PHẦN III. Trả lời ngắn, 1 điểm
Câu 1:
Dòng điện I = 2 A
Thời gian t = 1 giờ = 3600 s
Điện tích q = I × t = 2 × 3600 = 7200 C
Đáp án: 7200 C
---
Câu 2:
Số electron trong 1 giây: n = 1,25 × 10^19 electron
Điện tích của một electron: e = 1,6 × 10^(-19) C
Cường độ dòng điện trong 1 giây: I = n × e = 1,25 × 10^19 × 1,6 × 10^(-19) = 2 A
Thời gian t = 2 phút = 120 s
Tuy nhiên, câu hỏi yêu cầu cường độ dòng điện chạy qua tiết diện đó trong 2 phút, cường độ dòng điện là đại lượng không phụ thuộc thời gian, nên cường độ dòng điện vẫn là I = 2 A
Đáp án: 2 A
---
Câu 3:
Hiệu điện thế ban đầu U₁ = 12 V
Dòng điện ban đầu I₁ = 0,3 A
Giảm hiệu điện thế ΔU = 4 V
Hiệu điện thế mới U₂ = 12 - 4 = 8 V
Giả sử dây dẫn tuân theo định luật Ohm: I = U / R => R = U₁ / I₁ = 12 / 0,3 = 40 Ω
Dòng điện mới: I₂ = U₂ / R = 8 / 40 = 0,2 A
Đáp án: 0,2 A
---
Câu 4:
Công thực hiện A = 840 mJ = 840 × 10^(-3) J = 0,84 J
Điện tích q = 7 × 10^(-2) C
Suất điện động ξ = A / q = 0,84 / (7 × 10^(-2)) = 12 V
Đáp án: 12 V
---
PHẦN IV. Tự luận
Dữ liệu:
ξ = 12 V
r = 2 Ω (điện trở trong nguồn)
R₁ = R₂ = 6 Ω
Đèn: 6 V - 3 W
Dòng điện qua các phần I₁ = I₂ = I_đèn = I
---
a) Tính cường độ dòng điện I và hiệu điện thế U qua mỗi điện trở
Tổng điện trở ngoài mạch: R = R₁ + R₂ = 6 + 6 = 12 Ω
Tổng điện trở mạch: R_total = R + r = 12 + 2 = 14 Ω
Cường độ dòng điện trong mạch:
I = ξ / R_total = 12 / 14 ≈ 0,857 A
Hiệu điện thế qua điện trở ngoài (R₁ + R₂):
U = I × R = 0,857 × 12 ≈ 10,3 V
Hiệu điện thế qua mỗi điện trở:
U₁ = U₂ = 10,3 / 2 ≈ 5,15 V
Hiệu điện thế qua đèn U_đèn = U₁ hoặc U₂ = 5,15 V (giả sử đèn mắc song song với R₁ hoặc R₂, nhưng theo sơ đồ đèn mắc nối tiếp với R₂ hoặc R₁, cần xác định lại sơ đồ; giả sử đèn thay thế một trong hai điện trở 6 Ω)
---
b) Nhiệt lượng tỏa ra ở đèn sau 2 phút
Công suất định mức của đèn P_đèn = 3 W
Điện áp định mức U_đèn = 6 V
Điện trở đèn:
R_đèn = U_đèn² / P_đèn = 6² / 3 = 36 / 3 = 12 Ω
Dòng điện qua đèn (nối tiếp với các điện trở) I ≈ 0,857 A (đã tính)
Nhiệt lượng tỏa ra Q = I² × R_đèn × t
t = 2 phút = 120 s
Q = (0,857)² × 12 × 120 ≈ 0,734 × 12 × 120 ≈ 1056 J
Đèn sáng:
Dòng điện thực tế I = 0,857 A
Điện áp qua đèn U = I × R_đèn = 0,857 × 12 ≈ 10,3 V (lớn hơn định mức 6 V), đèn có thể sáng mạnh hoặc hư hỏng, tuy nhiên theo tính toán sơ bộ đèn sáng bình thường.
---
c) Tính hiệu suất của nguồn
Công suất tiêu thụ của mạch ngoài:
P_ngoaimạch = I² × R = (0,857)² × 12 ≈ 8,8 W
Công suất tiêu thụ trong nguồn:
P_nguon = I² × r = (0,857)² × 2 ≈ 1,47 W
Công suất toàn mạch:
P_toan = ξ × I = 12 × 0,857 ≈ 10,3 W
Hiệu suất η = công suất mạch ngoài / công suất toàn mạch
η = 8,8 / 10,3 ≈ 0,854 ≈ 85,4 %
---
Tóm lại:
a) I ≈ 0,86 A; U qua mỗi điện trở ≈ 5,15 V
b) Nhiệt lượng tỏa ra ở đèn sau 2 phút ≈ 1056 J; đèn sáng bình thường
c) Hiệu suất của nguồn ≈ 85,4 %