Học tốt Vật lí 11 bài 15: Dòng điện trong chất khí
- Thứ bảy - 27/07/2019 11:37
- In ra
- Đóng cửa sổ này
Hướng dẫn giải bài tập Vật lí 11 bài 15: Dòng điện trong chất khí
A/ TRẢ LỜI CÂU HỎI C1, C2, C3, C4, C5 SGK VẬT LÝ 11 BÀI 15
C1. Nếu không khí dẫn điện thì:
a) Mạng điện trong gia đình có an toàn không?
b) Ôtô, xe máy có chạy được không?
c) Các nhà máy điện sẽ ra sao?
Trả lời:
Nếu không khí dẫn điện thì:
a) Mạng điện trong gia đình không an toàn
b) Ôtô, xe máy không chạy được vì bugi không tạo ra tia lửa điện.
c) Các nhà máy điện không thể duy trì hoạt động được. Vì có sự phóng điện qua không khí giữa hai cực của nguồn điện. Nguồn điện, người và các vật dẫn điện thành mạch kín, có dòng điện.
C2. Vì sao ngay từ lúc chưa đốt đèn ga hoặc chiếu đèn thủy ngân, chất khí cũng dẫn điện ít nhiều?
Trả lời:
Ngay từ lúc chưa đốt đèn ga hoặc chiếu đèn thủy ngân chất khí cũng dẫn điện ít nhiều vì trong không khí có sẵn rất ít hạt tải diện.
C3. Trong quá trình dẫn điện không tự lực của khí, khi nào dòng điện đạt giá trị bảo hòa?
Trả lời:
Trong quá trình dẫn diện không tự lực của khí, dòng điện đạt giá trị bão hòa khi hiệu điện thế giữa hai cực đủ lớn, số hạt tải điện sinh ra trong một đơn vị thời gian không tăng và trong một đơn vị thời gian, toàn bộ số hạt tải điện này đều đi về điện cực.
C4. Khi có quá trình nhân số hạt tải điện thì cường độ điện trường tại các điểm khác nhau ở giữa hai bản cực có giống nhau không? Vì sao?
Trả lời:
Khi có quá trình nhân số hạt tải điện thì cường độ điện trường tại các điểm khác nhau ở giữa hai bản cực không giống nhau vì số hạt mang điện tại các điểm khác nhau, càng về phía bản cực dương thì số hạt mang điện càng nhiều.
C5. Vì sao khi đi đường gặp mưa dông, sấm sét dữ dội ta không nên đứng trên những gò đất cao hoặc trú dưới gốc cây mà nên nằm dán người xuống đất?
Trả lời:
Khi đi đường gặp mưa dông, sấm sét dữ dội ta không nên đứng trên gò đấ cao hoặc trú dưới gốc cây mà nên dán người xuống đất, vì ở gò đất cao hoặc cây cao điện tích tập trung nhiều, điện trường mạnh nên dễ dàng có sự phóng điện từ các đám mây xuống các gò đất cao hoặc cây cao.
B/ TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 11 BÀI 15 TRANG 93
1. Mô tả thí nghiệm phát hiện và đo dòng điện qua chất khí và cách đưa hạt tải điện vào trong chất khí.
Trả lời:
SGK
2. Trình bày hiện tượng nhân số hạt tải điện trong quá trình phóng điện qua chất khí.
Trả lời:
Hiện tượng nhân số hạt tải điện trong quá trình phóng điện qua chất khí: Đầu tiên, do tác nhân ion hóa, trong chất khí có các hạt tai điện là ion dương và êlectron tự do. Các hạt tải điện này chuyển động về hai điện cực, ion dương chuyển động cùng chiều điện trường, êlectron chuyển động ngược chiều điện trường. Trong quá trình chuyển động có hướng, êlectron có nồng lượng đủ lớn nên khi va chạm vào phân tử trung hòa thì nó ion hóa phân tử làm xuất hiện thêm ion dương và êlectron. Quá trình diễn ra theo kiểu thác lũ làm mật độ êlectron tăng nhanh cho đến khi êlectron đến anôt.
3. Trình bày nguyên nhân gây ra hồ quang và tia lửa điện.
Trả lời:
- Nguyên nhân gây ra tia lửa điện là do sự ion hóa chất khí do va chạm (vì điện trường mạnh) và sự ion hóa chất khí do tác dụng của các bức xạ phát ra trong tia lửa điện.
- Nguyên nhân gây ra hồ quang điện là do hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử và sự bật các êlectron ra khỏi catôt khi các ion dương có năng lượng lớn đập vào.
4. Vì sao dòng điện trong hồ quang điện lại chủ yếu là dòng êlectron chạy từ catôt đến anôt?
Trả lời:
Dòng điện trong hồ quang điện chủ yếu là dòng êlectron chạy qua catôt đến anôt và catôt luôn được duy trì ở trạng thái nóng đỏ và có khả năng phát ra các êlectron nên mật độ êlectron nhiều hơn.
5. Trình bày thao tác hàn điện và giải thích vì sao phải làm thế?
Trả lời:
Thao tác hàn điện:
Một cực của nguồn điện nối vào vật cần hàn, cực kia nối với que hàn. Đầu tiên chạm que hàn vào vật cần hàn, sau đó nhấc que hàn lên một chút thì hồ quang điện phát sinh.
Giải thích: Khi chạm que hàn vào vật cần hàn thì mạch điện bị nối tắt, điểm tiếp xúc bị nóng đỏ. Khi nhấc que hàn lên một chút thì dòng điện bị ngắt đột ngột nên xuất hiện suất điện động tự cảm lớn tạo điều kiện cho hồ quang điện phát sinh.
* Ở bài tập 6 và 7 dưới đây, phát biểu nào là chính xác
6. Dòng diện trong chất khí chỉ có thể là dòng chuyển dời có hướng của:
A. Các êlectron mà ta đưa vào trong chất khí.
B. Các ion mà ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.
C. Các êlectron và ion mà ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.
D. các êlectron và ion sinh ra trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.
Trả lời:
Đáp án: D
Vì hạt tải điện trong chất khí có thể được đưa từ bên ngoài vào, có thể sinh ra do bị ion hóa chất khí.
7. 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 icon ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.
D. các electron và icon sinh ra trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.
Trả lời:
Đáp án: B.
Vì trong hồ quang điện, dòng điện chạy qua chất khí chủ yếu là dòng êlectron phát ra từ catôt do catôt được duy trì ở trạng thái nóng đỏ.
8. Từ bảng 15.1, các em hãy ước tính:
a) Hiệu điện thế sinh ra tia sét giữa đám mây cao 200m và một ngọn cây cao 10m.
b) Hiệu điện thế tối thiểu giữa hai cực của bugi xe máy khi xe chạy bình thường.
c) Đứng cách xa đường dây điện 120kV bao nhiêu thì bắt đầu có nguy cơ bị điện giật mặc dù ta không chạm vào dây điện.
Giải:
a) Từ bảng số liệu ta thấy: ở khoảng cách 600mm thì hiệu điện thế
300000V. Suy ra E =
= 
= 500000 (V/m)
Vậy ở khoảng cách giữa cây và đám mây là d1 = 190m thì hiệu điện thế vào khoảng: U1 = E.d1 = 500000.190 = 95000000 = 108 (V)
b) Từ bảng số liệu ta thấy khi d = 6,1 mm thì U = 20000V
=> K =
=
= 3.278.088 (V/m) 
3.106 (V/m)
Khoảng cách hai cực bugi d
1 mm
=> U
E.10-3 = 3278,688 (V) => U < 104 (V)
c. Khi d = 410 mm = 0,41 (m) thì U = 200000V
E = E.d => E =
= 487800V/m
Vậy khi đứng cách dây điện 120 kV thì
d1 =
= 
0,25 (m)
9. 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.
Giải:
Ta dựa vào hiệu ứng tuyết lỡ để giải thích, cứ một êlectron khi va chạm sẽ sinh ra thêm 2 hạt. Khoảng cách giữa hai cực là 20cm, quảng đường bay tự do của êlectron là 4cm, vậy ta có:
S1 = 4cm đầu tiên có thêm 2 hạt sinh ra.
S2 = 4cm kế tiếp có thêm 4 hạt sinh ra.
S3 = 4cm kế tiếp có thêm 8 hạt sinh ra.
S4 = 4cm kế tiếp có thêm 16 hạt sinh ra.
S5 = 4cm cuối có thêm 32 hạt sinh ra.
Vậy tối đa có 62 hạt sinh ra.
C1. Nếu không khí dẫn điện thì:
a) Mạng điện trong gia đình có an toàn không?
b) Ôtô, xe máy có chạy được không?
c) Các nhà máy điện sẽ ra sao?
Trả lời:
Nếu không khí dẫn điện thì:
a) Mạng điện trong gia đình không an toàn
b) Ôtô, xe máy không chạy được vì bugi không tạo ra tia lửa điện.
c) Các nhà máy điện không thể duy trì hoạt động được. Vì có sự phóng điện qua không khí giữa hai cực của nguồn điện. Nguồn điện, người và các vật dẫn điện thành mạch kín, có dòng điện.
C2. Vì sao ngay từ lúc chưa đốt đèn ga hoặc chiếu đèn thủy ngân, chất khí cũng dẫn điện ít nhiều?
Trả lời:
Ngay từ lúc chưa đốt đèn ga hoặc chiếu đèn thủy ngân chất khí cũng dẫn điện ít nhiều vì trong không khí có sẵn rất ít hạt tải diện.
C3. Trong quá trình dẫn điện không tự lực của khí, khi nào dòng điện đạt giá trị bảo hòa?
Trả lời:
Trong quá trình dẫn diện không tự lực của khí, dòng điện đạt giá trị bão hòa khi hiệu điện thế giữa hai cực đủ lớn, số hạt tải điện sinh ra trong một đơn vị thời gian không tăng và trong một đơn vị thời gian, toàn bộ số hạt tải điện này đều đi về điện cực.
C4. Khi có quá trình nhân số hạt tải điện thì cường độ điện trường tại các điểm khác nhau ở giữa hai bản cực có giống nhau không? Vì sao?
Trả lời:
Khi có quá trình nhân số hạt tải điện thì cường độ điện trường tại các điểm khác nhau ở giữa hai bản cực không giống nhau vì số hạt mang điện tại các điểm khác nhau, càng về phía bản cực dương thì số hạt mang điện càng nhiều.
C5. Vì sao khi đi đường gặp mưa dông, sấm sét dữ dội ta không nên đứng trên những gò đất cao hoặc trú dưới gốc cây mà nên nằm dán người xuống đất?
Trả lời:
Khi đi đường gặp mưa dông, sấm sét dữ dội ta không nên đứng trên gò đấ cao hoặc trú dưới gốc cây mà nên dán người xuống đất, vì ở gò đất cao hoặc cây cao điện tích tập trung nhiều, điện trường mạnh nên dễ dàng có sự phóng điện từ các đám mây xuống các gò đất cao hoặc cây cao.
B/ TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 11 BÀI 15 TRANG 93
1. Mô tả thí nghiệm phát hiện và đo dòng điện qua chất khí và cách đưa hạt tải điện vào trong chất khí.
Trả lời:
SGK
2. Trình bày hiện tượng nhân số hạt tải điện trong quá trình phóng điện qua chất khí.
Trả lời:
Hiện tượng nhân số hạt tải điện trong quá trình phóng điện qua chất khí: Đầu tiên, do tác nhân ion hóa, trong chất khí có các hạt tai điện là ion dương và êlectron tự do. Các hạt tải điện này chuyển động về hai điện cực, ion dương chuyển động cùng chiều điện trường, êlectron chuyển động ngược chiều điện trường. Trong quá trình chuyển động có hướng, êlectron có nồng lượng đủ lớn nên khi va chạm vào phân tử trung hòa thì nó ion hóa phân tử làm xuất hiện thêm ion dương và êlectron. Quá trình diễn ra theo kiểu thác lũ làm mật độ êlectron tăng nhanh cho đến khi êlectron đến anôt.
3. Trình bày nguyên nhân gây ra hồ quang và tia lửa điện.
Trả lời:
- Nguyên nhân gây ra tia lửa điện là do sự ion hóa chất khí do va chạm (vì điện trường mạnh) và sự ion hóa chất khí do tác dụng của các bức xạ phát ra trong tia lửa điện.
- Nguyên nhân gây ra hồ quang điện là do hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử và sự bật các êlectron ra khỏi catôt khi các ion dương có năng lượng lớn đập vào.
4. Vì sao dòng điện trong hồ quang điện lại chủ yếu là dòng êlectron chạy từ catôt đến anôt?
Trả lời:
Dòng điện trong hồ quang điện chủ yếu là dòng êlectron chạy qua catôt đến anôt và catôt luôn được duy trì ở trạng thái nóng đỏ và có khả năng phát ra các êlectron nên mật độ êlectron nhiều hơn.
5. Trình bày thao tác hàn điện và giải thích vì sao phải làm thế?
Trả lời:
Thao tác hàn điện:
Một cực của nguồn điện nối vào vật cần hàn, cực kia nối với que hàn. Đầu tiên chạm que hàn vào vật cần hàn, sau đó nhấc que hàn lên một chút thì hồ quang điện phát sinh.
Giải thích: Khi chạm que hàn vào vật cần hàn thì mạch điện bị nối tắt, điểm tiếp xúc bị nóng đỏ. Khi nhấc que hàn lên một chút thì dòng điện bị ngắt đột ngột nên xuất hiện suất điện động tự cảm lớn tạo điều kiện cho hồ quang điện phát sinh.
* Ở bài tập 6 và 7 dưới đây, phát biểu nào là chính xác
6. Dòng diện trong chất khí chỉ có thể là dòng chuyển dời có hướng của:
A. Các êlectron mà ta đưa vào trong chất khí.
B. Các ion mà ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.
C. Các êlectron và ion mà ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.
D. các êlectron và ion sinh ra trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.
Trả lời:
Đáp án: D
Vì hạt tải điện trong chất khí có thể được đưa từ bên ngoài vào, có thể sinh ra do bị ion hóa chất khí.
7. 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 icon ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.
D. các electron và icon sinh ra trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.
Trả lời:
Đáp án: B.
Vì trong hồ quang điện, dòng điện chạy qua chất khí chủ yếu là dòng êlectron phát ra từ catôt do catôt được duy trì ở trạng thái nóng đỏ.
8. Từ bảng 15.1, các em hãy ước tính:
a) Hiệu điện thế sinh ra tia sét giữa đám mây cao 200m và một ngọn cây cao 10m.
b) Hiệu điện thế tối thiểu giữa hai cực của bugi xe máy khi xe chạy bình thường.
c) Đứng cách xa đường dây điện 120kV bao nhiêu thì bắt đầu có nguy cơ bị điện giật mặc dù ta không chạm vào dây điện.
Giải:
a) Từ bảng số liệu ta thấy: ở khoảng cách 600mm thì hiệu điện thế
300000V. Suy ra E =
= = 500000 (V/m)Vậy ở khoảng cách giữa cây và đám mây là d1 = 190m thì hiệu điện thế vào khoảng: U1 = E.d1 = 500000.190 = 95000000 = 108 (V)
b) Từ bảng số liệu ta thấy khi d = 6,1 mm thì U = 20000V
=> K =
= = 3.278.088 (V/m) 3.106 (V/m)Khoảng cách hai cực bugi d
1 mm=> U
E.10-3 = 3278,688 (V) => U < 104 (V)c. Khi d = 410 mm = 0,41 (m) thì U = 200000V
E = E.d => E =
= 487800V/mVậy khi đứng cách dây điện 120 kV thì
d1 =
= 0,25 (m)9. 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.
Giải:
Ta dựa vào hiệu ứng tuyết lỡ để giải thích, cứ một êlectron khi va chạm sẽ sinh ra thêm 2 hạt. Khoảng cách giữa hai cực là 20cm, quảng đường bay tự do của êlectron là 4cm, vậy ta có:
S1 = 4cm đầu tiên có thêm 2 hạt sinh ra.
S2 = 4cm kế tiếp có thêm 4 hạt sinh ra.
S3 = 4cm kế tiếp có thêm 8 hạt sinh ra.
S4 = 4cm kế tiếp có thêm 16 hạt sinh ra.
S5 = 4cm cuối có thêm 32 hạt sinh ra.
Vậy tối đa có 62 hạt sinh ra.
Bản quyền bài viết thuộc về Sachgiai.com. Ghi nguồn Sách giải.com khi đăng lại bài viết này.