12 Câu hỏi đề xuất thi học sinh giỏi tỉnh môn Vật lí Lớp 9 Phần thấu kính - Năm học 2012-2013

1

12 CÂU HỎI ĐỀ XUẤT THI HỌC SINH GIỎI TỈNH

MÔN VẬT LÍ – PHẦN THẤU KÍNH

Năm học 2012 – 2013

1. Câu 1: Một vật sáng nhỏ có dạng đoạn thẳng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ và nằm ở ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính đó.

a) Gọi d là khoảng cách từ vật đến thấu kính, d’ là khoảng cách từ ảnh đến thấu kính, f là tiêu cự của thấu kính. Hãy vẽ ảnh của vật qua thấu kính và chứng

minh công thức: + =

b) Đặt vật sáng trên ở một phía của thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 20 cm, song song với trục chính và cách trục chính một đoạn l = 20 cm. Biết các điểm A và B cách thấu kính lần lượt là 40 cm và 30 cm. Tính độ lớn ảnh của vật AB qua thấu kính.

Hướng dẫn giải: a) - Vẽ hình - Xét hai tam giác OA/B/ và OAB đồng dạng có hệ thức:

( 1 )

- Xét hai tam giác OIF/ và A/B/F/ đồng dạng có hệ thức:

( 2 )

- Từ ( 1) và (2) rút ra :

b) - Vẽ hình - Vì OI = OF/ tam giỏc OIF/ vuông cân góc OF/I = 450 góc CA/B/ = 450 tam giỏc A/CB/ vuông cân

- Tính được A/C = d/B – d/A = cm

- Độ lớn của ảnh : A/B/ = = 20 cm

d 1

d

1

 f 1

d d OA OA AB

B A / / / /

 

f

f d OF

A F OI

B A /

/

/ / / /   

f 1 d

1 d 1

/  

   

20 f d

f d f d

f d

A

A

B

B    

   

2 / 2 / C B C A  2

A

B

O . .

B/

A/

F

F/

I

A B

O . .

B/

A/

F

F/

I

C dB dA d/A

d/B

DeThi.edu.vn

2

2. Câu 2: Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự 20cm tạo ảnh A’B’

a. Biết A’B’ = 4AB. Vẽ hình và tính khoảng cách từ vật tới thấu kính (xét 02 trường hợp: ảnh thật và ảnh ảo).

b. Cho vật AB di chuyển dọc theo trục chính của thấu kính. Tính khoảng cách ngắn nhất giữa vật và ảnh thật của nó.

Hướng dẫn giải: a. Trường hợp vật AB tạo ảnh thật: - Vẽ hình đúng (H.1)

- A’OB’ đồng dạng AOB  (1)

- OF’I đồng dạng A’F’B’ 

(2)

- Thay A’B’ = 4AB và OF’ = 20cm vào (1) và (2), tính được: OA = 25cm; OA’ = 100cm

* Trường hợp vật AB tạo ảnh ảo:

- Vẽ hình đúng (H.2)

- A’OB’ đồng dạng AOB  (3)

- OF’I đồng dạng A’F’B’  (4)

- Thay A’B’ = 4AB và OF’ = 20cm vào (3) và (4), tính được: OA = 15cm; OA’ = 60cm b. Đặt OA = d, OA’ = l – d với l là khoảng cách giữa vật và ảnh, thay vào (1) và (2), ta được:

 d2 - ld + lf = 0 (*)

Để phương trình (*) có nghiệm :  = l2 – 4lf  0  l  4f

Vậy lmin = 4f = 80cm.

3. Câu 3: Một vật sáng AB đặt tại một vị trí trước một thấu kính hội tụ, sao cho AB vuông góc với trục chính của thấu kính và A nằm trên trục chính, ta thu được một ảnh thật lớn gấp 2 lần vật. Sau đó, giữ nguyên vị trí vật AB và dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính, theo chiều ra xa vật một đoạn 15cm, thì thấy ảnh của nó cũng dịch chuyển đi một đoạn 15cm so với vị trí ảnh ban đầu. Tính tiêu cự f của thấu kính (không sử dụng trực tiếp công thức của thấu kính).

A'B' OA' AB OA 

A'B' F'A' OA' - OF' AB F'O OF'  

A'B' OA' AB OA 

A'B' F'A' OA'+ OF' AB F'O OF'  

A'B' OA'-OF' OA' l-d -f l-d AB OF' OA f d    

A

B

B

A F I

O

(H.1)

A

B

B’

A’

F’ I

O

(H.2)

DeThi.edu.vn

3

Hướng dẫn giải:

- Gọi khoảng cách từ vật đến thấu kính là d, khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là d’. Ta tìm mối quan hệ giữa d, d’ và f: AOB ~ A'OB'

;

OIF' ~ A'B'F'

; hay d(d' - f) = fd'

dd' - df = fd' dd' = fd' + fd ;

Chia hai vế cho dd'f ta được: (*)

- Ở vị trí ban đầu (Hình A): d’ = 2d

Ta có: (1)

- Ở vị trí 2 (Hình B): Ta có: . Ta nhận thấy ảnh không thể di chuyển ra xa thấu kính, vì nếu di chuyển ra xa thì lúc đó , không thoả mãn công thức (*). Ảnh sẽ dịch chuyển về phía gần vật, và ta có: O’A” = OA’ - 15 - 15 = OA’ - 30 hay: .

Ta có phương trình: (2)

- Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được: f = 30(cm).

4. Câu 4: Đặt một vật sáng AB vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ, A nằm trên trục chính, ta thu được ảnh A1B1 rõ nét trên màn cách thấu kính 15cm. Sau đó giữ nguyên vị trí thấu kính, dịch chuyển vật dọc theo trục chính lại gần thấu kính một đoạn a, thì thấy phải dời màn ảnh đi một đoạn b = 5cm mới thu được ảnh rõ nét A2B2 trên màn. Biết A2B2 = 2A1B1. Tính khoảng cách a …