Đáp án 4.11 – 4.15 Chủ đề 4. Dòng điện – mạch điện – SBT Vật lí 11 Cánh diều. Hướng dẫn: Vận dụng kiến thức đã học về cường độ dòng điện: \(I = \frac{{\Delta q}}{{\Delta t}}\.
Câu hỏi/Đề bài:
4.11. Trong một thí nghiệm mạ bạc, cần có điện tích 9,65.104 C để lắng đọng một khối lượng bạc. Tính thời gian để khối bạc này lắng đọng khi cường độ dòng điện là 0,20 A.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức đã học về cường độ dòng điện: \(I = \frac{{\Delta q}}{{\Delta t}}\)
Lời giải:
Thời gian để khối bạc này lắng đọng là:
\(\Delta t = \frac{{\Delta q}}{I} = \frac{{9,{{65.10}^4}}}{{0,2}} = 4,{8.10^5}{\rm{ s}}\)
4.12. Cường độ dòng điện trong một dây dẫn là 200 mA. Tính: a) Lượng điện tích đi qua tiết diện thẳng của dây trong 5 phút. b) Số lượng electron cần thiết để mang điện tích này. Biết điện tích e = -1,6.10-19 C.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức đã học về:
– Cường độ dòng điện: \(I = \frac{{\Delta q}}{{\Delta t}}\)
– Số hạt electron đi qua tiết diện thẳng của dây: \(n = \frac{{\Delta q}}{e}\)
Lời giải:
a) Lượng điện tích đi qua tiết diện thẳng của dây trong 5 phút là:
\(\Delta q = I\Delta t = {200.10^{ – 3}}.5.60 = 60{\rm{ C}}\)
b) Số hạt electron cần để mang điện tích này là:
\(n = \frac{{\Delta q}}{e} = \frac{{60}}{{1,{{6.10}^{ – 19}}}} = 3,{75.10^{20}}{\rm{ e}}\)
4.13. Một dây đồng có 8,5.1028 electron tự do trong một mét khối. Dây có tiết diện thẳng (diện tích mặt cắt ngang) là 1,2 mm2 và trong dây có cường độ dòng điện 2,0 A. Tính tốc độ chuyển động có hướng của các electron.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức đã học về cường độ dòng điện trong dây dẫn: I = Snve
Lời giải:
Tốc độ chuyển động có hướng của các electron là:
\(v = \frac{I}{{enS}} = \frac{2}{{1,{{6.10}^{ – 19}}.8,{{5.10}^{28}}.1,{{2.10}^{–6}}}} = 1,{2.10^{ – 4}}{\rm{ m/s}}\)
4.14. Tốc độ dịch chuyển có hướng của các eclectron dẫn trong một dây kim loại là 6,5.10-4 m/s khi cường độ dòng điện là 0,80 A. Đường kính của dây là 0,50 mm. Tính số electron dẫn trên một đơn vị thể tích dây dẫn.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức đã học về cường độ dòng điện trong dây dẫn: I = Snve
Lời giải:
Mật độ electron dẫn trong dây kim loại là:
\(n = \frac{I}{{veS}} = \frac{{0,8}}{{\pi .6,{{5.10}^{–4}}.1,{{6.10}^{ – 19}}.{{\left( {0,{{25.10}^{–3}}} \right)}^2}}} = 3,{9.10^{28}}{\rm{ e/}}{{\rm{m}}^3}\)
4.15. Trong một dây dẫn điện bằng đồng có cường độ dòng điện 10,0 A. Giả sử số electron tự do trong kim loại đồng là do mỗi nguyên tử đồng đóng góp một electron. Biết dây đồng có tiết diện 3,00.10-6 m2; khối lượng riêng của đồng là 8,92 g/cm3; khối lượng mol nguyên tử đồng là 63,5 g/mol; số Avogadro là 6,02.1023 nguyên tử/mol. Tìm tốc độ dịch chuyển có hướng của các electron trong dây đồng này.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức đã học về:
– Mật độ electron dẫn ở dây dẫn điện: \(n = {n_{ht}}.\frac{{{N_A}.D}}{M}\)
– Cường độ dòng điện trong dây dẫn: I = Snve
Lời giải:
Mật độ electron dẫn trong dây đồng này là:
\(n = {n_{ht}}.\frac{{{N_A}.D}}{M} = 1.\frac{{6,{{02.10}^{23}}.8920}}{{63,{{5.10}^{ – 3}}}} = 8,{46.10^{28}}{\rm{ e/}}{{\rm{m}}^3}\)
Tốc độ dịch chuyển có hướng của các electron trong dây đồng này là:
\(v = \frac{I}{{enS}} = \frac{{10}}{{1,{{6.10}^{ – 19}}.8,{{46.10}^{28}}{{.3.10}^{ – 6}}}} = 2,{46.10^{ – 4}}{\rm{ m/s}}\)