PHẦN IV. Tự luận ( 3 điểm). Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 3.
Câu 1: Tính lực tương tác của hai electron cách nhau 1,0.10-10 m. Trong môi trường điện môi có . (Điện tích của electron là – 1,6.10-19 C).
Câu 2:
Hai tụ điện có điện dung lần lượt là C1 = 100 µF; C2 = 50 µFvà được mắc vào nguồn điện như hình vẽ. Biết hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là U = 12 V. Tính:
a) Điện dung của bộ tụ điện,
b) Hiệu điện thế giữa hai bản của mỗi tụ điện,
c) Điện tích của mỗi tụ điện.

Câu 3. Một đèn flash máy ảnh sử dụng tụ điện có điện dung C1 = 4 700 µF và được sạc bằng pin 12 V. Sau đó, tụ điện được ngắt khỏi pin và phóng điện qua đèn để hiệu điện thế giữa hai bản tụ là 9,0 V. Tính năng lượng tụ điện đã chuyển qua đèn.
Câu 4: Cho mạch điện kín như hình vẽ. Biết nguồn điện có suất điện động E = E = 12 V, điện trở trong r = 12 Ω nối với mạch ngoài gồm điện trở R1 = 6 Ω, R2 = 4 Ω, R3 = 8 Ω.

Điện trở dây nối không đáng kể.
a/ Tính cường độ dòng điện qua mạch chính?
b/ Tính phần năng lượng điện mà một đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua trong thời gian 2 phút?
Câu 5: Một acquy ô tô 12 V cung cấp dòng điện có cường độ 5 A trong thời gian 2 h. Năng lượng mà acquy cung cấp trong thời gian này là bao nhiêu jun?

Question

PHẦN IV. Tự luận ( 3 điểm). Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 3.
Câu 1: Tính lực tương tác của hai electron cách nhau 1,0.10-10 m. Trong môi trường điện môi có . (Điện tích của electron là – 1,6.10-19 C).
Câu 2:   
Hai tụ điện có điện dung lần lượt là C1 = 100 µF; C2 = 50 µFvà được mắc vào nguồn điện như hình vẽ. Biết hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là U = 12 V. Tính:
a) Điện dung của bộ tụ điện,
b) Hiệu điện thế giữa hai bản của mỗi tụ điện,
c) Điện tích của mỗi tụ điện.

Câu 3. Một đèn flash máy ảnh sử dụng tụ điện có điện dung C1 = 4 700 µF và được sạc bằng pin 12 V. Sau đó, tụ điện được ngắt khỏi pin và phóng điện qua đèn để hiệu điện thế giữa hai bản tụ là 9,0 V. Tính năng lượng tụ điện đã chuyển qua đèn.
Câu 4: Cho mạch điện kín như hình vẽ. Biết nguồn điện có suất điện động E  = E = 12 V, điện trở trong r = 12 Ω nối với mạch ngoài gồm điện trở R1 = 6 Ω, R2 = 4 Ω, R3 = 8 Ω.

Điện trở dây nối không đáng kể.
a/ Tính cường độ dòng điện qua mạch chính?
b/ Tính phần năng lượng điện mà một đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua trong thời gian 2 phút?
Câu 5: Một acquy ô tô 12 V cung cấp dòng điện có cường độ 5 A trong thời gian 2 h. Năng lượng mà acquy cung cấp trong thời gian này là bao nhiêu jun?

Accepted Answer

Câu 1: Tính lực tương tác của hai electron cách nhau 1,0 × 10⁻¹⁰ m.

Dữ liệu:
- Khoảng cách r = 1,0 × 10⁻¹⁰ m
- Điện tích electron q = 1,6 × 10⁻¹⁹ C
- Hằng số điện môi của chân không ε₀ = 8,85 × 10⁻¹² F/m
- Nếu môi trường có điện môi ε thì lực tính bằng:  
$$ F = \dfrac{1}{4\pi \varepsilon_0 \varepsilon} \dfrac{q_1 q_2}{r^2} $$

Giả sử môi trường có điện môi ε (bạn chưa cho giá trị ε, nếu không có giá trị cụ thể thì lấy ε = 1, tức là môi trường chân không).

Tính lực:

$$
F = \dfrac{1}{4\pi \times 8,85 \times 10^{-12} \times \varepsilon} \times \dfrac{(1,6 \times 10^{-19})^2}{(1,0 \times 10^{-10})^2}
$$

$$
= \dfrac{9 \times 10^{9}}{\varepsilon} \times \dfrac{2,56 \times 10^{-38}}{1,0 \times 10^{-20}} = \dfrac{9 \times 10^{9} \times 2,56 \times 10^{-18}}{\varepsilon} = \dfrac{2,304 \times 10^{-8}}{\varepsilon} \, (N)
$$

Nếu ε =1 thì:

$$
F = 2,3 \times 10^{-8} \, N
$$

**Đáp án Câu 1:** Lực tương tác giữa hai electron cách nhau 1,0 × 10⁻¹⁰ m trong môi trường có hằng số điện môi ε là:

$$
F = \dfrac{2,3 \times 10^{-8}}{\varepsilon} \, N
$$

Câu 2:

Cho:
- C1 = 100 µF = 100 × 10⁻⁶ F
- C2 = 50 µF = 50 × 10⁻⁶ F
- U = 12 V

a) Tính điện dung của bộ tụ điện.

Trước tiên cần biết cách mắc tụ: Nếu mắc song song thì:

$$
C_{bộ} = C_1 + C_2 = 100 + 50 = 150 \mu F
$$

Nếu mắc nối tiếp thì:

$$
\dfrac{1}{C_{bộ}} = \dfrac{1}{C_1} + \dfrac{1}{C_2} = \dfrac{1}{100} + \dfrac{1}{50} = \dfrac{1 + 2}{100} = \dfrac{3}{100}
$$

$$
C_{bộ} = \dfrac{100}{3} \approx 33,33 \mu F
$$

Nhưng đề không cho hình vẽ nên ta giả sử mắc nối tiếp (thường có bài này), nếu có hình vẽ vui lòng cung cấp.

Giả sử mắc nối tiếp:

a)

$$
C = \dfrac{C_1 C_2}{C_1 + C_2} = \dfrac{100 \times 50}{100 + 50} = \dfrac{5000}{150} = 33,33 \mu F
$$

b) Hiệu điện thế giữa hai bản của mỗi tụ:

Trong mạch nối tiếp, điện tích trên mỗi tụ điện bằng nhau:

$$
Q = C \times U = C_1 U_1 = C_2 U_2
$$

Và tổng hiệu điện thế:

$$
U = U_1 + U_2
$$

Ta có:

$$
U_1 = \dfrac{Q}{C_1}, \quad U_2 = \dfrac{Q}{C_2}
$$

Vì Q giống nhau nên:

$$
U = \dfrac{Q}{C_1} + \dfrac{Q}{C_2} = Q \left(\dfrac{1}{C_1} + \dfrac{1}{C_2}\right) = \dfrac{Q}{C}
$$

Do đó:

$$
Q = C \times U = 33,33 \times 10^{-6} \times 12 = 4 \times 10^{-4} C
$$

Sau đó:

$$
U_1 = \dfrac{Q}{C_1} = \dfrac{4 \times 10^{-4}}{100 \times 10^{-6}} = 4 V
$$

$$
U_2 = \dfrac{Q}{C_2} = \dfrac{4 \times 10^{-4}}{50 \times 10^{-6}} = 8 V
$$

Kiểm tra: 4 + 8 = 12 V đúng.

c) Điện tích mỗi tụ:

Như đã tính:

$$
Q_1 = Q_2 = Q = 4 \times 10^{-4} C
$$

**Đáp án Câu 2:**

a) Điện dung bộ tụ điện mắc nối tiếp: 33,33 µF

b) Hiệu điện thế trên tụ C1 là 4 V, trên tụ C2 là 8 V

c) Điện tích của mỗi tụ điện là 4 × 10⁻⁴ C

Câu 3:

Cho:

- C1 = 4700 µF = 4700 × 10⁻⁶ F = 4,7 × 10⁻³ F
- U1 = 12 V (điện áp ban đầu)
- U2 = 9 V (điện áp sau khi phóng điện)
- Năng lượng chuyển qua đèn là năng lượng tụ đã mất.

Công thức năng lượng tụ điện:

$$
W = \dfrac{1}{2} C U^2
$$

Năng lượng ban đầu:

$$
W_1 = \dfrac{1}{2} \times 4,7 \times 10^{-3} \times 12^2 = 0,5 \times 4,7 \times 10^{-3} \times 144 = 0,5 \times 4,7 \times 144 \times 10^{-3}
$$

$$
= 0,5 \times 676,8 \times 10^{-3} = 338,4 \times 10^{-3} = 0,3384 \, J
$$

Năng lượng cuối:

$$
W_2 = \dfrac{1}{2} \times 4,7 \times 10^{-3} \times 9^2 = 0,5 \times 4,7 \times 81 \times 10^{-3} = 0,5 \times 380,7 \times 10^{-3} = 190,35 \times 10^{-3} = 0,19035 \, J
$$

Năng lượng đã chuyển qua đèn:

$$
W = W_1 - W_2 = 0,3384 - 0,19035 = 0,14805 \, J
$$

**Đáp án Câu 3:** Năng lượng đã chuyển qua đèn là khoảng 0,148 J.

Câu 4:

Cho:

- E = 12 V
- r = 12 Ω
- R1 = 6 Ω
- R2 = 4 Ω
- R3 = 8 Ω

a) Tính cường độ dòng điện qua mạch chính.

Cách giải:

Bước 1: Tính điện trở tương đương mạch ngoài.

Giả sử R2 và R3 mắc song song:

$$
R_{23} = \dfrac{R_2 R_3}{R_2 + R_3} = \dfrac{4 \times 8}{4 + 8} = \dfrac{32}{12} = 2,67 \Omega
$$

Bước 2: Mạch ngoài gồm R1 nối tiếp với R23:

$$
R_{ngoai} = R_1 + R_{23} = 6 + 2,67 = 8,67 \Omega
$$

Bước 3: Tính tổng điện trở mạch:

$$
R_{tổng} = r + R_{ngoai} = 12 + 8,67 = 20,67 \Omega
$$

Bước 4: Cường độ dòng điện trong mạch chính:

$$
I = \dfrac{E}{R_{tổng}} = \dfrac{12}{20,67} = 0,58 A
$$

b) Tính năng lượng điện tiêu thụ trong 2 phút (t = 120 s)

Công suất tiêu thụ trên mạch ngoài:

$$
P = I^2 R_{ngoai} = (0,58)^2 \times 8,67 = 0,336 \times 8,67 = 2,91 W
$$

Năng lượng tiêu thụ:

$$
W = P \times t = 2,91 \times 120 = 349,2 J
$$

**Đáp án Câu 4:**

a) Cường độ dòng điện qua mạch chính là 0,58 A

b) Năng lượng tiêu thụ của đoạn mạch trong 2 phút là khoảng 349,2 J

Câu 5:

Cho:

- U = 12 V
- I = 5 A
- t = 2 h = 2 × 3600 = 7200 s

Năng lượng điện được cung cấp:

$$
W = U \times I \times t = 12 \times 5 \times 7200 = 432000 J
$$

**Đáp án Câu 5:** Năng lượng mà acquy cung cấp là 432000 J (432 kJ).

---

**Tóm tắt kết quả:**

1. Lực tương tác: $ F = \dfrac{2,3 \times 10^{-8}}{\varepsilon} $ N  
2. a) $ C = 33,33 \mu F $; b) $ U_1 = 4 V, U_2 = 8 V $; c) $ Q = 4 \times 10^{-4} C $  
3. Năng lượng chuyển qua đèn: 0,148 J  
4. a) Dòng điện mạch chính: 0,58 A; b) Năng lượng tiêu thụ 349,2 J  
5. Năng lượng acquy cung cấp: 432000 J

PHẦN IV. Tự luận ( 3 điểm). Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 3. Câu 1: Tính lực tương tác của hai electron cách nhau 1,0.10-10 m. Trong môi trường điện môi có . (Điện tích của electron là – 1,6.10-19...