Em cùng làm từng câu nhé:
---
**Câu 1:**
Cho:
- Điện tích Q tại O gây cường độ điện trường tại A: \( E_A = 3000\, V/m \)
- Cường độ điện trường tại B: \( E_B = 2000\, V/m \)
- O nằm giữa A và B, A, B, O thẳng hàng
- I là trung điểm AB, tính cường độ điện trường tại I
Phân tích:
O nằm giữa A và B, cường độ điện trường do điện tích điểm Q tại vị trí cách đều. Điểm I là trung điểm AB, vậy ta tính được khoảng cách từ O đến I và từ O đến A, B.
Giả sử khoảng cách OA = \( d_1 \), OB = \( d_2 \), và vì O nằm giữa A và B nên \( AB = d_1 + d_2 \).
Cường độ điện trường do điện tích điểm là:
\[ E = k \frac{|Q|}{r^2} \]
Vì \( E_A = 3000 \), \( E_B = 2000 \), nên:
\[ E_A \propto \frac{1}{d_1^2} \Rightarrow 3000 = \frac{k|Q|}{d_1^2} \]
\[ E_B \propto \frac{1}{d_2^2} \Rightarrow 2000 = \frac{k|Q|}{d_2^2} \]
Từ đó:
\[
\frac{3000}{2000} = \frac{d_2^2}{d_1^2} = \frac{3}{2} \Rightarrow \frac{d_2}{d_1} = \sqrt{\frac{3}{2}} \approx 1,2247
\]
Vì O nằm giữa A và B, ta đặt:
\[
d_1 = d, \quad d_2 = 1,2247 d
\]
Khoảng cách AB là:
\[
AB = d_1 + d_2 = d + 1,2247 d = 2,2247 d
\]
Trung điểm I cách O như sau: I nằm giữa A và B, là trung điểm của AB, nên khoảng cách từ O đến I:
- Nếu I nằm giữa O và A thì khoảng cách OI = \( d_1/2 = d/2 \)
- Nếu I nằm giữa O và B thì khoảng cách OI = \( d_2/2 = 1,2247 d / 2 \)
Nhưng O nằm giữa A và B, nên I nằm giữa A và B, vậy vị trí I là trung điểm AB. Vì thế:
Khoảng cách từ O đến I là:
\[
OI = \frac{d_2 - d_1}{2} = \frac{1,2247 d - d}{2} = 0,11235 d
\]
Vì I nằm giữa O và B nếu \( d_2 > d_1 \), nghĩa là I cách O về phía B với khoảng cách \( 0,11235 d \).
Cường độ điện trường tại I do Q tạo ra là:
\[
E_I = k \frac{|Q|}{r_I^2} = \frac{k|Q|}{(OI)^2} = \frac{k|Q|}{(0,11235 d)^2}
\]
Nhưng \( \frac{k|Q|}{d^2} = 3000 \) (từ E_A) nên:
\[
E_I = 3000 \times \frac{1}{(0,11235)^2} = 3000 \times \frac{1}{0,01261} \approx 3000 \times 79,31 = 237930\, V/m
\]
Đây là cường độ điện trường rất lớn, có thể sai về giả thiết hoặc cách xác định khoảng cách I.
**Cách khác:** vì O nằm giữa A và B, cường độ điện trường ở I do Q gây ra có thể coi là vector, vì E hướng ra hay vào tùy dấu Q.
Ở đây, vì O nằm giữa A và B, và cường độ điện trường tại A lớn hơn tại B, khoảng cách OA nhỏ hơn OB. Để cường độ điện trường tại I, ta cần tính vector tổng.
Giả sử:
- Khoảng cách OA = \( d_1 = a \)
- Khoảng cách OB = \( d_2 = b \)
- O nằm giữa A và B, trên trục x
- Trung điểm I có tọa độ:
\[
x_I = \frac{-a + b}{2}
\]
Cường độ điện trường tại I là:
\[
E_I = k \frac{|Q|}{(x_I)^2}
\]
Nhưng nếu I nằm giữa O và B hoặc O và A, ta cần tính vector tổng.
Tóm lại:
Vì O nằm giữa A và B, nên \( AB = a + b \). Trung điểm I cách O một khoảng:
\[
OI = \frac{b - a}{2}
\]
Cường độ điện trường tại I:
\[
E_I = k \frac{|Q|}{OI^2}
\]
Từ:
\[
E_A = \frac{k|Q|}{a^2} = 3000, \quad E_B = \frac{k|Q|}{b^2} = 2000
\]
Suy ra:
\[
\frac{3000}{2000} = \frac{b^2}{a^2} = \frac{3}{2} \Rightarrow \frac{b}{a} = \sqrt{\frac{3}{2}} \approx 1,2247
\]
Chọn \( a = 1 \) thì \( b = 1,2247 \)
Khoảng cách từ O đến I là:
\[
OI = \frac{b - a}{2} = \frac{1,2247 - 1}{2} = 0,11235
\]
Từ đó:
\[
E_I = \frac{k|Q|}{OI^2} = \frac{k|Q|}{(0,11235)^2} = \frac{k|Q|}{0,01261}
\]
Vì \( k|Q| = E_A \times a^2 = 3000 \times 1^2 = 3000 \), vậy:
\[
E_I = \frac{3000}{0,01261} = 237,930 V/m \approx 238,000 V/m
\]
Kết luận: cường độ điện trường tại trung điểm I là khoảng 238,000 V/m.
---
**Câu 2:**
Dòng điện \( I = 5\, A \) chạy trong thời gian \( t = 2\, phút = 120\, s \). Điện lượng chuyển qua bóng đèn là:
\[
Q = I \times t = 5 \times 120 = 600\, C
\]
---
**Câu 3:**
Điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn trong 4,0s là \( Q = 20\, C \).
Điện lượng dịch chuyển trong 1,0s là:
\[
Q_{1s} = \frac{20}{4} = 5\, C
\]
Số electron đi qua tiết diện trong 1s là:
\[
n = \frac{Q_{1s}}{e} = \frac{5}{1,6 \times 10^{-19}} = 3,125 \times 10^{19}
\]
So sánh với \( x \times 10^{19} \), ta có:
\[
x = 3,125
\]
Làm tròn đến hàng phần trăm: \( x = 3,13 \)
---
**Câu 4:**
Hai thanh ghép nối tiếp: đồng (1) và graphit (2).
Cho:
\[
\rho_{01} = 1,8 \times 10^{-8} \, \Omega.m, \quad \alpha_1 = 4,3 \times 10^{-3} K^{-1}
\]
\[
\rho_{02} = 1,2 \times 10^{-5} \, \Omega.m, \quad \alpha_2 = -5 \times 10^{-4} K^{-1}
\]
Tiết diện đồng là S, graphit là 8S.
Điện trở tổng:
\[
R = R_1 + R_2
\]
Trong đó:
\[
R_1 = \rho_1 \frac{l_1}{S}, \quad R_2 = \rho_2 \frac{l_2}{8S}
\]
Điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ:
\[
\rho = \rho_0 (1 + \alpha \Delta T)
\]
Điện trở tổng:
\[
R = \frac{\rho_{01}(1 + \alpha_1 \Delta T) l_1}{S} + \frac{\rho_{02}(1 + \alpha_2 \Delta T) l_2}{8S}
\]
Điện trở không phụ thuộc nhiệt độ nên:
\[
\frac{dR}{dT} = 0
\]
Tính đạo hàm theo \( \Delta T \):
\[
\frac{dR}{dT} = \frac{\rho_{01} \alpha_1 l_1}{S} + \frac{\rho_{02} \alpha_2 l_2}{8 S} = 0
\]
Rút gọn:
\[
\rho_{01} \alpha_1 l_1 + \frac{\rho_{02} \alpha_2 l_2}{8} = 0
\]
Ta cần tìm tỉ số \( \frac{l_1}{l_2} \):
\[
\rho_{01} \alpha_1 l_1 = - \frac{\rho_{02} \alpha_2 l_2}{8} \Rightarrow \frac{l_1}{l_2} = - \frac{\rho_{02} \alpha_2}{8 \rho_{01} \alpha_1}
\]
Thay số:
\[
\rho_{01} = 1,8 \times 10^{-8} \, \Omega.m, \quad \alpha_1 = 4,3 \times 10^{-3}
\]
\[
\rho_{02} = 1,2 \times 10^{-5} \, \Omega.m, \quad \alpha_2 = -5 \times 10^{-4}
\]
Lưu ý \(\alpha_2 < 0\), nên dấu trừ bên ngoài cho kết quả dương:
\[
\frac{l_1}{l_2} = - \frac{1,2 \times 10^{-5} \times (-5 \times 10^{-4})}{8 \times 1,8 \times 10^{-8} \times 4,3 \times 10^{-3}} = \frac{1,2 \times 10^{-5} \times 5 \times 10^{-4}}{8 \times 1,8 \times 10^{-8} \times 4,3 \times 10^{-3}}
\]
Tính tử số:
\[
1,2 \times 10^{-5} \times 5 \times 10^{-4} = 6 \times 10^{-9}
\]
Tính mẫu số:
\[
8 \times 1,8 \times 10^{-8} \times 4,3 \times 10^{-3} = 8 \times 1,8 \times 4,3 \times 10^{-11} = 8 \times 1,8 \times 4,3 \times 10^{-11}
\]
Tính \(8 \times 1,8 = 14,4\),
\(14,4 \times 4,3 = 61,92\),
Vậy mẫu số là:
\[
61,92 \times 10^{-11} = 6,192 \times 10^{-10}
\]
Kết quả:
\[
\frac{l_1}{l_2} = \frac{6 \times 10^{-9}}{6,192 \times 10^{-10}} \approx 9,69
\]
Làm tròn tới hàng phần mười:
\[
\boxed{9,7}
\]
---
**Tóm tắt kết quả:**
1. \( E_I \approx 238,000\, V/m \)
2. \( Q = 600\, C \)
3. \( x = 3,13 \)
4. \( \frac{l_1}{l_2} = 9,7 \)
Nếu em cần giải thích chi tiết phần nào, cứ hỏi nhé!