Lý thuyết Giải bài toán về hệ thấu kính (mới 2023 + 10 câu trắc nghiệm) hay, chi tiết

Lý thuyết Giải bài toán về hệ thấu kính (mới 2023 + 10 câu trắc nghiệm) hay, chi tiết – Vật Lí 11

Phạm Minh Châu Ngày: 08-03-2024 Lớp 11

Tải xuống 2 1.5 K 6

Với tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 11 Giải bài toán về hệ thấu kính hay, chi tiết cùng với 10 câu hỏi trắc nghiệm chọn lọc có đáp án giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Vật Lí lớp 11.

Vật Lí 11 Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính

A. Lý thuyết Giải bài toán về hệ thấu kính

1. Lập sơ đồ tạo ảnh

a. Hệ hai thấu kính đồng trục ghép cách nhau

- Xét hệ quang học đồng trục gồm hai thấu kính L₁ và L₂.

Lý thuyết Giải bài toán về hệ thấu kính | Vật lí lớp 11 (ảnh 1)

- Sơ đồ tạo ảnh:

Lý thuyết Giải bài toán về hệ thấu kính | Vật lí lớp 11 (ảnh 1)

b. Hệ hai thấu kính đồng trục ghép sát nhau

- Hệ hai thấu kính L₁ và L₂ được ghép sát nhau, có tiêu cự lần lượt là f₁ và f₂ tương đương với một thấu kính L có tiêu cự f:

$\frac{1}{f} = \frac{1}{f_{1}} + \frac{1}{f_{2}}$

- Độ tụ của hệ hai thấu kính mỏng đồng trục ghép sát nhau bằng tổng đại số các độ tụ của từng thấu kính ghép thành hệ:

D = D₁ + D₂

Vật AB qua hệ cho ảnh như qua thấu kính L:

Lý thuyết Giải bài toán về hệ thấu kính | Vật lí lớp 11 (ảnh 1)

2. Thực hiện tính toán

Gọi d₁ là khoảng cách từ thấu kính L₁ đến thấu kính L₂

Khoảng cách từ ảnh A'₁B'₁ đến thấu kính L₁:

$d_{1}' = \frac{d_{1} f_{1}}{d_{1} - f_{1}}$

Khoảng cách từ A'₁B'₁ (xem như là vật) đến thấu kính L₂: d₂ = l - d'₁

(l là khoảng cách giữa hai thấu kính)

Khoảng cách từ ảnh A'₂B'₂ đến thấu kính L₂:

$d_{2}' = \frac{d_{2} f_{2}}{d_{2} - f_{2}}$

Số phóng đại ảnh sau cùng: $k = k_{1} . k_{2} = \frac{d_{1}' d_{2}'}{d_{1} d_{2}}$

B. Trắc nghiệm Giải bài toán về hệ thấu kính

Câu 1. Vật sáng AB đặt trước và vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ O₁ có tiêu cự f₁ = 40 cm và cách O₁ một khoảng d₁. Phía sau đặt đồng trục một thấu kính phân kì O₂ có tiêu cự f₂ = −20 cm, hai thấu kính cách nhau một khoảng 30 cm. Nếu ảnh cuối cùng của AB tạo bởi hệ là ảnh thật thì

A. d₁ > 200cm.

B. d₁ > 180cm.

C. d₁ > 250cm.

D. d₁ > 150cm.

Đáp án: A

Giải thích:

+ $d_{1}^{/} = \frac{d_{1} f_{1}}{d_{1} - f_{1}} = \frac{40 d_{1}}{d_{1} - 40}$

$\Rightarrow d_{2} = l - d_{1}^{/} = 30 - \frac{40 d_{1}}{d_{1} - 40} = - 10 \frac{d_{1} + 120}{d_{1} - 40}$

$d_{2}^{/} = \frac{d_{2} f_{2}}{d_{2} - f_{2}} = \frac{- 10 \frac{d_{1} + 120}{d_{1} - 40} (- 20)}{- 10 \frac{d_{1} + 120}{d_{1} - 40} + 20}$

$= 20. \frac{d_{1} + 120}{d_{1} - 200} > 0 \Rightarrow d_{1} > 200$

Câu 2. Vật sáng AB đặt trước và vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ O₁ có tiêu cự f₁ = 40 cm và cách O₁ một khoảng d₁ = 60 cm. Phía sau đặt đồng trục một thấu kính phân kì O₂ có tiêu cự f₂ = −20 cm, hai thấu kính cách nhau một khoảng ℓ. Nếu ảnh cuối cùng của AB tạo bởi hệ là ảnh thật cao gấp 10 lần vật thì ℓ bằng:

A. 200 cm.

B. 104 cm.

C. 96 cm.

D. 150 cm.

Đáp án: B

Giải thích:

+ Tính $d_{1}^{/} = \frac{d_{1} f_{1}}{d_{1} - f_{1}} = \frac{60.40}{60 - 40} = 120 \Rightarrow d_{2} = l - d_{1}^{/} = l - 120$

$\Rightarrow k = k_{1} k_{2} = \frac{- d_{1}^{/}}{d_{1}} . \frac{- f_{2}}{d_{2} - f_{2}} = \frac{- 120}{60} . \frac{20}{l - 120 + 20}$

$\overset{k = \pm 10}{\to} [\begin{array}{l} l = 104 \Rightarrow d_{2} = - 16 \Rightarrow d_{2}^{/} = \frac{160}{7} > 0 : a n h t h a t \\ l = 96 \Rightarrow d_{2} = - 24 \Rightarrow d_{2}^{/} = - 120 < 0 : a n h a o \end{array}$

Câu 3. Cho hệ quang học như hình vẽ: f₁ = 30 cm; f₂ = −10 cm; O₁O₂ = ℓ. Nếu hệ số phóng đại ảnh cuối cùng của AB tạo bởi hệ không phụ thuộc vào khoảng cách AO₁ thì ℓ bằng:

A. 20 cm.

B. 25 cm.

C. 28 cm.

D. 15 cm.

Đáp án: A

Giải thích:

+ Vì hệ số phóng đại ảnh cuối cùng của AB tạo bởi hệ không phụ thuộc vào khoảng cách AO₁ nên chùm tia tới đi qua A song song với trục chính thì chùm tia ló đi qua B₂ và cũng song song với trục chính. Nghĩa là nếu AB ở vô cùng thì A₂B₂ cũng ở vô cùng.

+ Sơ đồ tạo ảnh: $\underset{d_{1} = \infty}{\underset{⎵}{A B}} \overset{O_{1}}{\to} \underset{l}{\underset{⎵}{\underset{d_{1}^{/} = f_{1} d_{2} = f_{2}}{\underset{⎵}{A_{1} B_{1}}}}} \overset{O_{2}}{\to} \underset{d_{2}^{/} = \pm \infty}{\underset{⎵}{A_{2} B_{2}}}$

$\Rightarrow l = f_{1} + f_{2} = 20 (c m)$

Câu 4. Điểm sáng S ở vô cực trên trục chính của một thấu kính phân kì L₁ có tiêu cự − 20 cm. Ghép đồng trục thêm thấu kính hội tụ L₂ có tiêu cự f₂ sau L₁. Sau L₂ đặt một màn vuông góc với trục chính chung và cách L₁ một đoạn 100 cm. Khi tịnh tiến L₁, chỉ có một vị trí duy nhất của L₂ tạo ảnh sau cùng rõ nét trên màn. Tính f₂?

A. 50 cm.

B. 25 cm.

C. 30 cm.

D. 12 cm.

Đáp án: C

Giải thích:

+ Sơ đồ tạo ảnh: $\underset{d_{1}}{\underset{⎵}{A B}} \overset{O_{1}}{\to} \underset{l}{\underset{⎵}{\underset{d_{1}^{/} d_{2}}{\underset{⎵}{A_{1} B_{1}}}}} \overset{O_{2}}{\to} \underset{d_{2}^{/}}{\underset{⎵}{A_{2} B_{2}}}$

+ $\{\begin{cases} d_{1}^{/} = \frac{d_{1} f_{1}}{d_{1} - f_{1}} = \frac{3 d_{1}}{d_{1} - 3} \Rightarrow d_{2} = 2 - d_{1}^{/} = \frac{- 6 - d_{1}}{d_{1} - 3} \\ k = k_{1} k_{2} = \frac{- f_{1}}{d_{1} - f_{1}} . \frac{- f_{2}}{d_{2} - f_{2}} = \frac{- 3}{d_{1} - 3} \frac{- 3}{\frac{- 6 - d_{1}}{d_{1} - 3} - 3} \end{cases} = \frac{9}{3 - 4 d_{1}}$

+ Nếu $k = + 1 \Rightarrow \frac{9}{3 - 4 d_{1}} = 1 \Rightarrow d_{1} = - 1, 5 < 0$

+ Nếu $k = - 1 \Rightarrow \frac{9}{3 - 4 d_{1}} = - 1 \Rightarrow d_{1} = 3 (c m)$

Câu 5. Vật sáng phẳng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ L₁ (có tiêu cự 3 cm), cách thấu kính một khoảng d₁. Phía sau L₁ một khoảng 2 cm, đặt đồng trục thấu kính L₂ cũng có tiêu cự là 3 cm. Để ảnh cuối cùng qua hệ có độ lớn bằng độ lớn của vật thì d₁ bằng

A. 5 cm.

B. 4 cm.

C. 3 cm.

D. 1,5 cm.

Đáp án: C

Giải thích:

+ Nếu $k = + 1 \Rightarrow \frac{9}{3 - 4 d_{1}} = 1 \Rightarrow d_{1} = - 1, 5 < 0$

+ Nếu $k = - 1 \Rightarrow \frac{9}{3 - 4 d_{1}} = - 1 \Rightarrow d_{1} = 3 (c m)$

Câu 6. Có hai thấu kính L₁, L₂ được đặt đồng trục cách nhau 40cm. Các tiêu cự lần lượt là 15 cm, − 15 cm. Vật AB được đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính và ở trong khoảng giữa hai quang tâm O₁O₂. Nếu hai ảnh có vị trí trùng nhau thì khoảng cách từ AB đến O₁ là

A. 15 cm.

B. 10cm.

C. 20 cm.

D. 35cm

Đáp án: B

Giải thích:

+ Từ $\underset{d_{1}^{/}}{\underset{⎵}{A_{1} B_{2}}} \overset{O_{1}}{\leftarrow} \underset{l}{\underset{⎵}{\underset{d_{1} d_{2}}{\underset{⎵}{A B}}}} \overset{O_{2}}{\to} \underset{d_{2}^{/}}{\underset{⎵}{A_{2} B_{2}}}$

+ Để có hai ảnh có vị trí trùng nhau thì hai ảnh đều là ảnh ảo và $- l = d_{1}^{/} + d_{2}^{/}$

$\Rightarrow - l = \frac{d_{1} f_{1}}{d_{1} - f_{1}} + \frac{d_{2} f_{2}}{d_{2} - f_{2}}$

$\Rightarrow - 40 = \frac{d_{1} .15}{d_{1} - 15} + \frac{(40 - d_{1}) (- 15)}{40 - d_{1} + 15}$

$\Rightarrow d_{1} = 10 (c m)$

Câu 7. Có hai thấu kính L₁, L₂ được đặt đồng trục cách nhau 40 cm. Các tiêu cự lần lượt là 15 cm, −15 cm. Vật AB được đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính và ở trong khoảng giữa hai quang tâm O₁O₂. Nếu hai ảnh có độ lớn bằng nhau thì khoảng cách từ AB đến O₁ là

A. 15 cm.

B. 10cm.

C. 20 cm.

D. 35 cm.

Đáp án: D

Giải thích:

+ $\underset{d_{1}^{/}}{\underset{⎵}{A_{1} B_{1}}} \overset{O_{1}}{\leftarrow} \underset{l}{\underset{⎵}{\underset{d_{1} d_{2}}{\underset{⎵}{A B}}}} \overset{O_{2}}{\to} \underset{d_{2}^{/}}{\underset{⎵}{A_{2} B_{2}}}$

+ Để hai ảnh có độ lớn bằng nhau: $|k_{1}| = |k_{2}| \to_{d_{2} = l - d_{1}}^{k = \frac{- f}{d - f}} \frac{15}{|d_{1} - 15|} = \frac{15}{|40 - d_{1} + 15|}$

$\Rightarrow d_{1} = 35 (c m)$

Câu 8. Cho một hệ gồm hai thấu kính L₁ và L₂ đồng trục cách nhau 30 cm. Các tiêu cự lần lượt là 20 cm và −10 cm. Vật phẳng nhỏ AB đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính, ngoài khoảng hai thấu kính, ở trước L₁ và cách L₁ là 20 cm. Ảnh sau cùng của vật là:

A. ảnh thật, cách L₂ là 10 cm.

B. ảnh ảo, cách L₂ là 10 cm.

C. ảnh ngược chiều và cao bằng nửa vật.

D. ảnh cùng chiều và cao gấp đôi vật.

Đáp án: B

Giải thích:

+ $\frac{1}{d_{1}} + \frac{1}{d_{1}^{/}} = \frac{1}{f_{1}} \overset{d_{1} = f_{1} = 20}{\to} d_{1}^{/} = \infty \Rightarrow d_{2} = l - d_{1}^{/} = - \infty \overset{\frac{1}{d_{2}} + \frac{1}{d_{2}^{/}} = \frac{1}{f_{2}}}{\to} d_{2} = f_{2} = - 10$

=> Ảnh A₂B₂ là ảnh ảo cách O₂ là 10cm

+ $k = k_{1} k_{2} = \frac{- d_{1}^{/}}{d_{1}} \frac{- d_{2}^{/}}{d_{2}} = \frac{- \infty + 10}{20 - \infty} = \frac{1}{2}$ => Ảnh A₂B₂ cùng chiều và bằng nửa vật.

Câu 9. Cho một hệ gồm hai thấu kính L₁ và L₂ đồng trục cách nhau 30 cm. Các tiêu cự lần lượt là 20 cm và − 10 cm. Vật phẳng nhỏ AB đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính, ngoài khoảng hai thấu kính ở trước L₁ và cách L₁ là d₁. Để ảnh sau cùng của vật là ảnh ảo cao gấp đôi vật thì d₁ bằng:

A. 15 cm.

B. 45 cm.

C. 20 cm.

D. 35 cm.

Đáp án: D

Giải thích:

+ $\{\begin{cases} d_{1}^{/} = \frac{d_{1} f_{1}}{d_{1} - f_{1}} = \frac{20 d_{1}}{d_{1} - 20} \Rightarrow d_{2} = l - d_{1}^{/} = 30 - \frac{20 d_{1}}{d_{1} - 20} = \frac{10 d_{1} - 600}{d_{1} - 20} \\ k = k_{1} k_{2} = - \frac{f_{1}}{d_{1} - f_{1}} . \frac{- f_{2}}{d_{2} - f_{2}} = \frac{- 20}{d_{1} - 20} . \frac{10}{\frac{10 d_{1} - 600}{d_{1} - 20} + 10} = \frac{10}{- d_{1} + 40} \end{cases}$

$\overset{k = \pm 2}{\to} [\begin{array}{l} d_{1} = 45 \Rightarrow d_{2} = \frac{10.45 - 600}{45 - 20} = - 6 \Rightarrow d_{2}^{/} = \frac{d_{2} f_{2}}{d_{2} - f_{2}} = 15 > 0 \\ d_{1} = 35 \Rightarrow d_{2} = \frac{10.35 - 600}{35 - 20} = - \frac{50}{3} \Rightarrow d_{2}^{/} = \frac{d_{2} f_{2}}{d_{2} - f_{2}} = - 25 < 0 \end{array}$

Câu 10. Cho hệ quang học như hình vẽ: f₁ = 30cm, f₂ = − 10cm; O₁O₂ = ℓ và AO₁ = 36cm. Nếu ảnh cuối cùng của AB tạo bởi hệ là ảnh thật thì giá trị của không thể là:

A. 175 cm.

B. 181 cm.

C. 178 cm.

D. 171 cm.

Đáp án: B

Giải thích:

- $d_{1}^{/} = \frac{d_{1} f_{1}}{d_{1} - f_{1}} = \frac{36.30}{36 - 30} = 180 \Rightarrow d_{2} = l - d_{1}^{/} = l - 180$

- Đối với thấu kính phân kì, muốn có ảnh thật thì vật phải là vật ảo nằm trong khoảng từ tiêu điểm đến quang tâm: f₂ < d₂ = $l - 180 < 0 \Leftrightarrow 170 < l < 180$ .

Tài liệu có 2 trang. Để xem toàn bộ tài liệu, vui lòng tải xuống

Từ khóa :

Trắc nghiệm Vật Lí 11 Vật lí 11 Lý thuyết Vật lí 11 Giải bài toán về hệ thấu kính

Đánh giá

0 đánh giá

Đánh giá

Tìm kiếm