Phần tự luận (7 điểm)

Ta có: \(R_{23}=\dfrac{R_2.R_3}{R_2+R_3}=\dfrac{10.10}{10+10}=5\Omega\)

Điện trở mạch ngoài là:

\(R=R_1+R_{23}=4+5=9\Omega\)

a. Cường độ dòng điện trong mạch chính:

\(I=\dfrac{E}{R+r}=\dfrac{10}{9+1}=1A\)

Suy ra: \(I_1=I=1A\)

Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R₁ là:

\(U_1=I_1R_1=1.4=4V\)

Ta có: \(U_{23}=I.R_{23}=1.5=5V\)

Vậy hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R₂, R₃ là: 

\(U_2=U_3=U_{23}=5V\)

b. Điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài trong 10 phút là:

\(A=P.t=I^2Rt=1^2.9.\left(10.60\right)=5400J\)

Công suất tỏa nhiệt trên điện trở R₁ là: \(P_1=I_1^2R_1=1^2.4=4W\)

Công suất tỏa nhiệt trên điện trở R₂ là: \(P_2=I_2^2R_2=\left(\dfrac{U_2}{R_2}\right)^2R_2=\dfrac{U_2^2}{R_2}=\dfrac{5^2}{10}=2,5W\)

Công suất tỏa nhiệt trên điện trở R₃ là:

\(P_3=\dfrac{U_3^2}{R_3}=\dfrac{5^2}{10}=2,5W\)

c. Công của nguồn điện sản ra trong 10 phút là:

\(A_{ng}=P_{ng}.t=EIt=10.1.\left(10.60\right)=6000J\)

Hiệu suất của nguồn điện:

\(H=\dfrac{A}{A_{ng}}=\dfrac{5400}{6000}=90\%\)

a. Số electron thừa ở quả cầu A là:

\(N_1=\dfrac{\left|-4,8.10^{-7}\right|}{1,6.10^{-19}}=3.10^{12}\) electron

Số electron thiếu ở quả cầu B là:

\(N_2=\dfrac{4.10^{-7}}{1,6.10^{-19}}=2,5.10^{12}\) electron

Lực tương tác điện giữa chúng là lực hút và có độ lớn là:

\(F=k\dfrac{\left|q_1q_2\right|}{r^2}=9.10^9.\dfrac{\left|-4,8.10^{-7}.4.10^{-7}\right|}{0,15^2}=7,68.10^{-2}N\)

b. Khi cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau rồi tách ra, điện tích mỗi quả cầu khi đó là:

\(q_1'=q_2'=\dfrac{q_1+q_2}{2}=\dfrac{-4,8.10^{-7}+4.10^{-7}}{2}=-0,4.10^{-7}C\)

a. Điện tích của tụ điện:

\(Q=CU=200.10^{-12}.5=10^{-9}C\)

b. Cường độ điện trường bên trong tụ điện là:

\(E=\dfrac{U}{d}=\dfrac{5}{0,2.10^{-3}}=25000\) V/m