Toptailieu.vn xin giới thiệu sơ lược Lý thuyết Dòng điện trong kim loại Vật Lí 11 chọn lọc, hay nhất giúp học sinh lớp 11 ôn luyện để nắm chắc kiến thức cơ bản và đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật Lí.
Mời các bạn đón xem:
Dòng điện trong kim loại (Lý thuyết + 30 bài tập có lời giải)
I. Lý thuyết Dòng điện trong kim loại
1. Bản chất của dòng điện trong kim loại
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại:
- Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các ion dương.
Hình 1.1. Mạng tinh thể tạo bởi các ion dương sắp xếp có trật tự và các electron tự do chuyển động hỗn loạn
+ Các ion dương liên kết với nhau một cách có trật tự tạo thành mạng tinh thể kim loại.
+ Các ion dương dao động nhiệt xung quanh nút mạng.
- Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử thành các electron tự do với mật độ n không đổi. Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành khí electron tự do.
- Điện trường E→ do nguồn điện ngoài sinh ra đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường, tạo ra dòng điện.
- Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của electron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại.
- Hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện rất tốt.
⇒ Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường.
2. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ
Điện trở suất ρ của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất: ρ = ρ0[1 + α(t - t0)]
Trong đó:
+ ρ0 là điện trở suất ở nhiệt độ t0oC (thường ở 20oC)
+ ρ là điện trở suất ở nhiệt độ toC
+ α là hệ số nhiệt điện trở (K-1)
Hệ số nhiệt điện trở không những phụ thuộc vào nhiệt độ mà vào cả độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó.
3. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn
- Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Đến gần 0oK điện trở của kim loại sạch đều rất bé.
- Một số kim loại và hợp kim, khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn Tc thì điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng 0. Ta nói rằng các vật liệu ấy đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn.
- Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn:
+ Các cuộn dây siêu dẫn được dùng để tạo ra các từ trường rất mạnh.
+ Dự kiến dùng dây siêu dẫn để tải điện và tổn hao năng lượng trên đường dây không còn nữa.
4. Hiện tượng nhiệt điện
- Nếu lấy hai dây kim loại khác nhau và hàn hai đầu với nhau, một mối hàn giữ ở nhiệt độ cao, một mối hàn giữ ở nhiệt độ thấp thì hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của từng dây không giống nhau, trong mạch có một suất điện động E. E gọi là suất điện động nhiệt điện và bộ hai dây dẫn hàn hai đầu vào nhau gọi là cặp nhiệt điện.
Electron khuếch tán từ đầu nóng qua đầu lạnh làm đầu nóng tích điện dương
- Suất điện động nhiệt điện:
E = αT(T1 - T2)
Trong đó:
+ T1 là nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ cao hơn (K)
+ T2 là nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ thấp hơn (K)
+ αT là hệ số nhiệt điện động (V/K)
- Cặp nhiệt điện được dùng phổ biến để đo nhiệt độ.
II. Bài tập Dòng điện trong kim loại
Câu 1. Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ
A. Giảm đi.
B. Không thay đổi.
C. Tăng lên.
D. Ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần.
Câu 2. Khi chiều dài của khối kim loại đồng chất tiết diện đều tăng 2 lần thì điện trở suất kim loại đó
A. tăng 2 lần.
B. giảm 2 lần.
C. không đổi.
D. tăng 4 lần.
Câu 3. Khi đường kính của khối kim loại đồng chất, tiết diện đều tăng 2 lần thì điện trở của khối kim loại
A. tăng 2 lần.
B. tăng 4 lần.
C. giảm 2 lần.
D. giảm 4 lần.
Câu 4. Nguyên nhân gây ra hiện tượng toả nhiệt trong dây dẫn khi có dòng điện chạy qua là:
A. Do năng lượng của chuyển động có hướng của electron truyền cho ion(+) khi va chạm.
B. Do năng lượng dao động của ion (+) truyền cho eclectron khi va chạm.
C. Do năng lượng của chuyển động có hướng của electron truyền cho ion (-) khi va chạm.
D. Do năng lượng của chuyển động có hướng của electron, ion (-) truyền cho ion (+) khi va chạm.
Câu 5. Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là:
A. Do sự va chạm của các electron với các ion (+) ở các nút mạng.
B. Do sự va chạm của các ion (+) ở các nút mạng với nhau.
C. Do sự va chạm của các electron với nhau.
D. Cả B và C đúng.
Câu 6. Khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của thanh kim loại cũng tăng do:
A. Chuyển động vì nhiệt của các electron tăng lên.
B. Chuyển động định hướng của các electron tăng lên.
C. Biên độ dao động của các ion quanh nút mạng tăng lên.
D. Biên độ dao động của các ion quanh nút mạng giảm đi.
Câu 7. Một sợi dây đồng có điện trở 74Ω ở 50oC, có điện trở suất α = 4,1.10-3K-1. Điện trở của sợi dây đó ở 100oC là:
A. 86,6Ω
B. 89,2Ω
C. 95Ω
D. 82Ω
Câu 8. Suất nhiệt điện động của của một cặp nhiệt điện phụ thuộc vào
A. nhiệt độ thấp hơn ở một trong 2 đầu cặp.
B. nhiệt độ cao hơn ở một trong hai đầu cặp.
C. hiệu nhiệt độ hai đầu cặp.
D. bản chất của chỉ một trong hai kim loại cấu tạo nên cặp.
Câu 9. Điện trở của kim loại không phụ thuộc trực tiếp vào
A. nhiệt độ của kim loại.
B. bản chất của kim loại.
C. kích thước của vật dẫn kim loại.
D. hiệu điện thế hai đầu vật dẫn kim loại.
Câu 10. Pin nhiệt điện gồm hai dây kim loại
A. hàn với nhau, có một đầu được nung nóng.
B. khác nhau hàn với nhau, có một đầu được nung nóng.
C. khác nhau hàn hai đầu với nhau, có một đầu được nung nóng.
D. khác nhau hàn hai đầu với nhau, có một đầu mối hàn được nung nóng.
Câu 11. Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Hạt tải điện trong kim loại là electron.
B. Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm nếu nhiệt độ trong kim loại được giữ không đổi
C. Hạt tải điện trong kim loại là iôn dương và iôn âm.
D. Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt.
Câu 12. Một sợi dây bằng nhôm có điện trở 120Ω ở nhiệt độ 20oC, điện trở của sợi dây đó ở 179oC là 204Ω. Hệ số nhiệt điện trở của nhôm:
A. 4,8.10-3K-1
B. 4,4.10-3K-1
C. 4,3.10-3K-1
D. 4,1.10-3K-1
Câu 13. Khi nhiệt độ của khối kim loại tăng lên 2 lần thì điện trở suất của nó
A. tăng 2 lần.
B. giảm 2 lần.
C. không đổi.
D. tăng lên.
Câu 14. Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là sự va chạm của các
A. electron tự do với chỗ mất trật tự của ion dương nút mạng.
B. electron tự do với nhau trong quá trình chuyển động nhiệt hỗn loạn.
C. ion dương nút mạng với nhau trong quá trình chuyển động nhiệt hỗn loạn.
D. ion dương chuyển động định hướng dưới tác dụng của điện trường với các electron.
Câu 15. Phát biểu nào sau đây là đúng?
Khi cho hai thanh kim loại có bản chất khác nhau tiếp xúc với nhau thì:
A. Có sự khuếch tán electron từ chất có nhiều electron hơn sang chất có ít electron hơn.
B. Có sự khuếch tán iôn từ kim loại này sang kim loại kia.
C. Có sự khuếch tán eletron từ kim loại có mật độ electron lớn sang kim loại có mật độ electron nhỏ hơn.
D. Không có hiện tượng gì xảy ra.
Câu 16. Để xác định được sự biến đổi của điện trở theo nhiệt độ ta cần các dụng cụ:
A. Ôm kế và đồng hồ đo thời gian.
B. Vôn kế, ampe kế, cặp nhiệt độ.
C. Vôn kê, cặp nhiệt độ, đồng hồ đo thời gian.
D. Vôn kê, ampe kế, đồng hồ đo thời gian.
Câu 17. Hai thanh kim loại được nối với nhau bởi hai đầu mối hàn tạo thành một mạch kín, hiện tượng nhiệt điện chỉ xảy ra khi:
A. Hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn bằng nhau.
B. Hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau.
C. Hai thanh kim loại có bản chất giống nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn bằng nhau.
D. Hai thanh kim loại có bản chất giống nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau.
Chọn B
Hai thanh kim loại được nối với nhau bởi hai đầu mối hàn tạo thành một mạch kín, hiện tượng nhiệt điện chỉ xảy ra khi hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau.
Câu 18. Suất điện động nhiệt điện phụ thuộc vào:
A. Hiệu nhiệt độ (T1 – T2) giữa hai đầu mối hàn.
B. Hệ số nở dài vì nhiệt α.
C. Khoảng cách giữa hai mối hàn.
D. Điện trở của các mối hàn.
Câu 19. Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Cặp nhiệt điện gồm hai dây dẫn điện có bản chất khác nhau hàn nối với nhau thành một mạch kín và hai mối hàn của nó được giữ ở hai nhiệt độ khác nhau.
B. Nguyên nhân gây ra suất điện động nhiệt điện là do chuyển động nhiệt của các hạt tải điện trong mạch điện có nhiệt độ không đồng nhất.
C. Suất điện động nhiệt điện E tỉ lệ nghịch với hiệu nhiệt độ (T1 – T2) giữa hai đầu mối hàn của cặp nhiệt điện.
D. Suất điện động nhiệt điện E xấp xỉ tỉ lệ với hiệu nhiệt độ (T1 – T2) giữa hai đầu mối hàn của cặp nhiệt điện.
Câu 20. Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Đối với vật liệu siêu dẫn, để có dòng điện chạy trong mạch ta luôn phải duy trì một hiệu điện thế trong mạch.
B. Điện trở của vật siêu dẫn bằng không.
C. Đối với vật liệu siêu dẫn, có khả năng tự duy trì dòng điện trong mạch sau khi ngắt bỏ nguồn điện.
D. Đối với vật liệu siêu dẫn, năng lượng hao phí do toả nhiệt bằng không.
Câu 21. Hạt tải điện trong kim loại là
A. ion dương.
B. electron tự do.
C. ion âm.
D. ion dương và electron tự do.
Câu 22. Kim loại dẫn điện tốt vì
A. mật độ electron tự do trong kim loại rất lớn.
B. khoảng cách giữa các ion nút mạng trong kim loại rất lớn.
C. giá trị điện tích chứa trong mỗi electron tự do của kim loại lớn hơn ở các chất khác.
D. mật độ các ion tự do lớn.
Câu 23. Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng
A. điện trở của vật dẫn giảm xuống giá trị rất nhỏ khi nhiệt độ giảm xuống thấp.
B. điện trở của vật giảm xuống rất nhỏ khi điện trở của nó đạt giá trị đủ cao.
C. điện trở của vật giảm xuống bằng không khi nhiệt độ của vật nhỏ hơn một giá trị nhiệt độ nhất định.
D. điện trở của vật bằng không khi nhiệt độ bằng 0 K.
Chọn C
Câu 24. Suất nhiệt điện động của của một cặp nhiệt điện phụ thuộc vào
A. nhiệt độ thấp hơn ở một trong 2 đầu cặp.
B. nhiệt độ cao hơn ở một trong hai đầu cặp.
C. hiệu nhiệt độ hai đầu cặp.
D. bản chất của chỉ một trong hai kim loại cấu tạo nên cặp.
Câu 25. Điện trở của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào?
A. Tăng khi nhiệt độ giảm.
B. Tăng khi nhiệt độ tăng.
C. Không đổi theo nhiệt độ
D. Tăng hay giảm phụ thuộc vào bản chất kim loại
Câu 26. Hiện tượng siêu dẫn là khi nhiệt độ
A. hạ xuống dưới nhiệt độ TC nào đó thì điện trở của kim loại giảm đột ngột đến giá trị bằng không.
B. hạ xuống dưới nhiệt độ TC nào đó thì điện trở của kim loại tăng đột ngột đến giá trị khác không.
C. tăng tới nhiệt độ TC nào đó thì điện trở của kim loại giảm đột ngột đến giá trị bằng không.
D. tăng tới dưới nhiệt độ TC nào đó thì điện trở của kim loại giảm đột ngột đến giá trị bằng không.
Câu 27. Phát biểu nào sau đây là đúng ? Khi cho hai thanh kim loại có bản chất khác nhau tiếp xúc với nhau thì
A. có sự khuếch tán electron từ chất có nhiều electron hơn sang chất có ít electron hơn.
B. có sự khuếch tán iôn từ kim loại này sang kim loại kia.
C. có sự khuếch tán eletron từ kim loại có mật độ electron lớn sang kim loại có mật độ electron nhỏ hơn.
D. không có hiện tượng gì xảy ra.
Câu 28. Hai thanh kim loại được nối với nhau bởi hai đầu mối hàn tạo thành một mạch kín, hiện tượng nhiệt điện chỉ xảy ra khi hai thanh kim loại có bản chất
A. khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn bằng nhau.
B. khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau.
C. giống nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn bằng nhau.
D. giống nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau.
Câu 29. Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của
A. các ion âm, electron tự do ngược chiều điện trường.
B. các electron tự do ngược chiều điện trường.
C. các ion, electron trong điện trường.
D. các electron,lỗ trống theo chiều điện trường.
Câu 30. Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số αT = 65 (V/K) được đặt trong không khí ở 200C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 2320C. Suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt khi đó là
A. E = 13,00mV.
B. E = 13,58mV.
C. E = 13,98mV.
D. E = 13,78mV.
CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ VÀ DỊCH VỤ GIÁO DỤC VIETJACK
- Người đại diện: Nguyễn Thanh Tuyền
- Số giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh: 0108307822, ngày cấp: 04/06/2018, nơi cấp: Sở Kế hoạch và Đầu tư thành phố Hà Nội.
2021 © All Rights Reserved.
