ12=48412=40,3Ω.

Hệ số nhiệt điện trở: Ta có Rđ=R0(1+α(t-t0))

α=RđR0tt0=48440,3250020=0,1789(K-1).

17. Tự luận
1 điểm

Một bóng đèn 220V – 100W khi sáng bình thường thì nhiệt độ của dây tóc đèn là 2000°C. Xác định điện trở của đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng. Biết nhiệt độ của môi trường là 20°C và hệ số nhiệt điện trở của dây tóc là 3,5.10-3K-1.

Xem đáp án

Điện trở khi thắp sáng: Rđ=Uđ2Pđ=2202100=484 Ω.

Điện trở khi không thắp sáng ở 20°C :

Ta có Rđ=R0(1+α(t-t0))

R0=Rđ1+α(tt0)=4841+3,5.103.(200020)=61(Ω). 

18. Tự luận
1 điểm

Mắc bình điện phân đựng dung dịch ZnSO4 với cực dương bằng Zn, có điện trở Rp=2Ω nối tiếp với điện trở R=4Ω rồi đặt vào hai đầu mạch điện này một hiệu điện thế 12 V. Tính lượng Zn bám vào bình điện phân sau 1 giờ. Biết kẽm có khối lượng mol nguyên tử là A =  65 g/mol; hoá trị n = 2.

Xem đáp án

Ta có: I=URp+R=122+4=2 (A).

m=1F.An.I.t=196500.652.2.3600=2,425(g)

19. Tự luận
1 điểm

Người ta muốn bóc một lớp đồng dày 10μm trên một bản đồng có diện tích 2cm2 bằng phương pháp điện phân. Cường độ dòng điện là 0,01 A. Tính thời gian cần thiết để bóc được lớp đồng. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là A = 64 g/mol; hoá trị n = 2 và khối lượng riêng là 8900 kg/m3.

Xem đáp án

Khối lượng đồng muốn bóc:

m=D.V=D.h.S=8900.10.10-6.2.10-4=1,78.10-5(g).

Thời gian cần thiết để bóc được lớp đồng:

Ta có: m=1F.AnI.t 

t=m.F.nA.I=1,78.105.96500.264.0,01=5,37(s).

20. Tự luận
1 điểm

Một vật kim loại được mạ niken có diện tích 100cm2. Dòng điện chạy qua bình điện phân có cường độ 0,5 A và thời gian mạ là 5 giờ. Tính độ dày của lớp niken phủ đều trên mặt của vật được mạ. Biết niken có khối lượng mol nguyên tử là A = 58,7 g/mol; hoá trị n = 2 và khối lượng riêng là 8,8.103 kg/m3.

Xem đáp án

Khối lương niken trên vật mạ:

m=196500.58,72.0,5.5.3600=2,7373(g).

Độ dày lớp niken:

Ta có m = D.V = D.h.S

h=mD.S=2,7373.1038,8.103.100.104=31,1.10-6(m)=31,1(μm).

21. Tự luận
1 điểm

Nêu hiện tượng siêu dẫn và hiện tượng nhiệt điện.

Xem đáp án

+ Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm. Đến gần 0 K điện trở của các kim loại sạch đều rất bé.

+ Vật liệu siêu dẫn là vật liệu có điện trở đột ngột giảm đến bằng 0 khi nhiệt độ TTC (TC gọi là nhiệt độ tới hạn).

+ Nếu lấy hai dây kim loại khác nhau và hàn hai đầu với nhau, một mối hàn giữ ở nhiệt độ cao, một mối hàn ở nhiệt độ thấp, thì giữa đầu nóng và đầu lạnh có hiệu điện thế khác 0.

+ Cặp nhiệt điện là hai dây kim loại khác bản chất, hai đầu hàn vào nhau. Khi nhiệt độ hai mối hàn T1, T2 khác nhau, trong mạch có suất điện động nhiệt điện:

ET=αT(T1-T2); với αT là hệ số nhiệt điện động.

22. Tự luận
1 điểm

Nêu loại hạt mang điện, nguyên nhân tạo ra và bản chất dòng điện trong chất khí.

Xem đáp án

+ Hạt tải điện trong chất khí là các ion dương, ion âm và các electron, có được do chất khí bị ion hoá.

+ Bản chất dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, electron ngược chiều điện trường.

+ Sự dẫn điện của chất khí khi cần có tác nhân ion hoá để tạo ra hạt tải điện trong khối khí giữa hai điện cực là sự dẫn điện không tự lực.

Dòng điện trong chất khí sẽ biến mất khi ngừng tạo ra hạt tải điện.

Quá trình dẫn diện không tự lực không tuân theo định luật Ôm.

23. Tự luận
1 điểm

Một bóng đèn 220V – 40W có dây tóc làm bằng vonfram. Điện trở của dây tóc đèn ở 20°C121Ω. Xác định nhiệt độ của dây tóc đèn khi sáng bình thường. Cho biết điện trở của dây tóc bóng đèn trong khoảng nhiệt độ này tăng bậc nhất theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở là 4,5.10-3 K-1.

Xem đáp án

Rđ=Uđ2Pđ=220240=1210 Ω.

Nhiệt độ của dây tóc khi đèn sáng bình thường:

Ta có: Rđ=R0(1+α(t-t0))

t=RđR0R0.α+t0=1210121121.4,5.103+20=2020°C.

24. Tự luận
1 điểm

Cho mạch điện có bộ nguồn gồm hai nguồn điện có suất điện động E1=3E2=12V, điện trở trong 2r1=r2=2Ω mắc nối tiếp; mạch ngoài có một điện trở R = 3W; một bóng đèn loại 3V – 3W; một bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có cực dương bằng đồng, có điện trở RB=6Ω, một ampe kế và một số dây nối có điện trở không đáng kể, đủ để kết nối các linh kiện. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là A = 64 g/mol, hoá trị n = 2. Mắc đèn Đ song song với bình điện phân RB, sau đó mắc nối tiếp với điện trở R: (RĐ // RB) nt R; ampe kế mắc trong mạch để đo cường độ dòng điện qua bình điện phân.

a) Vẽ sơ đồ mạch điện, tính công suất toả nhiệt trên điện trở R và lượng đồng giải phóng ở catôt của bình điện phân trong thời gian 1 giờ 4 phút 20 giây.

b) Thay bóng đèn Đ bằng điện trở RX để cường độ dòng điện qua bình điện phân là 1 A. Tính RX và nhiệt lượng toả ra trên RX trong thời gian 1 giờ.

Xem đáp án

a) Sơ đồ mạch điện:

Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn:

Eb=E1+E2=12+4=16(V) ; rb=r1+r2=1+2=3(Ω).

Điện trở và cường độ định mức của đèn:

RĐ=UĐ2PĐ=323=3Ω ; Iđm=PĐUĐ=33=1(A).

Mạch ngoài có: (RĐ // RB) nt R

RĐB=RĐ.RBRĐ+RB=3.63+6=2Ω

RN=RĐB+R=2+3=5(Ω);I=IR=IĐB=EbRN+rb=165+3=2(A);PR=IR2.R=2.2.3=12(W).IB=UĐBRĐ=IĐB.RĐBRB=2.26=23(A).m=1F.An.IB.t=196500.642.23.(3600+4.60+20)=0,853 (g).

b) Thay bóng đèn bằng RX để cường độ dòng điện qua bình điện phân bằng 1A

Ta có: RN=RBX+R=RB.RXRB+RX=6.RX6+RX+3=18+9.RX6+RX

I=IB+IB.RBRX=EbRN+rb1+1.6RX=1618+9.RX6+RX+3RX=9Ω.

Nhiệt lượng toả ra trên RX:

IX=IB.RBRX=1.69=23;QX=I2.RX.t=23.2.9.3600=14400(J)=14,4(kJ).

25. Tự luận
1 điểm

Nêu loại hạt mang điện, bản chất dòng điện trong kim loại, nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại và sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại vào nhiệt độ.

Xem đáp án

 Hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện rất tốt

+ Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường.

+ Chuyển động nhiệt của mạng tinh thể cản trở chuyển động của hạt tải điện làm cho điện trở kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ.

+ Điện trở suất r của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất: ρ=ρ0(1+α(t-t0))

26. Tự luận
1 điểm

Nêu định nghĩa, điều kiện tạo ra và ứng dụng của hồ quang điện.

Xem đáp án

+ Định nghĩa: Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp đặt giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn.

+ Điều kiện tạo ra: Thoạt đầu người ta phải làm cho hai điện cực nóng đỏ đến mức có thể phát ra được một lượng lớn electron bằng sự phát xạ nhiệt electron. Sau đó, tạo ra một điện trường đủ mạnh giữa hai điện cực để ion hoá chất khí, tạo ra tia lửa điện giữa hai điện cực. Khi đã có tia lửa điện, quá trình phóng điện tự lực sẽ vẫn tiếp tục duy trì, dù ta giảm hiệu điện thế giữa hai điện cực đến giá trị không lớn.

+ Ứng dụng: Hồ quang điện được ứng dụng để hàn điện, làm đèn chiếu sáng, đun chảy vật liệu, …

27. Tự luận
1 điểm

Dây tóc của một bóng đèn 120V – 40W khi thắp sáng bình thường có nhiệt độ là 2500°C và có điện trở lớn gấp 16 lần so với điện trở của nó ở 20°C. Xác định điện trở của dây tóc bóng đèn này khi thắp sáng bình thường và hệ số nhiệt điện trở của nó. Cho biết trong khoảng nhiệt độ này, điện trở của dây tóc tăng bậc nhất theo nhiệt độ.

Xem đáp án

Điện trở của bóng đèn khi sáng bình thường:

Rđ=Uđ2Pđ=120240=360(Ω).

Điện trở của dây tóc khi không thắp sáng:

R0=Rđ16=36016=22,5(Ω).

Hệ số nhiệt điện trở:

Ta có Rđ=R0(1+α(t-t0))

α=RđR0tt0=36022,5250020=0,136(K-1)

28. Tự luận
1 điểm

Cho mạch điện có bộ nguồn gồm hai nguồn điện có suất điện động E1=2E2=12V, điện trở trong r1=5r2=2,5Ω mắc nối tiếp; mạch ngoài có một điện trở R = 6W; một bóng đèn loại 6V – 3W; một bình điện phân đựng dung dịch AgNO3 có cực dương bằng bạc, có điện trở RB=6Ω một ampe kế và một số dây nối có điện trở không đáng kể, đủ để kết nối các linh kiện. Biết bạc có khối lượng mol nguyên tử là A = 108 g/mol, hoá trị n = 1. Mắc điện trở R nối tiếp với bình điện phân RB, sau đó mắc song song với đèn Đ: (R nt RB) // Rđ; ampe kế mắc trong mạch để đo cường độ dòng điện qua bình điện phân.

a) Vẽ sơ đồ mạch điện, tính công suất toả nhiệt trên điện trở R và lượng bạc bám vào catôt của bình điện phân trong thời gian 2 giờ 8 phút 40 giây.

b) Thay bóng đèn Đ bằng điện trở RX để cường độ dòng điện qua bình điện phân là 0,75 A. Tính RX và nhiệt lượng toả ra trên RX trong thời gian 30 phút

Xem đáp án

a) Sơ đồ mạch điện

Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn:

Eb=E1+E2=12+6=18(V) ; rb=r1+r2=2,5+0,5=3Ω.

Điện trở và cường độ định mức của đèn:

RĐ=UĐ2PĐ=623=12Ω ; Iđm=PĐUĐ=36=0,5(A).

Mạch ngoài có: (R nt RB) // RĐ

RRB=R+RB=6+6=12 Ω.RN=RĐ.RRBRĐ+RRB=12.1212+12=6ΩI=EbRN+rb=186+3=2(A);IR=IB=I.RNR+RB=2.66+6=1(A).PR=I.R2.R=1.2.6=12(W).m=1F.An.IB.t=196500.1081.1.(2.3600+8.60+40)=8,64(g).

b) Thay bóng đèn bằng RX để cường độ dòng điện qua bình điện phân bằng 0,75 A

Ta có: RN=(R+RB).RXR+RB+RX=(6+6).RX6+6+RX=12.RX12+RX

I=IB+IB.(R+RB)RX=EbRN+rb0,75+0,75.12RX=1612.RX12+RX+3RX=5,684Ω

Nhiệt lượng toả ra trên RX:

IX=IB.(R+RB)RX=0,57.125,684=1,58(A);QX=I2.RX.t=1,582.30.60=25541(J)=25,541(kJ).

29. Tự luận
1 điểm

Nêu cấu tạo nguyên tử về phương diện điện. Điện tích nguyên tố.

Xem đáp án

+ Nguyên tử có cấu tạo gồm một hạt nhân mang điện tích dương nằm ở trung tâm và các electron mang điện âm chuyển động xung quanh. Hạt nhân có cấu tạo gồm hai loại hạt là nơtron không mang điện và prôtôn mang điện dương.

Electron có điện tích qe=-1,6.10-19C, có khối lượng me=9,1.10-31 kg. Prôtôn có điện tích qp=+1,6.10-19C, có khối lượng mp=1,67.10-27 kg. Khối lượng của nơtron xấp xĩ bằng khối lượng của prôtôn.

Số prôtôn trong hạt nhân bằng số electron quay quanh hạt nhân nên độ lớn của điện tích dương của hạt nhân bằng độ lớn của tổng điện tích âm của các electron và nguyên tử ở trạng thái trung hoà về điện.

+ Trong các hiện tượng điện mà ta xét ở chương trình Vật lí THPT thì điện tích của electron và điện tích của prôtôn là điện tích có độ lớn nhỏ nhất có thể có được. Vì vậy ta gọi chúng là những điện tích nguyên tố.

30. Tự luận
1 điểm

Chất điện phân là gì? Nêu loại hạt mang điện, nguyên nhân tạo ra, so sánh sự dẫn điện của chất điện phân và chất khí. Nêu bản chất dòng điện trong chất điện phân.

Xem đáp án

+ Chất điện phân là các dung dịch muối, axit, bazơ và các chất muối, axit, bazơ nóng chảy.

+ Hạt tải điện trong chất điện phân là các ion dương, ion âm bị phân li từ các phân tử muối, axit, bazơ.

+ Chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại.

+ Bản chất 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.

31. Tự luận
1 điểm

Hai điện tích điểm q1=-2q2=8.10-6 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 15 cm trong không khí.

a) Xác định véc tơ lực tương tác giữa hai điện tích.

b) Xác định cường độ điện trường tổng hợp q1 và q2 gây ra tại điểm C. Biết AC = 12 cm; BC = 9 cm.

Xem đáp án

a) Véc tơ lực tương tác giữa hai điện tích có phương chiều như hình vẽ:

 

Có độ lớn: 

F12=F21=k.|q1.q2|AB2=9.109.8.106.4.1060,152=12,8(N).

b) Tam giác ABC vuông tại C vì AB2=AC2+BC2

Các điện tích q1q2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trường E1 và E2 có phương chiều như hình vẽ: 

 

Có độ lớn: E1=k|q1|AC2=9.109.8.1060,122=50.105(V/m);

                  E2=k|q2|BC2=9.109.4.1060,092=44,44.105(V/m);

Cường độ điện trường tổng hợp tại C là:

E = E1E2 có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: 

E=E12+E22=(50.105)2+(44,44.105)2=66,89.105(V/m).

 

32. Tự luận
1 điểm

Cho mạch điện có bộ nguồn gồm hai nguồn điện có suất điện động 2E1=E2=12V, điện trở trong r1=2r2=2Ω mắc nối tiếp; mạch ngoài có một điện trở R = 4 W; một bóng đèn loại 6V – 6W; một bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có cực dương bằng đồng, có điện trở RB=3Ω, một ampe kế và một số dây nối có điện trở không đáng kể, đủ để kết nối các linh kiện. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là A = 64 g/mol, có hoá trị n = 2. Mắc đèn Đ song song với bình điện phân RB, sau đó mắc nối tiếp với điện trở R: (RĐ // RB) ntR; ampe kế mắc trong mạch để đo cường độ dòng điện qua bình điện phân.

a) Vẽ sơ đồ mạch điện, tính công suất toả nhiệt trên điện trở R và lượng đồng giải phóng ở catôt của bình điện phân trong thời gian 1 giờ 4 phút 20 giây.

b) Thay bóng đèn Đ bằng điện trở RX để cường độ dòng điện qua bình điện phân là 0,8 A. Tính RX và nhiệt lượng toả ra trên RX trong thời gian 2 giờ.

Xem đáp án

a)  Sơ đồ mạch điện:

Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn:

Eb=E1+E2=6+12=18(V) ; rb=r1+r2=2+1=3(Ω).

Điện trở và cường độ định mức của đèn:

RĐ=UĐ2PĐ=626=6Ω ; I=PĐUĐ=66=1(A).

Mạch ngoài có: (RĐ // RB) ntR

RĐB=RĐ.RBRĐ+RB=6.36+3=2ΩI=IR=IĐB=EbRN+rb=186+3=2(A);PR=I.R2.R=2.2.4=16(W).IB=UĐBRB=IĐB.RĐBRB=2.23=43(A).m=1F.An.IB.t=196500.642.43.(3600+4.60+20)=1,7 (g).

b) Thay bóng đèn bằng RX để cường độ dòng điện qua bình điện phân bằng 1A

Ta có: RN=RBX+R=RB.RXRB+RX=3.RX3+RX+4=12+7.RX3+RX

I=IB+IB.RBRX=EbRN+rb

0,8+0,8.3RX=1812+7.RX3+RX+3RX=1,68Ω

Nhiệt lượng toả ra trên RX:

IX=IB.RBRX=0,8.31,68=1,43(A);QX=I2.RX.t=1.432.1,68.2.3600=24735(J)=24,735(kJ).

33. Tự luận
1 điểm

Nêu định nghĩa và các tính chất của đường sức điện. Nêu đặc điểm của điện trường đều.

Xem đáp án

+ Đường sức điện là đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó là giá của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó. Nói cách khác, đường sức điện là đường mà lực điện tác dụng dọc theo nó.

+ Các đặc điểm của đường sức điện:

 Qua mỗi điểm trong điện trường có một đường sức điện và chỉ một mà thôi.

 Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó.

 Đường sức điện của điện trường tĩnh là những đường không khép kín. Nó đi ra từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm. Trong trường hợp chỉ có một điện tích thì các đường sức đi từ điện tích dương ra vô cực hoặc từ vô cực đến điện tích âm.

 Qui ước vẽ số đường sức đi qua một diện tích nhất định đặt vuông góc với với đường sức điện tại điểm mà ta xét thì tỉ lệ với cường độ điện trường tại điểm đó.

 

34. Tự luận
1 điểm

Nêu hiện tượng dương cực tan, phát biểu các định luật Fa-ra-đây. Viết công thức Fa-ra đây.

Xem đáp án

+ Hiện tượng dương cực tan là hiện tượng khi điện phân một dung dịch muối kim loại mà cực dương làm bằng kim loại đó thì sau một thời gian cực dương bị mòn đi còn cực âm được bồi đắp thêm một lớp kim loại ấy.

+ Định luật Fa-ra-đây 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 được giải phóng ở điện cực.

+ Định luật Fa-ra-đây thứ hai: Đương lượng điện hoá k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam An của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là 1F, trong đó F gọi là số Fa-ra-đây. k = 1F.An.

+ Công thức Fa-ra-đây: m=1F.An.I.t ; với F=96500 C/mol, t tính ra giây, m tính ra gam.

35. Tự luận
1 điểm

Hai điện tích điểm q1=3q2=9.10-6 C  đặt tại hai điểm A và B cách nhau 20 cm trong không khí.

a) Xác định véc tơ lực tương tác giữa hai điện tích.

b) Xác định cường độ điện trường tổng hợp do q1 và q2 gây ra tại điểm C. Biết AC = 16 cm; BC = 12 cm.

Xem đáp án

a) Véc tơ lực tương tác giữa hai điện tích có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn:

F12=F21=k.|q1.q2|AB2=9.109.9.106.3.1060,22=6,075(N).

b) Tam giác ABC vuông tại C vì AB2=AC2+BC2

Các điện tích q1 và q2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trường E1 và E2 có phương chiều như hình vẽ.

Có độ lớn: E1=k|q1|AC2=9.109.9.1060,162=20,25.105(V/m);

                  E2=k|q2|BC2=9.109.3.1060,122=18,75.105 (V/m);

Cường độ điện trường tổng hợp tại C là:

E = E1+E2có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn:

E =E12+E22=(20,25.105)2+(18,75.105)227,6.105(V/m).

36. Tự luận
1 điểm

Cho mạch điện có bộ nguồn gồm hai nguồn điện có suất điện động E1=4E2=12V, điện trở trong r1=5r2=2,5Ω mắc nối tiếp; mạch ngoài có một điện trở R = 6W; một bóng đèn loại 6V – 3W; một bình điện phân đựng dung dịch AgNO3 có cực dương bằng bạc, có điện trở RB=6Ω, một ampe kế và một số dây nối có điện trở không đáng kể, đủ để kết nối các linh kiện. Biết bạc có khối lượng mol nguyên tử là A = 108 g/mol, có hoá trị n = 1. Mắc điện trở R nối tiếp với bình điện phân RB, sau đó mắc song song với đèn Đ: (R nt RB) // RĐ; ampe kế mắc trong mạch để đo cường độ dòng điện qua bình điện phân.

a) Vẽ sơ đồ mạch điện, tính công suất toả nhiệt trên điện trở R và lượng bạc bám vào catôt của bình điện phân trong thời gian 2 giờ 8 phút 40 giây.

b) Thay bóng đèn Đ bằng điện trở RX để cường độ dòng điện qua bình điện phân là 0,5 A. Tính RX và nhiệt lượng toả ra trên RX trong thời gian 45 phút.

Xem đáp án

 Sơ đồ mạch điện

Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn:

Eb=E1+E2=12+3=15(V) ; rb=r1+r2=2,5+0,5=3Ω.

Điện trở và cường độ định mức của đèn:

RĐ=UĐ2PĐ=623=12(Ω) ; Iđm=PĐUĐ=36=0,5(A).

Mạch ngoài có: (R nt RB) // RĐ

RRB=R+RB=6+6=12ΩRN=RĐ.RRBRĐ+R+RB=12.1212+6+6=6ΩI=EbRN+rb=156+3=53(A);IR=IB=UNRRB=I.RNRRB=53.612=56(A).PR=I.R2.R=56.2.6=4,17(W).m=1F.An.IB.t=196500.1081.56.(2.3600+8.60+40)=68,75(g).

b) Thay bóng đèn bằng RX để cường độ dòng điện qua bình điện phân bằng 0,75 A

Ta có: RN=(R+RB).RXR+RB+RX=12.RX12+RX 

I=IB+IB.(R+RB)RX=EbRN+rb

0,5+0,5.12RX=1512.RX12+RX+3RX=2,4Ω

Nhiệt lượng toả ra trên RX

IX=IB.(R+RB)RX=0,5.122,4=2,5A

QX=I2.RX.t=2,52.2,4.45.60=40500(J)=40,5(kJ).

37. Tự luận
1 điểm

Nêu định nghĩa dòng điện, quy ước chiều dòng điện, điều kiện để có dòng điện nói chung và điều kiện để có dòng điện trong vật dẫn.

Xem đáp án

+ Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích.

+ Qui ước chiều dòng điện là chiều chuyển động của các điện tích dương (ngược chiều chuyển động của các điện tích âm).

+ Điều kiện để có dòng điện là phải có các điện tích tự do và phải có điện trường để đẩy các điện tích tự do chuyển động có hướng.

+ Điều kiện để có dòng điện trong vật dẫn: phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn.

38. Tự luận
1 điểm

Nêu hai loại bán dẫn: loại n và loại p, loại hạt mang điện chủ yếu trong từng loại bán dẫn, tính chất dẫn điện một chiều của lớp tiếp xúc p-n.

Xem đáp án

+ Chất bán dẫn tinh khiết là các nguyên tố thuộc nhóm IV. Khi pha thêm một ít tạp chất thuộc nhóm III thì sẽ trở thành bán dẫn loại p (bán dẫn lỗ trống), khi pha thêm một ít tạp chất thuộc nhóm V thì sẽ trở thành bán dẫn loại n (bán dẫn electron).

+ Hạt dẫn điện trong bán dẫn loại p chủ yếu là các lổ trống, hạt dẫn điện chủ yếu trong bán dẫn loại n chủ yếu là các electron tự do.

+ Lớp tiếp xúc giữa hai loại bán dẫn p và n (lớp tiếp xúc p – n) có tính chất dẫn điện chủ yếu theo một chiều nhất định từ p sang n.

39. Tự luận
1 điểm

Hai điện tích điểm q1=16.10-6 C và q2=4.10-6C đặt tại hai điểm A và B trong không khí cách nhau 30 cm.

a) Xác định lực tác dụng của q1 và q2

b) Xác định cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích q1 và q2 gây ra tại điểm C cách A 40 cm, cách B 10 cm.

c) Xác định vị trí điểm M mà tại đó cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích q1 và q2 gây ra bằng không.

Xem đáp án

a) Véc tơ lực tác dụng của điện tích q1 lên q2 có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: F12=k.|q1.q2|AB2=9.109.16.106.4.1060,32=6,4(N).

b) Các điện tích q1 và q2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trường E1 và E2 có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: E1=k|q1|AC2=9.109.16.1060,42=9.105(V/m);

                  E2=k|q2|BC2=9.109.4.1060,12=36.105(V/m);

Cường độ điện trường tổng hợp tại C là:

E= E1+E2có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn:

E=E1+E2=9.105+36.105-45.105(V/m).

c) Gọi E1 E2 là cường độ điện trường do q1 và q2 gây ra tại M thì cường độ điện trường tổng hợp do q1 và q2 gây ra tại M là:E=E1+E2= 0 ðE1= -E2 ð E1E2 phải cùng phương, ngược chiều và bằng nhau về độ lớn. Để thỏa mãn các điều kiện đó thì M phải nằm trên đường thẳng nối A, B; nằm trong đoạn thẳng AB (như hình vẽ).

Với E1'=E2' 9.109.|q1|AM2=9.109.|q2|(ABAM)2

AMABAM=|q1||q2|=2AM=2.AB3=2.303=20(cm).

Vậy M nằm cách A 20 cm và cách B 10 cm.

40. Tự luận
1 điểm

Cho mạch điện như hình vẽ.

Trong đó E=8V, r=1Ω, R=0,6Ω, Đ là bóng đèn loại 6V – 6W, Rp=4Ω và là bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có cực dương bằng đồng. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là A = 64 g/mol, có hoá trị n = 2.

a) Tính cường độ dòng điện chạy qua từng linh kiện trong mạch.

b) Tính khối lượng đồng bám vào catốt sau 32 phút 10 giây và điện năng tiêu thụ trên bình điện phân trong thời gian đó.

Xem đáp án

Điện trở của bóng đèn: RĐ=UĐ2PĐ=626=6(Ω).

Điện trở đoạn mạch gồm đèn Đ và bình điện phân mắc song song: RĐp=RÑ.RpRÑ+Rp=6.46+4=2,4(Ω).

Điện trở mạch ngoài: RN=R+RĐp=0,6+2,4=3(Ω)

a) Cường độ dòng điện qua mạch chính:

I=IR=IĐp=ERN+r=83+1=2(A).

Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn và hai đầu bình điện phân:

UĐp=UĐ=Up=IĐp.RĐp=2.2,4=4,8(V).

Cường độ dòng điện qua đèn và qua bình điện phân:

IĐ=UĐRĐ=4,86=0,8 ( A) ; Ip=UpRp=4,84=1,2(A).

b) Lượng đồng bám vào catốt:

m=1F.AnIp.t=196500.642.1,2.(32.60+10)=0,64(g).

Điện năng tiêu thụ trên bình điện phân:

W=Ip2.Rp.t=1,22.4(32.60+10)=11116,8(J)=11,1168(kJ).

41. Tự luận
1 điểm

Nêu định nghĩa và viết công thức tính hiệu điện thế giữa hai điểm M và N trong điện trường. 

Xem đáp án

+ Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của một điện tích từ M đến N. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự di chuyển từ M đến N và độ lớn của q.

+ Công thức: UMN=VM-VN=AMNq; trong đó UMN là hiệu điện thế giữa hai điểm M và N, đơn vị V (vôn); VM và VN là điện thế tại M và N, đơn vị V (vôn); AMN là công của lực điện trường thực hiện khi điện tích q di chuyển từ M đến N, đơn vị J (jun); q là độ lớn điện tích, đơn vị C (culong).

42. Tự luận
1 điểm

Nêu định nghĩa, điều kiện tạo ra và ứng dụng của tia lửa điện.

Xem đáp án

+ Định nghĩa: Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí đặt giữa hai điện cực khi điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí trung hoà thành ion dương và electron tự do.

+ Điều kiện tạo ra: Tia lửa điện có thể hình thành trong không khí ở điều kiện thường, khi điện trường đạt từ 3.106 V/m trở lên.

+ Ứng dụng: Tia lửa điện được dùng phổ biến trong trong động cơ xăng để đốt hỗn hợp xăng, không khí. Bộ phận để tạo ra tia lửa điện là bugi.

Sét là tia lửa điện hình thành giữa đám mây mưa và mặt đất nên thường đánh vào các mô đất cao, ngọn cây, …

43. Tự luận
1 điểm

Hai điện tích điểm q1=-4q2=16.10-6C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 40 cm trong không khí.

a) Xác định véc tơ lực tương tác giữa hai điện tích.

b) Xác định cường độ điện trường tổng hợp do q1 và q2 gây ra tại điểm C. Biết AC = 30 cm; BC = 10 cm.

c) Xác định vị trí điểm M mà tại đó cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích q1 và q2 gây ra bằng không

Xem đáp án

a) Véc tơ lực tương giữa hai điện tích trái dấu có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: F12=F21=k.|q1.q2|AB2=9.109.16.106.4.1060,42=3,6(N).

b) Các điện tích q1 và q2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trường E1 và E2 có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: E1=k|q1|AC2=9.109.16.1060,32=16.105(V/m)

                  E2=k|q2|BC2=9.109.4.1060,12=36.105(V/m);

Cường độ điện trường tổng hợp tại C là:

E = E1+E2 có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn:

E=E1+E2=36.105+16.105=20.105(V/m).

c) Gọi E1' E2' là cường độ điện trường doq1 và q2 gây ra tại M thì cường độ điện trường tổng hợp do q1 và q2 gây ra tại M là:E =E1'+E2' =  ðE1'= -E2' ð E1'E2' phải cùng phương, ngược chiều và bằng nhau về độ lớn. Để thỏa mãn các điều kiện đó thì M phải nằm trên đường thẳng nối A, B; nằm ngoài đoạn thẳng AB và gần q2 hơn (vì q2<q1) (như hình vẽ).

Với E1' = E2' 9.109.|q1|AM2=9.109.|q2|(AMAB)2

AMAMAB=|q1||q2|=2  AM=2.AB=2.40=80(cm).

Vậy M nằm cách A 80 cm và cách B 40 cm.

44. Tự luận
1 điểm

Cho mạch điện như hình vẽ.

Cho mạch điện như hình vẽ Trong đó  E1 = 12V , E2 = E3 = 6V (ảnh 1)

Trong đó E1=12V , E2=E3=6V, r1=r2=r3=0,5Ω, R là biện trở, đèn Đ loại  6V – 3W; B là bình điện phân đựng dung dịch AgNO3 có cực dương bằng bạc, có điện trở RB=6Ω, ampe kế và các dây nối có điện trở không đáng kể, vôn kế có điện trở vô cùng lớn. Biết bạc có khối lượng mol nguyên tử là A=108g/mol, có hoá trị n = 1. Điều chỉnh biến trở để đèn Đ sáng bình thường. Xác định:

a) Số chỉ của vôn kế, của ampe kế và điện trở của biến trở tham gia trong mạch.

b) Lượng bạc bám vào catôt của bình điện phân trong thời gian 2 giờ 8 phút 40 giây và điện năng tiêu thụ trên bình điện phân trong thời gian đó.

Xem đáp án

a) Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn:

Eb=E1+E2+E3=12+6+6=24(V);

rb=r1+r2+r3=0,5+0,5+0,5=1,5(Ω).

Điện trở và cường độ định mức của đèn:

RĐ=UĐ2PĐ=623=12 (Ω) ; Iđm=PĐUĐ=36=0,5(A).

Điện trở đoạn mạch gồm đèn Đ và bình điện phân mắc song song:

RĐB=RĐ.RBRĐ+RB=12.612+6=4Ω

Điện trở mạch ngoài: RN=Rt+RĐB=Rt+4

a) Cường độ dòng điện qua mạch chính:

I=IRt=IĐB=Iđm+UđmRB=EbRN+rb0,5+66=24Rt+4+1,5Rt=11,5(Ω).

Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn và hai đầu bình điện phân:

UĐp=UĐ=Up=IĐp.RĐp=2.2,4=4,8(V).

b) Cường độ dòng điện qua bình điện phân:

IB=UđmRB=66=1(A).

Lượng bạc bám vào catốt:

m=1F.AnIB.t=196500.1081.1.(2.3600+8.60+40)=8,64(g).

Điện năng tiêu thụ trên bình điện phân:

W=IB2.RB.t=12.6.(2.3600+8.60+40)=463200(J)=463,2(kJ).

45. Tự luận
1 điểm

Người ta dùng 36 nguồn giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động 1,5V, điện trở trong 0.9Ω  để cung cấp điện cho một bình điện phân đựng dung dịch ZnSO4 với cực dương bằng kẻm, có điện trở R=3,6Ω. Hỏi phải mắc hỗn hợp đối xứng bộ nguồn như thế nào để dòng điện qua bình điện phân là lớn nhất. Tính lượng kẻm bám vào catôt của bình điện phân trong thời gian 1 giờ 4 phút 20 giây. Biết kẽm có khối lượng mol nguyên tử là A=65g/mol và có hoá trị n = 2.

Xem đáp án

Gọi x là số nhánh thì mỗi nhánh sẽ có y = 36x nguồn. Khi đó:

 Eb=y.e=36x.1,5=54x; rb=y.rx=32,4x2; I=EbR+rb=543,6x+32,4x

Để I=Imax thì 3,6x=32,4xx=3

Vậy phải mắc thành 3 nhánh, mỗi nhánh có 12 nguồn mắc nối tiếp.

Khi đó Imax=2,5A ; m=1F.AnIt=3,25g.

46. Tự luận
1 điểm

Cho điện như hình vẽ.

 Trong đó bộ nguồn có n pin mắc nối tiếp, mỗi pin có suất điện động 1,5V và điện trở trong 0,5 W. Mạch ngoài gồm các điện trở R1=20Ω ; R2=9Ω ; R3=2Ω; đèn Đ loại  3V - 3W; Rp là bình điện phân đựng dung dịch AgNO3, có cực đương bằng bạc. Điện trở của ampe kế và dây nối không đáng kể; điện trở của vôn kế rất lớn, ampe kế A1 chỉ 0,6 A, ampe kế A2 chỉ 0,4 A. Biết bạc có khối lượng mol nguyên tử là A = 108 g/mol và có hoá trị n = 1.Tính:

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

b) Số pin và công suất của bộ nguồn.

c) Số chỉ của vôn kế.

d) Khối lượng bạc giải phóng ở catôt sau 32 phút 10 giây.

e) Đèn Đ có sáng bình thường không? Tại sao?

Xem đáp án

a) Ta có: Rđ=Uđ2Pđ=3Ω ; R2đ=R2+Rđ=12Ω;

U2đ=U3p=UCB=IA2.R2đ=4,8V ; I3p=I3=Ip=IA1-IA2=0,2A;

R3p=U3pI3p=24Ω ; Rp=R3p-R3=22Ω

b) Điện trở mạch ngoài: R=R1+RCB=R1+UCBI=28Ω;

I=neR+nr16,8+0,3n=1,5nn=14 ngun

Công suất của bộ nguồn: Png=I.ne=12,6W.

c) Số chỉ vôn kế: UV=UN=IR=16,8V.

d) Khối lượng bạc giải phóng: m=1F.An.Ip.t=0,432g.

e)Iđ=IA2=0,4A<Iđm=PđUđ=1A; đèn sáng yếu hơn mc bình thưng

47. Tự luận
1 điểm

Cho mạch điện như hình vẽ.

Trong đó E=13,5V , r=1Ω, R1=3Ω, R2=R3=4Ω, Rp là bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 với cực dương bằng đồng. Điện trở của ampe kế và của dây nối không đáng kể. Sau 16 phút 5 giây điện phân, khối lượng đồng được giải phóng ở catôt là 0,48 g. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là A=64g/mol và có hoá trị n = 2. Tính:

a) Cường độ dòng điện qua bình điện phân.

b) Điện trở của bình điện phân.

c) Số chỉ của ampe kế.

d) Công suất tiêu thụ ở mạch ngoài.

Xem đáp án

a) Cường độ dòng điện qua bình điện phân:

Ta có: m=1F.An.Ip.tIp=mFnAt=0,48.96500.264(16.60+5)=1,5(A)

   b) Điện trở của bình điện phân:

Vì điện trở của ampe kế không đáng kể nên mạch ngoài có: (Rp nt (R2 // R3)) // R1

R23=R2.R3R2+R3=2Ω ; UAB=U1=Up23=Ip(Rp+R23)=1,5.(Rp+2)=1,5Rp+3;

I1=U1R1=1,5Rp+33=0,5Rp+1 ; I=I1+I2=0,5Rp+1+1,5=0,5Rp+2,5;UAB=E-Ir  1,5Rp+3=13,5-(0,5Rp+2,5).1  Rp=4Ω.

c) Số chỉ của ampe kế:

Ta có: U1=1,5Rp+3=1,5.4+3=9(V) ; I1=U1R1=93=3(A);

U23=U2=U3=IpR23=1,5.2=3(V) ;  I2=U2R2=34=0,75(A);IA=I1+I2=3+0,75=3,75(A).

d) Công suất mạch ngoài: UN=UAB=U1=9V ; I=I1+Ip=3+1,5=4,5(A);

P=UN.I=9.4,5=40,5(W).

48. Tự luận
1 điểm

Cho mạch điện như hình vẽ.

Trong đó E1=24V , E2=12V, r1=r2=2Ω, đèn Đ loại 6V – 3W, R1=R2=3Ω, tụ điệnk C có điện dung C = 2 mF, Rt là biến trở, Rp là bình điện phân đựng dung dịch AgNO3 với cực dương bằng bạc. Biết bạc có khối lượng mol nguyên tử là A = 108 g/mol và có hoá trị n = 1. Điều chỉnh biến trở Rt để đèn Đ sáng bình thường thì sau 32 phút 10 giây điện phân lượng bạc bám vào ca tôt của bình điện phân là 32 gam. Tính:

a) Điện trở của Rp của bình điện phân.

b) Điện trở Rt của biến trở tham gia trong mạch.

c) Điện tích của tụ điện.

d) Giá trị của Rt để công suất tiêu thụ trên mạch ngoài đạt giá trị cực đại. Tính giá trị cực đại đó.

Xem đáp án

Điện trở của đèn: RĐ=UĐ2PĐ=623=12(Ω).

Cường độ dòng điện định mức của bóng đèn: Iđm=PĐUĐ=36=0,5(A).

Hiệu điện thế: UAB=U2p=U1Đ=Iđm.(RĐ+R1)=0,5.(12+3)=7,5(V).

a) Điện trở của bình điện phân:

Ta có: m=1F.An.IptIp=mFnAt=4,32.96500.1108(32.60+10)=2(A).R2p=R2+Rp=U2pIp=7,52=3,75(Ω)Rp=0,75Ω

   b) Điện trở của biến trở tham gia trong mạch:

Ta có: RAB=RĐ+R1Rp+R2RĐ+R1+Rp+R2=12+3(0,75+3)12+3+0,75+3=3(Ω);

I=IĐ+Ip=0,5+2=2,5(A);RN=Rt+RAB=E1+E2I-r1-r2=24+122,5-2-2=10,4(Ω)Rt=10,4-3=7,4(Ω).

c) Điện tích của tụ điện:

Ta có:

UMN=VM-VN=VM-VA+VA-VN=-UĐ+Up=-6+2.0,75=-4,5(V);

Hiệu điện thế giữa hai bản tụ: U=UNM=-UMN=4,5V

Điện tích của tụ điện: q=CU=2.10-6.4,5=9.10-6(C).

d) Giá trị của Rt tham gia trong mạch để công suất của mạch đạt cực đại:

Ta có: PN=IRN=E1+E2RN+r1+r2.RN=36RNRN+4=361+4RN

Để PN đạt giá trị cực đại thì (1+4RN) phải có giá trị cực tiểu. Theo bất đẵng thức Côsi thì (1+4RN) cực tiểu khi 1=4RNRN=4Ω

Rt=RN-RAB=4-3=1(Ω);

Công suất mạch ngoài cực đại khi đó:

PNmax=361+44=18(W).

49. Tự luận
1 điểm

Mạch điện gồm một nguồn E = 150 V, r = 2 W, một đèn Đ có công suất định mức 180 W và một biến trở Rt mắc nối tiếp với nhau.

a) Khi Rt=18Ω thì đèn sáng bình thường. Tìm hiệu điện thế định mức của đèn.

b) Mắc song song với đèn Đ một đèn giống với nó. Tìm Rt để hai đèn sáng bình thường.

c) Với nguồn trên, có thể thắp sáng tối đa bao nhiêu đèn giống như Đ. Hiệu suất của nguồn khi đó là bao nhiêu?

Xem đáp án

a) Hiệu điện thế định mức của đèn:

Ta có: I=ERt+RĐ+r=15018+RĐ+2=15020+RĐ ; UĐ=I.RĐ=150RĐ20+RĐ;

UĐ=PI=18015020+RĐ=24+1,RĐ=150RĐ20+RĐ1,2RĐ2-102RĐ+108=0RĐ=80Ω hoc RĐ=5Ω UĐ=120V hocUĐ=30V

b) Tìm Rt để hai đèn sáng bình thường:

* Khi UĐ=120V : IĐ=PU=180120=1,5(A) ; I=2.IĐ=2.1,5=3(A);

UN=Ut+UĐ=E-Ir=150-3.2=144(V)Ut=UN-UĐ=144-120=24(V)Rt=UtI=243=8(Ω).

* Khi UĐ=30V : IĐ=PU=18030=6(A) ; I=2.IĐ=2.6=12(A);

UN=Ut+UĐ=E-Ir=150=12.2=126(V)Ut=UN-UĐ=126-30=96(V)Rt=UtI=9612=8(Ω).

c) Số đèn tối đa có thể thắp sáng:

* Với đèn có UĐ=120V : IĐ=PU=180120=1,5(A) ; I=n.IĐ=1,5n.

I=1,5n=ERt+RĐn+rE=1,5n.Rt+1,5.RĐ+1,5.n.rn=E-1,5RĐ1,5(Rt+r)n=nmax khi Rt=0 và nmax=150-1,5.801,5.2=10.

Hiệu suất khi đó: H=UE=120150=0,8=80%

* Với đèn có UĐ=30V :IĐ=PU=18030=6(A) ; I=n.IĐ=6n.

I=6n=ERt+RĐn+rE=6.n.Rt+6.RĐ+6.n.rn=E-6.RĐ6(Rt+r)n=nmax khi Rt=0 và nmax=150-6.56.2=10

Hiệu suất khi đó: H=UE=30150=0,2=20%

50. Tự luận
1 điểm

Hai dây dẫn thẳng, rất dài, đặt song song, cách nhau 20 cm trong không khí, có hai dòng điện ngược chiều, có cường độ I1=12A ; I2=15A chạy qua. Xác định cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện này gây ra tại điểm M cách dây dẫn mang dòng I1 15 cm và cách dây dẫn mang dòng I2 5 cm.

Xem đáp án

Giả sử hai dây dẫn được đặt vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, dòng I1 đi vào tại A, dòng I2 đi ra tại B thì các dòng điện I1I2 gây ra tại M các véc tơ cảm ứng từ B1B2có phương chiều như hình vẽ.

Có độ lớn: B1=2.10-7.I1AM=1,6.10-5T ; B2=2.10-7.I2BM=6.10-5T

Cảm ứng từ tổng hợp tại M là B = B1 + B2.

B1B2 cùng phương, cùng chiều nên B cùng phương, cùng chiều với B1B2và có độ lớn B=B1+B2=7,6.10-5T.