Bài tập ôn tập môn Vật lý Lớp 11 - Thấu kính mỏng

Nội dung text: Bài tập ôn tập môn Vật lý Lớp 11 - Thấu kính mỏng

1. THẤU KÍNH MỎNG I. LÍ THUYẾT 1. Khái niệm về vật và ảnh: Vật thật: chùm tới là chùm phân kì * Vật: Là giao của chùm tia tới, chiếu tới dụng cụ Vật ảo: chùm tới là chùm hội tụ Ảnh thật: chùm ló là chùm hội tụ * Ảnh: Là giao của chùm tia ló khỏi dụng cụ Ảnh ảo: chùm ló là chùm phân kì 2. Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính (chỉ xét vật thật) * Với thấu kính hội tụ: • Nếu cho ảnh thật: - ảnh thật ngược chiều vật (hứng được trên màn) - ảnh thật: nhỏ hơn vật nếu d > 2f lớn hơn vật nếu f 0 với thấu kính hội tụ. f 0 : mặt lồi./ R 0 nếu vật thật
2. d 0 nếu ảnh thật d' 0: ảnh, vật cùng chiều; k 1: ảnh cao hơn vật, | k | 2f - Vật có vị trí: d = f - Vật có vị trí: d = 2f - Vật có vị trí: 0 < d < f. - Vật có vị trí: f < d < 2f 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
3. Bài 3. Trong các hình xy là trục chính O là qung 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 DẠNG 2. TÍNH TIÊU CỰ VÀ ĐỘ TỤ 1 n 1 1 Phương pháp: - Áp dụng công thức: D ( tk 1)( ) f nmt R1 R2 - Chú ý giá trị đại số của bán kính mặt cầu: R > 0 nếu mặt cầu lồi; R < 0 nếu lõm. Bài 1. Thủy tinh làm thấu kính có chiết suất n = 1,5. a) Tìm tiêu cự của các thấu kính khi đặt trong không khí. Nếu: - Hai mặt lồi có bán kính 10cm, 30 cm ĐA: a)15 cm; 30 cm - Mặt lồi có bán kính 10cm, mặt lõm có bán kính 30cm. b)60 cm; 120 cm b) Tính lại tiêu cự của thấu kính trên khi chúng được dìm vào trong nứơc có chiết suất n’= 4/3? Bài 2. Một thấu kính có dạng phẳng cầu, làm bằng thủy tinh có chiết suất n= 1,5. Đặt trong không khí. Một chùm tia sáng tới song song với trục chính cho chùm tia ló hội tụ tại điểm phía sau thấu kính, cách thấu kính 12 cm. a) Thấu kính thuộc loại lồi hay lõm? b) Tính bán kính mặt cầu? Bài 3. Một thấu kính hai mặt lồi. Khi đặt trong không khí có độ tụ D1 ,khi đặt trong chất lỏng có ’ chiết suất n = 1,68 thấu kính lại có độ tụ D2 = -(D1/5). a) Tính chiết suất n của thấu kính? b) Cho D1 =2,5 dp và biết rằng một mặt có bán kính cong gấp 4 lần bán kính cong của mặt kia. Tính bán kính cong của hai mặt này? ĐA: 1,5; 25cm; 100 cm. Bài 4. Một thấu kính thủy tinh có chiết suất n = 1,5. Khi đặt trong không khí nó có độ tụ 5 dp. Dìm thấu kính vào chất lỏng có chiết suất n’ thì thấu kính có tiêu cự f’ = -1m. Tìm chiết suất của thấu kính? ĐA: 1,67 Bài 5. Một thấu kính thủy tinh có chiết suất n = 1,5 có một mặt phẳng và 1 mặt lồi có bán kính R = 25 cm. Tính tiêu cực của thấu kính trong 2 trường hợp: a. Thấu kính đặt trong không khí?
4. b. Thấu kính đặt trong nước có chiết suất 4/3? ĐA: 50 cm; 200 cm Bài 6. Một thấu kính phẳng - lồi có n = 1,6 và bán kính mặt cong là R = 10 cm. a. Tính f và D? ĐA: 16,7 cm; 6dp b. Điểm sáng S nằm trên trục chính cách thấu 1m. Xác định tính chất ảnh, vẽ hình? ĐA: 20 cm Bài 7. Một thấu kính phẳng – lõm có n = 1,5 và bán kính mặt lõm là R = 15 cm. Vật AB vuông góc với trục chính của thấu kính và trước thấu kính. Ảnh qua thấu kính là ảnh ảo cách thấu kính 15 cm và cao 3 cm. Xác định vị trí vật và độ cao của vật? ĐA: 30 cm; 6 cm Bài 8. Một thấu kính phẳng - lồi có chiết suất n = 1,5 và tiêu cự 40 cm. Đặt mắt sau thấu kính quan sát, ta thấy có một ảnh cùng chiều vật và có độ lớn bằng nửa vật. Xác định vị trí ảnh, vật, và bán kính của mặt cầu? ĐA: 40 cm; -20 cm; -20 cm. Bài 9. Cho một thấu kính thuỷ tinh hai mặt lồi với bán kính cong là 30cm và 20cm. Hãy tính độ tụ và tiêu cự của thấu kính khi nó đặt trong không khí, trong nước có chiết suất n2=4/3 và trong chất lỏng có chiết suất n3=1,64. Cho biết chiết suất của thuỷ tinh n1 = 1,5 Bài 10. Một thấu kính thuỷ tính (chiết suất n=1,5) giới hạn bởi một mặt lồi bán kính 20cm và một mặt lõm bán kính 10cm. Tính tiêu cự và độ tụ của thấu kính khi nó đặt trong không khí, trong nước và trong chất lỏng có chiết suất n’ = 1,8 Bài 11. Một thấu kính bằng thuỷ tinh (chiết suất n =1,5) đặt trong không khí có độ tụ 8điôp. Khi nhúng thấu kính vào một chất lỏng nó trở thành một thấu kính phân kì có tiêu cự 1m. Tính chiết suất của chất lỏng. Bài 12. Một thấu kính hai mặt lồi cùng bán kính R, khi đặt trong không khí có tiêu cự f =30cm. Nhúng chìm thấu kính vào một bể nước, cho trục chính của nó thẳng đứng, rồi cho một chùm sáng song song rọi thẳng đứng từ trên xuống thì thấy điểm hội tụ cách thấu kính 80cm. Tính R, cho biết chiết suất của nước bằng 4/3 DẠNG 3. XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT ẢNH - MỐI QUAN HỆ ẢNH VÀ VẬT *PHƯƠNG PHÁP: - Áp dụng công thức xác định vị trí ảnh, độ phóng đại: d ' f d ' f f d ' d ; k d ' f d f d f - Tính chất ảnh qua thấu kính. - Khoảng cách giữa vật và ảnh L = d d ' BÀI TẬP Bài 1. Vật thật đặt vuông góc với trục chính của thấu kính sẽ cho ảnh như thế nào, nếu thấu kính là a) Thấu kính hội tụ. b) Thấu kính phân kì. Bài 2. Một thấu kính phân kì có độ tụ 1(dp) .Tìm tiêu cự của thấu kính?
5. 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 7. Chứng minh rằng thấu kính tạo được : * ảnh thật cho vật thật hoặc Thì phải là thấu kính hội tụ. * ảnh ảo lớn hơn vật thật 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
6. 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 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.