Фізика 8 клас збірник задач - Леонід Кирик - 2016

ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

21. Електричний струм у різних середовищах

Скрипить ще не обсохла

Обшивка корабельна.

На соснах, мов на щоглах,

Вогні святого Ельма.

Якщо захочеш, звісно,

В незвідані світи,

Тобі іще не пізно

На палубу зійти.

О. Дулов

Приклад розв'язування задачі

За допомогою електролізу нікелювали пластинку площею S = 200 см2. Електроліз проводили за сили струму I = 2 А, товщина шару нікелю h = 0,02 мм. Протягом якого часу t відбувався електроліз? Густина нікелю 8900 кг/м3.

Розв’язання. Масу шару нікелю, отриманого за час t, визначимо із закону електролізу: m = klt, де k = 3 ∙ 10-7 кг/Кл — електрохімічний еквівалент нікелю. Із іншого боку, цю саму масу можна записати у вигляді m = ρSh, де S = 0,02 м2 і h = 2 ∙ 10-5 м. Прирівнявши обидва вирази для маси, одержуємо

Перевіримо одиниці величин:

Підставимо числові значення величин:

Відповідь. 1 год 40 хв.

Усна розминка

21.1. Рухом яких заряджених частинок створюється струм у рідинах?

21.2. Які речовини називають електролітами?

21.3. Якими діями супроводжується проходження струму крізь електроліти?

21.4. Що таке електроліз? Де його застосовують?

21.5. Чому гази за звичайних умов є непоганими діелектриками?

21.6. Рухом яких заряджених частинок створюється струм у газах?

21.7. Чи є гази та їх суміші провідниками?

21.8. За рахунок чого в газах виникають вільні електричні заряди?

21.9. Що є причиною йонізації газів?

21.10. Які існують типи самостійного розряду?

21.11. Наведіть приклади практичного використання самостійного газового розряду.

Перший рівень

21.12. Дистильована вода не є провідником. Чому ж водопровідна і морська вода є провідниками?

21.13. Чому розчинення електролітів у воді супроводжується утворенням йонів?

21.14. Проходження електричного струму через розчин супроводжується хімічними реакціями та перенесенням речовини. За допомогою яких дослідів це можна продемонструвати?

21.15. Чи можуть під час дисоціації утворитися йони якогось одного знака? Чому?

21.16. У вірші В. Я. Брюсова «Хвала людині» (1906 р.) є такі рядки:

Змія, що кусав так жадно

З неба виступи дубів,

Упіймав ти безпощадно

Та, як звіра, не убив.

Зашипів у склі недаром,

У дугу зігнувшись там,

Він тепер, покірний чарам,

Світить хитрим ворогам.

Яке явище природи описано в образі змія?

21.17. У поета Валерія Брюсова у вірші «Електричні світла» є такі рядки:

Ми — електричні сяйва-світла,

Над шумом вуличним юрби;

Їй — наші пломені-привіти

І їй — наш відсвіт голубий!

На стеблах підняті високих,

Де кличе вхід в кіно німе,

З вітрин яскріємо глибоких,

Ми — дріж, ми — блиск,

Життя, саме!

Який вид електричного розряду спостерігається в газосвітних трубках?

21.18. Визначте, яка маса алюмінію виділиться на катоді за 10 год під час електролізу Al2(SO4)3, якщо сила струму в електроліті дорівнює 1 А.

21.19. Скільки часу (у хвилинах) триває вкривання виробу шаром нікелю масою 1,8 г за сили струму 2 А?

21.20. За 3,6 хв виріб в електролітичній ванні вкрився шаром срібла масою 0,21 г. Визначте силу струму.

Другий рівень

21.21. Чому навколо розчину кухонної солі немає електричного поля, і він здається нам незарядженим, хоча всередині нього є заряджені йони?

21.22. Доки триватиме процес електролізу мідного купоросу, якщо використовувати вугільні електроди; мідні електроди?

21.23. Чим негативно заряджений йон у розчині електроліту відрізняється від електрона?

21.24. Чому під час проходження струму крізь розчин електроліту відбувається перенесення речовини, а в разі проходження через металевий провідник перенесення речовини не відбувається?

21.25. Якщо ви полюбляєте книги про морські подорожі, пригоди, каравели, бриги та піратів, то, напевно, вам доводилося читати про те, як іноді на корабельних реях з’являються дивні світні точки — вогні святого Ельма. Здавна ці вогники були повиті таємницею. Поет Микола Гумільов у вірші «Капітани» прикрасив ними знаменитий корабель «Летючий Голландець»: Та є на світі інші галузі,

Де неземні вітри протяжні,

Для сили вищої і доблесті

Вони довіку недосяжні.

Там хвилі з блисками і плесками

У вихрі нескінченнім танцю,

Там корабель стрибками рвійними

Летить Летючого Голландця.

Ні риф, ні мілина не стрінуться,

Та, знак печалі і нещастя,

Вогні святого Ельма світяться,

Посівши борт його і снасті.

Поясніть виникнення вогнів святого Ельма на кораблях.

21.26. Письменник Борис Житков розповідає про такий випадок:

«Одного разу на початку літа я їхав верхи заплавою річки. Небо було вкрите хмарами, наближалася гроза. І раптом я побачив, що кінчики вух коня почали світитися. Відразу ж над ними утворилися ніби пучки голубуватого вогню з нечіткими обрисами. Вогники ці ніби струменіли. Потім струмені світла потекли по гриві коня та по його голові. Все це тривало не більше хвилини. Уперіщив дощик, і дивовижні вогні зникли».

Поясніть описане письменником явище природи.

21.27. У вірші Ігоря Сєверяніна «Її монолог» є такі рядки:

Я знаю, палять найдорожчий скарб:

Он горді палить блискавка вершини,

Пост — перлисту ватру аж до хмар,

І фабрикант — діброви для машини;

Бездушні люди спалюють серця,

Що ради них забули все на світі;

Розбійник палить дорогі місця

В палаці, де лишили слід століття.

Чому блискавка найчастіше влучає у вершини гір?

21.28. У процесі електролізу з водного розчину срібної солі виділилося 500 мг срібла. Який заряд пройшов через електролітичну ванну?

21.29. Під час проведення досліду з визначення електрохімічного еквівалента міді було отримано такі дані: час проходження струму — 20 хв, сила струму — 0,5 А, маса катода до досліду 70,4 г, маса після досліду — 70,58 г. Яке значення електрохімічного еквівалента міді було отримано за цими даними?

21.30. Послідовно з електролітичною ванною, заповненою сіллю нікелю, увімкнено ванну, в якій містилася сіль хрому. Після проходження струму в першій ванні виділилося 10 г нікелю. Скільки хрому виділилося в другій ванні?

21.31. Для електричного одержання алюмінію використовуються ванни, що працюють під напругою 5 В за сили струму 40 кА. Скільки потрібно часу для одержання 1 т алюмінію і якими при цьому є витрати енергії?

Третій рівень

21.32. У чому полягає відмінність провідності електролітів від провідності металів?

21.33. Чи будь-яка рідина, що проводить електричний струм, є розчином або розплавом електроліту? Підтвердьте свою відповідь прикладом.

21.34. Як залежить опір електролітів від температури? Чим пояснюється така залежність?

21.35. Якщо до зарядженого електроскопа піднести запалений сірник, прилад досить швидко розряджається. Поясніть цей дослід.

21.36. У вологій кімнаті дуже важко, а іноді майже неможливо зарядити електроскоп. Чому?

21.37. Чи можна на підставі закону Фарадея для електролізу зробити висновок, що для електролітичного виділення однакових мас поданої речовини потрібне витрачання однакових кількостей електричної енергії?

21.38. Дві однакові електролітичні ванни заповнено розчином мідного купоросу; в першій ванні концентрація розчину вища. Порівняйте кількості міді, що виділилася на катодах, якщо ванни з’єднано: а) послідовно; б) паралельно.

21.39. Дві однакові електролітичні ванни з’єднано послідовно. В одній із них — розчин СuСl, у другій — СuСl2. У якій ванні на катоді виділяється більше міді?

21.40. У вірші Ф. І. Тютчєва «Заспокоєння» є такі рядки:

Гроза пройшла — закурений, лежав

Високий дуб, перуками повалений,

І сизий дим з галуззя поспішав

По зелені, грімницею обпаленій.

А вже давно, повніш і голосніш,

Пташина пісня гаєм розпростерлася,

І райдуга кінцем дуги міцніш

На свіжу зелень верховин зіперлася.

Чому у високий дуб частіше за інші дерева влучає блискавка?

21.41. О У романі Жуля Берна «Діти капітана Гранта» є такий епізод:

«У самому розпалі скаженої гри блискавиць на кінці головної горизонтальної гілки раптом з’явилась повита чорним димом вогняна куля, завбільшки з кулак, покружляла кілька секунд, наче дзиґа, й вибухнула з силою бомби, заглушивши на мить рокотання грози. В повітрі потягло сірчаним газом...».

Яке фізичне явище описано в цьому епізоді?

21.42. За допомогою електролізу, що проходив за напруги 5 В, одержали 4 кг алюмінію. Скільки часу світили б 5 енергозберігаючих ламп потужністю по 18 Вт за рахунок витраченої енергії?

21.43. Якою є витрата електроенергії на одержання 1 кг алюмінію, якщо електроліз проводиться за напруги 10 В, а ККД установки 80 % ?

21.44. Під час електролізу розчину сірчаної кислоти потужність струму дорівнює 37 Вт. Визначте опір електроліту, якщо за час 50 хв виділяється 0,3 г водню.

21.45. Визначте масу міді, що виділилася під час електролізу, якщо витрачено 18 МДж електроенергії. Напруга на клемах ванни 10 В. ККД установки 75 %.

21.46. Якою є витрата електроенергії на одержання 1 кг алюмінію, якщо електроліз проводиться за напруги 10 В, а ККД установки 80 %?





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити