Đề số 8 - Đề kiểm tra học kì 2 - Vật lí 11

Đề bài

Câu 1:  Lăng kính có chiết suất n = \(\sqrt 2 \) và tiết diện thẳng là tam giác ABC đều

a) Một chùm sáng đơn sắc hẹp được chiếu vào mặt bên AB của lăng kính đặt trong không khí với góc tới 60⁰. Tính góc ló và góc lệch của tia sáng khi đi qua lăng kính.

b) Góc tới thay đổi. Tìm góc tới để có góc lệch cực tiểu. Tính góc lệch cực tiểu?

c) Đặt lăng kính trong nước (n’ = 4/3), chùm sáng chiếu tới mặt bên AB của lăng kính với góc tới 60⁰ khúc xạ lên mặt AC. Tại mặt AC xảy ra hiện tượng gì?

Câu 2: Một hệ đồng trục gồm hai thấu kính có f₁ = 30cm và f₂ = -30cm đặt cách nhau khoảng L = 60cm. Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính trước O₁ cách O₁ một khoảng d₁. Xác định d₁ để

a) hệ cho ảnh thật, ảnh ảo, ảnh ở vô cực.

b) hệ cho ảnh cùng chiều, ngược chiều với vật AB.

c) hệ cho ảnh cùng chiều bằng vật

Câu 3: Vật sáng AB cao 1cm đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ tiêu cự 20cm cho ảnh cách vật 90cm. Xác định vị trí của vật, vị trí, tính chất, độ cao và chiều của ảnh. Vẽ hình trong từng trường hợp.

Câu 4: Một thấu kính hội tụ tiêu cự 20cm. Vật sáng AB cao 2cm cho ảnh A’B’ cao 4cm. Xác định vị trí của vật? Vẽ hình đúng tỉ lệ?

Câu 5: Vật AB đặt trước thấu kính hội tụ O₁ có độ tụ D₁ = 10/3 dp một đoạn 20cm

a) Xác định vị trí, tính chất của ảnh A₁B₁ cho bởi S.

b) Sát O₁ đặt đồng trục thấu kính phân kỳ O₂ có tiêu cự 60cm. Xác định vị trí, tính chất của ảnh cho bởi hệ thấu kính.

Lời giải chi tiết

Câu 1:

Phương pháp giải:

+ Các công thức lăng kính:

sini₁ = nsinr₁;   sini₂ = nsinr₂ ; r₁ + r₂ = A

Góc lệch D = i₁ + i₂ – A

+ Nếu góc lệch cực tiểu:

\(\sin \dfrac{{{D_{\min }} + A}}{2} = n\sin \dfrac{A}{2}\)

Khi đó i₁ = i₂ = i_min; r₁ = r₂ = A/2; D_min = 2i_min – A

+ Điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần là khi tia sáng chiếu từ môi trường n₁ sang môi trường n₂ mà n₁ > n₂ với góc tới i > i_gh; trong đó sini_gh = n₂/n₁.

Cách giải:

a) i₁ = 60⁰.

Áp dụng các công thức lăng kính:

sin60⁰ = \(\sqrt 2 \) sinr₁ => r₁ = 37,76⁰

r₂ = A – r₁ = 60⁰ – r₁ = 22,24⁰

sini₂ = \(\sqrt 2 \)sinr₂ => i₂ = 32,36⁰

Góc lệch của tia sáng qua lăng kính:

D = i₁ + i₂ – A = 60⁰ - 32,36⁰ – 60⁰ = 32,36⁰

b) Để có góc lệch cực tiểu thì r₁ = r₂ = A/2 = 30⁰

Nên sini₁ = \(\sqrt 2 \)sinr₁ => i₁ = i₂ = 45⁰

Góc lệch cực tiểu:

D_min = 2i – A = 2.45⁰ – 60⁰ = 30⁰

c) Khi n’ = 4/3. Ta có

n’sini₁ = nsinr₁

=> \(\dfrac{4}{3}\sin 60 = \sqrt 2 {\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{in}}{{\rm{r}}_1} \Rightarrow {r_1} = 54,{74^0}\)

Tia sáng tới mặt bên AC với góc tới:

r₂ = A – r₁ = 5,26⁰

Tại mặt bên AC: \(\sin {i_{gh}} = \dfrac{4}{{3\sqrt 2 }} \Rightarrow {i_{gh}} = 70,{52^0}\)

Do r₂ < i_gh nên tại mặt AC xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Câu 2:

Phương pháp giải:

Công thức thấu kính: \(\dfrac{1}{f} = \frac{1}{d} + \dfrac{1}{{d'}} \Rightarrow d' = \dfrac{{df}}{{d - f}}\)

Hệ số phóng đại: k = -d’/d

Ảnh ảo thì d’ < 0; ảnh thật thì d’ > 0

Ảnh cùng chiều vật nếu k > 0, ảnh ngược chiều vật nếu k < 0

Cách giải:

Theo bài ra: f₁ = 30cm; f₂ = -30cm, L = 60cm, d₁

Sơ đồ tạo ảnh:  

Ảnh A₁B₁ cách O₁ đoạn \({d_1}' = \dfrac{{{d_1}{f_1}}}{{{d_1} - {f_1}}} = \dfrac{{30{d_1}}}{{{d_1} - 30}}\)

A₁B₁ là vật đối với L₂và cách O₂ đoạn d₂ = L – d₁’ = 60 –d₁’

Ảnh A₂B₂cách O₂ đoạn: \({d_2}' = \dfrac{{{d_2}{f_2}}}{{{d_2} - {f_2}}} = \dfrac{{(L - {d_1}'){f_2}}}{{L - {d_1}' - {f_2}}}\)

Hệ số phóng đại của ảnh:

 \(k = \dfrac{{{d_1}'}}{{{d_1}}}.\dfrac{{{d_2}'}}{{{d_2}}} = \dfrac{{30}}{{{d_1} - 30}}.\dfrac{{ - 30}}{{{d_2} + 30}}\)

\(= \dfrac{{30}}{{{d_1} - 30}}.\dfrac{{ - 30}}{{60 - {d_1}' + 30}} \)

\(= \dfrac{{30}}{{{d_1} - 30}}.\dfrac{{ - 30}}{{90 - \dfrac{{30{d_1}}}{{{d_1} - 30}}}}\)

a) Hệ cho ảnh thật thì ảnh A₁B₁ là ảnh ảo: \({d_1}' = \dfrac{{30{d_1}}}{{{d_1} - 30}} < 0 \Rightarrow {d_1} < 30cm\)

Hệ cho ảnh ảo thì A₁B₁ là ảnh thật: \({d_1}' = \dfrac{{30{d_1}}}{{{d_1} - 30}} > 0 \Rightarrow {d_1} > 30cm\)

Hệ cho ảnh ở vô cực thì A₁B₁nằm ở tiêu điểm của L₂ hay d₂ = f₂ = -30cm

            => d₁’ = 90cm => d₁ = 45cm

b) Ảnh cùng chiều với vật thì k > 0: 

\(k = \dfrac{{30}}{{{d_1} - 30}}.\dfrac{{ - 30}}{{90 - \dfrac{{30{d_1}}}{{{d_1} - 30}}}} > 0\)

\(\Rightarrow ({d_1} - 30).(90 - \dfrac{{30{d_1}}}{{{d_1} - 30}}) < 0 \)

\(\Rightarrow \dfrac{{60{d_1} - 2700}}{{{d_1} - 30}} < 0 \Rightarrow 30cm < {d_1} < 45cm\)

Ảnh ngược chiều với vật thì k < 0

\(k = \dfrac{{30}}{{{d_1} - 30}}.\dfrac{{ - 30}}{{90 - \dfrac{{30{d_1}}}{{{d_1} - 30}}}} < 0\)

\(\Rightarrow ({d_1} - 30).(90 - \dfrac{{30{d_1}}}{{{d_1} - 30}}) > 0 \)

\(\Rightarrow \dfrac{{60{d_1} - 2700}}{{{d_1} - 30}} < 0\)

=> d₁ > 45cm hoặc d₁ < 30cm

c) Ảnh cùng chiều bằng vật: k = 1

\(k = \dfrac{{30}}{{{d_1} - 30}}.\dfrac{{ - 30}}{{90 - \dfrac{{30{d_1}}}{{{d_1} - 30}}}} = 1 \)

\(\Rightarrow {d_1} = 30cm\)

Câu 3:

Phương pháp giải:

Công thức thấu kính: \(\dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d} + \dfrac{1}{{d'}} \Rightarrow d' = \dfrac{{df}}{{d - f}}\)

Hệ số phóng đại: k = -d’/d = h’/h

Ảnh ảo thì d’ < 0; ảnh thật thì d’ > 0

Ảnh cùng chiều vật nếu k > 0, ảnh ngược chiều vật nếu k < 0

Cách giải:

Theo bài ra: h = 1cm, f = 20cm, d + d’ = 90cm

Áp dụng công thức thấu kính:

\(\dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d} + \dfrac{1}{{d'}}\)

\(\Rightarrow d' = \dfrac{{df}}{{d - f}} = \dfrac{{(90 - d').20}}{{90 - d' - 20}}\)

Giải phương trình được d’ = 30cm khi d = 60cm hoặc d’ = 60cm khi d = 30cm

+ Nếu d = 60cm, d’ = 30cm:  => k = -0,5 Vật đặt cách thấu kính 60cm cho ảnh thật ngược chiều cách thấu kính 30cm, nhỏ bằng 1 nửa vật h’ = 0,5cm.

+ Nếu d = 30cm, d’ = 60cm:  => k = -2 Vật đặt cách thấu kính 30cm cho ảnh thật ngược chiều cách thấu kính 60cm, lớn gấp đôi vật h’ = 2cm.

Câu 4:

Phương pháp giải:

Công thức thấu kính: \(\dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d} + \dfrac{1}{{d'}} \Rightarrow d' = \dfrac{{df}}{{d - f}}\)

Hệ số phóng đại: k = -d’/d = h’/h

Ảnh ảo thì d’ < 0; ảnh thật thì d’ > 0

Ảnh cùng chiều vật nếu k > 0, ảnh ngược chiều vật nếu k < 0

Thấu kính hội tụ cho ảnh lớn hơn vật thì ảnh có thể là ảnh ảo hoặc ảnh thật

Cách giải:

+ Nếu ảnh là ảnh ảo: d’ = -2d. Áp dụng công thức thấu kính ta được :

\(d' = \dfrac{{df}}{{d - f}} =  - 2d \)

\(\Rightarrow \dfrac{{20d}}{{d - 20}} =  - 2d \Rightarrow d - 20 =  - 10 \)

\(\Rightarrow d = 10cm\)

+ Nếu ảnh là ảnh thật: d’ = 2d. Áp dụng công thức thấu kính ta được :

\(d' = \dfrac{{df}}{{d - f}} = 2d\)

\(\Rightarrow \dfrac{{20d}}{{d - 20}} = 2d\)

\(\Rightarrow d - 20 = 10 \Rightarrow d = 30cm\)

Câu 5:

Phương pháp giải:

Công thức thấu kính: \(\dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d} + \dfrac{1}{{d'}} \Rightarrow d' = \dfrac{{df}}{{d - f}}\)

Hệ số phóng đại: k = -d’/d = h’/h

Ảnh ảo thì d’ < 0; ảnh thật thì d’ > 0

Ảnh cùng chiều vật nếu k > 0, ảnh ngược chiều vật nếu k < 0

Độ tụ D = 1/f

Cách giải:

a) Tiêu cự thấu kính f = 3/10m  = 30cm

Theo bài ra: d = 20cm

Áp dụng công thức thấu kính:

\(\dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d} + \dfrac{1}{{d'}}\)

\(\Rightarrow d' = \dfrac{{df}}{{d - f}} = \dfrac{{20.30}}{{20 - 30}} =  - 60cm\)

Hệ số phóng đại k = -d’/d = 6

Vậy ảnh thu được là ảnh ảo, cùng chiều, lớn gấp 6 lần vật và cách thấu kính 60cm

b) Sơ đồ tạo ảnh: 

Ảnh A₁B₁ cách O₁ đoạn \({d_1}' = \dfrac{{{d_1}{f_1}}}{{{d_1} - {f_1}}} = \dfrac{{30.20}}{{20 - 30}} =  - 60cm\)

A₁B₁ là vật đối với L₂và cách O₂ đoạn d₂ = – d₁’ = 60 cm

Ảnh A₂B₂cách O₂ đoạn: \({d_2}' = \dfrac{{{d_2}{f_2}}}{{{d_2} - {f_2}}} = \dfrac{{60.( - 60)}}{{60 - ( - 60)}}\)

\(=  - 30cm\)

Hệ số phóng đại của ảnh:

 \(k = \dfrac{{{d_1}'}}{{{d_1}}}.\dfrac{{{d_2}'}}{{{d_2}}} = \dfrac{{ - 60}}{{20}}.\dfrac{{ - 30}}{{60}} = \dfrac{3}{2}\)

Vậy ảnh thu được là ảnh thật, cùng chiều lớn gấp 1,5 lần vật, ở cách thấu kính phân kỳ 30cm.

Nguồn: Sưu tầm