Đáp án đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh Vật lí 12 - Năm học 2010-2011 - Sở GD & ĐT Bắc Ninh

Së gi¸o duc- §µo t¹o
B¾c ninh
Kú thi häc sinh giái THPT cÊp tØnh
N¨m häc 2010- 2011
M«n: Vật lý. Lớp 12
§¸p ¸n - BiÓu ®iÓm chÊm
Bài
 Lời giải chi tiết
Điểm
1
a. Viết phương trình dao động:
- Gọi v là vận tốc của hệ vật sau va chạm, sử dụng định luật bảo toàn động lượng ta có:
mv0 = ( M + m)v v = 0,4 m/s = 40 cm/s
- Phương trình dao động của hệ hai vật:
Chọn gốc thời gian, trục tọa độ như giả thiết, tại t = 0 ta có:
 (1)
 w = rad/s	 (2)
Từ (1) và (2) ta tìm được A = 2 cm, j = p/2.
- Phương trình dao động: x = 2cos(20t + p/2)(cm)
b. Xác định thời gian ngắn nhất:
- Lực tác dụng vào mối hàn là lực kéo khi hệ vật (M + m) dao động với x > 0
- Lực tác dụng vào mối hàn chính là lực đàn hồi của lò xo 
Fđ = k= kx
- Mối hàn sẽ bật ra khi Fđ 1N kx 1N
 x 0,01m = 1 cm
- Thời gian ngắn nhất từ khi lò xo bị nén cực đại cho tới khi mối hàn bị bật ra là thời gian vật chuyển động từ B đến P ( xP = 1 cm). Sử dụng hình chiếu chuyển động tròn đều ta xác định được:
tmin = T/3 = p/30 (s)
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
2
- Rô to có 4 cực, nên số cặp cực từ p = 2, Khi (vòng/phút) thì tần số dòng điện: (rad/s)
- Vì bỏ qua điện trở trong của máy nên: 
- Cường độ dòng điện hiệu dụng qua tụ: 
- Với vận tốc quay rôto là n vòng/phút thì hiệu điện thế hiệu dụng được xác định một cách tổng quát là : (vì điện trở trong bằng 0)
- Cường độ dòng điện hiệu dụng qua tụ : . Với 
I
- Suy ra 
- Với là hằng số 
đường biểu diễn sự phụ thuốc của I với n - tốc độ quay của 
rô to, có dạng một nhánh của parabol có bề lõm hướng lên 
chiều dương của toạ độ.
- Với : I = 0
- Với v/ph : 
 v/ph: A
 A
- Đồ thị của I = là một nhánh parabol có dạng như hình vẽ.
0,25
0,25
0,25
0,5
0,5
0,5
0,5
0,25
3
a) - Sóng trên mặt nước coi gần đúng là sóng ngang, các gợn sóng là những vòng tròn đồng tâm cách nhau 1 bước sóng.
 Vậy : cm = 100cm/s
b) – Năng lượng sóng phân bố đều trên mặt sóng, nên theo mỗi phương truyền sóng, càng xa O, năng lượng sóng càng giảm. Gọi dA là bán kính mặt sóng tại A, d là bán kính mặt sóng tại M , W là năng lượng sóng cung cấp bởi nguồn O trong 1s, thì mỗi đơn vị dài trên mặt sóng sẽ nhận được một năng lượng .
- Nếu a là biên độ sóng tại điểm khảo sát ở cách O một khoảng d, thì W0 a2 hay W0 = ka2 suy ra ; đặt thì 
- Với cm thì cm, ta có : 
- tương tự tại M cách O khoảng d thì 
- Kết hợp lại ta có: 
 cm (cm) (biên độ sóng tại M)
0,5
0,5
0,5
0,5
0,25
0,75
4
a) - Vẽ đúng hình :
Lăng kính nêm: D = A(n – 1), đáy rất mỏng nên B và I rất gần nhau.
- S,S là 2 nguồn kết hợp (ảo), từ hình vẽ SS= a, ta có : a = = 2d tanD 2d(n – 1)A 
 (góc nhỏ: tanD D( rad) ) 
Thay số d = m = 40 cm
b) - Khoảng cách D d + d/ 
- Bề rộng miền giao thoa là L, từ hình vẽ có :
và theo đầu bài L = 10i
 m = 64,5 cm.
 - L = m = 2,9 mm, mà L = 10i 
c) - Ánh sáng tử ngoại gần là bức xạ không trông thấy nhưng vẫn gây ra hiện tượng giao thoa trên màn. Để quan sát được hiện tượng đó, người ta đã dùng máy ảnh với phim đen trắng chụp ảnh miền giao thoa và in trên giấy ảnh thì kết quả vân sáng sẽ ứng với vạch tối trên ảnh.
- Với 15 vạch tối đếm được, ta có 14 khoảng vân i. Vì a và D không đổi, chiết suất n cũng được coi là không đổi, nên ta có: 
1,0
0,5
0,5
0,25
0,5
0,25
0,5
0,5
5
a) Ta có 
= 214,13 MeV = 214,13. 1,6.10 – 13 = 342,608.10 – 13 J 3,43.10 – 11 J
b) - Trong 1g U235 có số hạt U235 bằng : hạt
- Năng lượng toả ra khi 1g U235 phân hạch hết bằng : J
- Lượng năng lượng này bằng K (kWh) : 
- Lượng than cần đốt để thu được lượng năng lượng kể trên bằng :
 kg
c) - Sự cố tại một số lò phản ứng hạt nhân của nhà máy điện nguyên tử ở Fukushima do thảm hoạ động đất và sóng thần đang dấy lên mối lo ngại chung về sự rò rỉ phóng xạ. Tuy nhiên điều đáng lo ngại có liên quan đến hiện tượng phân hạch hạt nhân là nếu không hạ được nhiệt độ của lò thì các thanh nhiên liệu có chứa U235 đã được làm giàu sẽ tan chảy và nếu các khối tan chảy nhập với nhau đến vượt khối lượng tới hạn thì sẽ là một trong những điều kiện để phản ứng phân hạch dây truyền xảy ra ở mức vượt hạn (s > 1).
- Khối lượng tới hạn phụ thuộc vào tỉ lệ U235 được làm giàu. Nhưng tỉ lệ U235 được làm giàu dùng làm nhiên liệu của lò phản ứng thường không cao, nên để vượt khối lượng tới hạn mà gây nên phản ứng vượt hạn là không dễ xảy ra.
1,0
0,25
0,25
0,25
0,25
0,5
0,5
6
.
O
.
G
Chọn mốc thế năng tại O.
- Bảo toàn cơ năng cho thanh tại vị trí ban đầu và vị trí nằm ngang :
- Phương trình chuyển động quay quanh O khi thanh qua vị trí nằm ngang:
- Gia tốc pháp tuyến của khối tâm thanh: 
- Gia tốc tiếp tuyến của khối tâm thanh: 
- Lực tác dụng lên thanh theo Ox là: 
- Lực tác dụng lên thanh theo Oy là: tức là Fy hướng lên trên.
- Vậy lực do thanh tác dụng lên trục quay là: 
Hay độ lớn: 
- Góc hợp bởi lực F với phương ngang: 
0,5
0,5
0,25
0,25
0,25
0,25
0,5
0,5
Học sinh có thể giải bài theo cách khác đúng kết quả cho điểm tối đa.
Thiếu đơn vị mỗi lần trừ 0,25 điểm, toàn bài thiếu hoặc sai đơn vị trừ không quá 1 điểm
Điểm bài thi là tổng điểm các câu không làm tròn.