Vật Lí 9 Bài 51: Bài tập quang hình học được THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn hy vọng sẽ là là tài liệu hữu ích giúp các em nắm vững kiến thức bài học và đạt kết quả tốt trong các bài thi, bài kiểm tra trên lớp.
Tóm tắt lý thuyết Vật Lí 9 Bài 51
Hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường được gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
Ghi chú: f là tiêu cự của thấu kính
d là khoảng cách từ vị trí của vật đến thấu kính.
d’ là khoảng cách từ vị trí của ảnh đến thấu kính
Cách dựng ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ
a) Cách dựng ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính hội tụ
– Từ S ta dựng hai tia (trong ba tia đặc biệt) đến thấu kính, sau đó vẽ hai tia ló ra khỏi thấu kính.
– Nếu hai tia ló cắt nhau thực sự thì giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh thật S’ của S, nếu hai tia ló không cắt nhau thực sự mà có đường kéo dài của chúng cắt nhau, thì giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh ảo S’ của S qua thấu kính.
b) Dựng ảnh của vật sáng AB tạo bởi thấu kính hội tụ
Muốn dựng ảnh A’B’ của AB qua thấu kính (AB vuông góc với thấu kính, A nằm trên trục chính), chỉ cần dựng ảnh B’ của B bằng hai trong ba tia sáng đặc biệt, sau đó từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính ta có ảnh A’ của A.
Chú ý: Khi dựng ảnh, ảnh ảo và đường kéo dài của tia sáng được vẽ bằng nét đứt
Cách dựng ảnh của vật qua thấu kính phân kì
a) Cách dựng ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính phân kì
Từ S ta dựng hai tia (trong ba tia đặc biệt) đến thấu kính, sau đó vẽ hai tia ló ra khỏi thấu kính. Hai tia ló không cắt nhau thực sự mà có đường kéo dài của chúng cắt nhau, giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh ảo S’ của S.
b) Cách dựng ảnh của vật sáng AB tạo bởi thấu kính phân kì
Muốn dựng ảnh A’B’ của AB qua thấu kính (AB vuông góc với thấu kính, A nằm trên trục chính), chỉ cần dựng ảnh B’ của B bằng hai trong ba tia sáng đặc biệt, sau đó từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính.
Giải bài tập SGK Vật Lí 9 Bài 51
Bài 1 (trang 135 SGK Vật Lý 9)
Một bình hình trụ tròn có chiều cao 8cm và đường kính 20 cm. Một học sinh đặt mắt nhìn vào trong bình sao cho thành bình vừa vặn che khuất hết đáy (hình 51.1 SGK trang 135). Khi đổ nước vào khoảng xấp xỉ 3/4 bình thì bạn đó vừa văn nhìn thấy tâm O của đáy. Hãy vẽ tia sáng từ tâm O của đáy bình truyền tới mắt.
Lời giải:
– Vẽ đường thẳng PQ biểu diễn mặt nước sau khi đổ nước vào đường PQ này cắt tia sáng BD đi từ mép của đáy bình đến mắt tại điểm I.
Vậy I là điểm tới.
– Nối OI: OI là tia tới, tia OI bị khúc xạ tại I theo phương ID.
– Khi đó tia ID là tia khúc xạ đến mắt.
* Kết quả đo: AB =0,5cm; A’B’ = 1,5cm ⇒ A’B’ = 3AB
Bài 2 (trang 135 SGK Vật Lý 9)
Một vật sáng AB có dạng mũi tên được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ, cách thấu kính 16 cm, A nằm trên trục chính. Thấu kính có tiêu cự 12 cm.
a. Hãy vẽ ảnh của vât AB theo đúng tỉ lệ.
b. Hãy đo chiều cao của ảnh và của vật trên hình vẽ và tính xem ánh cao gấp bao nhiêu lần vật.
Lời giải:
a) Vẽ ảnh theo đúng tỷ lệ
b) Trên hình vẽ, xét các cặp tam giác đồng dạng:
ΔABO ∼ ΔA’B’O (g.g) =>
ΔA’B’F’ ∼ ΔOIF’ (g.g) =>
Vì AB = OI (tứ giác BIOA là hình chữ nhật)
↔ dd’ – df = d’f (1)
Chia cả hai vế của (1) cho tích d.d’.f ta được:
(đây được gọi là công thức thấu kính cho trường hợp ảnh thật)
Thay d = 16cm, f = 12cm ta tính được: OA’ = d’ = 48cm
Thay vào (*) ta được:
=> Ảnh cao gấp 3 lần vật.
* Kết quả đo: AB =0,5cm; A’B’ = 1,5cm ⇒ A’B’ = 3AB
Bài 3 (trang 136 SGK Vật Lý 9)
Hòa bị cận thị có điểm cực viễn Cv nằm cách mắt 40 cm. Bình cũng bị cận thị có điểm cực viễn Cv nằm cách mắt 60 cm.
a. Ai bị cận thị nặng hơn?
b. Hòa và bình đều phải đeo kính để khắc phục tật cận thị. Kính được đeo sát mắt. Đó là thấu kính loại gì? Kính của ai có tiêu cự ngắn hơn?
Lời giải:
a) Ta có: (OCv)Hòa = 40 cm; (OCv)Bình = 60 cm
Do: (OCv)Hòa < (OCv)Bình nên bạn Hòa nhìn xa kém hơn → Hòa cận nặng hơn Bình.
b) + Để sửa tật cận thị, cần phải đeo kính sao cho:
Vật AB cần quan sát ở rất xa (coi như vô cực, khoảng cách từ vật đến kính là d1 = ∞ ) qua kính sẽ tạo ảnh ảo A’B’ nằm tại điểm cực viễn của mắt người đó. Khi đó mắt sẽ nhìn thấy ảnh A’B này mà không cần điều tiết và qua thể thủy tinh của mắt cho ảnh A”B” trên màng lưới như hình vẽ:
Tức là: B’ ≡ CV (1)
Khi d1 = ∞ → d’ = f → B’ ≡ F (2)
Từ (1) và (2) → F ≡ Cv
Vậy kính cận là kính phân kỳ. Muốn nhìn rõ các vật ở xa thì người cận phải đeo kính có tiêu cự thỏa mãn điều kiện tiêu điểm F của kính trùng với điểm cực viễn của mắt: F ≡ Cv
Do kính cận thích hợp có tiêu cự thỏa mãn: fk = OCv
nên (fk)Bình = (OCv)Bình = 60 cm > (fk)Hòa = (OCv)Hòa = 40 cm.
Vậy kính của Hòa có tiêu cự ngắn hơn
Trắc nghiệm Vật Lí 9 Bài 51 (có đáp án)
Câu 1: S’ là ảnh của S qua thấu kính phân kì. Khi cho S tiến lại gần thấu kính theo đường song song với trục chính thì ảnh S’ di chuyển theo những đường nào dưới đây?
A. Đường SI.
B. Đường OS.
C. Đường kẻ từ S’ song song với trục chính.
D. Đường FI.
Lời giải
Khi cho S tiến lại gần thấu kính theo đường song song với trục chính thì ảnh S’ di chuyển theo đường FI
→ Đáp án D
Câu 2: Thể thủy tinh khác với vật kính máy ảnh vì thể thủy tinh là:
A. Thấu kính phân kì.
B. Thấu kính hội tụ.
C. Thấu kính hội tụ có tiêu cự thay đổi.
D. Cả 3 phương án đều sai.
Lời giải
Thể thủy tinh khác với vật kính máy ảnh vì thể thủy tinh là thấu kính hội tụ có tiêu cự thay đổi
→ Đáp án C
Câu 3: Khi sử dụng kính lúp để quan sát, người ta cần điều chỉnh cái gì để việc quan sát được thuận lợi? Chọn phương án trả lời đúng nhất trong các phương án sau:
A. Điều chỉnh cả vị trí của vật, của kính và của mắt.
B. Điều chỉnh vị trí của kính.
C. Điều chỉnh vị trí của vật.
D. Điều chỉnh vị trí của mắt.
Lời giải
Khi sử dụng kính lúp để quan sát, người ta cần điều chỉnh cả vị trí của vật, của kính và của mắt để việc quan sát được thuận lợi
→ Đáp án A
Câu 4: Khi quan sát một đồng xu trong chậu đựng nước thì ta nhận thấy đồng xu:
A. Cả 3 phương án đều sai.
B. Xa mặt thoáng hơn.
C. Gần mặt thoáng hơn.
D. Vẫn bình thường.
Lời giải
Khi quan sát một đồng xu trong chậu đựng nước thì ta nhận thấy đồng xu gần mặt thoáng hơn
→Đáp án C
Câu 5: Muốn ảnh A’B’ của AB cho bởi kính lúp là ảnh ảo thì phải đặt vật AB ở vị trí nào trước thấu kính? (d là khoảng cách từ vật đến thấu kính)
A. f > d > 0
B. d > 2f
C. 2f > d > f
D. d > f
Lời giải
Muốn ảnh A’B’ của AB cho bởi kính lúp là ảnh ảo thì phải đặt vật AB trong khoảng từ tiêu điểm đến thấu kính f > d > 0
→ Đáp án A
Câu 6: Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ, cho ảnh thật A’B’. Biết A’B’ = 3AB.
a) Xác định quang tâm O, các tiêu điểm chính của thấu kính.
b) Biết khoảng cách AA’ = 80 cm. Xác định vị trí của vật, của ảnh.
c) Biết khoảng cách từ vật đến ảnh không đổi. Tìm vị trí của thấu kính để ảnh của vật vẫn là ảnh thật và cao bằng vật.
Lời giải
a) Hình vẽ
Mà OA + OA’ = 80 (2)
Từ (1) (2) ⇒ OA + 3OA = 80 ⇒ OA = 20 cm ⇒ OA’ = 60 cm
c) AB = A’B’ ⇒
Vậy phải đặt thấu kính cách vật một đoạn bằng 40 cm thì AB = A’B’
Câu 7: Vật AB cách thấu kính hội tụ 55 cm thì ảnh A’B’ cách thấu kính 20 cm.
a) Hỏi ảnh A’B’ là ảnh thật hay ảnh ảo? Tính tiêu cự của thấu kính.
b) Dịch vật lại gần thấu kính thêm 15 cm. Tìm độ dịch chuyển của ảnh.
Lời giải
a) Vì A’B’ < AB => ảnh A’B’ là ảnh thật
Vì OI = AB ⇒
b) Khi dịch chuyển vật lại gần thấu kính thì khoảng cách giữa vật và thấu kính lúc này là: OA1 = 55 – 15 = 40 cm
OA1 > 2OF’
⇒ ảnh nhỏ hơn vật
Ta có:
Vậy ảnh dịch chuyển khoảng 23,17 – 20 = 3,17 cm
Câu 8: Một vật AB cao 4cm đặt trước một thấu kính phân kì cách thấu kính 30 cm. Ta thu được một ảnh cách thấu kính 15 cm như hình vẽ. Ảnh đó là ảnh ảo hay ảnh thật? Ảnh đó cao bao nhiêu?
Ảnh A’B’ là ảnh ảoXét có:AB //A’B’
⇒ A’B’ là đường trung bình trong
Câu 9: Biết rằng khoảng cách từ thể thủy tinh đến màng lưới của mắt một người là không đổi và bằng 2 cm. Khi nhìn một vật ở rất xa thì mắt không phải điều tiết và tiêu điểm của thể thủy tinh nằm đúng trên màng lưới. Hãy tính độ thay đổi tiêu cự của thể thủy tinh khi chuyển từ trạng thái nhìn một vật ở rất xa sang trạng thái nhìn một vật cách mắt 100 cm.
Lời giải
– Khi nhìn một vật ở rất xa thì mắt không phải điều tiết và tiêu điểm của thể thủy tinh nằm đúng trên màng lưới, lúc đó tiêu cự của thể thủy tinh là f1 = 2cm.
– Khi nhìn một vật ở cách mắt 100cm, ảnh của vật hiện rõ trên võng mạc.
Áp dụng công thức:
⇒ Tiêu cự của thể thủy tinh lúc đó:
Độ giảm tiêu cự:
Câu 10: Một vật sáng AB cách màn một khoảng L, khoảng giữa vật và màn đặt một thấu kính hội tụ có tiêu cự f, quang tâm O. Biết AB và màn vuông góc với trục chính của thấu kính, A nằm trên trục chính của thấu kính với OA > f, ảnh A’B’ hiện rõ trên màn.
a) Tìm điều kiện để có được ảnh rõ nét trên màn.
b) Đặt là khoảng cách giữa hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn. Hãy chứng minh công thức
Lời giải
a) Áp dụng công thức:
Ta lại có: L = d’ + d ⇒ d’ = L – d (2)
Để thu được ảnh rõ nét trên màn thì phải có nghiệm ⇒
b) Vì bài toán có hai vị trí nhìn thấy ảnh thật nên
Vậy hai vị trí của thấu kính cho ảnh thật rõ nét đối xứng với nhau qua mặt trung trực giữa vật và màn
Vị trí 1:
******************
Trên đây là nội dung bài học Vật Lí 9 Bài 51: Bài tập quang hình học do THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn bao gồm phần lý thuyết, giải bài tập và các câu hỏi trắc nghiệm có đáp án đầy đủ. Hy vọng các em sẽ nắm vững kiến thức về Bài tập quang hình học. Chúc các em học tập thật tốt và luôn đạt điểm cao trong các bài thi bài kiểm tra trên lớp.
Biên soạn bởi: Trường THPT Ngô Thì Nhậm
Chuyên mục: Vật Lý 9
