Bài tập Vật lí Lớp 11 - Dạng bài: Xác định vị trí, tính chất, độ lớn của vật và ảnh (Có lời giải)

Nội dung text: Bài tập Vật lí Lớp 11 - Dạng bài: Xác định vị trí, tính chất, độ lớn của vật và ảnh (Có lời giải)

1. DẠNG BÀI TẬP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT, ĐỘ LỚN CỦA VẬT VÀ ẢNH QUA THẤU KÍNH VẬT LÍ 11 1. Phương pháp - Biết vị trí của vật hoặc ảnh và số phóng đại: 1 1 1 d. f d . f d.d Suy ra d ;d ; f f d d d f d ' f d d d f d f và vận dụng công thức độ phóng đại: k d f d f 1 1 1 - Biết vị trí của vật hoặc ảnh và khoảng cách giữa vật và màn: ta dùng hai công thức: và công f d d thức về khoảng cách: L d d . Chú ý: + Vật và ảnh cùng tính chất thì trái chiều và ngược lại. + Vật và ảnh không cùng tính chất thì cùng chiều và ngược lại. + Thấu kính hội tụ tạo ảnh lớn hơn vật thật. + Thấu kính phân kỳ tạo ảnh ảo nhỏ hơn vật thật. 2. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Vật sáng AB vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ cho ảnh A B cách vật 20cm. Xác định vị trí vật và ảnh. Cho tiêu cự của thấu kính là f = 15cm. A. d 10cm;d 30cm B. d 30cm;d 10cm C. d d 10cm D. d 20cm;d 40cm Lời giải d d 20 + Theo giả thiết ta được d d 20cm , f 0 nên thấu kính là thấu kính hội tụ d d 20 dd + f d d TH1: d d 20cm d 20 d 300 0 d 2 20d 300 0 , phương trình này vô nghiệm nên trường hợp này không thỏa mãn. d 10cm TH2: d d 20cm d 20 d 300 0 d 30cm d 30cm(1) + Vậy vật cách thấu kính 10cm và ảnh cách thấu kính 30cm và ảnh là ảnh ảo cùng chiều với vật. Đáp án A. Ví dụ 2: Vật AB cao 2m đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ cho ảnh A B cao 4cm. Tiêu cự thấu kính là f 20cm . Xác định vị trí của vật và ảnh. A. d 15cm;d 30cm B. d 10cm;d 20cm
2. 2 0 L 4Lf 0 L 4 f Lmin 4 f 2 + Thay ngược lại phương trình (*) d 2 f 0 d 2 f d 2 f Đáp án A. Ví dụ 5: Đặt một vật cách thấu kính hội tụ 12 (cm), ta thu được ảnh cao gấp 3 lần vật. Tính tiêu cự thấu kính? A. 18cmB. 9cmC. 12cm D. 16cm Lời giải h d k 3 h d d 36cm Ảnh cao gấp 3 lần vật dd f 18cm f d d Đáp án A. Ví dụ 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? A. d 40 cm. B. d 60 cm. C. d 50 cm. D. d 30 cm. Lời giải + Thấu kính và thấu kính hội tụ cho ảnh nhỏ hơn vật nên ảnh là ảnh thật và ngược chiều với vật d 0 A B 1 d k AB 2 d d 60cm dd d 30cm f d d + Vậy vật cách thấu kính 60cm Đáp án B. Ví dụ 7: Vật AB cách thấu kính phân kỳ 20cm, cho ảnh A B cao bằng nửa vật. Tính tiêu cự của thấu kính phân kỳ. A. f 10 cm.B. f 20 cm.C. f 15 cm.D. f 30 cm. Lời giải Vì thấu kính là thấu kính phân kì nên cho ảnh ảo cùng chiều và nhỏ hơn vật và có f 0 A B 1 d k AB 2 d d 10cm dd f 20cm f d d Đáp án B. Ví dụ 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.
3. A. d 60 cm; L 72 cm. B. d 12 cm; L 72 cm. C. d 15 cm; L 72 cm. D. d 60 cm; L 72 cm. Lời giải + Vì ảnh của ngọn nến cao gấp 5 lần ngọn nến nên ảnh là ảnh thật vì nó hứng được trên màn cód 0, f 0 . h d k 5 h d d 60 cm dd d 12 cm f 10 cm d d + Màn phải đặt cách thấu kính một đoạn L d d 72 cm . Đáp án B. Ví dụ 11: 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 lần vật. A. 24 cm.B. 12 cm.C. 36 cm. D. 18 cm. Lời giải + Vì ảnh qua thấu kính là ảnh thật nên d 0 và k 0 h d k 5 h d d 36 cm dd d 180 cm f d d + Vậy vật cách thấu kính 1 đoạn bằng 36 cm. Đáp án C. Ví dụ 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? A. d 12 cm; k 0,4. B. d 30 cm; k 0,5. C. d 30 cm; k 2. D. d 12 cm; k 2,5. Lời giải d d 18 + Theo giả thiết ta được d d 18 cm , f 0 nên thấu kính là thấu kính hội tụ. d d 18 dd + f d d TH1: d d 18cm d 18 d 360 0 d 2 20d 360 0 , phương trình này vô nghiệm nên trường hợp này không thỏa mãn d 12 cm TH2: d d 18cm d 18 d 360 0 d 30 cm 1 d 30 cm
4. A. d 12cm; d 6cm. B. d 6cm; d 12cm. C. d 5cm; d 10cm. D. d 10cm; d 5cm. Lời giải + Thấu kính phân kì nên tiêu cự f 0 h 1 d k h 2 d d 12cm dd d 6cm f d d + Vậy vật cách thấu kính 12 cm ảnh cách thấu kính 6 cm và là ảnh ảo. Đáp án A. Ví dụ 17: 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. A. d 30 cm.B. d 60 cm. C. d 30 cm hoặc d 60 cm.D. d 90 cm. Lời giải d d 90 + Theo giả thiết ta được d d 90 cm , f 0 nên thấu kính là thấu kính hội tụ d d 90 dd + f d d TH1: d d 90 cm 2 d 60 cm d 30 cm d 90 d 1800 0 d 90d 1800 0 d 30 cm d 60 cm TH2: d d 90 cm d 90 d 1800 0 (TH này loại) + Vậy ảnh là ảnh thật và cùng chiều với vật và thỏa mãn 2 trường hợp là cách thấu kính 30 cm và 60 cm Đáp án C. Ví dụ 18: 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. A. Vật cách thấu kính 15 cm, ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật, cách thấu kính 7,5cm. B. Vật cách thấu kính 15 cm, ảnh thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật, cách thấu kính 7,5cm. C. Vật cách thấu kính 15 cm, ảnh ảo, ngược chiều, lớn hơn vật, cách thấu kính 7,5cm. D. Vật cách thấu kính 15 cm, ảnh ảo, ngược chiều, nhỏ hơn vật, cách thấu kính 7,5cm. Lời giải + Vì thấu kính là thấu kính phân kì nên luôn cho ảnh là ảnh ảo d d 7,5 cm
5. d f d f Ta có: d L d d d d 2 Ld Lf 0 * d f d f Vì trên màn thu được ảnh rõ nét nên phương trình (*) phải có nghiệm 2 0 L 4Lf 0 L 4 f Lmin 4 f 4.20 80 cm Đáp án C. b) Thay L 90 cm và f 20 cm vào phương trình (*) ta có: d 30 cm d 60cm d 2 90d 1800 0 1 1 d2 60 cm d2 30cm Vậy thấu kính phải đặt cách vật đoạn d 30 cm hoặc d 60 cm d1 60 k1 2 d1 30 Số phóng đại trong mỗi trường hợp: d2 30 1 k2 d2 60 2 Đáp án B. Ví dụ 21: Một vật sáng AB cho ảnh thật qua một thấu kính hội tụ L, ảnh này hứng trên một màn E đặt 1 cách vật một khoảng 1,8m, ảnh thu được cao bằng vật. 5 a) Tính tiêu cự của thấu kính A. 5cm.B. 20cm.C. 25cm. D. 10cm. 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? A. Có 2 vị trí khác.B. Có 1 vị trí khác. C. Không có vị trí nào khác.D. Có 3 vị trí khác. Lời giải h 1 k 0 k a) + Vì ảnh là thật nên d 0 h 5 L 0 L d d 180 cm df f 1 + d k d 6 f d f f d 5 df 6 f 2 d 180 6 f 180 f 25 cm. d f 6 f f Đáp án C. b) Vì L 180 cm 4 f 100 cm Trong khoảng giữa màn và vật có hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn nên khi di chuyển thấu kính trong khoảng giữa AB và màn E thì còn 1 vị trí nữa cho ảnh rõ nét trên màn.