Đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh Bắc Ninh năm học 2010 – 2011 môn thi: Vật lý – lớp 12 - Thpt

UBND TỈNH BẮC NINH
SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
ĐỀ CHÍNH THỨC
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
NĂM HỌC 2010 – 2011
MÔN THI: VẬT LÝ - LỚP 12 - THPT
Thời gian làm bài : 180 phút (Không kể thời gian giao đề)
Ngày thi : 22/03/ 2011
--------------***--------------
Bài 1. (4 điểm) 
 Cho cơ hệ như hình vẽ, lò xo lý tưởng có độ cứng k = 100(N/m) được gắn chặt vào tường tại Q, vật M = 200 (g) được gắn với lò xo bằng một mối nối hàn. Vật M đang ở vị trí cân bằng, một vật m = 50(g) chuyển động đều theo phương ngang với tốc độ v0 = 2 (m/s) tới va chạm hoàn toàn mềm với vật M. Sau va chạm hai vật dính vào nhau và 
dao động điều hòa. Bỏ qua ma sát giữa vật M với mặt phẳng ngang.
 a) Viết phương trình dao động của hệ vật. Chọn trục tọa độ như hình vẽ, gốc O tại vị trí cân bằng, gốc thời gian t = 0 lúc xảy ra va chạm.
 b) Sau một thời gian dao động, mối hàn gắn vật M với lò xo bị lỏng dần, ở thời điểm t hệ vật đang ở vị trí lực nén của lò xo vào Q cực đại. Sau khoảng thời gian ngắn nhất là bao nhiêu (tính từ thời điểm t) mối hàn sẽ bị bật ra? Biết rằng, kể từ thời điểm t mối hàn có thể chịu được một lực nén tùy ý nhưng chỉ chịu được một lực kéo tối đa là 1(N). 
Bài 2. (3điểm) 
 Một máy phát điện một pha mà rô to có 4 cực từ và quay với tốc độ n vòng/phút. Hai cực của máy mắc với một tụ điện có điện dung C = 10 . Cho rằng điện trở trong của máy không đáng kể. Hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự biến thiên của cường độ dòng điện hiệu dụng I qua tụ theo tốc độ quay của rô to, khi tốc độ quay của rô to biến thiên liên tục từ n1 = 150 vòng/phút đến n2 = 1500 vòng/phút. Biết rằng với tốc độ quay 1500 vòng/phút thì suất điện động hiệu dụng tương ứng là 200 V.
Bài 3. (3 điểm) 
 Nhờ một nguồn dao động, người ta tạo được tại một điểm O trên mặt nước phẳng lặng những dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với tần số f = 40 Hz.
 a) Trên mặt nước xuất hiện những sóng tròn đồng tâm O, các đỉnh sóng cách đều nhau 2,5 cm. Tính tốc độ truyền sóng ngang trên mặt nước.
 b) Tại một điểm A cách O là 0,1cm biên độ sóng là 3 cm. Hãy tìm biên độ sóng tại một điểm M theo khoảng cách d = OM, cho biết năng lượng sóng không mất dần do ma sát trong quá trình lan truyền, nhưng phân bố đều trên mặt sóng tròn.
Bài 4. (4 điểm) 
 Cho một lưỡng lăng kính dạng nêm, đáy mỏng, góc chiết quang 15/ , làm bằng thuỷ tinh được coi là trong suốt với các ánh sáng dùng làm thí nghiệm, có chiết suất n = 1,5 và được coi là không đổi với các ánh sáng dùng trong thí nghiệm. Phía trước lăng kính có đặt một khe sáng hẹp S (đơn sắc) trên đường thẳng đi qua đáy và trùng với đáy chung.
 a) Tìm khoảng cách d giữa khe S và lưỡng lăng kính để hai ảnh S1 và S2 của S qua lưỡng lăng kính ở cách nhau một khoảng a = 1,8 mm. Lấy 1/ = 3.10 – 4 rad.
 b) Tại vùng giao thoa trên màn, người ta đếm được 11 vân sáng. Xác định khoảng cách từ lưỡng lăng kính đến màn, suy ra bề rộng vùng giao thoa trên màn và khoảng vân i. Biết bước sóng của ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm là .
 c) Thay khe sáng trên bằng khe sáng tử ngoại gần. Để quan sát hình ảnh giao thoa người ta đã dùng máy ảnh với phim đen trắng thông thường chụp ảnh miền giao thoa và in trên giấy ảnh thì đếm được 15 vạch tối trên toàn miền giao thoa. Giải thích hiện tượng và hình ảnh quan sát được, tính bước sóng của ánh sáng tử ngoại nói trên.
Bài 5. (3 điểm) 
 Một kiểu phân hạch của U235 là : (Mo là kim loại, La là kim loại lan tan họ đất hiếm).
	a) Tính năng lượng toả ra từ phản ứng trên theo đơn vị Jun (J). Cho biết khối lượng của các hạt : mU = 234,99u ; mMo= 94,88u ; mLa = 138,87u ; mn = 1,01u ; bỏ qua khối lượng của electron ; lấy 1u = 931 MeV/c2.
	b) Nếu coi giá trị tìm được ở trên là năng lượng trung bình cho bởi mỗi phân hạch thì khi 1g U235 phân hạch hết sẽ cho một năng lượng bằng bao nhiêu kWh. Cần phải đốt một lượng than bằng bao nhiêu để được lượng năng lượng đó, biết năng suất toả nhiệt của than q = 2,93.107 J/kg. Lấy số Avôgađrô .
	c) Trong sự cố của các lò phản ứng hạt nhân tại nhà máy điện nguyên tử ở Fukushima (Nhật Bản) do động đất và sóng thần, người ta lo ngại nhất hiện tượng gì sẽ xảy ra ? (hiện tượng này có liên quan đến kiến thức em đã được học về phản ứng phân hạch hạt nhân dây truyền). Hiện tượng đó có dễ xảy ra không ?
Bài 6. (3 điểm)
 Cho một thanh đồng chất chiều dài L, khối lượng m. Thanh có thể quay không ma sát quanh một trục nằm ngang, vuông góc với thanh và đi qua một đầu thanh tại O. Ban đầu thanh được giữ ở vị trí hợp với phương ngang góc như hình vẽ, sau đó buông nhẹ cho thanh quay quanh O. Lấy gia tốc trọng trường là g. Hãy xác định véc tơ lực do trục quay tác dụng lên thanh khi thanh qua vị trí nằm ngang. 
.
O
α
 Hết 
(Đề thi gồm 02 trang)