ĐÁP ÁN HSG TỈNH BẮC NINH 2011

Sở giáo duc- Đào tạo Bắc ninh Kỳ thi học sinh giỏi THPT cấp tỉnh Năm học 2010- 2011 Môn: Vt lý. Lp 12 Đáp án - Biểu điểm chấm Bi Li gii chi tit im 1 a. Vit phng trỡnh dao ng: - Gi v l vn tc ca h vt sau va chm, s dng nh lut bo ton ng lng ta cú: mv 0 = ( M + m)v v = 0,4 m/s = 40 cm/s - Phng trỡnh dao ng ca h hai vt: += += )sin( )cos( tAv tAx Chn gc thi gian, trc ta nh gi thit, ti t = 0 ta cú: == == )/(40sin )(0cos scmAv cmAx (1) = 20 25,0 100 == + mM k rad/s (2) T (1) v (2) ta tỡm c A = 2 cm, = /2. - Phng trỡnh dao ng: x = 2cos(20t + /2)(cm) b. Xỏc nh thi gian ngn nht: - Lc tỏc dng vo mi hn l lc kộo khi h vt (M + m) dao ng vi x > 0 - Lc tỏc dng vo mi hn chớnh l lc n hi ca lũ xo F = k x = kx - Mi hn s bt ra khi F 1N kx 1N x 0,01m = 1 cm - Thi gian ngn nht t khi lũ xo b nộn cc i cho ti khi mi hn b bt ra l thi gian vt chuyn ng t B n P ( x P = 1 cm). S dng hỡnh chiu chuyn ng trũn u ta xỏc nh c: t min = T/3 = /30 (s) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 2 - Rụ to cú 4 cc, nờn s cp cc t p = 2, Khi 2 1500n = (vũng/phỳt) thỡ tn s dũng in: 2 2 1500.2 50 60 60 n p f Hz= = = 2 2 2 314f = = (rad/s) - Vỡ b qua in tr trong ca mỏy nờn: 2 2 200U E V= = - Cng dũng in hiu dng qua t: 2 2 2 2 C U I U C Z = = 5 200.10 .314 0,628A = = - Vi vn tc quay rụto l n vũng/phỳt thỡ hiu in th hiu dng c xỏc nh mt cỏch 0,25 0,25 0,25 0,5 tổng quát là : 2 NBS U E ω = = (vì điện trở trong bằng 0) - Cường độ dòng điện hiệu dụng qua tụ : 2 2 C U NBSC I UC Z ω ω = = = . Với 2 2 60 np f ω π π = = - Suy ra 2 2 2 2 2 2 4 . . . 60 2 3600 2 NBSC np NBSC p I n K n π π   = = =  ÷   - Với 2 2 4 3600 2 NBSC p K π = là hằng số 2 .I K n→ = 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 0n = : I = 0 - Với 1 150n = v/ph : 2 1 (150)I K= 2 1500n = v/ph: 2 2 (1500) 0,628I K= = A 2 1 2 1 2 150 1 0,00628 1500 100 100 I I I I   ⇒ = = ⇔ = =  ÷   A - Đồ thị của I = 2 .K n là một nhánh parabol có dạng như hình vẽ. 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 : 2,5 λ = cm .v f λ ⇒ = = 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 d A 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 0 W W 2 d π = . - Nếu a là biên độ sóng tại điểm khảo sát ở cách O một khoảng d, thì W 0 : a 2 hay W 0 = ka 2 suy ra 2 2 W W 1 . 2 2 ka a d k d π π = ⇒ = ; đặt W 2 K k π = thì 2 K a d = - Với 0,1 A d d= = cm thì 3 A a = cm, ta có : 2 3 0,1 K = - tương tự tại M cách O khoảng d thì 2 M K a d = - Kết hợp lại ta có: 2 0,1 0,1 3 3 M M a a d d   = ⇒ =  ÷   cm ≈ 0,95 M d (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 1 ,S 2 là 2 nguồn kết hợp (ảo), từ hình vẽ S 1 S 2 = a, ta có : a = 1 2 S S = 2d tanD ≈ 2d(n – 1)A (góc nhỏ: tanD ≈ D( rad) ) Thay số → d = 3 4 1,8.10 0,4 2( 1) 2(1,5 1).15.3.10 a n A − − = = − − m = 40 cm b) - Khoảng cách D ≈ d + d / → ' ( )D d d i a a λ λ + = = - Bề rộng miền giao thoa là L, từ hình vẽ có : 1,0 0,5 0,5 0,25 I ' ' L d d L a a d d = ⇒ = và theo đầu bài L = 10i ' 2 1 10 d d a d λ ⇒ = − 3 2 6 0,4 0,645 (1,8.10 ) 1 10.0,5.10 .0,4 − − = ≈ − m = 64,5 cm. - L = ' 3 3 0,645 1,8.10 . 2,9.10 0,4 d a d − − = ≈ m = 2,9 mm, mà L = 10i 0,29i mm⇒ = 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: ' 10 14 λ λ = ' 0,357 m λ µ → ≈ 0,5 0,25 0,5 0,5 5 a) Ta có 2 2 2 931 ( 2 ) (234,99 94,88 138,87 1,01) . U n Mo La n MeV E m m m m m c c c ∆ = + − − − = − − − = 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 : 23 1 .6,023.10 235 A m N N A = = hạt - Năng lượng toả ra khi 1g U235 phân hạch hết bằng : 23 11 10 1 . .6,023.10 .3,43.10 8,79.10 235 E N E − = ∆ = = J - Lượng năng lượng này bằng K (kWh) : 10 4 6 8,79.10 2,44.10 3,6.10 K = ≈ - Lượng than cần đốt để thu được lượng năng lượng kể trên bằng : 10 3 7 8,79.10 3.10 2,93.10 E m q = = = 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 Chọn mốc thế năng tại O. - Bảo toàn cơ năng cho thanh tại vị trí ban đầu và vị trí nằm ngang : 2 2 0 3 sin sin (1) 2 2 I L g mg L α α ω ω = ↔ = - Phương trình chuyển động quay quanh O khi thanh qua vị trí nằm ngang: 2 0 3 (2) 2 3 2 P L mL g M I mg L γ γ γ = ↔ = ↔ = - Gia tốc pháp tuyến của khối tâm thanh: 2 3 sin 3 sin (3) 2 2 2 n L g L g a L α α ω = = = - Gia tốc tiếp tuyến của khối tâm thanh: 3 3 (4) 2 2 2 4 t L g L g a L γ = = = 0,5 0,5 0,25 0,25 . O . G F ur n a t a P ur y F uur x F uur - Lực tác dụng lên thanh theo Ox là: 2 sin3 α g mmaF nx == - Lực tác dụng lên thanh theo Oy là: 0 44 3 <−=−=−= mg mg mg mgmaF ty tức là F y hướng lên trên. - Vậy lực do thanh tác dụng lên trục quay là: yx FFF += Hay độ lớn: 16 1 4 sin9 2 22 +=+= α mgFFF yx - Góc hợp bởi lực F với phương ngang: 2 1 tan 4 3 sin 6sin y x F mg F mg β α α = = = 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. . Sở giáo duc- Đào tạo Bắc ninh Kỳ thi học sinh giỏi THPT cấp tỉnh Năm học 2010- 2011 Môn: Vt lý. Lp 12 Đáp án - Biểu điểm chấm Bi Li gii chi tit im 1 a. Vit phng. theo mỗi phương truyền sóng, càng xa O, năng lượng sóng càng giảm. Gọi d A 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. ' 3 3 0,645 1,8.10 . 2,9.10 0,4 d a d − − = ≈ m = 2,9 mm, mà L = 10i 0,29i mm⇒ = c) - Ánh sáng tử ngoại gần là bức xạ không trông thấy nhưng vẫn gây ra hiện tượng giao thoa trên màn.