40 câu Vật Lý Lớp 11 – Chương IV. Dòng điện. Mạch điện

Giải thích: Cường độ dòng điện được định nghĩa là lượng điện tích dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong một đơn vị thời gian. Công thức: I = q/t.
Đổi thời gian từ phút sang giây: t = 2 phút = 2 × 60 s = 120 s.
Cường độ dòng điện: I = 60 C / 120 s = 0,5 A.

Giải thích: Từ thông số định mức của bóng đèn, ta có hiệu điện thế định mức U_đm = 12 V và công suất định mức P_đm = 6 W.
Điện trở của bóng đèn khi hoạt động đúng định mức được tính bằng công thức: R = U_đm² / P_đm.
Thay số: R = (12 V)² / 6 W = 144 / 6 = 24 Ω.

Giải thích: Suất điện động của nguồn điện (E) được định nghĩa là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của nguồn điện. Về mặt vật lý, nó là công của lực lạ dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ cực âm sang cực dương bên trong nguồn điện. Đáp án C cũng đúng về giá trị của suất điện động trong trường hợp mạch hở, nhưng B là định nghĩa cơ bản nhất.

Giải thích: Nhiệt lượng mà bếp điện tỏa ra được tính bằng công thức: Q = P × t = U × I × t.
Đổi thời gian từ phút sang giây: t = 15 phút = 15 × 60 s = 900 s.
Thay số: Q = 220 V × 5 A × 900 s = 1100 W × 900 s = 990000 J.

Giải thích: Áp dụng định luật Ohm cho toàn mạch:
I = E / (R + r)
Trong đó: E = 12 V, R = 5 Ω, r = 1 Ω.
I = 12 V / (5 Ω + 1 Ω) = 12 / 6 = 2 A.

Công suất tiêu thụ trên điện trở ngoài R được tính bằng công thức:
P_ngoài = I² × R
P_ngoài = (2 A)² × 5 Ω = 4 × 5 = 20 W.
Vậy, cường độ dòng điện là 2 A và công suất tiêu thụ trên điện trở ngoài là 20 W.

Giải thích: Cường độ dòng điện được định nghĩa là I = Δq/Δt. Lượng điện tích Δq đi qua tiết diện trong thời gian Δt là tổng điện tích của n electron, tức là Δq = n × |e|.
Vậy, I = (n × |e|) / Δt
Từ đó, số electron n = (I × Δt) / |e|
Thay số: n = (1,6 A × 1 s) / (1,6 × 10^-19 C) = 10¹⁹ electron.

Giải thích: Điện trở của một dây dẫn được tính bằng công thức R = ρ × (L/S), trong đó ρ là điện trở suất, L là chiều dài dây và S là tiết diện của dây.
Đường kính d = 0,8 mm = 0,8 × 10^-3 m. Bán kính r = d/2 = 0,4 × 10^-3 m.
Tiết diện S = πr² = π × (0,4 × 10^-3)² = 3,14 × 0,16 × 10^-6 = 0,5024 × 10^-6 m².
Điện trở R = (1,7 × 10^-8 Ω.m × 20 m) / (0,5024 × 10^-6 m²) ≈ 0,6767 Ω.
Làm tròn đến 3 chữ số thập phân, R ≈ 0,677 Ω.

Giải thích: Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện (hay hiệu điện thế mạch ngoài) được tính bằng công thức U_ngoài = E - I × r, trong đó E là suất điện động, I là cường độ dòng điện và r là điện trở trong của nguồn.
Thay số: U_ngoài = 6 V - (1,2 A × 0,5 Ω) = 6 V - 0,6 V = 5,4 V.

Giải thích: Điện năng tiêu thụ được tính bằng công thức A = P × t, trong đó P là công suất và t là thời gian sử dụng.
Đầu tiên, đổi công suất từ Watt sang kilowatt: P = 150 W = 0,15 kW.
Tổng thời gian hoạt động của tủ lạnh: t = 30 ngày × 24 giờ/ngày = 720 giờ.
Lượng điện năng tiêu thụ: A = 0,15 kW × 720 h = 108 kWh.

Giải thích: Công suất tiêu thụ trên mạch ngoài R được tính bằng công thức P = I²R. Với cường độ dòng điện trong mạch kín I = E/(R+r), ta có P = (E/(R+r))² × R.
Để công suất P đạt giá trị cực đại, theo định lý truyền công suất cực đại, điện trở mạch ngoài R phải bằng điện trở trong r của nguồn điện. Tức là R = r.

Giải thích: Theo quy ước, chiều dòng điện là chiều dịch chuyển của các điện tích dương. Trong kim loại, dòng điện được tạo bởi sự dịch chuyển có hướng của các electron tự do, và chiều dịch chuyển của chúng ngược chiều với chiều dòng điện quy ước.

Giải thích: Áp dụng định luật Ohm cho đoạn mạch, cường độ dòng điện I = U/R. Với U = 10 V và R = 25 Ω, ta có I = 10 / 25 = 0,4 A.

Giải thích: Hiệu suất của nguồn điện (H) là tỉ số giữa công suất có ích (công suất tiêu thụ trên mạch ngoài, P_ngoài) và công suất toàn phần mà nguồn sản ra (P_{toàn phần}). Công thức tính: H = (P_ngoài / P_{toàn phần}) × 100% = (U_ngoàiI / EI) × 100% = (U_ngoài / E) × 100%.

Giải thích: Công suất tiêu thụ của điện trở được tính bằng công thức P = I²R. Với I = 0,8 A và R = 50 Ω, ta có P = (0,8)² × 50 = 0,64 × 50 = 32 W.

Giải thích: Cường độ dòng điện trong mạch kín được tính bằng công thức I = E / (R + r).
Với E = 9 V, R = 8 Ω, r = 1 Ω, ta có I = 9 / (8 + 1) = 9 / 9 = 1 A.
Công suất tỏa nhiệt trên điện trở trong của nguồn là P_r = I²r.
P_r = (1 A)² × 1 Ω = 1 W.

Giải thích: Theo quy ước, chiều dòng điện là chiều chuyển động của các điện tích dương. Các ion Na⁺ mang điện tích dương chuyển động theo một chiều. Các ion Cl^- mang điện tích âm chuyển động theo chiều ngược lại, nhưng sự chuyển động của điện tích âm theo chiều này cũng tương đương với sự chuyển động của điện tích dương theo chiều ngược lại (cùng chiều với Na⁺). Do đó, tổng điện lượng chuyển qua tiết diện trong 1 giây là tổng điện lượng do cả hai loại ion gây ra. Điện lượng do ion Na⁺ chuyển qua trong 1 giây: Q_Na = n_Na × e = 2 × 10¹⁸ × 1,6 × 10^-19 C = 0,32 C. Điện lượng do ion Cl^- chuyển qua trong 1 giây: Q_Cl = n_Cl × e = 3 × 10¹⁸ × 1,6 × 10^-19 C = 0,48 C. Tổng điện lượng chuyển qua tiết diện trong 1 giây: Q = Q_Na + Q_Cl = 0,32 C + 0,48 C = 0,8 C. Cường độ dòng điện là I = Q/t = 0,8 C / 1 s = 0,8 A.

Giải thích: Điện trở tương đương của đoạn mạch mắc nối tiếp là R_tđ = R₁ + R₂ = 10 Ω + 15 Ω = 25 Ω. Áp dụng định luật Ohm cho đoạn mạch, cường độ dòng điện chạy qua mạch là: I = U / R_tđ = 50 V / 25 Ω = 2 A.

Giải thích: Áp dụng định luật Ohm cho toàn mạch, ta có công thức: E = I(R + r). Từ trường hợp 1: Khi R₁ = 2 Ω và I₁ = 2 A, ta có phương trình (1): E = 2(2 + r) = 4 + 2r. Từ trường hợp 2: Khi R₂ = 4 Ω và I₂ = 1,5 A, ta có phương trình (2): E = 1,5(4 + r) = 6 + 1,5r. Giải hệ phương trình gồm (1) và (2): 4 + 2r = 6 + 1,5r 2r - 1,5r = 6 - 4 0,5r = 2 r = 4 Ω. Thay r = 4 Ω vào phương trình (1): E = 4 + 2(4) = 4 + 8 = 12 V. Vậy, suất điện động của nguồn là 12 V và điện trở trong là 4 Ω.

Giải thích: Công suất toàn phần của nguồn điện (còn gọi là công suất sản ra của nguồn) được tính bằng công thức P_tp = E × I. Trong đó: E = 10 V (suất điện động của nguồn) I = 2 A (cường độ dòng điện trong mạch) Thay số vào công thức, ta được: P_tp = 10 V × 2 A = 20 W.

Giải thích: Khi bóng đèn mắc vào nguồn điện, nó trở thành điện trở mạch ngoài của mạch kín. Cường độ dòng điện chạy trong mạch kín được tính bằng định luật Ohm cho toàn mạch: I = E / (R_đ + r) I = 18 V / (8 Ω + 1 Ω) = 18 V / 9 Ω = 2 A. Công suất tiêu thụ của bóng đèn (công suất tỏa nhiệt trên điện trở của đèn) được tính bằng công thức: P_đèn = I² × R_đ P_đèn = (2 A)² × 8 Ω = 4 × 8 W = 32 W.

Giải thích: Cường độ dòng điện được định nghĩa là lượng điện tích dịch chuyển qua một tiết diện thẳng của vật dẫn trong một đơn vị thời gian. Theo định nghĩa, 1 Ampe (A) tương ứng với 1 Culông (C) điện tích chạy qua trong 1 giây (s). Do đó, I = Q/t.

Giải thích: Đối với hai điện trở mắc song song, điện trở tương đương R_tđ được tính bằng công thức: ¹/_Rtđ = ¹/_R1 + ¹/_R2.
Thay số: ¹/_Rtđ = ¹/₃₀ + ¹/₆₀ = ²/₆₀ + ¹/₆₀ = ³/₆₀ = ¹/₂₀.
Vậy R_tđ = 20 Ω.

Giải thích: Theo định luật Ohm cho toàn mạch, suất điện động của nguồn (Ɛ) bằng tổng hiệu điện thế mạch ngoài (U) và độ giảm thế trên điện trở trong (Ir). Công thức đúng là Ɛ = U + Ir. Đây là biểu thức cơ bản mô tả mối quan hệ giữa các đại lượng trong mạch điện kín có nguồn.

Giải thích: Điện năng tiêu thụ A được tính bằng công suất P nhân với thời gian t: A = P × t.
Trong đó, P = 1000 W.
Thời gian t = 1 giờ = 1 × 3600 giây = 3600 s.
Vậy A = 1000 W × 3600 s = 3.600.000 J = 3,6 × 10⁶ J.

Giải thích: Khi pin bị đoản mạch, điện trở mạch ngoài R = 0. Cường độ dòng điện đoản mạch (I_đm) được tính bằng công thức Định luật Ohm cho toàn mạch: I_đm = Ɛ / (R + r).
Thay số: I_đm = 1,5 V / (0 Ω + 0,2 Ω) = 1,5 / 0,2 = 7,5 A.

Giải thích: Để có dòng điện, cần có các hạt tải điện tự do. Để dòng điện là không đổi (hoặc duy trì), cần phải có một hiệu điện thế không đổi được duy trì bởi nguồn điện và mạch điện phải kín để các điện tích có thể dịch chuyển liên tục, tạo thành dòng.

Giải thích: Đầu tiên, tính điện trở tương đương của đoạn mạch song song R₁ // R₂:
R₁₂ = (R₁ × R₂) / (R₁ + R₂) = (12 × 24) / (12 + 24) = 288 / 36 = 8 Ω.
Tiếp theo, tính điện trở tương đương của toàn mạch (R₁₂ nối tiếp R₃):
R_tđ = R₁₂ + R₃ = 8 + 6 = 14 Ω.
Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính (chính là cường độ dòng điện qua R₃ vì R₃ mắc nối tiếp với đoạn mạch song song) là:
I = U / R_tđ = 36 V / 14 Ω ≈ 2,57 A.
Ồ, có vẻ tôi đã tính nhầm số liệu khi tạo câu hỏi, kết quả không phải số nguyên. Hãy điều chỉnh lại R₃ để có số đẹp hơn. Ví dụ, nếu R₃ = 4 Ω thì R_tđ = 8 + 4 = 12 Ω, I = 36/12 = 3 A. Hoặc nếu R₃ = 10 Ω thì R_tđ = 8+10 = 18 Ω, I = 36/18 = 2A. Tôi sẽ dùng R₃ = 4 Ω để kết quả là số nguyên đẹp.

Sửa lại câu hỏi và giải thích với R₃ = 4 Ω:
R₁₂ = (R₁ × R₂) / (R₁ + R₂) = (12 × 24) / (12 + 24) = 288 / 36 = 8 Ω.
R_tđ = R₁₂ + R₃ = 8 + 4 = 12 Ω.
I = U / R_tđ = 36 V / 12 Ω = 3 A.
Vì R₃ mắc nối tiếp với đoạn mạch song song, nên cường độ dòng điện qua R₃ chính là cường độ dòng điện mạch chính. Vậy I₃ = 3 A.

Giải thích: Suất điện động (Ɛ) của nguồn điện được định nghĩa là tỉ số giữa công của lực lạ (A_lạ) thực hiện dịch chuyển điện tích và độ lớn của điện tích đó (q). Tức là Ɛ = A_lạ / q. Đáp án B mô tả bản chất của công của lực lạ, còn C là một giá trị bằng suất điện động khi mạch ngoài hở, nhưng D là định nghĩa chính xác nhất.

Giải thích: Công suất của bóng đèn P = 12 W = 0,012 kW.
Thời gian sử dụng mỗi ngày t_ngày = 6 giờ.
Tổng thời gian sử dụng trong 30 ngày T = 6 giờ/ngày × 30 ngày = 180 giờ.
Điện năng tiêu thụ trong 30 ngày A = P × T = 0,012 kW × 180 h = 2,16 kWh.
Số tiền phải trả = Điện năng tiêu thụ × Giá điện = 2,16 kWh × 2800 đồng/kWh = 6048 đồng.

Giải thích: Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn được tính bằng công thức U_ngoài = E - I.r, trong đó I là cường độ dòng điện trong mạch. Cường độ dòng điện I = E / (R + r).
Khi R = 0 (đoản mạch), I = E/r, khi đó U_ngoài = E - (E/r).r = E - E = 0.
Khi R tăng, mẫu số (R + r) tăng, do đó I giảm. Khi I giảm, tích I.r giảm.
Vì U_ngoài = E - I.r, khi I.r giảm thì U_ngoài sẽ tăng.
Khi R → ∞ (mạch hở), I → 0. Khi đó U_ngoài = E - 0.r = E.
Vậy, khi R tăng dần từ 0 đến vô cùng, hiệu điện thế U_ngoài sẽ tăng dần từ 0 đến E.

Giải thích: Điện lượng chuyển qua tiết diện dây dẫn trong thời gian t là Q = I × t. Trong đó: I = 0,05 A, t = 2 phút = 2 × 60 = 120 s. Vậy Q = 0,05 × 120 = 6 C. Số electron đi qua tiết diện là n = Q / e. Với e = 1,6 × 10^-19 C. n = 6 / (1,6 × 10^-19) = 3,75 × 10¹⁹ electron.

Giải thích: Đường kính của dây dẫn là d = 1 mm = 10^-3 m. Bán kính của dây dẫn là r = d/2 = 0,5 × 10^-3 m. Tiết diện của dây dẫn là S = π × r² = 3,14 × (0,5 × 10^-3)² = 3,14 × 0,25 × 10^-6 = 0,785 × 10^-6 m². Điện trở của dây dẫn được tính bằng công thức R = ρ × l / S. Với ρ = 1,7 × 10^-8 Ω.m, l = 100 m. R = (1,7 × 10^-8 × 100) / (0,785 × 10^-6) = (1,7 × 10^-6) / (0,785 × 10^-6) = 1,7 / 0,785 ≈ 2,1656 Ω. Làm tròn đến 3 chữ số thập phân, ta được R ≈ 2,166 Ω.

Giải thích: Công suất tiêu thụ trên mạch ngoài của một nguồn điện đạt giá trị cực đại khi điện trở mạch ngoài bằng điện trở trong của nguồn. Trong trường hợp này, điện trở trong của nguồn là r = 2 Ω. Vậy, để công suất tiêu thụ trên mạch ngoài đạt cực đại, điện trở mạch ngoài R phải bằng 2 Ω.

Giải thích: Hiệu suất của động cơ được tính bằng công thức H = P_{hữu ích} / P_điện. Trong đó P_{hữu ích} là công suất cơ học (75 W), P_điện là công suất điện mà động cơ tiêu thụ. Ta có H = 80% = 0,8. P_điện = P_{hữu ích} / H = 75 W / 0,8 = 93,75 W. Mặt khác, công suất điện của động cơ được tính bằng P_điện = U × I. Với U = 12 V. Cường độ dòng điện chạy qua động cơ là I = P_điện / U = 93,75 W / 12 V = 7,8125 A. Làm tròn đến 2 chữ số thập phân, ta được I ≈ 7,81 A.

Giải thích: Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện (còn gọi là hiệu điện thế mạch ngoài) được tính bằng công thức U = E - I × r. Trong đó: E = 6 V (suất điện động của nguồn), I = 2 A (cường độ dòng điện trong mạch), r = 0,5 Ω (điện trở trong của nguồn). Thay số vào công thức: U = 6 V - (2 A × 0,5 Ω) = 6 V - 1 V = 5 V.

Giải thích: Cường độ dòng điện được định nghĩa là lượng điện tích chuyển qua một tiết diện thẳng của vật dẫn trong một đơn vị thời gian: I = Q/t.
Từ đó, lượng điện tích Q = I × t.
Đổi thời gian từ phút sang giây: t = 5 phút = 5 × 60 giây = 300 giây.
Thay số: Q = 2 A × 300 s = 600 C.

Giải thích: Theo định luật Ohm cho đoạn mạch, điện trở của dây nung bếp điện được tính bằng công thức R = U/I.
Trong đó: U = 220 V (hiệu điện thế), I = 4 A (cường độ dòng điện).
Thay số: R = 220 V / 4 A = 55 Ω.

Giải thích: Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện được tính bằng công thức U = E - Ir, trong đó r là điện trở trong của nguồn và I là cường độ dòng điện trong mạch.
Khi có dòng điện chạy qua (I > 0), luôn có một độ giảm thế Ir trên điện trở trong của nguồn. Độ giảm thế này chính là phần năng lượng bị tiêu hao bên trong nguồn, làm cho hiệu điện thế thực tế giữa hai cực của nguồn (U) nhỏ hơn suất điện động (E) của nó.
Do đó, nguyên nhân chính là do sự tiêu hao năng lượng trên điện trở trong của nguồn.

Giải thích: Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn được tính theo công thức Q = P × t, với P là công suất điện và t là thời gian.
Công suất điện P có thể tính bằng công thức P = U²/R.
Trong đó: U = 10 V, R = 20 Ω.
Công suất của dây điện trở là: P = (10 V)² / 20 Ω = 100 / 20 = 5 W.
Nhiệt lượng tỏa ra trong 30 giây là: Q = 5 W × 30 s = 150 J.

Giải thích: Đầu tiên, ta cần tính cường độ dòng điện chạy trong mạch theo định luật Ohm cho toàn mạch:
I = E / (R + r)
Trong đó: E = 15 V, R = 4 Ω, r = 1 Ω.
I = 15 V / (4 Ω + 1 Ω) = 15 V / 5 Ω = 3 A.
Độ giảm thế trên điện trở trong của nguồn điện được tính bằng công thức ΔU_r = I × r.
ΔU_r = 3 A × 1 Ω = 3 V.