Giải SBT Vật lí 11 Chân trời bài 16: Dòng điện. Cường độ dòng điện

A. TRẮC NGHIỆM

Câu 16.1 (B): Chiều dòng điện được quy ước là chiều dịch chuyển có hướng của

A. electron.

C. diện tích âm.

B. neutron.

D. diện tích dương.

Trả lời:

Đáp án đúng D

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

Câu 16.2 (B): 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.

Trả lời:

Đáp án đúng C

I=$\frac{\Delta q}{\Delta t}$=> $\Delta q=I.\Delta t$=2.5= 10 C

Câu 16.3 (H): 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 tự B qua A.

B. dòng electron chuyển từ A qua B

C. dòng proton chuyển từ B qua A

D. dòng proton chuyển từ A qua B.

Trả lời:

Đáp án đúng 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.

Câu 16.4 (H): 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

Trả lời:

Đáp án đúng 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 và cùng độ lớn dòng điện

Câu 16.5 (VD): 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. Đô thị nào sau đây mô tả phù hợp nhất sự phụ thuộc của tốc độ trối vụ của electron theo khoảng cách x từ 0 đến l?

Trả lời:

Đáp án đúng D

B.TỰ LUẬN

Bài 16.1 (B): 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.

Trả lời:

Cường độ dòng điện:

I=$\frac{\Delta q}{\Delta t}$=$\frac{1,6}{1}$ =1,6A

Bài 16.2 (B): Dòng điện không đổi 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

Trả lời:

điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây trong 1 s:

$\Delta q=I.\Delta t$=1,5.1=1,5 C

số electron chuyển qua tiết diện thẳng của dây trong 1 s:

$N=\frac{\Delta q}{e}=\frac{1,5}{1,6.10^{-19}}$=9,375.$10^{18}$ electron

Bài 16.3 (H): Dòng điện không đổi có cường độ 2,8 A chạy trong một dây dẫn kim loại có diện tích tiết diện thắng 3,2.$10^{-6} m^{2}$. Biết mật độ electron trong dây dẫn là 8,5.$10^{28} electron/m^{3}$. Tính vận tốc trôi của electron.

Trả lời:

Vận tốc trôi của electron.

v=$\frac{I}{Sne}$

=$\frac{2,8}{3,2.10^{-6}.8,5.10^{28}.1,6.10^{-19}}=0,064.10^{-3}$ m/s

Bài 16.4 (H): 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 những bản kinh dây (1) lớn gấp 3 lần bản kinh dây (2). Tính tỉ số tốc độ trối của electron dẫn trong hai dây dẫn đang xét.

Trả lời:

Ta có: I=$S_{1}nev_{1}=S_{2}nev_{2}$

Tỉ số tốc độ trối của electron dẫn trong hai dây dẫn đang xét.

=> $\frac{v_{1}}{v_{2}}=\frac{S_{2}}{S_{1}}$

=$\frac{\pi.r_{2}^{2}}{\pi.r_{1}^{2}}=\frac{r_{2}^{2}}{r_{1}^{2}}$

=$\frac{r_{2}^{2}}{(3r_{2})^{2}}=\frac{1}{9}$

Bài 16.5 (H): 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 $t_{1}$ =2s đến $t_{2}$=4s

b) Hãy tỉnh điện lượng do dòng điện (2) đi qua tiết diện thẳng của dãy trong khoảng thời gian từ $t_{3}$=3s đến $t_{4}$=6 s.

Trả lời:

Điện lượng do dòng điện (1) đi qua tiết diện thẳng của dây trong khoảng thời gian từ $t_{1}$ =2s đến $t_{2}$=4s:

$\Delta q_{1}=I_{1}(t_{2}-t_{1})$=5.(4-2)=10 C

Điện lượng do dòng điện (2) đi qua tiết diện thẳng của dãy trong khoảng thời gian từ $t_{3}$=3s đến $t_{4}$=6 s.

$\Delta q_{2}=I_{2}(t_{4}-t_{3})$=3.(6-3)=9 C

Bài 16.6 (VD): Một lượng kim loại được nấu nóng chảy và kéo thành một đoạn dây dẫn. Cho dòng điện I chạy qua đoạn dây đô thị thời gian trung bình một electron đi từ đầu đến cuối đoạn dây là 4 giờ 30 phút. Nếu đoạn dây đỏ được nấu nóng chảy rồi kéo thanh đoạn dây có chiều dài gấp đôi chiều dải ban đầu, sau đó vẫn cho dòng điện 1 như trên chạy qua thì thời gian trung bình một electron đi từ đầu đến cuối đoạn dây bằng bao nhiêu

Trả lời:

Ta có:  I=$S_{1}nev_{1}=S_{2}nev_{2}$

$S_{1}v_{1}=S_{2}v_{2}$

$S_{1}\frac{l_{1}}{t_{1}}=S_{2}\frac{l_{2}}{2_{2}}$

Vì cùng một lượng kim loại nên $S_{1}l_{1}=S_{2}l_{2}$

=> $t_{1}=t_{2}$=4 giờ 30 phút

Vậy thời gian trung bình một electron đi từ đầu đến cuối đoạn dây là 4 giờ 30 phút

Bài 16.7 (VD): Coi Trái Đất là một quả cầu bán kính 6 400 km. Giả sử có một hương diện 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 thi mật độ điện tích trên bề mặt Trái Đất bằng bao nhiêu C/$m^{2}$?

Trả lời:

Điện lượng: q=It=1,0.3 600=3600 C

Diện tích bề mặ Trái Đất: 

S=$4\pi r^{2}=4\pi (6 400 000)^{2}=5,147.10^{14} m^{2}$

Mật độ điện tích trên bề mặt Trái Đất:

$\sigma =\frac{q}{S}=\frac{3 600}{5,147.10^{14}}=7.10^{-12} C/m^{2}$

Bài 16.8 (VD): Nhôm là loại vật liệu có khối lượng riêng 2,7 tấn/$m^{3}$ 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. Tỉnh tốc độ trôi của electron trong dây dẫn bằng nhôm này.

Trả lời:

Ta có: n=3$\frac{N}{V}=3\frac{m}{A}\frac{N_{A}}{V}=3\frac{DN_{A}}{A}$ (*)

Thay (*) vào:

v=$\frac{I}{Sne}=\frac{4IA}{3\pi d^{2}eN_{A}D}$

= $\frac{4.15.27.10^{-3}}{3\pi (3,0.10^{-3})^{2}.1,6.10^{-19}.6,022.10^{23}.2 700}$

=0,073.$10^{-3}$ m/s