第九章电动势习题解答
第九章可逆电池的电动势及其应用
第九章 可逆电池的电动势及其应用【复习题】【1】可逆电极有哪些主要类型？每种类型试举一例，并写出该电极的还原反应，对于气体电极和氧化还原电极在书写电极表示式时应注意什么问题？【答】可逆电极主要有三类：A.第一类电极：由金属浸在含有该金属离子的溶液中组成。
如锌电极 22()|()Zn Zn a Zn s ++ 22()2()Zn Zn a e Zn s ++-+→ 222,,1ln2Zn Zn Zn ZnZn RT F a θϕϕ+++=- 属于第一类电极的除了金属电极外，还有气体电极（比如氢电极、氧电极和卤素电极）和汞齐电极等。
B. 第二类电极：包括难溶盐电极和难溶氧化物电极难溶盐电极：由金属表面覆盖一薄层该金属的难溶盐，然后浸在含有该难溶盐的负离子的溶液中组成。
例如甘汞电极 ()|()|(Cl Cl a AgCl s Ag s -- ()()()Cl AgCl s e Ag s Cl a ---+=+ ln Cl RTa Fθϕϕ-=-难溶氧化物电极：由金属表面覆盖一薄层该金属的难溶氧化物，然后浸在含有H +或OH -离子的溶液中组成。
例如汞-氧化汞电极()()|Hg s HgO s H OH +--或（a ）2()2()2()HgO s H O e Hg s OH a --++=+ ln RTa Fθϕϕ=-C.第三类电极：叫氧化还原电极。
由惰性金属（如铂片）插入含有某种离子的不同氧化态溶液中构成的电极。
例如3232(),()|()Fe Fe Fe a Fe a Pt s ++++3212()()Fe a e Fe a +-++→ 32321,,2ln Fe Fe Fe Fe a RT F a θϕϕ++++=- 对于气体电极和氧化还原电极在书写电极表示式时应注意：要有惰性金属作为导体，惰性金属只传导电子，不发生化学变化。
【2】什么叫电池的电动势？用伏特表测得的电池的端电压与电池的电动势是否相同？为何在测电动势时要用对消法？【答】（1）电池的电动势是原电池组成相间的各界面上所产生的电势差的代数和。
苏州大学物理化学考研、期末考试复习-第九章可逆电池的电动势及应用习题及答案
Pb(s)： 65 J·mol-1·K-1，
Hg2Cl2(s)：192 J·mol-1·K-1。
24. 下列电池在 298 K 时， E＝0.450 V, m＝0.0134 mol·kg-1, E＝0.2224 V, 试计算HCl 在该浓度时的γ±。
Pt│H2(p)│HCl(m)│AgCl(s)│Ag(s)
22.
已知电池反应： 2Fe3+ + Sn2+ ＝ 2Fe2+ + Sn4+
(1) 写出电池表达式及电极反应
(2) 已知 φ (Sn4+/Sn2+) = 0.15 V , φ (Fe3+/Fe2+) = 0.771 V
计算该电池在 298 K 时的标准电动势 (3) 计算反应的标准平衡常数
23.
第２页，共６页
19.
化学反应：Ni(s) + 2H2O(l) = Ni(OH)2(s) + H2(g)，可以设计成电池为：
_____________________________________________
三、计算题
20. 下列两种可逆电池在 298 K 时的电动势分别为 0.4902 V 和 0.2111 V：
由 ∂ΔrG ∂T
= −ΔrS ；
∂E = − ∂ΔrG × 1 = 31 = 1.6×10−4 V ⋅ K−1
∂T
∂T nF 2× 96500
E (283 K) = (0.5356 – 15×1.6×10-4 ) V = 0.5332 V
第５页，共６页
24.
解:电池反应
1 2
H2(g)＋AgCl(s)＝Ag(s)＋H+＋Cl-
大学物理第九章习题及答案
第九章静电场的基本规律一、填空1.电荷分为和，一般把用摩擦过的玻璃棒上所带的电荷称为，把用毛皮摩擦过的上所带的电荷称为。
2.物体所带电荷的多寡程度的物理量称为。
3.物体所带的电荷量不是以连续值出现，而是以不连续的量值出现的，这称为。
4.试探电荷满足的两个条件是，。
5.穿过电场中某曲面的电场线条数称为电场对该曲面的。
6.静电场的电场线起始于，，终止于，是（填“闭合”或“不闭合”）的曲线，在没有电荷的空间里，电场线既不会，也不会。
7.高斯定理的表达式是。
8.电场中电势相等的点所构成的曲面称为。
点电荷的等势面是以点电荷为球心的一系列。
9.沿等势面移动电荷，电场力做功为，等势面和电场线处处。
10.沿电场线方向，电势（填“升高”或“降低”）。
二、简答1.简述真空中点电荷满足的库仑定律的内容及矢量表达式。
2.简述研究电场性质时，试探电荷需满足的两个条件。
3.简述静电场的电场线的性质。
4.简述真空中静电场的高斯定理。
5.简述为什么等势面的疏密程度可以描述电场大小的分布，二者有什么对应关系？三、计算9.1 两个点电荷的电荷量分别为2q和q，相距L.将第三个点电荷放在何处时，它所受的合力为零?此处由2q和q产生的合场强是多少?9.2 三个电荷量均为q 的点电荷放在等边三角形的各顶点上.在三角形中心放置怎样的点电荷，才能使作用在每一点电荷上的合力为零?9.3 两个点电荷，C q μ0.81=，C q μ60.12-=，相距20cm.求离它们都是20cm 处的电场强度.9.4 如图所示，半径为R 的均匀带电圆环，带电荷为q.(1)求轴线上离环心O 为x 处的场强.(2)画出E-x 曲线.(3)轴线上何处的场强最大?其值是多少?9.5 求均匀带电半圆环的圆心O 处的场强E.已知圆环的半径为R ，带电荷为q.9.6 计算线电荷密度为η的无限长均匀带电线弯成如图所示形状时，半圆圆心O处的场强E.半径为R ，直线Aa 和Bb 平行.9.7 半径为R 的无限长直圆柱体内均匀带电，电荷体密度为ρ，求体内、外场强分布，并画出E-r 分布曲线.9.8 一对无限长的共轴直圆筒，半径分别为R 1和R 2，筒面上都均匀带电，沿轴线单位长度的电荷密度分别为λ1和λ2，求：(1) 各区域内的场强分布；(2) 若λ1= -λ2，情况又如何?9.9 两同心均匀带电球面，带电荷分别为1q 和2q ，半径分别为R 1和R 2， (1) 各区域内场强分布；(2) 若21q q -=，情况又如何?9.10、点电荷q 处在中性导体球壳的中心，壳的内外半径分别为1R 和2R ，求场强和电势的分布第九章 静电场的基本规律答案一、填空1.正电荷，负电荷，丝绸，正电荷，胶木棒，负电荷2.电荷量3.电荷的量子化4.几何线度足够小，电荷量充分小5.电通量6.正电荷，负电荷，不闭合，相交，中断7.0ε内q S d E s e =⋅=Φ⎰⎰8.等势面，同心球面9.零，正交10.降低二、简答1.简述真空中点电荷满足的库仑定律的内容及矢量表达式。
第九章习题参考答案
（a）减小，增大 （b）减小，不变 （c）不变，增大 （d）不变，不变
9、转子电阻增大时，异步电动机最大转矩（c ） ；临界转差率（ ） 。
（a）减小，增大 （b）减小，减小 （c）不变，增大 （d）不变，减小
10、异步电动机降压起动的目的是（ a ） 。
（a）减小线路压降 （b）提高工作效率 （c）加快起动速度 （d）延长电机寿命
时，转子的转速 n 总要小于同步转速 n0 ，此时 0 < s < 1 ；当三相异步电动机处在再生制动
的情况下时， n > n0 ，这种情况下 s > 1，例如起重机吊重物下降，重物拖动电动机使其加
6
速；多速电动机换速（从高速转到低速）运行时，都产生再生制动。 5、在稳定运行情况下，当负载增加时，异步电动机的转矩为什么能相应增加？当负载转矩 大于电动机的最大电磁转矩时，电动机将发生什么情况?
• 负载运行时，转子绕组中有电流 流过，产生一个同步旋转磁势 ，为
了保持 不变，定子磁势 除了提供激磁磁势 外，还必须抵消转子磁
势 的影响，即： • 异步电动机的磁势平衡方程：
o
o
o
o 结论：空载运行时，转子电流为 0，定子电流等于激磁电流；负载 时，定子电流随负载增大而增大。
8、电源电压降低时，异步电动机最大转矩（ b） ；临界转差率（ ） 。
中产生旋转磁场；（2）、转子绕组自成回路。
异步电动机的转动原理是：定子三相对称绕组通入三相对称交流电流时，在气隙将产生圆形
旋转磁场。旋转磁场旋转时，与转子绕组有相对运动，因此将在转子绕组中产生感应电势。
由于转子绕组是闭合绕组，在感应电势的作用下将在绕组中流过三相短路电流。此电流与旋
转磁场相互作用，产生电磁转矩，从而产生电磁转矩使转子转动起来。这就是异步电动机的
《电机学》习题解答(吕宗枢)09章.docx
第 9 章思考题与习题参考答案9.1试比较异步电动机中主磁通和漏磁通的区别。
答: 主磁通是由基波旋转磁动势产生的基波旋转磁通，它经主磁路（定子铁心—气隙—转子铁心—气隙—定子铁心）而闭合。
其穿过气隙而同时交链定子、转子绕组，并分别在定子、转子绕组中产生感应电动势。
转子感应电动势产生的转子电流与定子磁场相互作用产生电磁转矩，驱动转子旋转，异步电动机从而实现将定子侧的电能传递给转子并转换成机械能输出。
因此，主磁通起能量传递和转换的媒介作用。
漏磁通不穿过气隙，它只与自身绕组相交链。
漏磁通包括槽部漏磁通和端部漏磁通。
另外由高次谐波磁动势所产生的高次谐波磁通虽然穿过气隙，但是对转子并不产生有效转矩，与槽部漏磁通和端部漏磁通具有同样的性质，所以也将其作漏磁通处理，称为谐波漏磁通。
由于漏磁通路径磁阻很大，因此它比主磁通小很多。
漏磁通仅在绕组上产生漏电动势，起电抗压降作用，不参与能量传递和转换。
9.2和同容量的变压器相比，为什么三相异步电动机的空载电流较大？答：变压器的主磁路由铁心构成，其磁阻很小，建立一定的主磁通所需要的磁动势很小，即励磁电流很小，通常为额定电流的2%～ 10%。
异步电动机的主磁路除了定、转子部分为铁心外，还有两段空气隙，这使得主磁路的磁阻很大，建立一定的主磁通所需要的磁动势就很大，即励磁电流很很大，通常为额定电流的20%～ 50%。
所以和同容量的变压器相比，三相异步电动机的空载电流较大。
9.3增大异步电动机的气隙，对空载电流、漏抗有何影响?答：增大异步电动机的气隙，主磁路磁阻增大，励磁电抗减小，空载电流增大。
气隙增大后，漏磁面积增加，单位电流产生的漏磁通增加，漏抗增大。
9.4异步电动机空载和负载时的气隙主磁通是否变化，为什么？答：主磁通几乎不变化。
虽然异步电动机空载运行时，气隙主磁通仅由定子励磁磁动势F0产生，而负载运行时，气隙主磁通由定子磁动势F1和转子磁动势 F2共同产生，但是因为外施电压U 1不变，根据U1 E1 4.44 fNk w1可知，空载和负载时的主磁通基本是同一数值。
大学物理课后习题答案第九章
第9章 电稳感应和电磁场 习题及答案1. 通过某回路的磁场与线圈平面垂直指向纸面内，磁通量按以下关系变化：23(65)10t t Wb -Φ=++⨯。
求2t s =时，回路中感应电动势的大小和方向。
解：310)62(-⨯+-=Φ-=t dtd ε 当s t 2=时，V 01.0-=ε由楞次定律知，感应电动势方向为逆时针方向2. 长度为l 的金属杆ab 以速率υ在导电轨道abcd 上平行移动。
已知导轨处于均匀磁场B ϖ中，B ϖ的方向与回路的法线成60°角，如图所示，B ϖ的大小为B =kt (k 为正常数)。
设0=t 时杆位于cd 处，求：任一时刻t 导线回路中感应电动势的大小和方向。
解：任意时刻通过通过回路面积的磁通量为202160cos t kl t Bl S d B m υυ==⋅=Φρρ导线回路中感应电动势为 t kl tmυε-=Φ-=d d 方向沿abcda 方向。
3. 如图所示，一边长为a ，总电阻为R 的正方形导体框固定于一空间非均匀磁场中，磁场方向垂直于纸面向外，其大小沿x 方向变化，且)1(x k B +=，0>k 。
求： （1）穿过正方形线框的磁通量；（2）当k 随时间t 按t k t k 0)(=(0k 为正值常量)变化时，线框中感生电流的大小和方向。
解：（1）通过正方形线框的磁通量为⎰⎰=⋅=Φa S Badx S d B 0ρρ⎰+=a dx x ak 0)1()211(2a k a +=（2）当t k k 0=时，通过正方形线框的磁通量为)211(02a t k a +=Φ 正方形线框中感应电动势的大小为dt d Φ=ε)211(02a k a += 正方形线框线框中电流大小为)211(02a R k a R I +==ε，方向：顺时针方向4.如图所示，一矩形线圈与载有电流t I I ωcos 0=长直导线共面。
设线圈的长为b ，宽为a ；0=t 时，线圈的AD 边与长直导线重合；线圈以匀速度υρ垂直离开导线。
高中沪科版高二(上)第九章B2.电动势课后练习[答案解析]
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沪科版高二（上）第九章B2.电动势课后练习学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．关于电源的作用，下列说法正确的是( )A．电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷B．电源的作用是使导体中形成电场C．电源的作用就是能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流D．电源的作用就是使自由电荷运动起来2．电源电动势的大小反映的是( ).A．电源把电能转化成其他形式的能的本领的大小B．电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小C．电源单位时间内传送电荷量的多少D．电流做功的快慢.3．以下关于电动势的叙述，其中正确的是（）．A．电动势是表征电源做功多少的物理量B．电动势是表征电源做功快慢的物理量C．电动势就是电压D．电动势等于外电路开路时的端电压4．由电动势一定的电源和一个固定外电路（外电阻一定）组成的闭合电路中（）．A．电源的电动势一定大于端电压B．电源的电动势等于端电压C．电源的总电流越大，端电压越小D．电源的内电阻越大，端电压越大5．下列说法中错误的是（）．A．电源的作用是使用电器上有电流通过B．电源的作用是给用电器加上电压C．电源的作用是把电能转化为其他形式的能D．电源的作用是把其他形式的能转化为电能6．一内电阻可以忽略的发电机用0.5A的电流向外输电，在1min内将180J的机械能转化为电能，这个发电机的电动势为（）．A．6V B．48V C．24V D．12V二、填空题7．________叫外电路，________叫内电路，电路闭合后，外电路上电流的方向是________，内电路上电流的方向是________．8．实验表明，同一电源组成不同的闭合电路时，________是一个恒量，用字母________表示，为电源的电动势，其数值等于________时电源的端压．9．电源的电动势的数值由________的性质决定，一节普通干电池的电动势为________V ，一只铅蓄电池的电动势为________V ．10．蓄电池充电后如果不用，储存的电能也会逐渐丢失，图是某蓄电池的剩余电能随着储存时间变化的曲线．由图可知：（1）电池储存的电能随着时间的增加而________．（2）在相同的储存时间内，温度越低储存效果越________．11．已知某电源的电动势为9V ，内电阻为0.5Ω，将它与一个阻值为4Ω的电阻连接成闭合电路，此时电路中的电流为________A ，电源的内电压为________V ，外电压为________V ．三、解答题12．在一个闭合电路中，外电路电压 1.5V U =外，内电压0.5V U =内．求电源电路中移送2C 电荷量时，消耗的电能、电源内部产生的热能和外电路电场力做的功． 13．干电池的电动势是1.5V ，将此电池与金属导体组成闭合电路，那么一个电子在电池内部由负极移到正极需克服非静电力做多少功？14．在图所示的电路中，直流发电机给蓄电池组充电，蓄电池组的内阻0.2r =Ω，电压表示数为25V ，电流表示数为5A ，求发电机的输出功率及充电时电能转变为化学能的功率．15．在一个闭合电路中，已知电源每移动1C 的电荷量，就有6J 的化学能变成电能，测得外电压为5.5V．求电源内电压移动5C的电荷量时，电源的内部发热消耗的电能是多少？16．由6节干电池串联成一电池组，用该电池组对一电阻供电，电路中的电流为2A，在10s内电源做功为180J，则电源的电动势为多少？从计算结果中你能得到什么启示？四、多选题17．下列关于电动势的说法中，正确的有( )A．电源的电动势越大，非静电力将正电荷从负极移送到正极做的功一定越多B．电源的电动势越大，非静电力将单位正电荷从负极移送到正极做的功一定越多C．电源的电动势越大，非静电力将正电荷从负极移送到正极的电量一定越多D．电源的电动势越大，非静电力移动相同电量转化的电能一定越多参考答案1．C【解析】电源的作用就是保持导体两端有电压，使电路中产生持续的电流，故选C．点睛：本题考查对电源作用的了解程度．电源作用是使导体中形成电场，从而使自由电荷定向移动起来，不是提供自由电子．2．B【详解】电源电动势表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小，AD错B对．表示移送单位正电荷时非静电力做功多少，C错．3．D【详解】A B．电动势是表征电源把其它形式的能转化为电能本领的物理量，选项AB错误；C．电压与电动势不同，电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。
大学物理第9章习题答案
⼤学物理第9章习题答案第4篇电磁学第9章静电场9.1 基本要求１掌握静电场的电场强度和电势的概念以及电场强度叠加原理和电势叠加原理。
掌握电势与电场强度的积分关系。
能计算⼀些简单问题中的电场强度和电势。
了解电场强度与电势的微分关系。
２理解静电场的规律：⾼斯定理和环路定理。
理解⽤⾼斯定理计算电场强度的条件和⽅法。
３了解导体的静电平衡条件，了解介质的极化现象及其微观解释。
了解各向同性介质中Ｄ和Ｅ之间的关系。
了解介质中的⾼斯定理。
４了解电容和电能密度的概念。
9.２基本概念１电场强度E ：试验电荷0q 所受到的电场⼒F 与0q 之⽐，即0q =F E ２电位移D ：电位移⽮量是描述电场性质的辅助量。
在各向同性介质中，它与场强成正⽐，即ε=D E ３电场强度通量e Φ：e Sd Φ=E S电位移通量:D Sd Φ=D S４电势能pa E ：0pa aE q d ∞=?E l （设0p E ∞=）５电势a V ：0pa a aE V d q ∞==? E l （设0V ∞=）电势差ab U ：ab a b U V V =- ６场强与电势的关系（１）积分关系 a aV d ∞=７电容Ｃ：描述导体或导体组（电容器）容纳电荷能⼒的物理量。
孤⽴导体的电容：Q C V =；电容器的电容：Q C U= ８静电场的能量：静电场中所贮存的能量。
电容器所贮存的电能：22222CU Q QUW C ===电场能量密度e w ：单位体积的电场中所贮存的能量，即22e E w ε=9.３基本规律１库仑定律：12204rq q rπε=F e ２叠加原理（１）电场强度叠加原理：在点电荷系产⽣的电场中任⼀点的场强等于每个点电荷单独存在时在该点产⽣的场强的⽮量和。
（２）电势叠加原理：在点电荷系产⽣的电场中，某点的电势等于每个点电荷单独存在时在该点产⽣的电势的代数和。
３⾼斯定理：真空中静电场内，通过任意闭合曲⾯的电场强度通量等于该曲⾯所包围的电量的代数和的1/ε 0倍。
《物理化学(第五版)》第九章复习题答案
复习题
8.有哪些求算标准电动势EΘ的方法？在公式E zF ln K 中，EΘ是否是电池反应达平衡时的电动势？KΘ是否是
zE F K exp RT
a
复习题
(8).醋酸的解离平衡常数。 电池:Pt|H2(pΘ)|HAc(mHAc),Ac-(mAc-),Cl-(aCl)|AgCl(s)|Ag(s) 净反应:AgCl(s)+H2(pΘ)→H+(aH+)+Cl-(aCl-) +Ag(s
1.可逆电极有哪些主要类型?每种类型试举一例，并写 出该电极的还原反应。对于气体电极和氧化还原电极 在书写电极表示式时应注意什么问题? 答：可逆电极有三种类型： (1)金属气体电极 如Zn(s)|Zn2+ (m) Zn2+(m) +2e- = Zn(s) (2)金属难溶盐和金属难溶氧化物电极 如： Ag(s)|AgCl(s)|Cl-(m) AgCl(s)+ e- = Ag(s)+Cl-(m) (3)氧化还原电极 如： Pt|Fe3+(m1),Fe2+(m2) Fe3+(m1) +e- = Fe2+(m2) 对于气体电极和氧化还原电极，在书写时要标明电极 反应所依附的惰性金属。
RT a H aCl E E ln zF a 1 2 H2 E RT ln m zF m
复习题
(6)Ag2O(s)的标准摩尔生成焓ΔfHmΘ 和分解压。 电池:Ag(s)+Ag2O(s)|OH-(aOH-)|O2(pΘ )|Pt 净反应:Ag2O(s)→1/2O2(pΘ )+2Ag(s) E r H m zE F zFT T p
第九章可逆电池的电动势及其应用练习题及答案
第九章 可逆电池的电动势及其应用习题一、 选择题1．某电池的电池反应可写成:（1）H 2 (g)+21O 2 (g)→ H 2O(l) （2）2H 2 (g)+ O 2 (g)→ 2H 2O(l) 相应的电动势和化学反应平衡常数分别用E 1，E 2和K 1，K 2表示，则（A ）E 1=E 2 K 1=K 2 （B ）E 1≠E 2 K 1=K 2（C ）E 1=E 2 K 1≠K 2 （D ）E 1≠E 2 K 1≠K 22．通过电动势的测定，可以求难溶盐的活度积。
欲测AgCl(s)的活度积K SP ，应设计的电池是：（A ）Ag|AgCl(s)|HCl(aq)|Cl 2 (g,p θ)|Pt（B ）Pt| Cl 2 (g,p θ)| HCl(aq)||AgNO 3 (aq)|Ag（C ）Ag |AgNO 3 (aq)| HCl(aq)|AgCl(s)|Ag（D ）Ag|AgCl(s)| HCl(aq)||AgNO 3 (aq)|Ag3．下列电池中，电动势E 与Cl -的浓度无关的是（A ）Ag|AgCl(s)|KCl(aq)| Cl 2 (g,100kPa)| Pt（B ）Ag|Ag +(aq)|| Cl - (aq)| Cl 2 (g,100kPa)| Pt（C ）Ag|Ag +(aq)|| Cl - (aq)| AgCl(s) |Ag（D ）Ag|AgCl(s) |KCl(aq)|Hg 2Cl 2 (s)|Hg4．在电池Pt| H 2 (g,p θ)| HCl （1mol·kg -1）||CuSO 4（0.01 mol·kg -1）|Cu 的阴极中加入下面四种溶液，使电池电动势增大的是（A ）0.1 mol·kg -1CuSO 4 （ B ）0.1 mol·kg -1Na 2SO 4（C ）0.1 mol·kg -1Na 2S （D ）0.1 mol·kg -1氨水5．298K 时，电池Zn|ZnCl 2(m=0.5mol·kg -1)|AgCl(s)-Ag 的电动势E=1.015V ，其温度系数为-4.92×10-3V·K -1，若电池以可逆方式输出2法拉第的电量，则电池反应的Δr H m (单位：kJ·mol -1)应为（A ）–196 （B ）–95 （C ）224 （D ）–2246．在298K 时，为了测定待测液的pH 值而组成电池：Pt ，H 2(p ø)|pH(x)溶液|甘汞电极已知φø (甘汞)=0.3356V ，测得电池的电动势E=0.7940V 。
傅献彩《物理化学》(第5版)(下册)课后习题-可逆电池的电动势及其应用(圣才出品)
可逆的热效应为
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。
（3）若在相同温度压力下，热化学方程式的热效应为
。
7．一个可逆电动势为 1.70 V 的原电池，在恒温槽中恒温至 293 K。当此电池短路时
（即直接发生化学反应，不作电功），相当于有 1000℃的电荷量通过。假定电池中发生的反
T
T
T
所以 S (总) = S (槽) + S (电池) = − Qp + Qp +Wf = Wf = 10001.70 = 5.8J gK−1。
TT
T
293
如果分别求算恒温槽和电池的熵变，还需要知道电池反应的焓变值，或者与电池反应相
同的化学反应的等压热效应。
8．分别写出下列电池的电极反应、电池反应，列出电动势 E 的计算公式，并计算电池 的标准电动势 设活度因子均为 1，气体为理想气体。所需的标准电极电势从电极电势表中 查阅。
（9） Pb(s)| PbO(s)|OH − (aq)| HgO(s)| Hg (l )
( ) ( ) ( ) ( ) （10） Pt | Sn4+ aSn4+ ,Sn2+ aSn2+ ||Tl3+ aTl3+ ,Tl+ aTl+ | Pt
3．从饱和 Weston 电池的电动势与温度的关系式，试求在 298.15 K，当电池可逆地产 生 2 mol 电子的电荷量时，电池反应的△rGm，△rHm 和△rSm。已知该关系式为
应与可逆放电时的反应相同，试求以此电池和恒温槽都看作系统时总的熵变。如果要分别求
算恒温槽和电池的熵变，还，则热效应 Q＝
，恒温槽热量得失为－Qp，
故有
大学物理3第09章习题分析与解答
大学物理3第09章习题分析与解答(总3页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--2第九章 电磁感应9-1 在感应电场中电磁感应定律可写成tΦd d d L K -=⎰⋅l E ，式中K E 为感生电场的电场强度．此式表明[ ]。
(A) 闭合曲线L 上K E 处处相等 (B)感生电场的电场强度线不是闭合曲线(C) 感生电场是保守力场 (D) 在感生电场中不能像对静电场那样引入电势的概念分析与解 感生电场与位移电流是麦克斯韦两个重要假设，感生电动势总是等于感生电场沿该闭合回路的环流，故感生电场不是保守场，称为有旋电场，不能象静电场那样引入电势的概念。
正确答案为（D ）。
9-2 E 和E k 分别表示静电场和有旋电场的电场强度，下列关系式中，正确的是[ ]。
（A ）0d L =⎰⋅l E （B ）0Ld ≠⎰⋅l E（C ）0d k L =⎰⋅l E（D ）0d k L≠⎰⋅l E 分析与解 静电场的环流恒为零，而感生电场的环流不一定为零。
正确答案为（A ）。
9-3 将形状完全相同的铜环和木环静止放置在交变磁场中，并假设通过两环面的磁通量随时间的变化率相等，不计自感，则[ ]。
(A) 铜环中有感应电流，木环中无感应电流(B) 铜环中有感应电流，木环中有感应电流(C) 铜环中感生电场大，木环中感生电场小（D ）铜环中感生电场小，木环中感生电场大分析与解 根据法拉第电磁感应定律，铜环、木环中的感应电场大小相等，但木环中不会形成电流。
正确答案为（A ）。
9-4 关于位移电流，有下面四种说法，正确的是[ ]。
（A ）位移电流的实质是变化的电场（B ）位移电流和传导电流一样是定向运动的电荷（C ）位移电流的热效应服从焦耳—楞兹定律（D ）位移电流的磁效应不服从安培环路定律分析与解 位移电流的实质是变化的电场。
变化的电场激发磁场，这一点位移电流等效于传导电流；但位移电流不是定向运动的电荷，也不服从焦耳热效应、安培力等定律。
第九章 电动势习题解答电子教案
第九章电动势习题解答第九章习题解答1、写出下列电池中各电极上的反应和电池反应 （1）Pt ，H 2(2H p )︱HCl(a)︱Cl 2(2Clp )，Pt（2）Pt ，H 2(2H p )︱H +(+H a )‖Ag +(+Ag a )︱Ag(s)（3）Ag(s)+AgI(s)︱I －(-I a )‖C l －(-Cl a )︱AgCl(s)+Ag(s)（4）Pb(s)+PbSO 4(s)︱-24SO (-24SO a )‖Cu(+2Cu a )︱Cu(s)（5）Pt ，H 2(2H p )︱NaOH(a)︱HgO(s)+Hg(l) （6）Pt ，H 2(2H p )︱H +(aq)︱Sb 2O 3(s)+Sb(s)（7）Pt ︱Fe 3+(a 1)，Fe 2+(a 2)‖Ag +(+Ag a )︱Ag(s)（8）Na(Hg)(a am )︱Na +(+Na a )‖OH －(-OH a )︱HgO(s)+Hg(l) 解1：（1）负极 H 2(2H p )－2e －→2H +(+H a )正极 Cl 2(2Cl p )+2e －→2Cl －(-Cl a )电池反应 H 2(2H p )+Cl 2(2Cl p )=2HCl(a) (2) 负极 H 2(2H p )－2e －→2H +(+H a )正极 2 Ag +(+Ag a )+2e －→2 Ag(s)电池反应 H 2(2H p )+2 Ag +(+Aga )=2 Ag(s)+ 2H +(+H a )（3）负极 Ag(s)+ I －(-I a )－e －→AgI(s) 正极 AgCl(s) +e －→ Ag(s)+ Cl －(-Cl a ) 电池反应 AgCl(s) + I －(-I a )=AgI(s) + Cl －(-Cl a )（4）负极 Pb(s)+-24SO (-24SO a )－2e －→PbSO 4(s) 正极 Cu(+2Cu a )+2e －→Cu(s)电池反应 Pb(s)+-24SO (-24SO a )+Cu(+2Cu a )=PbSO 4(s)+ Cu(s)（5）负极 H 2(2H p )+2OH －(-OH a )-2e －→2H 2O(l) 正极 HgO(s)+ H 2O(l)+ 2e －→2OH －(-OH a )+Hg(l) 电池反应 H 2(2H p )+HgO(s)= Hg(l) + H 2O(l) （6）负极 3 H 2(2H p )-6e －→6H +( aq)正极 Sb 2O 3(s)+ 6H +( aq)+ 6e －→2Sb(s)+ 3H 2O(l) 电池反应 Sb 2O 3(s)+3 H 2(2H p )=2Sb(s)+ 3H 2O(l)（7）负极 Fe 2+(a 2) -e －→Fe 3+(a 1) 正极 Ag +(+Ag a )+e －→Ag(s)电池反应 Ag +(+Ag a )+ Fe 2+(a 2)= Ag(s)+ Fe 3+(a 1) （8）负极 2Na(Hg)(a am ) -2e －→2Na +(+Na a )+2Hg(l) 正极 HgO(s) + H 2O(l) +2e －→Hg(l)+ 2OH －(-OH a ) 电池反应 2Na(Hg)(a am )+ HgO(s) + H 2O(l)=3Hg(l) +2Na +(+Na a )+2OH －(-OH a )2、试将下述化学反应设计成电池。
大学物理 第9-10章习题解答
第九章 电磁感应§9-1 电源 电动势 §9-2 电磁感应定律 §9-3 动生电动势§9-4 感生电动势和感生电场 §9-5 自感和互感 §9-6 磁场的能量§9-7 位移电流 麦克斯韦方程组9.1 法拉第电磁感应定律指出：通过回路所圈围的面积的磁通量发生变化时，回路中就产生感应电动势。
哪些物理量的改变会引起磁通量的变化？9.2 若感应电流的方向与楞次定律所确定的方向相反，或者说，法拉第定律公式中的负号换成正号，会导致什么结果？9.3 有人说，楞次定律告诉我们“感应电流的磁通总是原磁通相反的”，你认为对吗？为什么？解答：不对，阻碍并不是相反。
9.4 L 值是否有负值？M 值是否有负值？怎样理解负值的物理意义？ 9.5 有两个相隔距离不太远的线圈，如何放置才能使其互感系数为零？ 9.6 存在位移电流，是否必存在位移电流的磁场？9.7 半径为a 的圆线圈置于磁感强度为B 的均匀磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈电阻为R ；当把线圈转动使其法向与B 的夹角060=θ时，线圈中通过的电荷与线圈面积及转动所用的时间的关系是（ ） A 、与线圈面积成正比，与时间无关； B 、与线圈面积成正比，与时间成正比； C 、与线圈面积成反比，与时间成正比； D 、与线圈面积成反比，与时间无关。
答案：A9.8 如图9-8所示，长度为的直导线ab 在均匀磁场B 中以速度υ移动，直导线ab 中的电动势为A 、Bυ B 、sin B υα C 、cos B υα D 、0答案：D9.9 在感生电场中，电磁感应定律可写成i k d d dtεΦ=⋅=⎰E l ，式中k E 为感生电场的电场强度；此式表明（ ） A 、闭合回路上的k E 处处相等； B 、感生电场是保守场；C 、感生电场的电场线不是闭合曲线；D 、感生电场是涡旋藏。
答案：D9.10 若尺寸相同的铁环与铜环所包围的面积中穿过磁通量的变化率相同，则在这两个环中（ ）A 、感应电动势不同，感应电流相同；B 、感应电动势和感应电流都相同；C 、感应电动势和感应电流都不同；D 、感应电动势相同，感应电流不同。
第九章 电动势习题解答
第九章习题解答1、写出下列电池中各电极上的反应和电池反应 （1）Pt ，H 2(2H p )︱HCl(a)︱Cl 2(2Clp )，Pt（2）Pt ，H 2(2H p )︱H +(+H a )‖Ag +(+Ag a )︱Ag(s)（3）Ag(s)+AgI(s)︱I －(-I a )‖Cl －(-Cl a )︱AgCl(s)+Ag(s)（4）Pb(s)+PbSO 4(s)︱-24SO (-24SO a )‖Cu(+2Cu a )︱Cu(s)（5）Pt ，H 2(2H p )︱NaOH(a)︱HgO(s)+Hg(l) （6）Pt ，H 2(2H p )︱H +(aq)︱Sb 2O 3(s)+Sb(s)（7）Pt ︱Fe 3+(a 1)，Fe 2+(a 2)‖Ag +(+Ag a )︱Ag(s) （8）Na(Hg)(a am )︱Na +(+Na a )‖OH －(-OH a )︱HgO(s)+Hg(l)解1：（1）负极 H 2(2H p )－2e －→2H +(+H a ) 正极 Cl 2(2Cl p )+2e－→2Cl －(-Cl a ) 电池反应 H 2(2H p )+Cl 2(2Cl p )=2HCl(a)(2) 负极 H 2(2H p )－2e－→2H +(+H a )正极 2 Ag +(+Ag a )+2e －→2 Ag(s)电池反应 H 2(2H p )+2 Ag +(+Aga )=2 Ag(s)+ 2H +(+H a )（3）负极 Ag(s)+ I －(-I a )－e－→AgI(s)正极 AgCl(s) +e －→ Ag(s)+ Cl －(-Cl a )电池反应 AgCl(s) + I －(-I a )=AgI(s) + Cl －(-Cl a )（4）负极 Pb(s)+-24SO (-24SO a )－2e －→PbSO 4(s) 正极 Cu(+2Cu a )+2e －→Cu(s)电池反应 Pb(s)+-24SO (-24SO a )+Cu(+2Cu a )=PbSO 4(s)+ Cu(s)（5）负极 H 2(2H p )+2OH －(-OH a )-2e－→2H 2O(l)正极 HgO(s)+ H 2O(l)+ 2e －→2OH －(-OH a )+Hg(l)电池反应 H 2(2H p )+HgO(s)= Hg(l) + H 2O(l) （6）负极 3 H 2(2H p )-6e－→6H +( aq)正极 Sb 2O 3(s)+ 6H +( aq)+ 6e －→2Sb(s)+ 3H 2O(l) 电池反应 Sb 2O 3(s)+3 H 2(2H p )=2Sb(s)+ 3H 2O(l)（7）负极 Fe 2+(a 2) -e －→Fe 3+(a 1) 正极 Ag +(+Ag a )+e －→Ag(s)电池反应 Ag +(+Ag a )+ Fe 2+(a 2)= Ag(s)+ Fe 3+(a 1) （8）负极 2Na(Hg)(a am ) -2e －→2Na +(+Na a )+2Hg(l)正极 HgO(s) + H 2O(l) +2e －→Hg(l)+ 2OH －(-OH a )电池反应 2Na(Hg)(a am )+ HgO(s) + H 2O(l)=3Hg(l) +2Na +(+Na a )+2OH －(-OH a )2、试将下述化学反应设计成电池。
傅献彩《物理化学》第5版笔记和课后习题含考研真题详解(可逆电池的电动势及其应用)【圣才出品】
ΔrGmϴ＝－zEϴF
ΔrGmϴ＝－RTlnKaϴ
E=
RT zF
ln
K
a
3．由电动势 E 及温度系数求反应的ΔrHm 和ΔrSm
r Sm
zF
E T
p
等温条件下，有
r Hm
r Gm
T rSm
zEF
zFT
E T
p
五、电动势产生的机理（见表 9-1-2） 表 9-1-2 电动势相关概念
ΔrGm＝－zFE，ΔrGmӨ＝－zEӨF
r Sm
zF
E T
p
r Hm
zEF
zFT
E T
p
Qr
zFT
E T
p
Kaຫໍສະໝຸດ exp zE F RT
5．判断氧化还原反应的方向 【判据】E＞0，反应正向进行；E＜0，反应逆向进行。
9.2 课后习题详解
1．写出下列电池中各电极的反应和电池反应。
（8） Na(Hg)(aam )│Na+ (aNa+ ‖) OH (aOH )│HgO(s)│Hg(l)
解：电池中各电极的反应和电池反应如下：
（1）负极： H2 (pH2 ) 2H+ (aH+ )+2e 正极： Cl2 (pCl2 )+2e 2Cl (aCl )
电池反应： H 2 (p H2 )+Cl2 (p Cl2 )＝2HCl(aq)
（6）负极： 3H2 (pH2 ) 6H+ (aq)+6e
正极： Sb 2O 3 (s)+6H + (aq)+6e 2Sb(s) 3 H 2 O(l) 电池反应： 3H 2 (p H2 )+Sb 2O 3 (s)＝2Sb(s)+3H 2O(l)
大学物理第九章练习 参考答案
第九章 电磁感应 电磁场理论练 习 一一.选择题1. 在一线圈回路中，规定满足如图1所示的旋转方向时，电动势ε，磁通量Φ为正值。
若磁铁沿箭头方向进入线圈，则有（ B ）(A ) d Φ /dt < 0， ε < 0 ； (B ) d Φ /dt > 0， ε < 0 ； (C ) d Φ /dt > 0， ε > 0 ； (D ) d Φ /dt < 0， ε > 0。
2. 一磁铁朝线圈运动，如图2所示，则线圈内的感应电流的方向（以螺线管内流向为准）以及电表两端电势U A 和U B 的高低为（ C ）(A ) I 由A 到B ，U A >U B ； (B ) I 由B 到A ，U A <U B ； (C ) I 由B 到A ，U A >U B ； (D ) I 由A 到B ，U A <U B 。
3. 一长直螺线管，单位长度匝数为n ，电流为I ，其中部放一面积为A ，总匝数为N ，电阻为R 的测量线圈，如图3所示，开始时螺线管与测量线圈的轴线平行，若将测量线圈翻转180°，则通过测量线圈某导线截面上的电量∆q 为（ A ）(A ) 2μ0nINA /R ； (B ) μ0nINA /R ； (C ) μ0NIA /R ； (D ) μ0nIA /R 。
4. 尺寸相同的铁环和铜环所包围的面积中，磁通量的变化率相同，则环中（ A ） （A ）感应电动势相同，感应电流不同； （B ）感应电动势不同，感应电流相同； （C ）感应电动势相同，感应电流相同； （D ）感应电动势不同，感应电流不同。
二.填空题1．真空中一长度为0l 的长直密绕螺线管，单位长度的匝数为n ，半径为R ，其自感系数L可表示为0220l R n L πμ=。
2. 如图4所示，一光滑的金属导轨置于均匀磁场B 中，导线ab 长为l ，可在导轨上平行移动，速度为v ，则回路中的感应电动势ε=θsin Blv ，a 、b 两点的电势a U ＜ b U （填<、=、>），回路中的电流I=R Blv /sin θ，电阻R 上消耗的功率P=R Blv /)sin (2θ。
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1、写出下列电池中各电极上的反应和电池反应
（1）Pt，H2( )︱HCl(a)︱Cl2( )，Pt
（2）Pt，H2( )︱H+( )‖Ag+( )︱Ag(s)
（3）Ag(s)+AgI(s)︱I－( )‖Cl－( )︱AgCl(s)+Ag(s)
（4）Pb(s)+PbSO4(s)︱ ( )‖Cu( )︱Cu(s)
(5)Pt|H2(g)|H+(aH+)|O2(g)|Pt
(6)Pt|I2(s)|I(aI-)‖Cl(aCl-)|Cl2(g)|Pt
(7)Pt|H2(g)|H+(aH+)‖OH(aOH-)|H2(g)|Pt
负极反应：H2(g)→2H+(aH+)+2e-
正极反应：2H2O(l)+2e-→H2(g)+2OH(aOH-)
(2)= (1)=·mol-1
平衡常数则以指数形式减少
=×1015。
11、列式表示下列两组标准电极电势 之间的关系。
(1)Fe3++3e-→Fe(s), Fe2++2e-→Fe(s), Fe3++e-→Fe2+
(2)Sn4++4e-→Sn(s), Sn2++2e-→Sn(s), Sn4++2e-→Sn2+
Sn4++2e-→Sn2+……………③ =-2FE(Sn4+,Sn2+)
①-②=③, - =
得 4E(Sn4+,Sn)-2E(Sn2+,Sn)=2E(Sn4+,Sn2+)
即 E(Sn4+,Sn2+)=2E(Sn4+,Sn)-E(Sn2+,Sn)
13、试设计一个电池，使其进行下述反应
Fe2+( )+Ag+( ) Ag(s)+Fe3+( )
解 利用状态函数法，由各电极反应的吉布斯函数变化间的关系给出各电极反应的标准电极电势 之间的关系
(1) Fe3++3e-→Fe(s)…………① =-3FE(Fe3+,Fe)
Fe2++2e-→Fe(s)…………② =-2FE(Fe2+,Fe)
Fe3++e-→Fe2+……………③ =-FE(Fe3+,Fe2+)
5、电池Zn(s)︱ZnCl2·kg-1)︱AgCl(s)+Ag(s)的电动势E/V=。试计算在298K当电池有2mol电子的电量输出时，电池反应的 、 和 以及此过程的可逆热效应 。
解 当T=298K时，E/V=
=×10-4V·K-1
所以 =-zFE=-2×(96500C·mol-1)×=·mol-1
正极Ag+( )+e－→Ag(s)
电池反应Ag+( )+ Fe2+(a2)= Ag(s)+ Fe3+(a1)
（8）负极2Na(Hg)(aam) -2e－→2Na+( )+2Hg(l)
正极HgO(s) + H2O(l) +2e－→Hg(l)+ 2OH－( )
电池反应2Na(Hg)(aam)+ HgO(s) + H2O(l)=
3Hg(l) +2Na+( )+2OH－( )
2、试将下述化学反应设计成电池。
(1)AgCl(s)=Ag+(aAg+)+Cl(aCl-)
(2)AgCl(s)+ I(aI-)=AgI(s)+ Cl(aCl-)
(3)H2( )+HgO(s)=Hg(l)+H2O(l)
(4)Fe2+( )+ Ag+(aAg+)=Fe3+( )+ Ag(s)
已知 =, 298K时，PbCl2(s)在水中饱和溶液的浓度为 mol·kg-1。(设活度系数均等于1)。
解 电池负极 Pb(s)+2Cl-( )-2e-→PbCl2(s)
电池正极 2H+( )+2e-→H2( )
电池反应 Pb(s)+2Cl-( )+2H+( )= H2( )+PbCl2(s)
在计算E时，需要的 数值，这可由已知 =和PbCl2(s)在水中饱和溶液的浓度数据求算。
解 先设计成电池，然后写出电池反应验证
(1) Ag(s)|Ag+(aAg+)‖Cl(aCl-)|AgCl(s)|Ag(s)
(2) Ag(s)| AgI(s)|I(aI-)‖Cl(aCl-)|AgCl(s)|Ag(s)
(3)Pt|H2(g)|OH(aOH-)|HgO(s)|Hg(l)
(4) Pt|Fe3+( )，Fe2+( )‖Ag+(aAg+)| Ag(s)
正极Cl2( )+2e－→2Cl－( )
电池反应H2( )+Cl2( )=2HCl(a)
( )+2e－→2 Ag(s)
电池反应H2( )+2 Ag+( )=2 Ag(s)+ 2H+( )
（3）负极Ag(s)+ I－( )－e－→AgI(s)
正极AgCl(s) +e－→ Ag(s)+ Cl－( )
(5)2H2( )+O2( )=2H2O(l)
(6)Cl2( )+2I(aI-)=I2(s)+2Cl(aCl-)
(7)H2O(l)=H+(aH+)+OH(aOH-)
(8)Mg(s)+(1/2)O2(g)+H2O(l)=Mg(OH)2(s)
(9)Pb(s)+HgO(s)=Hg(l)+PbO(s)
(10)Sn2+( )+Tl3+( )= Sn4+( )+Tl+( )
Cd(s)+ I2(s)= Cd2+( )+I-( )
再计算E、 和 ，以此了解反应方程式的写法对这些数值的影响。
解 在反应方程式中Cd被氧化成Cd2+，应为负极；I2被还原成I-，应为正极。设计的电池为：Cd(s)|Cd2+( )‖I-( )|I2(s)|Pt
其电极和电池反应为：负极 Cd(s)-2e-→Cd2+( )
电池反应：2H2O(l)→2H+(aH+)+2OH(aOH-)
(8)Mg(s)|Mg2+(aMg2+)┆OH(aOH-)|O2(g)|Pt
负极反应：Mg(s)→Mg2+(aMg2+)+2e-
正极反应：(1/2)O2(g)+H2O(l) +2e-→2OH(aOH-)
电池反应：Mg(s)+ (1/2)O2(g)+H2O(l)→Mg2+(aMg2+)+2OH(aOH-)
已知水的生成热 。试求
（1）该电池的温度系数；
（2）该电池在273K时的电动势。设反应热在该温度区间内为常数。
解 上述电池的电池反应为
H2(p)+（1/2）O2(p)= H2O(l,p)
由此可知，水的标准摩尔生成热就是上述电池反应的焓变，即
（1）
（2）由吉布斯—亥姆霍兹公式 ，将ΔG=-zFE带入，得 ，因反应热在该温度区间内为常数，故将此式积分得 。将T1=298K,T2=273K,E1=, z=2,F=96500C·mol-1, 带入上式可计算得E2=。
解 (1)负极反应Cu(s)-2e－→Cu2+( )
正极反应2AgAc(s)+2e－→2Ag(s)+2Ac－( )
电池反应Cu(s)+2AgAc(s)=Cu2+( )+2Ac－( )+2Ag(s)
(2)
=-zFE= -2×(96500C·mol-1)×=·mol-1
=zF =2×(96500C·mol-1)×·K-1)
(9)Pb(s)|PbO(s)|H+(aH+)|HgO(s)|Hg(l)
负极反应：Pb(s)+H2O(l)→PbO(s)+2H+(aH+)+2e-
正极反应：HgO(s)+2H+(aH+)+2e-→Hg(l)+H2O(l)
电池反应：Pb(s)+ HgO(s)→PbO(s)+Hg(l)
(10)Pt|Sn2+( )，Sn4+( )‖Tl3+( )，Tl+( )|Pt
Cu(s)│Cu(Ac)2·kg-1)│AgAc(s)+Ag(s)
温度升至308K时，E= ，又知298K时 ， 。
(1)写出电极反应和电池反应；
(2)298K时，当电池可逆地输出2mol电子的电量时，求电池反应的 、 和 。设电动势E随T的变化率有定值。
(3)求醋酸银AgAc(s)的溶度积Ksp，设活度系数均为1。
正极 I2(s)+2e-→2I-( )
电池反应 Cd(s)+I2(s)=Cd2+( )+2I-( )
电池反应和所给的化学反应一致,说明所设计的电池是正确的。查标准电极电势表， =, =, 所以
E= - =（）=
=-zFE=-2×(96500C·mol-1)×
=·mol-1
当反应式的各项系数均缩小至原来的二分之一时,E是强度性质,数值不变; 是容量性质,数值缩小至原来的二分之一,即