Физика в задачах для поступающих в вузы - Турчина Н.В.
ISBN 978-5-94666-452-3
Скачать (прямая ссылка):
11.14.9. Электролиз раствора NiSO4 протекал при плотности тока j = 0,15 А/дм2. Какое количество атомов никеля выделилось за время t = 2 мин на площади S = 1 см2 поверхности катода? Электрохимический эквивалент никеля считать известным.
• 11.14.10. За какое время при электролизе медного купороса масса медной пластинки (катода) увеличится на Am = 99 г? Площадь пластинки S = 25 см2, плотность тока j = 200 А/м2. Найдите толщину образовавшегося на пластинке слоя меди.
• 11.14.11. Через раствор азотно-кислого серебра проходит ток плотностью j = 0,7 А/дм2. В течение какого времени нужно пропускать ток, чтобы на катоде образовался слой серебра толщиной d = 0,05 мм? Валентность серебра n = 1.
11.14.12. При какой плотности тока в растворе AgNO3 толщина выделяющегося серебра растет со скоростью v = 1 мм/ч? Электрохимический эквивалент серебра считать известным.
11.14.13. При электролизе воды через ванну прошел заряд q = 103 Кл. Определите температуру выделившегося кислорода, если в объеме V = 0,25 л он создает давление p = 129 кПа. Валентность кислорода n = 2.
287
11.14.14. Какая мощность расходуется на нагревание раствора азотнокислого серебра, если за время t = 6 ч из него выделяется в процессе электролиза серебро массой m = 120 г? Сопротивление раствора R = 1,2 Ом, электрохимический эквивалент серебра считать известным.
11.14.15. При электролизе раствора серной кислоты за время t = 50 мин выделился водород массой m = 3 • 10-4 кг. Определите количество теплоты, выделившееся при этом в электролите, если его сопротивление R = 0,4 Ом, а электрохимический эквивалент водорода k = 10-8 кг/Кл.
11.14.16. Алюминий добывают из оксида AI2O3 с помощью электролиза. Оцените энергию, необходимую для получения металла массой m = 1 т, если КПД установки, работающей при напряжении U = 6 В, равен п = 70%. Валентность алюминия n = 3.
11.14.17. Реакция образования воды из водорода и кислорода происходит с выделением количества теплоты:
2H2 + O2 = 2H2O + 5,57 • 10-19 Дж.
Найдите наименьшую разность потенциалов U, при которой будет происходить разложение воды электролизом.
• 11.14.18. Какое количество электроэнергии нужно затратить для получения из воды водорода объемом V = 2,5 л при температуре T = 298 К и давлении p = 105 Па, если электролиз ведется при напряжении U = 5 В, а КПД установки п = 75% ? Электрохимический эквивалент водорода k = 10-8 кг/Кл.
11.15. Электрический ток в газах
11.15.1. Какой наименьшей скоростью должен обладать электрон, чтобы ионизовать атом гелия, если его энергия ионизации W =24,5 В?
11.15.2. Электрический пробой воздуха наступает при напряженности поля E = 3 МВ/м. Определите потенциал ионизации воздуха и скорость электронов перед ударом о молекулы, если длина свободного пробега электронов X = 5 мкм.
11.15.3. До какого потенциала можно зарядить уединенный шарик радиусом r = 0,5 м? Какой заряд он будет при этом иметь? Напряженность поля, при которой наступает пробой воздуха, E = = 3 МВ/м.
11.15.4. Чему равна сила тока насыщения при несамостоятельном газовом разряде, если ионизатор образует ежесекундно N = 109 пар ионов в одном кубическом сантиметре, площадь каждого из двух плоских параллельных электродов S = 80 см2 и расстояние между ними d = 10 см?
288
11.15.5. Расстояние между электродами в трубке, наполненной парами ртути, 10 см. Чему равна средняя длина свободного пробега электрона, если самостоятельный разряд наступает при напряжении 600 В? Энергия ионизации паров ртути 1,7 • 10 i8 Дж. Поле считать однородным.
11.15.6. Молния представляет собой прерывистый разряд, состоящий из отдельных импульсов длительностью t d 1 мс. Заряд, проходящий по каналу молнии за один импульс, q = 20 Кл, а среднее напряжение на концах канала U = 2 ГВ. Чему равны сила тока и мощность одного импульса? Какая энергия выделится при вспышке молнии, если она состоит из n = 5 импульсов?
11.15.7. При какой разности потенциалов между электродами зажигается неоновая лампа, если энергия ионизации неона W = = 21,5 эВ, а средняя длина свободного пробега электронов X = 0,4 нм?
11.15.8. Включение неоновой лампы осуществляют по схеме, показанной на рисунке 11.15.1. После замыкания ключа K конденсатор заряжается. Когда напряжение на конденсаторе достигает некоторого значения U3, лампочка зажигается. Минимальное напряжение, при котором она еще горит, U =
= 80 В, при этом сила тока I = 1 МА.
ЭДС источника тока 1 =10 В. При каком сопротивлении резистора лампочка не будет гаснуть? Внутреннее сопротивление источника не учитывать.
11.15.9. При какой температуре T воздух станет полностью ионизованной плазмой? Энергия ионизации молекул азота W = = 2,5^10 i8 Дж. Энергия ионизации молекул кислорода много меньше.
«
K
Wr
Рис. 11.15.1
11.16. Электронные явления в вакууме
11.16.1. Анодное напряжение электронно-лучевой трубки U = = 4 кВ, анодный ток I = 3 мкА. Определите мощность тока в электронном луче.
11.16.2. В ламповом диоде электрон движется к аноду со скоростью v = 8 Мм/ с. Найдите анодное напряжение.
