Vật lý 11 - Chuyên đề 1: Dòng điện trong kim loại

Chuyên đề 1: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP TỰ LUẬN A. Phương pháp giải 1. Điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ ρ = ρo(1 + α. ∆t) hoặc R = Ro(1 + α. ∆t) 2. Cường độ dòng điện trong dây dẫn kim loại I = n. qe. S. v n: mật độ electron trong kim loại (m-3) qe: điện tích của electron (C) S: tiết diện dây dẫn (m2) v: vận tốc trôi 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 tự luận Dây tỏa nhiệt của bếp điện có dạng hình trụ ở 20oC có 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. Một dây kim loại có điện trở 20 Ω khi nhiệt độ là 25oC. Biết khi nhiệt độ tăng thêm 400oC thì điện trở của dây kim loại là 53,6 Ω. a) Tính hệ số nhiệt điện trở của dây dẫn kim loại. b) Điện trở của dây dẫn tăng hay giảm bao nhiêu khi nhiệt độ tăng từ 25oC đến 300oC. Ở nhiệt độ 25oC thì hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là 40 mV và cường độ dòng điện qua đèn là 16 mA. Khi đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế giữa 2 cực của đèn 220 V và cường độ dòng điện qua đèn là là 4 A. Cho α = 4,2. 10-3 K-1. Tính nhiệt độ đèn sáng. Một sợi dây dẫn bằng kim loại có điện trở R1 ở t1 = 30oC. Biết α = 4,2. 10-3 K-1. Hỏi nhiệt độ phải tăng hay giảm bao nhiêu để điện trở của dây tăng lên gấp 2 lần. Một cặp nhiệt điện platin–platin pha rôđi có hệ số nhiệt điện động là 6,5 μV. K-1. Một đầu không nung có nhiệt độ t1 = 20oC và đầu còn lại bị nung nóng ở nhiệt độ t2. a) Tính suất điện động nhiệt điện khi t2 = 200oC. b) Để suất điện động nhiệt điện là 2,6 mV thì nhiệt độ t2 là bao nhiêu ? Khối lượng mol nguyên tử bạc là 108. 10-3 kg/mol. Khối lượng riêng của bạc là 10,49 kg/m3. Biết rằng mỗi nguyên tử bạc góp một electron dẫn. a) Tính mật độ electron tự do trong bạc. b) Một dây dẫn kim loại bằng bạc, tiết diện 5mm2, mang dòng điện 7,5 A. Tính tốc độ trôi của electron dẫn trong dây dẫn đó. 7. Dòng không đổi đi qua dây dẫn có l = 10m, S = 0,5mm2. Trong thời gian 1s nó tỏa ra nhiệt lượng Q = 0,1J. Tính số e di chuyển qua tiết diện thẳng trong 1s, biết ρ = 1,6. 10-8Ωm. CÁC BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 1. Trong các nhận định sau, nhận định nào về dòng điện trong kim loại là không đúng? A. Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do; B. Nhiệt độ của kim loại càng cao thì dòng điện qua nó bị cản trở càng nhiều; C. Nguyên nhân điện trở của kim loại là do sự mất trật tự trong mạng tinh thể; D. Khi trong kim loại có dòng điện thì electron sẽ chuyển động cùng chiều điện trường. 2. Đặt vào hai đầu vật dẫn một hiệu điện thế thì nhận định nào sau đây là đúng? A. Electron sẽ chuyển động tự do hỗn loạn; B. Tất cả các electron trong kim loại sẽ chuyển động cùng chiều điện trường; C. Các electron tự do sẽ chuyển động ngược chiều điện trường; D. Tất cả các electron trong kim loại chuyển động ngược chiều điện trường. 3. Kim loại dẫn điện tốt vì A. Mật độ electron tự do trong kim loại rất lớn. B. Khoảng cách giữa các ion nút mạng trong kim loại rất lớn. C. Giá trị điện tích chứa trong mỗi el tự do của k. loại lớn hơn ở các chất khác. D. Mật độ các ion tự do lớn. 4. Điện trở của kim loại không phụ thuộc trực tiếp vào A. nhiệt độ của kim loại. B. bản chất của kim loại. C. kích thước của vật dẫn kim loại. D. hiệu điện thế hai đầu vật dẫn kim loại. 5. Khi nhiệt độ của khối kim loại tăng lên 2 lần thì điện trở suất của nó A. tăng 2 lần. B. giảm 2 lần. C. không đổi. D. chưa đủ dự kiện để xác định. 6. Khi chiều dài của khối kim loại đồng chất tiết diện đều tăng 2 lần thì điện trở suất của kim loại đó A. tăng 2 lần. B. giảm 2 lần. C. không đổi. D. chưa đủ dự kiện để xác định. 7. Khi đường kính của khối kim loại đồng chất, tiết diện đều tăng 2 lần thì điện trở của khối kim loại A. tăng 2 lần. B. tăng 4 lần. C. giảm 2 lần. D. giảm 4 lần. 8. Có một lượng kim loại xác định dùng làm dây dẫn. Nếu làm dây với đường kính 1 mm thì điện trở của dây là 16 Ω. Nếu làm bằng dây dẫn có đường kính 2 mm thì điện trở của dây thu được là A. 8 Ω. B. 4 Ω. C. 2 Ω. D. 1 Ω. 9. Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng A. điện trở của vật dẫn giảm xuống giá trị rất nhỏ khi nhiệt độ giảm xuống thấp. B. điện trở của vật giảm xuống rất nhỏ khi điện trở của nó đạt giá trị đủ cao. C. điện trở của vật giảm xuống bằng không khi nhiệt độ của vật nhỏ hơn một giá trị nhiệt độ nhất định. D. điện trở của vật bằng không khi nhiệt độ bằng 0 K. 10. Suất nhiệt điện động của của một cặp nhiệt điện phụ thuộc vào A. nhiệt độ thấp hơn ở một trong 2 đầu cặp. B. nhiệt độ cao hơn ở một trong hai đầu cặp. C. hiệu nhiệt độ hai đầu cặp. D. bản chất của chỉ một trong hai kim loại cấu tạo nên cặp. 11. Hạt tải điện trong kim loại là A. ion dương. B. electron tự do. C. ion âm. D. ion dương và electron tự do. 12. Ở 200C điện trở suất của bạc là 1,62. 10-8 Ω. m. Biết hệ số nhiệt điện trở của bạc là 4,1. 10-3 K-1. Ở 330 K thì điện trở suất của bạc là A. 1,866. 10-8 Ω. m. B. 3,679. 10-8 Ω. m. C. 3,812. 10-8 Ω. m. D. 4,151. 10-8 Ω. m. 13. 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. 14. 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. 15. 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. 16. 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. 17. Một sợi dây đồng có điện trở 74W ở 500 C, có hệ số nhiệt điện trở α = 4,1. 10-3K-1. Điện trở của sợi dây đó ở 1000 C là: A. 87,5W B. 86,6W C. 95W D. 82W 18. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Hạt tải điện trong kim loại là electron. B. Dòng điện trong k. loại tuân theo định luật Ôm nếu nhiệt độ trong k. loại được giữ ko 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. 19. Một sợi dây bằng nhôm có điện trở 120W ở nhiệt độ 200C, điện trở của sợi dây đó ở 1790C là 204W. Hệ số nhiệt điện trở 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 20 Phát biểu nào sau đây là đúng? Khi cho 2 thanh k. loại có bản chất khác nhau tiếp xúc với nhau thì: A. Có sự khuếch tán el 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 el từ kim loại có mật độ electron lớn sang kim loại có mật độ el nhỏ hơn. D. Không có hiện tượng gì xảy ra. 21. 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. 22. 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 α = 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. 2699 (0K) D. 2917 (0C) 23. Hai thanh kim loại được nối với nhau bởi hai đầu mối hàn tạo thành một mạch kín, hiện tượng nhiệt điện chỉ xảy ra khi: A. Hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn bằng nhau. B. Hai thanh k. loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau. C. Hai thanh k. loại có bản chất giống nhau và nh. độ ở hai đầu mối hàn bằng nhau. D. Hai thanh k. loại có bản chất giống nhau và nh. độ ở hai đầu mối hàn khác nhau. 24. Suất điện động nhiệt điện phụ thuộc vào: A. Hiệu nhiệt độ (T1 – T2) giữa hai đầu mối hàn. B. Hệ số nở dài vì nhiệt α. C. Khoảng cách giữa hai mối hàn. D. Điện trở của các mối hàn. 25. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Cặp nhiệt điện gồm hai dây dẫn điện có bản chất khác nhau hàn nối với nhau thành một mạch kín và hai mối hàn của nó được giữ ở hai nhiệt độ khác nhau. B. Nguyên nhân gây ra suất điện động nhiệt điện là do chuyển động nhiệt của các hạt tải điện trong mạch điện có nhiệt độ không đồng nhất. C. Suất điện động nhiệt điện E tỉ lệ nghịch với hiệu nhiệt độ (T1 – T2) giữa hai đầu mối hàn của cặp nhiệt điện. D. Suất điện động nhiệt điện E xấp xỉ tỉ lệ với hiệu nhiệt độ (T1 – T2) giữa hai đầu mối hàn của cặp nhiệt điện. 26. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Đối với vật liệu siêu dẫn, để có dòng điện chạy trong mạch ta luôn phải duy trì một hiệu điện thế trong mạch. B. Điện trở của vật siêu dẫn bằng không. C. Đối với vật liệu siêu dẫn, có khả năng tự duy trì dòng điện trong mạch sau khi ngắt bỏ nguồn điện. D. Đối với vật liệu siêu dẫn, năng lượng hao phí do toả nhiệt bằng không. 27. Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số áT = 65 (mV/K) được đặt trong không khí ở 200C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 2320C. Suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt khi đó là A. E = 13,00mV. B. E = 13,58mV. C. E = 13,98mV. D. E = 13,78mV. 28. Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số áT = 48 (mV/K) được đặt trong không khí ở 200C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ t0C, suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt khi đó là E = 6 (mV). Nhiệt độ của mối hàn còn là: A. 1250C. B. 3980K. C. 1450C. D. 4180K. 29. Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số T được đặt trong không khí ở 200C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 5000C, suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt khi đó là E = 6 (mV). Hệ số T khi đó là: A. 1,25. 10-4 (V/K) B. 12,5 (mV/K) C. 1,25 (mV/K) D. 1,25(mV/K)