Giải SBT Vật lí 11 (Chân trời sáng tạo) Bài 16: Dòng điện. Cường độ dòng điện

Sách bài tập Vật lí 11 Bài 16: Dòng điện. Cường độ dòng điện

A. Trắc nghiệm

Câu 16.1 (B) trang 60 Sách bài tập Vật Lí 11: Chiều dòng điện được quy ước là chiều dịch chuyển có hướng của

A. electron.

B. neutron.

C. điện tích âm.

D. điện tích dương.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

Chiều dòng điện được quy ước là chiều dịch chuyển có hướng của điện tích dương.

Câu 16.2 (B) trang 60 Sách bài tập Vật Lí 11: Xét dòng điện có cường độ 2 A chạy trong một dây dẫn. Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong 5 s có độ lớn

A. 0,4 C.

B. 2,5 C.

C. 10 C.

D. 7,0 C.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

Điện lượng cần tìm $q=It=2.5=10C$

Câu 16.3 (H) trang 60 Sách bài tập Vật Lí 11: Quả cầu kim loại A tích điện dương, quả cầu kim loại B tích điện âm. Nối hai quả cầu bằng một dây đồng thì sẽ có

A. dòng electron chuyển từ B qua A.

B. dòng electron chuyễn từ A qua B.

C. dòng proton chuyển từ B qua A.

D. dòng proton chuyển từ A qua B.

Lời giải:

Đáp án đúng là A

Quả cầu kim loại A tích điện dương, quả cầu kim loại B tích điện âm. Nối hai quả cầu bằng một dây đồng thì sẽ có dòng electron chuyển từ B qua A (do B đang thừa electron).

Câu 16.4 (H) trang 60 Sách bài tập Vật Lí 11: Một proton và một electron đang bay theo phương ngang, cùng vận tốc dọc theo hướng từ tây sang đông tương ứng với hai dòng điện

A. cùng chiều từ tây sang đông.

B. ngược chiều và khác độ lớn dòng điện.

C. cùng chiều từ đông sang tây.

D. ngược chiều và cùng độ lớn dòng điện.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

Một proton và một electron đang bay theo phương ngang, cùng vận tốc dọc theo hướng từ tây sang đông tương ứng với hai dòng điện ngược chiều (do dòng điện thứ 2 có chiều từ đông sang tây, ngược chiều dòng electron) và cùng độ lớn dòng điện.

Câu 16.5 (VD) trang 60 Sách bài tập Vật Lí 11: Một đoạn dây kim loại đồng chất có đường kính tiết diện giảm dần theo chiều dài l của dây nằm dọc theo hướng trục Ox như Hình 16.1 .

Đặt vào hai đầu đoạn dây một hiệu điện thế không đổi. Đồ thị nào sau đây mô tả phù hợp nhất sự phụ thuộc của tốc độ trôi v của electron theo khoảng cách x từ 0 đến l ?

Lời giải:

Đáp án đúng là D

Tiết diện càng nhỏ thì tốc độ trôi càng lớn.

B. Tự luận

Bài 16.1 (B) trang 61 Sách bài tập Vật Lí 11: Dòng điện không đổi chạy trong một dây dẫn, cứ mỗi giây có 1,6 C chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn. Tính cường độ dòng điện.

Lời giải:

Cường độ dòng điện là: $I=\frac{\text{Δ}q}{\text{Δ}t}=\frac{1,6}{1}=1,6\text{ A}$

Bài 16.2 (B) trang 61 Sách bài tập Vật Lí 11: Dòng điện không đồi có cường độ 1,5 A chạy trong dây dẫn kim loại.

a) Tính điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây trong 1 s.

b) Tính số electron chuyển qua tiết diện thẳng của dây trong 1 s.

Lời giải:

a) Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây trong : $\text{Δ}q=I\text{Δ}t=1,5.1=1,5\text{C}$

b) Số electron chuyển qua tiết diện thẳng của dây trong :

$N=\frac{\text{Δ}q}{e}=\frac{1,5}{1,6\cdot {10}^{-19}}=9,375\cdot {10}^{18}\text{ electron }$

Bài 16.3 (H) trang 61 Sách bài tập Vật Lí 11: Dòng điện không đổi có cường độ 2,8 A chạy trong một dây dẫn kim loại có diện tích tiết diện thẳng 3,2.10^-6 m². Biết mật độ electron trong dây dẫn là 8,5.10²⁸ electron/m³. Tính vận tốc trôi của electron.

Lời giải:

Vận tốc trôi của electron: $v=\frac{I}{\text{ Sne }}=\frac{2,8}{3,2\cdot {10}^{-6}\cdot 8,5\cdot {10}^{28}\cdot 1,6\cdot {10}^{-19}}\approx 0,064\cdot {10}^{-3}\text{ m}/\text{s}$

Bài 16.4 (H) trang 61 Sách bài tập Vật Lí 11: Hai dây dẫn (1) và (2) được làm từ cùng một loại vật liệu kim loại, có cùng một cường độ dòng điện chạy qua nhưng bán kính dây (1) lớn gấp 3 lần bán kính dây (2). Tính tỉ số tốc độ trôi của electron dẫn trong hai dây dẫn đang xét.

Lời giải:

Tỉ số tốc độ trôi của electron dẫn trong hai dây dẫn đang xét:

$I=S_{1}ne{v}_1=S_{2}ne{v}_2\Rightarrow \frac{v_1}{v_2}=\frac{S_2}{S_1}=\frac{\pi r_2^2}{\pi r_1^2}=\frac{r_2^2}{r_1^2}=\frac{r_2^2}{{\left(3r_2\right)}^2}=\frac{1}{9}$

Bài 16.5 (H) trang 62 Sách bài tập Vật Lí 11: Hai dòng điện không đổi (1) và (2) có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện theo thời gian như Hình 16.2.

a) Hãy tính điện lượng do dòng điện (1) đi qua tiết diện thẳng của dây trong khoảng thời gian từ $t_1=2\text{ s}$ đến $t_2=4\text{ s}$ .

b) Hãy tính điện lượng do dòng điện (2) đi qua tiết diện thẳng của dây trong khoảng thời gian từ $t_3=3\text{ s}$ đến $t_4=6\text{ s}$ .

Lời giải:

a) Điện lượng do dòng điện (1) đi qua tiết diện thẳng của dây trong khoảng thời gian từ $t_1=2\text{ s}$ đến $t_2=4\text{ s}$ : $\text{Δ}{q}_1=I_1\left(t_2-t_1\right)=5\cdot \left(4-2\right)=10\text{C}$

b) Điện lượng do dòng điện (2) đi qua tiết diện thẳng của dây trong khoảng thời gian từ $t_1=3\text{ s}$ đến $t_2=6\text{ s}$ : $\text{Δ}{q}_2=I_2\left(t_4-t_3\right)=3\cdot \left(6-3\right)=9\text{C}$

Bài 16.6 (VD) trang 62 Sách bài tập Vật Lí 11: Một lượng kim loại được nấu nóng chảy và kéo thành một đoạn dây dẫn. Cho dòng điện I chạy qua đoạn dây đó thì thời gian trung bình một electron đi từ đầu đến cuối đoạn dây là 4 giờ 30 phút. Nếu đoạn dây đó được nấu nóng chảy rồi kéo thành đoạn dây có chiều dài gấp đôi chiều dài ban đầu, sau đó vẫn cho dòng điện I như trên chạy qua thì thời gian trung bình một electron đi từ đầu đến cuối đoạn dây bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Áp dụng: $I=S_{1}ne{v}_1=S_{2}ne{v}_2\Rightarrow S_1{v}_1=S_2{v}_2\Rightarrow S_1\frac{{\mathcal{l}}_1}{t_1}=S_2\frac{{\mathcal{l}}_2}{t_2}$ .

Vì cùng một lượng kim loại nên: $S_1{\mathcal{l}}_1=S_2{\mathcal{l}}_2\Rightarrow t_1=t_2=4$ giờ 30 phút.

Vậy thời gian trung bình một electron đi từ đầu đến cuối đoạn dây vẫn không đổi và bằng 4 giờ 30 phút.

Bài 16.7 (VD) trang 62 Sách bài tập Vật Lí 11: Coi Trái Đất là một quả cầu bán kính 6400 km. Giả sử có một lượng điện tích tương ứng với dòng điện 1,0 A chuyển qua một tiết diện thẳng của vật dẫn trong 1 giờ được phân bố đều trên bề mặt thì mật độ điện tích trên bề mặt Trái Đất bằng bao nhiêu C/m²?

Lời giải:

Điện lượng: $q=It=1,0.3600=3600\text{C}$ .

Diện tích bề mặt Trái Đất: $S=4\pi r^2=4\pi {\left(6400000\right)}^2=5,{147.10}^{14}{\text{ m}}^2$ .

Mật độ điện tích trên bề mặt Trái Đất mặt: $\sigma =\frac{q}{S}=\frac{3600}{5,147\cdot {10}^{14}}\approx 7\cdot {10}^{-12}\text{C}/{\text{m}}^2.$

Bài 16.8 (VD) trang 62 Sách bài tập Vật Lí 11: Nhôm là loại vật liệu có khối lượng riêng 2,7 tấn/m³ và khối lượng mol nguyên tử là 27 g/mol. Biết rằng mỗi nguyên tử nhôm có tương ứng 3 electron tự do. Một dây dẫn bằng nhôm có đường kính tiết diện 3,0 mm mang dòng điện 15 A. Tính tốc độ trôi của electron trong dây dẫn bằng nhôm này.

Lời giải:

Mật độ nguyên tử nhôm, với D là khối lượng riêng, A là số khối: $n=3\frac{N}{V}=3\frac{m}{A}\cdot \frac{N_{\text{A}}}{V}=3\frac{D{N}_{\text{A}}}{A}$

Thay vào: $v=\frac{I}{\text{ Sne }}=\frac{4IA}{3\pi d^{2}e{N}_{\text{A}}D}$

$$\begin{gathered} =\frac{4\cdot 15\cdot 27\cdot {10}^{-3}}{3\pi {\left(3,0\cdot {10}^{-3}\right)}^2\cdot 1,6\cdot {10}^{-19}\cdot 6,022\cdot {10}^{23}\cdot 2700} \\ =0,073\cdot {10}^{-3}\text{ m/s}=0,073\text{ mm/s} \end{gathered}$$

Xem thêm các bài giải SBT Vật lí lớp 11 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác: