Học tốt Vật lí 11 bài 12: Thực hành: Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa

Thứ tư - 24/07/2019 05:18

Hướng dẫn giải bài tập Vật lí 11 bài 12: Thực hành: Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa

A/ TRẢ LỜI CÂU HỎI C1, C2, C3, C4, C5 SGK VẬT LÝ 11 BÀI 12
c1. Hãy nói rõ chức năng hoạt động của miliampe kế A, biến trở R, và điện trở bảo vệ R₀ mắc trong mạch điện trong hình 12.2

Trả lời:
Trong mạch điện (hình 12.1) mimiliampe kế A để đo cường độ dòng điện I.
- Biến trở R: có điện trở thay đổi được, mỗi giá trị của R cho ta giá trị của U và I tương ứng, giúp cho phép đo đạt độ chính xác cao.
- Điện trở bảo vệ R₀ được chọn có giá trị thích hợp để dòng điện qua pin điện hóa có cường độ đủ nhỏ, khi đó giá trị của điện trở trong r hầu như không thay đổi.

C2. Tại sao khi mắc một vôn kế V có điện trở không lớn vào hai đầu đoạn mạch MN thì cường độ dòng điện I trong đoạn mạch lại tăng lên và hiệu điện thế U giữa hai đầu đoạn mạch này lại giảm nhỏ?
Trả lời:
Khi mắc một vôn kế V có điện trở không lớn vào hai đầu MN thì một phần dòng điện sẽ qua vôn kế. Cường độ dòng diện qua nguồn:
I =

Vì

giảm nên I tăng lên
Lúc đó: U_MN = E - I (R₀ +r) sẽ giảm.

C3. Tại sao không được phép dùng nhầm thang đo cường độ dòng điện của đồng hồ đo điện đa năng hiện số để đo hiệu điện thế trong mạch điện?
Trả lời:
Để đo cường độ dòng điện chính xác thì miliampe kế phải có điện trở rất nhỏ và mắc nối tiếp với mạch điện.
Để đo hiệu điện thế chính xác thì vôn kế phải có điện trở rất lớn và mắc song song với mạch điện. Vì thế không được phép dùng nhầm thang đo cường độ dòng điện để đo hiệu điện thế trong mạch.

C4. Trong mạch điện hình 12.3, nếu để biến trở R hở mạch, thì số chỉ của vôn kế V sẽ bằng bao nhiêu? Số chỉ này có đúng bằng giá trị suất điện động E của pin điện hóa mắc trong mạch điện không?
Trả lời:
Nếu để biến trở R hở mạch thì số chỉ của vôn kế V sẽ gần bằng suất điện động E của nguồn.
Số chỉ này không đúng bằng giá trị suất điện động E của pin điện hóa mắc trong mạch vì vẫn có một dòng điện rất nhỏ qua vôn kế V.

C5. Phải vẽ đường biểu diễn của đồ thị U = f(I) như thế nào để phù hợp với phép tính giá trị trung bình (thống kê) đối với các giá trị I và U được ghi trong Bảng thực hành 12.1
Trả lời:
Đường biểu diễn của đồ thị U = f(I) phải đi qua tất cả các hình chữ nhật sai số, đồ thị không được gấp khúc, nếu có điểm nào làm cho đường biểu diễn bị gấp khúc thì phải bỏ đi và làm lại thí nghiệm xác định giá trị đó.

B/ TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 11 BÀI 12 TRANG 70
1. Vẽ mạch điện và mô tả phương pháp xác định suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa theo phương án thứ nhất trong thí nghiệm này.
Giải:
Vẽ mạch điện:
giai bai tap vat ly bai 12 cau 1

Thực hiện đo các giá trị U và I tương ứng khi thay đổi R. Vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ đó, tức U = f(I). Áp dụng phương pháp xử lí kết quả đo được bằng đồ thị, ta vẽ được đường biểu diễn. Ở đây dự đoán là một đường thẳng có dạng y = ax + b. Đường thẳng này sẽ cắt trục tung tại U₀ và cắt trục hoành tại I_m. Xác định giá trị của U₀ và I_m trên các trục. Đồ thị vẽ được có dạng như hình sau:
giai bai tap vat ly bai 12 cau 1.2

Theo phương trình đồ thị, dựa vào công thức của định luật ôm cho toàn mạch
ta có: U = E – I.(R₀ + r)
Khi I = 0 ⇒ U₀ = E
Khi U₀ = 0 -> I = I_m =

Từ đó ta tính được E và r =

2. Vẽ mạch điện và mô tả phương pháp xác định suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa theo phương án thứ hai trong thí nghiệm này.
Giải:
a. Từ
I = I_A =

(

)
Đặt:
y =

; x = R; b = R_A+R₀+r -> y =

(x+b)
b. Căn cứ các giá trị của R và I trong phương án 1, ta tính các giá trị tương ứng của x và y.
c. Vẽ đồ thị y = f (x) biểu diễn gián tiếp mối liên hệ giữa I và R.
d. Xác định tọa độ của x_m và y₀ là các điểm mà đồ thị trên cắt trục hoành và trục tung.

3. Muốn sử dụng đồng hồ đo điện đa năng hiện số làm chức năng miliampe kế hoặc vôn kế một chiều, ta phải làm như thế nào?
Nếu những điểm cần chú ý thực hiện khi sử dụng đồng hồ này.
Giải:
∗ Cách sử dụng đồng hồ đo điện đa năng hiện số:
– Vặn núm xoay của đồng hồ đạ năng đến vị trí tương ứng với chức năng và thang đo cần chọn.
– Nối các cực của đồng hồ vào mạch rồi gạt núm bật – tắt (ON – OFF) sang vị trí "ON" để các chừ số hiên thị trên màn hình của nó.
∗ Những điều cần lưu ý:
– Nếu chưa biết rõ giá trị giới hạn của đại lượng cần đo, phải chọn thang đo có giá trị lớn nhất phù hợp với chức năng đã chọn.
– Không đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế vượt quá giới hạn thang đo đã chọn.
– Không chuyển đổi chức năng thang đo khi có dòng điện chạy qua đồng hồ.
– Không dùng nhẩm thang đo cường độ dòng điện để đo hiệu điện thế và ngược lại.
– Khi sử dụng xong các phép đo phải gạt nút bật – tắt về vị trí “OFF”.
– Phải thay pin 9V cho đồng hồ khi pin yếu.
– Phải tháo pin ra khỏi đồng hồ khi không sử dụng trong thời gian dài.

4. Tại sao có thể mắc nối tiếp vôn kế với pin điện hóa thành mạch kín để đo hiệu điện thế U giữa hai cực của pin, nhưng không được mắc nối tiếp miliampe kế với pin này thành mạch kín để đo cường độ dòng điện chạy qua pin ?
Trả lời:
Ta có thể mắc nối tiếp vôn kế với pin điện hóa thành mạch kín để đo hiệu điện thế giữa hai cực của pin, nhưng không được mắc nối tiếp miliampe kế với pin thành mạch kín để đo cường độ dòng điện chạy qua pin vì vôn kế có điện trở rất lớn, dòng diện qua vôn kế rất nhỏ không ảnh hưởng đến số đo, còn miliampe kế có điện trở rất nhỏ, sẻ ảnh hưởng nhiều đến dòng điện cần đo nên kết quả thí nghiệm không chính xác nữa.

5. Tại sao ta phải mắc thêm điện trở bảo vệ R, nối tiếp với pin điện hóa trong mạch điện?
Trả lời:
Mắc thêm điện trở bảo vệ R để cho dòng điện chạy qua pin điện hóa có cường độ đủ nhỏ, sao cho chất oxi hóa có thể khử kịp sự phân cực của pin. Khi đó giá trị điện trở trong r hầu như không bị thay đổi.

6. Với các dụng cụ thí nghiệm đã cho trong bài này, ta có thể tiến hành thí nghiệm theo những phương án nào khác nữa?
Trả lời:
Với các dụng cụ thí nghiệm đã cho, ta có thể mắc mạch điện như hình vẽ sau (hình 12.2) để đo E và r.
U_MN = E - rI
Thay đổi các giá trị điện trở của biến trở R để tìm giá trị cúa U và I. Sau đó tiến hành các bước giống phương án thứ nhất để tìm E và r.
giai bai tap vat ly bai 12 cau 6