70 Bài tập về quang hình học (có đáp án năm 2023) - Vật lí 9

Kiến thức cần nhớ

1. Tóm tắt lí thuyết

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.

Trong đó:

+ 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.

2. 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) ta làm như sau:

+ Dựng ảnh B’ của B bằng hai trong ba tia sáng đặc biệt.

+ 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.

3. Cách dựng ảnh của một vật 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) ta làm như sau:

+ Dựng ảnh B’ của B bằng hai tia sáng đặc biệt.

+ 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.

Bài tập tự luyện có hướng dẫn

Bài 1 : Một người nhìn vào bể nước theo phương IM (hình 51.1) thì thấy ảnh của một điểm O trên đáy bể. Điểm O có thể nằm ở đâu?

A. Trên đoạn AN.

B. Trên đoạn NH.

C. Tại điểm N.

D. Tại điểm H.

Lời giải:

Chọn B. 

Vì theo định luật khúc xạ ánh sáng tia sáng truyền từ nước sang không khí có góc tới nhỏ hơn góc khúc xạ nên điểm O sẽ nằm trong đoạn NH để cho ảnh O’ nằm trên đáy bể.

Bài 2 : Quan sát một vật nhỏ qua một kính lúp ta sẽ thấy:

A. một ảnh cùng chiều, nhỏ hơn vật.

B. một ảnh cùng chiều, lớn hơn vật.

C. một ảnh ngược chiều, nhỏ hơn vật.

D. một ảnh ngược chiều, lớn hơn vật.

Lời giải:

Chọn B.

Vì kính lúp là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn và phải đặt vật trong khoảng tiêu cự của kính nên sẽ cho ảnh ảo, cùng chiều và lớn hơn vật.

Bài 3 : Hãy ghép mỗi phần a), b), c), d) với một phần thích hợp 1, 2, 3, 4 để được câu có nội dung đúng.

a) Vật kính máy ảnh là một

b) Kính cận là một

c) Thể thủy tinh là một

d) Kính lúp là một

1. thấu kính hội tụ có tiêu cự có thể thay đổi được.

2. thấu kính hội tụ, dùng để tạo ra một ảnh ảo, lớn hơn vật.

3. thấu kính hội tụ bằng thủy tinh, dùng để tạo ra một ảnh thật, nhỏ hơn vật.

4. thấu kính phân kì.

Lời giải:

a - 3      b - 4      c - 1      d - 2

Bài 4 : Đặt một vật AB có dạng đoạn thẳng nhỏ, cao 2cm, vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ, cách thấu kính 5cm. Thấu kính có tiêu cự 10cm.

a) Dựng ảnh của vật AB theo đúng tỉ lệ.

b) Ảnh là thật hay ảo?

c) Ảnh nằm cách thấu kính bao nhiêu xentimet? Ảnh cao bao nhiêu centimet?

Lời giải:

a) Dựng ảnh của vật AB theo đúng tỉ lệ như hình vẽ:

b) Ảnh A’B’ là ảnh ảo, cùng chiều và lớn hơn vật.

c) Ta có: AB = 2cm; d = 5cm; f = 10cm

- Vì ΔA’B’F’ ~ ΔOIF’ nên:

 $\frac{OI}{A\text{'}B\text{'}}=\frac{\text{OF}\text{'}}{A\text{'}F\text{'}}=\frac{\text{OF}\text{'}}{A\text{'}O+OF\text{'}}$

- Vì ΔOAB ~ ΔOA’B’nên: $\frac{AB}{A\text{'}B\text{'}}=\frac{OA}{OA\text{'}}\left(1\right)$

- Vì AB = OI (tứ giác BIOA là hình chữ nhật)

Vậy ảnh cách kính 10cm và cao 4cm.

Bài 5 : Một người quan sát các vật qua một thấu kính phân kì, đặt cách mắt 10cm thì thấy ảnh của mọi vật xa, gần đều hiện lên cách mắt trong khoảng 50cm trở lại. Hãy xác định tiêu cự của thấu kính phân kì.

Tóm tắt:

L = O_kO_M = 10cm; O_MC_V = 50cm; f_k = O_kF’ = ?

Lời giải:

Khi quan sát vật ở rất xa qua kính phân kì thì ảnh của vật qua kính sẽ hiện lên tại tiêu điểm ảnh chính F’ của kính: A’ ≡ F’ ⇒ O_kF’ = O_kA’

Mặt khác, ảnh đó cũng nằm tại điểm cực viễn C_V của mắt người quan sát.

Do đó: O_MA’ = O_MC_V = O_MO_k + O_kA’ = 50cm

⇒ Tiêu cự của kính phân kì là:

f = O_kF’ = O_kA’ = O_MA’ – O_kO_M = 50 – 10 = 40cm

Bài 6: Người ta muốn chụp ảnh một bức tranh có kích thước 0,48m x 0,72m trên một phim ảnh có kích thước 24mm x 36mm, sao cho ảnh thu được có kích thước càng lớn càng tốt. Tiêu cự của vật kính máy ảnh là 6cm.

a) Ảnh cao bằng bao nhiêu lần vật?

b) Hãy dựng ảnh (không cần đúng tỷ lệ) và dựa vào hình vẽ để xác định khoảng cách từ vật kính đến bức tranh.

Lời giải:

a) Phải ngắm sao cho chiều cao và chiều ngang của ảnh phù hợp tối đa với chiều cao và chiều ngang của phim. Do đó, ta có:

$\Rightarrow \frac{A\text{'}B\text{'}}{AB}=\frac{36}{720}=\frac{1}{20}$

(đổi 0,72m = 720mm)

Vậy ảnh cao bằng $\frac{1}{20}$ lần vật hay vật cao gấp 20 lần ảnh.

b) Dựng ảnh như hình vẽ dưới:

Ta đặt OA = d; OA’ = d’; AB = 720mm; A’B’ = 36mm; f = 6cm = 60mm

- Vì ΔA’B’F’ ~ ΔOIF’ nên: 

$\frac{OI}{A\text{'}B\text{'}}=\frac{\text{OF}\text{'}}{A\text{'}F\text{'}}=\frac{\text{OF}\text{'}}{OA\text{'}-OF\text{'}}$

- Vì ΔOAB ~ ΔOA’B’nên: 

$\frac{AB}{A\text{'}B\text{'}}=\frac{OA}{OA\text{'}}$

- Vì AB = OI (tứ giác BIOA là hình chữ nhật)

⇒ d’ = 63mm; d = 20.d’ = 1260mm = 126cm

Vậy khoảng cách từ vật kính đến bức tranh là 126cm.

Bài 7 : Trên hình 51.2 có vẽ một tia sáng chiếu từ không khí vào nước. Đường nào trong số các đường 1, 2, 3, 4 có thể ứng với tia khúc xạ?

A. Đường 1.

B. Đường 2.

C. Đường 3.

D. Đường 4.

Lời giải:

Chọn C.

Theo định luật khúc xạ ánh sáng, khi chiếu tia sáng từ không khí sang nước thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới nên đường 3 là đường đúng nhất.

Bài 8 : Thấu kính phân kì chỉ có khả năng cho:

A. ảnh thật nhỏ hơn vật.

B. ảnh thật lớn hơn vật.

C. ảnh ảo nhỏ hơn vật.

D. ảnh ảo lớn hơn vật.

Lời giải:

Chọn C.

Vì dựa vào sự tạo ảnh của vật qua thấu kính phân kì ta biết được ảnh qua thấu kính phân kì luôn là ảnh ảo và nhỏ hơn vật.

Bài 9 : Mắt cận có những đặc điểm nào dưới đây?

A. Điểm cực cận quá gần mắt. Điểm cực viễn quá xa mắt.

B. Điểm cực cận quá xa mắt. Điểm cực viễn quá gần mắt.

C. Điểm cực cận và cực viễn quá gần mắt.

D. Điểm cực cận và cực viễn quá xa mắt.

Lời giải:

Chọn C.

Mắt cận có những đặc điểm là điểm cực cận và cực viễn quá gần mắt.

Bài 10 : Chọn hàng có nội dung đúng trong bảng dưới đây

Lời giải:

Chọn B.

Vì máy ảnh là một thấu kính hội tụ cho ảnh trên màn hứng ảnh là ảnh thật, nhỏ hơn vật và ngược chiều với vật. Kính lúp là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn vật cần quan sát phải nằm trong khoảng tiêu cự nên sẽ cho ảnh ảo và lớn hơn vật, cùng chiều với vật.

Bài 11 : Hãy ghép mỗi phần a), b), c), d) với mỗi phần 1, 2, 3, 4 để thành câu hoàn chỉnh có nội dung đúng.

a. Khi tia sáng truyền từ không khí vào nước thì

b. Trường hợp tia sáng truyền vuông góc với mặt nước thì

c. Thấu kính hội tụ có thể cho

d. Ảnh ảo cho bởi thấu kính hội tụ bao giờ cũng lớn hơn vật. Trừ trường hợp

1. cả ảnh thật và ảnh ảo. Khi vật nằm ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính thì ảnh sẽ là ảnh thật.

2. vật đặt sát mặt thấu kính.

3. góc tới và góc khúc xạ đều bằng 0. Ta coi như tia sáng truyền thẳng.

4. góc tới luôn luôn lớn hơn góc khúc xạ.

Lời giải:

a - 4      b - 3      c - 1      d - 2

Bài 12: Hãy ghép mỗi phần a), b), c), d) với mỗi phần 1, 2, 3, 4 để thành câu hoàn chỉnh có nội dung đúng.

a) Mắt lão giống mắt tốt ở chỗ khi nhìn các vật ở xa thì không phải đeo kính. Ngược lại,

b) Ngày xưa, muốn chụp ảnh phải lắp phim vào máy ảnh. Còn ngày nay,

c) Muốn quan sát rõ chân của một con kiến, ta có thể dùng

d) Kính lúp có số bội giác 3x sẽ có

1. trong máy ảnh kĩ thuật số, người ta không cần có phim.

2. kính lúp.

3. tiêu cự là 8,33cm.

4. chỗ khác nhau là: khi đọc sách, mắt lão phải đeo kính, còn mắt tốt thì không.

Lời giải:

a - 4      b - 1      c - 2      d - 3