Đáp án đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh Vật lí 12 - Năm học 2009-2010 - Sở GD & ĐT Bắc Ninh

SỞ GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO 
BẮC NINH 
KỲ THI HỌC SINH GIỎI THPT CẤP TỈNH 
NĂM HỌC 2009 – 2010 
Mụn : Vật lý Lớp 12 
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC 
 Bài Nội dung Điểm 
+ Cỏc thời điểm vật qua vị trớ x1 được xỏc định từ p/t : 
1
18sin(10 ) 4( ) sin(10 ) 10 2
2 2 2 2 6
1 (1), 1,2,...
30 5
x x t cm t t k
kt k
p p p pp p p p= = + = ị + = ị + = +
ị = - + =
và 
5 110 2 (2), 0,1, 2,...
2 6 30 5
kt k kp pp p+ = + ị + = 
Trong đú (1) ứng với cỏc thời điểm vật qua vị trớ x1 theo chiều dương; (2) ứng với cỏc thời điểm 
vật qua vị trớ x1 theo chiều õm. 
0,5 
+ Từ p/t dao động ta cú khi 0 8sin 8
2
t x p= ị = = cm, vật bắt đầu chuyển động từ biờn 
dương, vỡ vậy nú sẽ qua vị trớ x1 lần thứ nhất theo chiều õm, do vậy nú sẽ qua vị trớ x1 lần thứ 
hai theo chiều dương.Trong số 2010 lần qua vị trớ x1 thỡ cú 1005 lần vật qua vị trớ x1 theo chiều 
dương. Vậy thời điểm vật qua vị trớ x1 lần thứ 2010 là : Từ (1) ta cú : 
1 1 1005 1201 200,967
30 5 30 5 30
kt t= - + = - + ị = - ằ s. 
0,5 
1 
 + Trong 1003 lần qua vị trớ x1 theo chiều dương quóng đường mà vật đi được là 
S1 = 1003.4.8 = 32096cm. 
+ Kể từ khi vật qua VTCB lần 1 đến hết chu kỡ đầu tiờn (trong đú cú 1 lần qua x1 theo chiều 
dương) quóng đường vật đi được là S2 = 3A = 24 cm. 
+ Ở chu kỡ cuối cựng khi vật đi đến vị trớ x1 theo chiều dương lần thứ 1005 quóng đường nú đi 
được là : S3 = 3A + 4 = 28 cm. 
Vậy toàn bộ quóng đường vật đi được là : S = S1 + S2 + S3 = 32148 cm = 321,48 m 
0,5 
0,5 
 + l = v/f = 2 cm 
 Vỡ hai nguồn súng ngược pha nờn điều kiện để súng tổng hợp cú biờn độ cực đại: 
 d2 – d1 = l/2 + kl. 
 Chọn gốc tọa độ tại O là trung điểm của AB. Vị trớ của một điểm cú biờn độ cực đại cỏch O 
đoạn: x = l/4 + kl/2. 
0,5 
+ Vỡ hai phớa đối xứng nhau qua O nờn số võn mỗi phớa của O bằng nhau số võn ở một phớa của 
O thỏa món: 6 > l/4 + kl/2 > 0 
 Thay l = 2 cm và giải ta được 0 < k < 6. ( k = 0; 1; 2; 3; 4; 5). 
 k nhận 6 giỏ trị, vậy mỗi phớa của O cú 6 điểm dao động với biờn độ cực đại. 
0,5 
+ Khoảng cỏch giữa 2 điểm xa nhau nhất dao động với biờn độ cực đại là khoảng cỏch giữa 2 
cực đại thứ 6 ở 2 phớa của O : Dd = 2(l/4 + 5l/2) = 11 cm. 
0,5 
+ Điều kiện cú cực tiểu giao thoa là d2 – d1 = kl 0,25 
Gọi khoảng cỏch 2 nguồn là l ta cú 2 2l x x kl+ - = (1) 0,25 
 + Khi x càng lớn thỡ võn cực tiểu càng gần võn trung tõm. Vậy x lớn nhất ứng với võn cực tiểu 
bậc 1. 
0,5 
2 
 Thay số vào (1) ta được x = 35 cm. 0,5 
Ta cú 0,6( )D aii m
a D
l l m= ị = = , ỏnh sỏng màu cam – vàng 
0,5 
3 
 + Khi đặt bản chiết quang sau S1 thỡ thời gian ỏnh sỏng truyền từ 1S Mđ (trờn màn quan sỏt) là 
: 11
d e et
c v
-
= + ; với 
cv
n
= ta cú 1 11
( 1)d e d e nnet
c c c
- + -
= + = . 
+ Như vậy khi cú thờm bản chiết quang, nếu coi ỏnh sỏng vẫn truyền trong khụng khớ thỡ khi đú 
ta cú /1 1 ( 1)d d e n= + - , nghĩa là tăng thờm một 
đoạn e(n-1). 
+ Vị trớ võn trung tõm ứng với hiệu quang trỡnh: 
/ /
2 1 2 10d d d dd = - = ị = , 
với n1 ta cú 
2 1 1 2 1 1( 1) ( 1)d d e n d d e n= + - ị - = - . (1) 
 + Mặt khỏc ta cũng cú 2 1
axd d
D
- = (2) . 
Từ (1) và (2) ta được : 
4
1
1 3
( 1)ax 10 .0,5.2( 1) 0,025
4.10
e n De n x
D a
-
-
-
= - ị = = = m = 2,5 cm. 
0,5 
0,5 
0,5 
+ Với chiết suất n2 ta cú : 2 2
( 1) .1
.
e n D x ax n
a e D
-
= ị = + , với x = 25 +5 = 30 mm 
+ Thay số tớnh được : 
3 3
2 4
30.10 .4.101 1 0,6 1,6
2.10
n
- -
-= + = + = 
0,5 
0,5 
+ Khi hệ số cụng suất bằng 1 : 
6
5
20.10. 200( )
10
PP U I I A
U
= ị = = = suy ra cụng suất hao phớ 
/ 2. 0, 4 WP r I M= = , do vậy cụng suất từ nơi phỏt phải là : / 20, 4pP P P= + = MW. 
0,5 
+ Tại nơi tiờu thụ u đồng pha với I ta cú giản đồ vộc tơ : 
Từ đú : 2( ) 102p r LU U U U= + + ằ kV 
Với : . 200.10 2( ); 100( )rU I r kV U kV= = = = 
và 3. 200.30.10 .100 0,6 ( )LU I L kVw p p
-= = = 
0,5 
0,5 
Khi os 0,8c j = ta cú 
6
5
20.10 250( )
. os 10 .0,8
PI A
U c j
= = = 
+ cụng suất hao phớ / 2 2. 10.250 0,625P r I= = = MW. 
vậy cụng suất nơi phỏt phải là : / 20,625pP P P= + = MW 
0,25 
4 
Khi os 0,8c j = 
+ Để xỏc định điện ỏp ở nơi phỏt ta phải xột hai trường hợp là u sớm pha hơn I và u trễ pha so 
với i.. 
- Trường hợp u sớm pha hơn i , ta cú giản đồ vộc tơ : 
 ,p L rU U U= +
r r r
. Trong đú : ,L r L rU U U= +
r r r
Về độ lớn : . 250.10 2,5rU I r= = = kV 
3. 250.30.10 .100 0,75L LU I Z p p
-= = = kV 
Suy ra 2 2, 3,435L r L rU U U= + ằ kV. 
mặt khỏc cỏc gúc /,j j tớnh được từ osc j 
và /tanj lần lượt là : 36,90 và 43,30. 
Từ giản đồ vộc tơ ta cú : 
2 2 2 /
, ,2 . . os( )P L r L rU U U U U c j j= + + - 
Suy ra Up ≈ 103,4 kV. 
+ Trường hợp u trễ pha so với i , ta cú giản đồ 
vộc tơ : 
0,25 
0,5 
rU
ur
pU
uur
U
ur
I
r
,L rU
ur
 LU
ur
j 
'j 
rU
ur
'j 
j 
LU
ur
 ,L rU
ur
U
ur
I
r
pU
uur
U
ur
LU
ur
I
r
pU
uur
rU
ur
d1 e C1 
d2 
S2 
S 
S1 
C 
x 
D 
Cỏc trị số /, ; ;L rU j j vẫn như trờn, từ giản đồ cú : 
2 2 2 /
, ,2 . . os ( )P L r L rU U U U U c j jộ ự= + + - -ở ỷ . 
Thay số tỡm được : 100,6PU = kV. 
0,5 
5 
+ Xột chuyển động tịnh tiến của khối tõm quả cầu: 
MaFsinMg ms =-a (1) 
+ Xột chuyển động quay quanh khối tõm G: 
gGms IRF = (2) 
+ Do chuyển động lăn khụng trượt ta cú: Raa t g== (3) 
+ Mụ men quỏn tớnh của cầu rỗng là: 
70
MR31)
2
R
3
4R
3
4(
5
R2)
4
RMRM(
5
2I
23
3
22
2
2
1G =ữ
ứ
ử
ỗ
ố
ổ-=-=
prpr (4) 
Với 
)
2
RR(
3
4
M
3
3 ữ
ứ
ử
ỗ
ố
ổ-
=
p
r 
Từ (1), (2), (3), (4) ta được: 
101
sing70a a= 
Cú aL2v2 = 
Suy ra 
101
L.sing140v a= 
0,5 
0,5 
0,5 
0,5 
0,5 
0,5 
6 
+ Khi cỏc photon bứt cỏc electron quang 
điện ra khỏi quả cầu bằng đồng thỡ quả cầu 
tớch điện tớch dương, điện tớch này tăng dần 
do cỏc electron bị bứt ra tăng dần, do vậy mà 
điện thế (+) của quả cầu cũng tăng dần, điện 
trường của cỏc điện tớch dương trờn quả cầu 
cũng mạnh dần đến khi đủ lớn để giữ lại cỏc 
electron quang điện kể cả cỏc electron đó tới 
nơi cú điện thế bằng 0. Khi đú điện thế của 
quả cầu khụng tăng nữa và đạt cực đại . 
+ Giỏ trị cực đại đú thoả món : 2ax ax
.
1 ..
2m m
h c Ah ceV mv A V
e
l
l
-
= = - ị = . 
Thay số tỡm được : ax 4, 403mV ằ V. 
+ Dựng ỏnh sỏng kớch thớch / 120( )nml = 
= 0,12 mm coi là đủ mạnh để điện thế của 
quả cầu tức thỡ đạt cực đại, khi đú quả cầu 
được nối đất qua điện trở R. Cú dũng điện 
ổn định qua R vỡ luụn cú dũng electron từ 
đất lờn trung hoà với điện tớch dương xuất 
hiện trờn quả cầu, ỏnh sỏng kớch thớch luụn 
làm cho quả cầu đạt điện thế dương cực đại 
nờn qua R luụn cú một dũng điện từ quả cầu 
qua R xuống đất (theo qui ước về chiều 
dũng điện). 
+ Cường độ dũng điện đú được xỏc định: 
0,75 
0,5 
0,75 
A 
a 
R 
hf 
v = 0 
vo 
Vmax 
hf 
v = 0 
vo 
V 
 ax 0mVI
R
-
= , 
trong đú 
34 8
19
6/
ax 19
6,625.10 .3.10. 4, 47.1,6.10
0,12.10
1,6.10m
h c A
V
e
l
-
-
-
-
--
= = ằ 5,882 V 
+ Do vậy : I ằ 5,882.10 -3 A = 5,882 mA. 
0,5 
0,5 
7 
+ Phương trỡnh phản ứng : 12 1 4 96 0 2 4C n He X+ đ + , vậy X là hạt nhõn 
9
4 Be 
+ Phản ứng này cú M > M0 , với độ hụt khối là 0 0,00617M M M uD = - = và khụng tự 
xảy ra được - phản ứng hạt nhõn thu năng lượng..Phần năng lượng ứng với độ hụt khối 
kể trờn là : 5,75ED = MeV. 
+ Do nv va ^
r r nờn ỏp dụng ĐLBTĐL ta biểu diễn được cỏc 
vộc tơ động lượng của hệ hạt như hỡnh vẽ, từ đú ta cú: 
n xp p pa= +
r r r và 2 2 2X np p pa= + 
Áp dụng hệ thức : 2 2p mK= 
 X X n nm K m K m Ka a= + (1) 
 + Măt khỏc ta cú n xK E K Ka- D = + 
 4,25 xK Ka = - (2) 
+ Thay (2) vào (1) được 2,17Ka = MeV , 
 Suy ra 2,08XK = MeV. 
- Với 
13
2 6
27
21 2.2,08.1,6.10 6,675.10
2 9.1,66.10
X
X X X X
X
KK m v v
m
-
-= ị = = ằ m/s 
- Với 
13
2 7
27
21 2.2,17.1,6.10 1,023.10
2 4.1,66.10
KK m v v
m
a
a a a a
a
-
-= ị = = ằ m/s 
- Ta cú 72 43905704 / 4,391.10 /nn
n
Kv m s m s
m
= = ằ 
tan 0,932 42,98o
n n n
p m v
p m v
a a ab b= = ằ đ ằ 
0,5 
1 
0,5 
0,25 
0,25 
0,5 
ã Ghi chỳ: 
 * Học sinh cú thể làm bằng cỏc cỏch khỏc nhưng cho kết quả đỳng vẫn cho điểm tối đa. 
 * Kết quả cuối cựng thiếu hoặc sai đơn vị trừ 0,25 điểm mỗi lần ( trừ tối đa 2 điểm trong toàn bài) 
 * Điểm toàn bài là tổng điểm của cỏc bài, khụng làm trũn. 
b n
p
uur
pa
uur
xp
uur