Ngân hàng đề thi chọn HSG cấp tỉnh môn Vật lí 9 - Phần Quang học

NGÂN HÀNG ĐỀ THI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 9 VÒNG TỈNH 
MÔN: VẬT LÝ (QUANG HỌC - 4 điểm)
Bài 4 (4,0 điểm)
Bài 4.1:
Vật AB xác định (A nằm trên trục chính) đặt trước một thấu kính hội tụ và vuông góc với trục chính của thấu kính cho ảnh thật lớn gấp 4 lần vật. Nếu đưa vật lại gần thấu kính thêm 4cm cũng như gần thêm 6cm sẽ cho ảnh có cùng độ lớn.
	a. Không dùng công thức thấu kính, hãy tính khoảng cách ban đầu của vật so với thấu kính và tiêu cự của thấu kính đó.
	b. Nghiêng vật AB (A cố định) về phía thấu kính sao cho đầu B cách trục chính 5cm và cách thấu kính 20cm. Hãy vẽ ảnh của AB? Ảnh này gấp mấy lần vật?
HƯỚNG DẪN CHẤM
Câu
Nội dung
Điểm
a
(3,0)
B/
F
N
A/
B
A
O
F/
0,25
- Từ hình vẽ ta có: ~
∆ONF/ ~ ∆ A/B/F/ (1) 
0,5
Do cùng một vật đặt trước 1 TKHT không thể có 2 ảnh thật bằng nhau nên:
- Khi OA1 = OA – 4, thấu kính cho ảnh thật
- Khi OA2 = OA – 6, thấu kính cho ảnh ảo.
F
I
B1/
A1/
B1
A1
O
F/
F/
K
B2
A2
B/2
A/2
O
F/
0,5
Trường hợp ảnh thật:
Do ∆IOF/ ~ ∆B/1A/1F/ (*)
Do ∆F/OB/1 ~ ∆IB1B/1 
hay (**)
Từ (*) và (**) (2)
0,25
0,25
0,25
Trường hợp ảnh ảo: Ta có ∆KOF/~∆B/2A/2F/ và ∆B/2KB2~∆B/2F/O
Tương tự như trên ta có: (3)
0,25
Mặt khác: A/1B/1 = A/2B/2 ; A1B1 = A2B2 = AB (4)
0,25
Từ (2), (3), (4) OA1 – f = f – OA2 (5)
Mà OA1 = OA – 4; OA2 = OA – 6 OA – f = 5 (6)
0,25
Từ (1) và (6) OA = 25cm, f = 20cm
0,25
b
(1,0)
Theo kết quả câu a thì B nằm trên đường vuông góc với trục chính tại tiêu điểm (tiêu diện).
- Bằng phép vẽ ( H.vẽ ) ta thấy ảnh B/ ở vô cùng (trên IA/ kéo dài) và ảnh A/ trên trục chính.
I
F
A/
B
A
O
F/
N
Suy ra độ lớn ảnh A/B/ vô cùng lớn, mà AB xác định.
Vì vậy tỷ số: 
0,5
0,5
NGÂN HÀNG ĐỀ THI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 9 VÒNG TỈNH 
MÔN: VẬT LÝ (QUANG HỌC - 4 điểm)
Bài 4.2
Một vật sáng AB đặt tại một vị trí trước một thấu kính hội tụ, sao cho AB vuông góc với trục chính của thấu kính và A nằm trên trục chính, ta thu được một ảnh thật lớn gấp 2 lần vật. Sau đó, giữ nguyên vị trí vật AB và dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính, theo chiều ra xa vật một đoạn 15cm, thì thấy ảnh của nó cũng dịch chuyển đi một đoạn 15cm so với vị trí ảnh ban đầu. Tính tiêu cự f của thấu kính (không sử dụng trực tiếp công thức của thấu kính).
HƯỚNG DẪN CHẤM
Câu
Nội dung
Điểm
Hình B
Hình A
- Gọi khoảng cách từ vật đến thấu kính là d, khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là d’. 
Ta tìm mối quan hệ giữa d, d’ và f:
 AOB ~ A'OB' 
 ;
 OIF' ~ A'B'F' 
 ; 
 hay d(d' - f) = fd' 	 
 dd' - df = fd' dd' = fd' + fd ; 
Chia hai vế cho dd'f ta được: (*)
- Ở vị trí ban đầu (Hình A): d’ = 2d 
 Ta có: (1) 
- Ở vị trí 2 (Hình B): Ta có:. 
Ta nhận thấy ảnh không thể di chuyển ra xa thấu kính, vì nếu di chuyển ra xa thì lúc đó , không thoả mãn công thức (*). Ảnh sẽ dịch chuyển về phía gần vật, và ta có: O’A” = OA’ - 15 - 15 = OA’ - 30 
 hay: .
Ta có phương trình: (2)
- Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được: f = 30(cm).
NGÂN HÀNG ĐỀ THI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 9 VÒNG TỈNH 
MÔN: VẬT LÝ (QUANG HỌC - 4 điểm)
Bài 4.3
Một người quan sát ảnh của chính mình trong một gương phẳng AB treo trên tường thẳng đứng. Mắt người cách chân 1,5m và gương có chiều cao 0,5m.
 a) Hỏi chiều cao lớn nhất trên thân mình mà người quan sát có thể thấy được trong gương?
 b) Nếu người ấy đứng xa ra gương hơn thì có thể quan sát được một khoảng lớn hơn trên thân mình không? Vì sao?
 c) Phải đặt mép dưới của gương cách mặt đất nhiều nhất là bao nhiêu để có thể nhìn thấy chân mình?
HƯỚNG DẪN CHẤM
Câu
Nội dung
Điểm
(1,0)
+ Gọi M’ là ảnh của mắt M qua gương,
 mắt có thể quan sát thấy phần ED trên 
thân mình giới hạn bởi hai đường thẳng
 M’A VÀ M’B. 
+ Nếu thiếu phần lập luận thì trừ 0,25 điểm.
+ Hình vẽ không có nét đứt, không kí hiệu bằng nhau 
không có mũi tên chr đường truyền của ánh sáng 
thì mỗi lỗi trừ 0,25 điểm nhưng không trừ quá
 0,5 điểm của phần hình vẽ.
1,0
a
(1,0)
 Vì M’ đối xứng với M qua gương nên ta có AB//ED, ta có:
 => ED = 2AB = 2.0,5 = 1m
Vậy chiều cao lớn nhất trên thân mình mà người quan sát có thể thấy được trong gương là 1m. 
0,5
0,5
b
(1,0)
 Dù quan sát ở gần hay xa gương thì tỉ số cũng bằng và không thay đổi, do đó khoảng quan sát được không tăng lên hoặc giảm đi. 
1,0
c
(1,0)
Muốn nhìn thấy ảnh của chân mình thì phải điều chỉnh gương sao cho
 D trùng với C. Khi đó:
Vậy phải treo gương sao cho mép dưới cách mặt đất một khoảng:
 KB= MC - HB = 0,75 m 
0,5
0,5
NGÂN HÀNG ĐỀ THI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 9 VÒNG TỈNH 
MÔN: VẬT LÝ (QUANG HỌC - 4 điểm)
Bài 4.4
Cho một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 15cm. Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính, điểm A nằm trên trục chính, cho ảnh thật .
Vẽ hình và tính khoảng cách từ vật tới thấu kính. 
Giữ vật cố định, dịch chuyển thấu kính đến vị trí thứ 2 sao cho thu được ảnh thật .
a) Hỏi phải dịch chuyển thấu kính theo chiều nào một đoạn bằng bao nhiêu?
b) Khi dịch chuyển thấu kính từ vị trí thứ 1 đến vị trí thứ 2 thì ảnh đã di chuyển được quãng đường bằng bao nhiêu trong quá trình trên?
HƯỚNG DẪN CHẤM
1) Vẽ hình đúng (H.1)	
A
B
B1
A1
F’
I
O
(H.1)
 Ta có: DA1OB1 đồng dạng DAOB Þ 	
Và DOF’I đồng dạng DA1F’B1 Þ ; 
Vậy, khoảng cách từ vật đến thấu kính là: d1 = 20cm.
0,5
0,5
0,5
0,5
2) Ta có: và 
Suy ra: d2’= 22,5cm; d2 = 45cm.
Vậy, phải dịch chuyển TK ra xa vật một đoạn: d2 – d1 = 25cm.
0,5
0,5
b) Khoảng cách giữa vật và ảnh thật là: .
Vị trí thứ 1: d1 = 20cm; L1 = d1 + d1’ = 80cm.
Vị trí thứ 2: d2 = 45cm; L2 = d2 + d2’ = 67,5cm.
Ta có: ; 
Để phương trình có nghiệm: 
Khi dịch chuyển vật từ vị trí 1 đến vị trí 2 thì ảnh dịch chuyển được một quãng đường: 
0,5
0,5
NGÂN HÀNG ĐỀ THI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 9 VÒNG TỈNH 
MÔN: VẬT LÝ (QUANG HỌC - 4 điểm)
Bài 4.5
Cho hai điểm M và N ở ngay trên trục chính của một thấu kính hội tụ, một vật phẳng nhỏ có chiều cao h = 1 cm vuông góc với trục chính. Nếu đặt vật ở M thì thấu kính cho ảnh thật cao h1 = 4/3 cm; nếu đặt vật ở N thì thấu kính cho ảnh thật cao h2 = 4 cm.
	a. M hay N ở gần thấu kính hơn? Giải thích?
	b. Nếu đặt vật ở tại I là trung điểm của MN thì thấu kính sẽ cho ảnh cao bao nhiêu?
HƯỚNG DẪN CHẤM
a, Vẽ được hình bên.
- Từ A vẽ tia tới AD song song với trục chính, tia ló là DF’. Các ảnh A’, B’, C’ đều nằm trên DF’ kéo dài.
- Từ A vẽ tia AFA1 qua tiêu điểm vật của TK, tia ló tương ứng là A1x // với trục chính. Tia ló cắt DF’ kéo dài tại A’. Hạ A’M’ vuông góc với trục chính, A’M’ là ảnh của AM qua TK.
- Theo hình vẽ: OA1 = M’A’ = h1 ; 
 OB1 = N’B’ = h2 ; OC1 = I’C’ = h3.
- Ta có: (1)
 (2)
- Tương tự: (3)
 (4)
- Theo bài ra, h2 > h1 nên từ (2) và (4) ta có: MF > NF, nghĩa là N ở gần TK hơn M.
b. Ảnh của vật IC là I’C’ có độ cao là I’C’ = h3.
- Ta có : (5) (6)
- Từ (2), (4) và (6) ta có: (7)
- Từ (7) ta có: (8); thay số vào (8) ta tính được: h3 = 2 (cm)
HẾT