Bài tập Vật lý Lớp 11 - Chương VII: Mắt và các dụng cụ quang học

Nội dung text: Bài tập Vật lý Lớp 11 - Chương VII: Mắt và các dụng cụ quang học

1. CHƯƠNG VII: MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC CHỦ ĐỀ 1: LĂNG KÍNH Bài 1: Một lăng kính có chiết suất n = 2 tiết diện thẳng của lăng kính là 1 tam giác đều ABC. Chiếu 1 0 tia sáng nằm trong mặt phẳng của tiết diện thẳng, tới AB với góc tới i1 = 45 . Xác định đường truyền của tia sáng, vẽ hình mih họa. Bài 2: Chiếu 1 tia sáng đơn sắc đến mặt bên AB của 1 lăng kính tiết diện là 1 tam giác đềuABC, theo phương song song với đáy BC. Tia ló ra khỏi AC đi là là mặt AC. Tính chiết suất của lăng kính. Bài 3: Một lăng kính có tiết diện thẳng là 1 tam giác vuông cân ABC, góc A = 900 được đặt sao cho mặt huyền BC tiếp xúc với mặt nước trong chậu, nước có chiết suất n = 4/3.Một tia sáng đơn sắc SI đến mặt bên AB theo phương song song với BC. Tính chiết suất của lăng kính để tia sáng phản xạ toàn phần tại mặt BC. Vẽ đường đi của tia sáng. Bài 4: lăng kính tiết diện là 1 tam giác đều ABC, chiết suất n = 3 , chiếu tia sáng đơn sắc tới mặt bên AB của lăng kính với góc tới i =0 hãy vẽ đường đi của tia sáng. CHỦ ĐỀ 2: THẤU KÍNH DẠNG 1. TOÁN VẼ ĐỐI VỚI THẤU KÍNH Bài 2. Vẽ ảnh của điểm sáng S trong các trường hợp sau: O O ' O S F F ' F S F ' F S F Bài 3. Trong các hình xy là trục chính O là quang tâm, A là vật, A’là ảnh. Xác định: tính chất ảnh, loại thấu kính, vị trí các tiêu điểm chính? A A' A A' x A O A' y x y x y Bài 4. Xác định loại thấu kính, O và các tiêu điểm chính? x y x y Bài 5:Trong các hình sau đây , xy là trục chính thấu kính.S là điểm vật thật, S’ là điểm ảnh. Với mỗi trường hợp hãy xác định: a.S’ là ảnh gì b.TK thuộc loại nào? C.Các tiêu điểm chính bằng phép vẽ Bài 6: Trong các hình sau đây , xy là trục chính thấu kính. AB là vật thật. A’B’ là ảnh.Hãy xác định: a.A’B’ là ảnh gì b.TK thuộc loại nào? C.Các tiêu điểm chính bằng phép vẽ
2. DẠNG 2. XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT ẢNH - MỐI QUAN HỆ ẢNH VÀ VẬT Bài 2. Một thấu kính phân kì có độ tụ 1(dp) .Tìm tiêu cự của thấu kính? Bài 3. Đặt một thấu kính cách một trang sách 20 cm, nhìn qua thấu kính thấy ảnh của dòng chữ cùng chiều với dòng chữ nhưng cao bằng một nửa dòng chữ thật. Tìm tiêu cự của thấu kính , suy ra thấu kính loại gì? Bài 4. Cho một thấu kính hội tụ có tiêu cự f. a) Xác định vị trí vật để ảnh tạo bởi thấu kính là ảnh thật. b) Chứng tỏ rằng khoảng cách giữa vật thật và ảnh thật có một giá trị cực tiểu. Tính khoảng cách cực tiểu này. Xác định vị trí của vật lúc đó? Bài 5. Đặt một vật cách thấu kính hội tụ 12 (cm) , ta thu được ảnh cao gấp 3 lần vật Tính tiêu cự của thấu kính? Bài 6. Một thấu kính hội tụ có tiêu cự 20 (cm). Vật sáng AB cao 2m cho ảnh A’B’ cao 1 (cm) . Xác định vị trí vật? Bài 8. Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự 20 cm. Xác định tính chất ảnh của vật qua thấu kính và vẽ hình trong những trường hợp sau: a) Vật cách thấu kính 30 cm. b) Vật cách thấu kính 20 cm. c) Vật cách thấu kính 10 cm. Bài 9. Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính 10 cm. Nhìn qua thấu kính thấy 1 ảnh cùng chiều và cao gấp 3 lần vật. Xác định tiêu cự của thấu kính, vẽ hình? ĐA: 15 cm. Bài 10. Người ta dung một thấu kính hội tụ để thu ảnh của một ngọn nến trên một màn ảnh. Hỏi phải đặt ngọnh nến cách thấu kính bao nhiêu và màn cách thấu kính bao nhiêu để có thể thu được ảnh của ngọn nến cao gấp 5 lần ngọn nến. Biết tiêu cự thấu kính là 10cm, nến vuông góc với trục chính, vẽ hình? ĐA: 12cm; 60 cm. Bài11. Một thấu kính hội tụ có tiêu cự 30 cm. Xác định vị trí của vật thật để ảnh qua thấu kính lớn gấp 5 làn vật? Vẽ hình? Bài 12. Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự 20 cm. Ảnh A1B1 cách vật 18 cm. Xác định vị trí của vật và độ phóng đại ảnh? ĐA: 12 cm; 2,5. Bài 13. Cho một thấu kính làm bằng thuỷ tinh (n=1,5), một mặt lồi bán kính 10cm, một mặt lõm bán kính 20cm. Một vật sáng AB =2cm đặt thẳng góc với trục chính và cách thấu kính một khoảng d. Xác định vị trí, tính chất, độ lớn và vẽ ảnh trong các trường hợp: a) d=60cm b) d=40cm c) d=20cm Từ đó nêu ra sự nhận xét về sự di chuyển của ảnh khi vật tiến lại gần thấu kính. Bài 14. Một vật ảo AB=2cm, đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính phân kỳ tiêu cự 30cm, ở phía sau thấu kính một khoảng x. Hãy xác định vị trí, tính chất, độ lớn của ảnh và vẽ ảnh trong các trường hợp sau: x=15cm, x=30cm, x=60cm Bài 15. Một vật sáng AB=1cm đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính hội tụ tiêu cự f =20cm cho ảnh A’B’=2cm. Xác định vị trí của vật và ảnh. ảnh đó là thật hay ảo vẽ hình. Bài 16. Một vật sáng AB đặt thẳng góc với trục chính của thấu kính phân kỳ có tiêu cự bằng 12cm, cho ảnh cao bằng nửa vật. Tìm vị trí của vật và ảnh. Bài 17. Một vật AB =4cm đặt thẳng góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự 30cm, cho ảnh A’B’=2cm. Xác định vị trí, tính chất của vật và ảnh. Vẽ ảnh. Bài 18. Một vật sáng AB đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính hội tụ (tiêu cự 20cm) có ảnh cách vật 90cm. Xác định vị trí của vật, vị trí và tính chất của ảnh. Bài 19. Một điểm sáng nằm trên trục chính của một thấu kính phân kỳ(tiêu cự bằng 15cm) cho ảnh cách vật 7,5cm. Xác định tính chất, vị trí của vật, vị trí và tính chất của ảnh. Bài 20. Một vật sáng AB =4mm đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính hội tụ (có tiêu cự 40cm), cho ảnh cách vật 36cm. Xác định vị trí, tính chất và độ lớn của ảnh, và vị trí của vật. Bài 21. Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phẳng lồi bằng thuỷ tinh chiết suất n=1,5, bán kính mặt lồi bằng 10cm, cho ảnh rõ nét trên màn đặt cách vật một khoảng L
3. a) Xác định khoảng cách ngắn nhất của L b) Xác định các vị trí của thấu kính trong trường hợp L=90cm. So sánh độ phóng đại của ảnh thu được trong các trường hợp này? Bài 22. Một vật sáng AB cho ảnh thật qua một thấu kính hội tụ L, ảnh này hứng trên một màn E đặt cách vật một khoảng 1,8m, ảnh thu được cao bằng 1/5 vật. a) Tính tiêu cự của thấu kính b) Giữa nguyên vị trí của AB và màn E. Dịch chuyển thấu kính trong khoảng AB và màn. Có vị trí nào khác của thấu kính để ảnh lại xuất hiện trên màn E không? Bài 23. Vật sáng AB đặt vông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự f =10cm, cho ảnh thật lớn hơn vật và cách vật 45cm a) Xác định vị trí của vật, ảnh. Vẽ hình b) Vật cố định. Thấu kính dịch chuyển ra xa vật hơn nữa. Hỏi ảnh dịch chuyển theo chiều nào? Bài 24. Một thấu kính phân kỳ có tiêu cự f =-25cm cho ảnh cách vật 56,25cm. Xác định vị trí, tính chất của vật và ảnh. Tính độ phóng đại trong mỗi trường hợp. Bài 25. Một vật ảo AB = 5mm đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự 20cm, vật ở sau thấu cách thấu kính 20cm. Xác định vị trí, tính chất, độ cao của ảnh và vẽ ảnh. DẠNG 3. DỜI VẬT, DỜI THẤU KÍNH THEO PHƯƠNG CỦA TRỤC CHÍNH Bài 1. Một vật thật AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính. Ban đầu ảnh của vật qua thấu kính là ảnh ảo và bằng nửa vật. Giữ thấu kính cố định di chuyển vật dọc trục chính 100 cm. Ảnh của vật vẫn là ảnh ảo và cao bằng 1/3 vật. Xác định chiều dời của vật, vị trí ban đầu của vật và tiêu cự của thấu kính? ĐA: 100 cm; 100cm. Bài 2. Một vật thật AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính. Ban đầu ảnh của vật qua thấu kính A1B1 là ảnh thật. Giữ thấu kính cố định di chuyển vật dọc trục chính lại gần thấu kính 2 cm thì thu được ảnh của vật là A2B2 vẫn là ảnh thật và cách A1B1 một đoạn 30 cm. Biết ảnh sau và ảnh trước có A B 5 chiều dài lập theo tỉ số 2 2 . A1B1 3 a. Xác định loại thấu kính, chiều dịch chuyển của ảnh? b. Xác định tiêu cự của thấu kính? ĐA: 15 cm. Bài 3. Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính của một thấu kính. Qua thấu kính cho ảnh A1B1 cùng chiều và nhỏ hơn vật. Nếu tịnh tiến vật dọc trục chính một đoạn 30 cm thì ảnh tịnh tiến 1 cm. Biết ảnh lúc đàu bằng 1,2 lần ảnh lúc sau. Tìm tiêu cực của thấu kính? ĐA: 30 cm Bài 4. Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính 30 cm. Qua thấu kính cho ảnh A1B1 thu được trên màn sau thấu kính. Nếu tịnh tiến vật dọc trục chính lại gần thấu kính một đoạn 10 cm thì phải dịch chuyển màn ra xa thấu kính để lại thu được ảnh A2B2 . Biết ảnh lúc sau bằng 2 lần ảnh lúc đầu. a. Tìm tiêu cực của thấu kính? b. Tìm độ phóng đại ảnh lúc đầu và lúc sau? ĐA: 10cm; 0,5; 1. Bài 5. Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính 20 cm. Qua thấu kính cho ảnh thật A1B1 . Nếu tịnh tiến vật dọc trục chính ra xa thấu kính một đoạn 4 cm lại thu được ảnh A2B2 . Biết ảnh lúc sau bằng 1/3 lần ảnh lúc đầu. a. Tìm tiêu cực của thấu kính? b. Tìm độ phóng đại ảnh lúc đầu và lúc sau? ĐA: 18cm; 9; 3 Bài 6. Một thấu kính phân kì có tiêu cự 10 cm. đặt vật AB vuông góc với trục chính cho ảnh ảo A1B1. Dịch chuyển vật sáng lại gần thấu kính 15 cm thì ảnh dịch chuyển 1,5 cm. Xác định vị trí vật và ảnh trước khi di chuyển vật? ĐA: 30cm; 7,5 cm Bài 7. Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính một khoảng nào đó cho ảnh thật gấp 4 lần vật. Nếu tịnh tiến vật dọc trục chính lại gần thấu kính một đoạn 4 cm thì ảnh thu được trên màn bằng với ảnh khi ta dịch chuyển vật từ vị trí ban đầu đến gần thấu kính 6 cm. Tìm khoảng cách ban đầu của vật. ĐA: 20 cm
4. Bài 8. Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ. Qua thấu kính cho ảnh A1B1 thu được trên màn sau thấu kính, lớn hơn vật và cao 4 cm. Giữ vật cố định, tịnh tiến thấu kính dọc trục chính 5cm về phía màn thì phải dịch chuyển màn dọc trục chính 35 cm lại thu được ảnh A2B2 cao 2cm. Tính tiêu cự của thấu kính và chiều cao của vật?ĐA: 20 cm; 1cm. Bài 9.Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ. Qua thấu kính cho ảnh thật A1B1 . Nếu tịnh tiến vật dọc trục chính lại gần thấu kính thêm một đoạn 30 cm lại thu được ảnh A2B2 vẫn là ảnh thật và cách vật AB một khoảng như cũ. Biết ảnh lúc sau bằng 4 lần ảnh lúc đầu. b. Tìm tiêu cực của thấu kính và vị trí ban đầu? ĐA: 20cm; 60 cm b. để ảnh cao bằng vật thì phải dịch chuyển vật từ vị trí ban đầu một khoảng bằng bao nhiêu, theo chiều nào? ĐA: 20 cm; 60 cm. Bài 10. Một điểm sáng S đặt trước một thấu kính hội tụ có tiêu cự f =40cm. Di chuyển S một khoảng 20cm lại gần thấu kính người ta thấy ảnh S’ di chuyển một khoảng 40cm. Tìm vị trí của vật và ảnh lúc đầu và lúc sau khi di chuyển. Bài 11. Đặt một điểm sáng S trên trục chính của một thấu kính phân kỳ (tiêu cự bằng 10cm) ta thu được ảnh S’. Di chuyển S một khoảng 15cm lại gần thấu kính ta thấy ảnh S’ di chuyển một khoảng 1,5cm. Tìm vị trí của vật và ảnh lúc đầu và lúc sau khi di chuyển. Bài 12. Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính 36cm (A nằm trên trục chính) ta thu được ảnh A1B1 trên màn E đặt vuông góc với trục chính. Tịnh tiến AB về phía thấu kính 6cm theo phương vuông góc với trục chính thì phải dịch chuyển màn E như thế nào để thu được ảnh A2B2 ? Cho biết A2B2 1,6A1B1 . Tính tiêu cự của thấu kính và độ phóng đại của các ảnh A1B1 và A2B2 . Bài 13. Một vật phẳng nhỏ AB, đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phân kỳ và cách thấu kính khoảng d1 cho một ảnh A1B1 . Cho vật tiến lại gần thấu kính 40cm thì ảnh bây giờ là A2B2 cách A1B1 5cm và có độ lớn A2B2 =2A1B1 . Xác định tiêu cự của thấu kính, vẽ hình. Bài 14. Đặt một vật phẳng nhỏ AB vuông góc với trục chính của một thấu kính phẳng lồi bằng thuỷ tinh, chiết suất n1=1,5, ta thu được một ảnh thật nằm cách thấu kính 5cm. Khi nhúng cả vật và thấu kính trong nước chiết suất n2=4/3, ta vẫn thu được ảnh thật, nhưng cách vị trí ảnh cũ 25cm ra xa thấu kính. Khoảng cách giữa vật và thấu kính giữ không đổi. Tính bán kính mặt cầu của thấu kính và tiêu cự của nó khi đặt trong không khí và khi nhúng trong nước. Tính khoảng cách từ vật đến thấu kính. Bài 15. Một thấu kính hội tụ cho ảnh thật S’ của điểm sáng S đặt trên trục chính. -Khi dời S gần thấu kính 5cm thì ảnh dời 10cm. -Khi dời S ra xa thấu kính 40cm thì ảnh dời 8cm.(kể từ vị trí đầu tiên)Tính tiêu cự của thấu kính? Bài 16. Một thấu kính hội tụ có f =12cm. Điểm sáng A trên trục chính có ảnh A’. Dời A gần thấu kính thêm 6cm, A’ dời 2cm (không đổi tính chất). Định vị trí vật và ảnh lúc đầu. Bài 17. Thấu kính phân kỳ có f =-10cm. Vật AB trên trục chính, vuông góc với trục chính, có ảnh A’B’. Dịch chuyển AB lại gần thấu kính thêm 15cm thì ảnh dịch chuyển 1,5cm. Định vị trí vật và ảnh lúc đầu. Bài 18. Vật đặt trước thấu kính, trên trục chính và vuông góc với trục chính, ảnh thật lớn bằng 3 lần vật. Dời vật xa thấu kính thêm 3cm thì ảnh vẫn thật và dời đi 18cm. Tính tiêu cự của thấu kính. Bài 19. Vật AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có ảnh thật A1B1 cao 2cm. Dời AB lại gần thấu kính thêm 45cm thì ảnh thật A2B2 cao 20cm và cách A1B1 đoạn 18cm. Hãy xác định: a) Tiêu cự của thấu kính. b) Vị trí ban đầu của vật. Bài 20. Vật cao 5cm. Thấu kính tạo ảnh cao 15cm trên màn. Giữ nguyên vị trí của thấu kính nhưng dời vật ra xa thấu kính thêm 1,5cm. Sau khi dời màn để hứng ảnh rõ của vật, ảnh có độ cao 10cm. Tính tiêu cự của thấu kính. Bài 21. Vật AB đặt cách thấu kính hội tụ một đoạn 30cm, ảnh A1B1 là ảnh thật. Dời vật đến vị trí khác, ảnh của vật là ảnh ảo cách thấu kính 20cm. Hai ảnh có cùng độ lớn. Tính tiêu cự của thấu kính. Bài 22. Thấu kính hội tụ có chiết suất n =1,5; R 1=10cm; R2=30cm. Vật thật đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính tại A, ảnh thật tạo bởi thấu kính hiện trên màn đặt cách vật một đoạn L =80cm, ảnh lớn
5. hơn vật. Nếu giữ cố định vật và màn thì phải dịch chuyển thấu kính theo chiều nào một khoảng bao nhiêu, để thu được ảnh trên màn nhỏ hơn vật. Bài 23. A, B, C là 3 điểm thẳng hàng. Đặt vật ở A, một thấu kính ở B thì ảnh thật hiện ở C với độ phóng đại |k1|=3. Dịch thấu kính ra xa vật đoạn l = 64cm thì ảnh của vật vẫn hiện ở C với độ phóng đại |k2| =1/3. Tính f và đoạn AC. Dạng 4. Xác định tiêu cự của thấu kính Bài 1. Vật sáng AB đặt song song và cách màn ảnh một đoạn L. Thấu kính có thể đặt ở hai vị trí trong khoảng vật và màn để trên màn có ảnh thật rõ nét. Hai vị trí này cách nhau một đoạn l. Tính tiêu cự của thấu kính. Áp dụng số: L=72cm; l=48cm Bài 2. Một vật sáng AB qua thấu kính cho ảnh trên màn cao gấp 3 lần vật. Màn cách vật L =80cm. Tính tiêu cự của thấu kính. Bài 3. Vật sáng AB đặt ở hai vị trí cách nhau a =4cm, thấu kính đều cho ảnh cao gấp 5 lần vật. Tính tiêu cự của thấu kính. Bài 4. Vật sáng AB cách màn một đoạn L =100cm. Thấu kính đặt ở hai vị trí trong khoảng vật và màn đều thu được ảnh rõ nét. Hai vị trí này cách nhau l=20cm. Tính tiêu cự của thấu kính. Bài 5. Vật sáng AB cách màn L =50cm. Trong khoảng vật và màn có hai vị trí của thấu kính để thu được ảnh rõ nét. Tính tiêu cự của thấu kính, biết ảnh này cao gấp 16 lần ảnh kia. Bài 6. Hai nguồn sáng cao bằng nhau và cách nhau một đoạn L =72cm. Một TKHT đặt trong khoảng hai nguồn ở vị trí thích hợp sao cho ảnh của nguồn này nằm ở vị trí của nguồn kia. Biết ảnh này cao gấp 25 lần ảnh kia. Tính tiêu cự của thấu kính. Bài 7. Hai vật sáng AB và CD cách nhau L =36cm, nằm về hai phía của một thấu kính, vuông góc với trục chính của thấu kính. Thấu kính cho hai ảnh A’B’ và C’D’ có vị trí trùng nhau, ảnh này cao gấp 5 lần ảnh kia. Tính tiêu cự của thấu kính. Bài 8. Vật sáng AB và màn hứng ảnh cố định. Thấu kính đặt trong khoảng cách vật và màn. Ở vị trí 1, thấu kính cho ảnh có kích thước a1; Ở vị trí 2 thấu kính cho ảnh có kích thước a2. Hai vị trí thấu kính cách nhau một đoạn l. Tính tiêu cự của thấu kính. Áp dụng số: a1=4cm; a2=1cm; l=30cm. Bài 9. Điểm sáng A trên trục chính của một thấu kính hội tụ cho ảnh thật A’. Khi dịch A về phía thấu kính một đoạn a =5cm thì ảnh A’ dịch đi một đoạn b =10cm. Khi dịch A ra xa thấu kính một đoạn a ‘ =40cm thì ảnh A’ dịch đi một đoạn b’ = 8cm. Tính tiêu cự của thấu kính. Bài 10. Vật sáng AB qua thấu kính cho ảnh thật với độ phóng đại k1. Dịch vật ra xa thấu kính một đoạn a thì ảnh có độ phóng đại k2, tính tiêu cự của thấu kính. Áp dụng số: k1=5, k2=2, a=12cm. Bài 11. Vật sáng AB qua thấu kính cho ảnh thật với độ phóng đại k1. Dịch vật ra xa thấu kính một đoạn a thì ảnh dịch đi một đoạn b, tính tiêu cự của thấu kính. Áp dụng số: k1=2, a=15cm, b=15cm. Bài 12. Vật sáng AB qua thấu kính cho ảnh A’B’. Dịch vật lại gần thấu kính một đoạn a =6cm thì ảnh dịch đi một đoạn b =60cm và không thay đổi tính chất. Biết ảnh này cao gấp 2,5 lần ảnh kia. Tính tiêu cự của thấu kính.