Bài 15: Dòng điện trong chất khí - Giải BT Vật Lí 11
Bài 4 (trang 93 SGK Vật Lý 11): Vì sao dòng điện trong hồ quang điện lại chủ yếu là dòng electron chạy từ catot đến anot?
Bài giải:Dòng điện trong hồ quang điện được tạo ra do quá trình phóng điện tự lực được hình thành khi dòng điện qua chất khí có thể giữ được nhiệt độ cao của catot để nó phát được electron bằng hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử. Do vậy, dòng điện trong hồ quang điện chủ yếu là dòng electron chạy từ catot đến anot.
Bài 5 (trang 93): Trình bày thao tác hàn điện và giải thích tại sao phải làm thế?
Bài giải:Muốn hàn điện, ban đầu người thợ hàn phải chạm que hàn vào vật cần hàn, khi đó mạch điện bị nối tắt, dòng điện trong mạch rất lớn làm cho điểm tiếp xúc nóng đỏ. Khi tách que hàn khỏi vật cần hàn một khoảng ngắn, dòng điện bị ngắt đột ngột, trong đó không khí lúc này xảy ra sự phóng điện giữa que hàn và vật hàn, đó là nguyên nhân gây ra hồ quang điện. Nhiệt độ của que hàn sẽ rất cao làm que hàn nóng chảy vào chỗ cần hàn và hàn kín nó lại.
Bài 6 (trang 93): Phát biểu nào là chính xác?
Dòng điện trong chất khí có thể là dòng chuyển động có hướng của:
A. các electron mà ta đưa vào trong chất khí.
B. các icon mà ta đưa từ bên ngoài vào chất khí.
C. các electron và ion ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.
D. các electron và ion sinh ra trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.
Bài giải:Phát biểu B là chính xác
Giải thích:
Dòng điện trong chất khí chỉ có thể là dòng chuyển động có hướng của các electron và ion trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.
Bài 7 (trang 93): Phát biểu nào là chính xác?
Dòng điện trong chất khí có thể là dòng chuyển động có hướng của:
A. các electron mà ta đưa vào trong chất khí.
B. các icon mà ta đưa từ bên ngoài vào chất khí.
C. các electron và ion ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.
D. các electron và ion sinh ra trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.
Bài giải:Phát biểu B là chính xác.
Giải thích:
Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực của chất khí, hình thành do catot bị nung nóng phát ra electron.
Bài 8 (trang 93): Từ bảng 15.1, hãy ước tính:
a) Hiệu điện thế đã sinh ra tia sét giữa đám mây cao 200m và một ngọn cây cao 10m.
b) Hiệu điện thế giữa hai cực của bugi xe máy khi xe chạy bình thường.
c) Đường cách xa đường điện 120kV bao nhiêu thì bắt đầu có nguy cơ bị điện giật mặc dù ta không chạm vào dây điện.
Bài giải:a) Quan sát bảng số liệu ta thấy ở khoảng cách d = 600mm = 0,6m thì hiệu điện thế là:
U = 300.000 V
→ E = U/d = 300.000/0,6 = 500.000V/m
Khoảng cách giữa đám mây cao 200m và một ngọn cây cao 10m.
d1 = 200 – 10 = 190 m
⇒ Hiệu điện thế đã sinh ra tia sét giữa dám mây và ngọn cây là:
U1 = E. d1 = 500.000x190 = 0,95.108 V/m
b) Từ bảng số liệu ta thấy ở khoảng cách d = 6,1mm = 0,0061m thì hiệu điện thế là:
U = 20.000 V
→ E = U/d = 20.000/0,0061 = 3,3.106 V/m
Khoảng cách giữa hai cực của bugi xe máy khoảng d2 ≤ 1mm
⇒ Hiệu điện thế tối thiểu giữa hai cực của bugi xe máy khi xe chạy bình thường:
U2 = E. d2 = 3,3.106.1.10-3 = 3300 V
c) Từ bảng số liệu ta thấy ở khoảng cách d = 410 mm = 0,41m thì hiệu điện thế là:
U = 200.000 V
→ E = U/d = 200.000/0,41 = 487.800 V/m
Khoảng cách từ đường dây điện U3 = 120kV tới chỗ đứng có nguy cơ bị điện giật là:
Bài 9 (trang 93): Cho phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp, giữa hai điện cực cách nhau 20cm. Quãng đường bay tự do của electron là 4cm. Cho rằng năng lượng mà eclectron nhận được trên quãng đường bay tự do đủ để icon hóa chất khí, hãy tính xem một electron đưa vào trong chất khí có thể sinh ra tối đa bao nhiêu hạt tải điện.
Bài giải:Dựa vào hiệu ứng tuyết lở để giải thích: Từ hình 15.5 SGK ta thấy:
Ban đầu có 1electron, dưới tác dụng của điện trường sinh ra giữa hai điện cực electron sẽ bay từ điện cực âm về điện cực dương.
Cứ sau mỗi khoảng bay một quãng đường bằng quãng đường bay tự do trung bình λ = 4 cm thì mỗi electron có thể ion hóa các phần tử khí và sinh thêm được 1 electron. Vậy số electron có ở các khoảng cách điều điện cực 4n (với n = 1,2,3,.. ) lần lượt là:
• n = 1 → l = 4cm: có 2 electron → số electron sinh thêm là: 2 – 1 = 1 hạt
• n = 2 → l = 8cm: có 4 electron → số electron sinh thêm là: 4 – 2 = 2 hạt
• n = 3 → l = 12cm: có 8 electron → số electron sinh thêm là: 8 – 4 = 4 hạt
• n = 4 → l = 16cm: có 16 electron → số electron sinh thêm là: 16 – 8 = 8 hạt
• n = 5 → l = 20cm: có 32 electron → số electron sinh thêm là: 32 – 16 = 16 hạt
Vậy tổng số electron sinh ra từ 1 electron ban đầu khi bay từ cực âm đến cực đương là: N1 = 1 + 2 + 4 + 8 + 16 = 31 hạt
Tương ứng với mỗi electron sinh ra xuất hiện thêm một ion dương.
Vậy tổng số hạt sinh ra từ 1 electron ban đầu khi bay từ cực âm đến cực dương là: N = 2. N1 = 62 hạt
Đáp số: N = 62 hạt
Bài trước: Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân - Giải BT Vật Lí 11 Bài tiếp: Bài 16: Dòng điện trong chân không - Giải BT Vật Lí 11