Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí lớp 9 Chuyên đề 2: Quang học (Tập 1) Năm học 20162017 Lê Đình Tư10827

N I DUNG B I D NG H C SINH GI I L P THCS NĂM H C -2017 MÔN V T LÝ Chuyên đ 2: QUỌNG H C T P -AB) LEVEL Ọ B C D Các đ nh lu t quang hình Truy n th ng nh sáng Ph n x ánh sáng Khúc x ánh sáng G ng G ng ph ng G ng c u l i G ng c u lõm Th u kính TKHT, TKPK Quang h Quang h G ng G th u kính L - Quang h th u kính L - (L') BÀI T P LUY N T P Bài 1: Hai g ng ph ng quay m t ph n x vào h p v i m t góc  M t tia sáng song song v i g ng th nh t đ n g ng th Tìm góc  đ tia sáng quay l i đ ng truy n ban đ u khi: a, Ch ph n x m i g ng m t l n b, Ph n x g ng đ u tiên l n; g ng m t l n a/ tia sáng quay l i theo đ ng c sau m t l n ph n x m i g ng Do IJ vng góc v i G hay J  0   90 ;   45 M  I   J G J b/ tia sáng tr l i theo ph ng c JK vuông góc v i M Xét tam giác IJK có J+   90 J =  (góc có c nh t ng ng)   90 M I    30 K   N   G J Bài 2: Trong mét phßng khoảng cách hai t- ờng L chiều cao t- ờng H có treo g- ơng phẳng t- ờng Một ng- ời đứng cách g- ơng khoảng d để nhìn g- ơng Độ cao nhỏ g- ơng để ng- ời nhìn thấy t- ¬ng sau l- ng m×nh T Lê ình – H BK N ThuVienDeThi.com Chuyên đ – T p – Level B' A B I d N H M K C' C D L Dựng BC ảnh BC qua gương Để ng- ời quan sát nhìn thấy t- ờng sau gương mắt phải đồng thời nhìn thấy ảnh B C Muốn mắt M phải đón nhận đ- ợc tia phản xạ từ g- ơng tia tới xuất phát từ B C Gọi I, K lần l- ợt giao điểm BM CM với AD Do chiều cao nhỏ g- ơng đoạn IK NK NM d   (1) Ta cã NKM DKC' (g  g)  KD DC' L NI NM d (2) NMI AB'I(g  g)    IA AB' L Từ (1) (2) , áp dụng tính chất dÃy tỷ số ta đ- ợc: NK NI NK  NI d IK d IK d dH         IK  KD IA KD  IA L KD  IA L AD L  d Ld dH VËy chiÒu cao nhá nhÊt cđa g- ¬ng: IK  Ld Bài 3: Hai g ng ph ng G1 G2 quay m t ph n x vào v i t o thành m t góc 600 M t m S n m kho ng hai g ng a Hãy nêu cách v đ ng c a tia sáng phát t S ph n x l n l t qua G1, G2 r i quay tr v S b Tính góc t o b i tia t i xu t phát t S tia ph n x qua S a V hình: + Ch n S1 đ i x ng qua G1, S1 ánh c a S qua g ng ph ng G1 nh ng l i v t sáng so v i g ng ph ng G2 L y S2 đ i x ng v i S1 qua G2, S2 nh cu i (theo đ bài) + Vì tia ph n x cu i qua S nên ta n i S2 v i S, S2S c t G2 t i I2; n i I2 v i S1 ta có I2S1 c t G1 t i I1 + N i I1 v i S, ta đ c SI1 tia t i đ u tiên Nh v y, đ ng c a đ ng tia sáng S I1 I2 S b Xét ∆OI1I2, ta có: OI1 I + OI I1 = 120 ; suy i1,  i2  60 T Lê ình – H BK N ThuVienDeThi.com G1 G2 S N1 N2 600 I2 S1 I1 O S2 Chuyên đ – T p – Level mà i1,  i1 ; i2,  i2 , góc SI1 I + SI I1 = 1200 Nh v y : góc h p b i tia t i tia ph n x cu i 60 (bài v l i hình bên ngồi đ ch ng minh cho rõ h n) Bài 4: M t ng i cao 1,6m đ ng đ i di n v i m t g ng ph ng hình ch nh t đ c treo th ng đ ng M t ng i cách đ nh đ u 10 cm Mép d i c a g ng cách m t đ t nh t đ ng i th y nh c a chân g ng ? Tìm chi u cao t i thi u c a g ng đ ng i nhìn th y tồn th nh c a g ng Các k t qu có ph thu c vào kho ng cách t ng i t i g ng khơng ? ? m t th y đ c nh c a chân mép d i A cách m t đ t nhi u nh t đo n IK(nh hình v ) A’ J + Xét B’BO có IK đ ng trung bình nên : O’ O BO AB  AO 160  10 IK   75 cm   2 2 nhìn th y tồn th nh c a g ng hai tia ph n x JO, IO ph i vào m t, v y chi u cao t i thi u c a g ng đo n IJ : IJ = JK – IK (1) + M t khác đ m t nhìn th y nh c a đ nh đ u, mép B’ c a g ng cách m t đ t nh t đo n JK Xét O’OA có JH đ ng trung bình nên : JH = I B K AO 10   cm  JK = JH + HK = JH + OB = + 150 = 155cm 2 Ta đ c: IJ = 155 – 75 = 80cm Các k t qu không ph thu c vào kho ng cách t ng i đ n g ng Trong toán dù ng i soi g ng b t k v trí B’BO có IK đ ng trung bình, O’OA có JH đ ng trung bình nên k t qu khơng ph thu c vào kho ng cách t ng i đ n g ng, ch ph thu c vào chi u cao c a ng i + v hình Bài : Một tia sáng Mặt Trời chiếu nghiêng góc 300 so với phương nằm ngang Dùng gương phẳng hứng tia sáng để soi sáng đáy ống trụ thẳng đứng Hỏi góc nghiêng mặt gương so với phương ngang ? -V hình: SI tia t i, IP tia ph n x đ soi đáy ng tr , phân giác IN c a SIP pháp n c a g ng ng G S SIP  300  900  1200  SIN  NIP  SIP :  1200 :  600 A 30 I  AIN  SIN  SIA  600  300  300    GIA  GIN  AIN  900  300  600 V y góc g ng c a g ng so v i ph ng ngang 600 T Lê ình – H BK N ThuVienDeThi.com N Chuyên đ – T p – Level P Bài 6: Cho v t sáng AB đ t tr c m t g ng ph ng G nh hình v (H.2) a) V n d ng tính ch t, v nh c a v t sáng qua g ng ph ng? b) Gi yên đ u A, quay đ u B c a v t (ra xa g ng), cho AB vng góc v i g ng Hãy v n d ng nh lu t ph n x ánh sáng v nh c a v t sáng qua g ng nêu (H.2) đ c m c a nh? B A G a) V n d ng tính ch t nh qua g ng ph ng v hình (H.4) * T A B l y A’ B’ đ i x ng qua g ng, n i A’B’ ta đ c nh c a v t qua g ng b) V n d ng nh lu t ph n x , v hình (H.5) * T A k tia t i b t kì AI AK t i g ng, cho tia ph n x IR KR’ Kéo dài tia ph n x , c t t i A’ * T ng t : T B k tia t i b t kì BI BK t i g ng, cho tia ph n x IR1 KR’1 Kéo dài tia ph n x , c t t i B’ N i A’B’ ta đ c nh c a v t qua g ng  c m: nh o, b ng v t ng c chi u v i v t B R R ’ (H.5) R B R ’ A I A A G (H.4) K A’ ’ B’ B’ ’ M t Tr i chi u xu ng t o v i m t đ t góc 600 Ph i đ t m t g ng ph ng nh Bài 7: Ánh sáng th đ chùm tia ph n x qua g ng có th chi u vng góc v i m t đ t? V hình? Gi thi t có: góc (SIA) = 600 ; góc (AIK) = 900 => góc (SIK) = 1500 - V pháp n c a g ng t i m t i I; IN  IG - góc (SIN) = góc (KIN) = 750 => góc (SIG) = 150 => góc (GIA) = 750 - G ng (G) t o v i m t đ t góc 750, m t ph n x h ng th ng xu ng nh hình v T Lê ình – H BK N ThuVienDeThi.com S A N G ( I B K Chuyên đ – T p – Level Bai 8: Hai g ng ph ng co hai m t sang quay vao nhau, tao v i môt goc  = 1200 (hinh ve) Môt điêm sang S n m cach canh chung cua hai g ng môt khoang OS = cm a) Hay xac đinh sô anh tao b i g ng M b) Tinh khoang cach gi a hai anh gân nhât S a) Ve anh S1 đôi x ng v i S qua OM  O1 = O2 Ve anh S2 đôi x ng v i S qua ON  O3 = O4 OS1 = OS = OS2 (S1OS va SOS2 cân tai O) Nh vây co hai anh đ c tao b) Ve OH  S1S2 Vi O2 + O3 = 1200  O1 + O4 = 1200 Do đo S1OS2 = 3600 – 2400 = 1200 Trong tam giac S1OS2 cân tai O, AH la đ N O M S I ng cao nên cung la phân giac S1 S OS 1200 = 600 Suy O5 = O6 =  2 S2H = OS2.sin60  0,866.6 = 5,196  S1S2  10,39 (cm) O K N H S2 Bi 9: Hai g- ơng phẳng( G1) G2) có mặt phản xạ quay vào hợp với gãc  =600 ChiÕu mét tia SI tíi (G1), cho tia phản xạ IJ tới ( G2) phản xạ (G2) theo tia JR Vẽ hình xác định góc tạo h- ớng cđa tia tíi SI vµ tia lã JR? Tia tíi SI tới G1 theo định luật phản xạ ánh sáng cho tia phản xạ IJ tới G2 G2 cho tia phản xạ cuối cắt SI M S -Gọi IH đ- ờng pháp tuyến I i1=i2 JH đ- ờng pháp tuyến J j1=j2 J J2 R M Tia ló JR cắt tia SI M tạo thành =600 H góc SIM = *XÐt tø gi¸c HIOJ cã i1 i2 HIO  HJO 90 (vì IH , JH pháp tuyến) G1 o I  IHJ  IOJ  1800  IHJ  1800   *XÐt  HIJ cã  IHJ  IOJ  1800  IHJ  1800    i2  j2    2(i1  j1 )  2 SMJ    MI J  MJI  2 *XÐt  MIJ cã : SMJ    MI J  MJI  2 (v× SMJ góc MIJ) Vậy góc tạo tia tới ban đầu SI với tia phản xạ cuối JR hệ g- ơng hợp với gãc   2 =2.60=1200 T Lê ình – H BK N ThuVienDeThi.com Chuyên đ – T p – Level Bài 10:Hai g ng ph ng đ t song song v i cho m t ph n x h ng vào Gi a hai g ng đ t m t ng n n n a V nh c a ng n n n đ c t o thành b i h g ng b Xác đ nh kho ng cách gi a hai g ng bi t r ng kho ng cách gi a nh c a ng n n n t o thành b i l n ph n x th hai g ng 40 cm a V hình (cho m) b G i d kho ng cách gi a hai g ng t xác đ nh đ c kho ng cách gi a S1’ S2’ = 4d nên d = 10 cm G1 S1’ S1 G2 S S2 S2’ d Bµi 11 Một g- ơng phẳng có kích th- ớc MN vật AB đặt tr- ớc g- ơng (hình 2) Bằng cách vẽ hình (có nêu cách vẽ) hÃy xác định vị trí mắt ng- ời quan sát cần đặt để thấy hết đ- ợc ảnh vật AB? T gi i T Lê ình – H BK N ThuVienDeThi.com A M Chuyên đ – T p – Level N Bài 12: Một hồ nước yên tónh có bề rộng m Trên bờ hồ có cột cao m có treo bóng đèn đỉnh Một người đứng bên bờ hồ đối diện quan sát ảnh bóng đèn, mắt người cách mặt đất 1,5m a/ Vẽ chùm tia sáng từ bóng đèn phản xạ mặt nước tới mắt người quan sát? b/ Người lùi xa bờ hồ tới khỏang cách không nhìn thấy ảnh bóng đèn? Vẽ hình a/ Vẽ hình B D 3m 1,5m I A C B’ b/ Khi mắt người quan sát không nhìn thấy ảnh bóng đèn lùi đoạn KC Xét KAB ' KCD ta coù: KC CD  KA AB '  KC  1,5 CD  KA    4,5m AB ' Vì AB = AB’=3m Bài 13: M t tia sáng n m ngang chi u vng góc vào m t b c t ng Trên đ ng c a tia sáng có đ t m t g ng ph ng nh , tia sáng chi u vào m O g ng T ng cách O m t kho ng 1,73m Tia ph n x in t ng m t v t sáng đ cao h = m so v i tia t i theo đ ng th ng đ ng a) Xác đ nh góc t i c a tia sáng? T Lê ình – H BK N ThuVienDeThi.com Chuyên đ – T p – Level b) Quay g ng quanh tr c qua O vng góc v i m t ph ng t i th y v t sáng t ng v trí cách v t sáng c 73 cm lên phía Xác đ nh góc quay chi u quay c a g ng? a) Vì tia ph n x in t ng m t v t sáng cách chân t S’H = 100cm S'H 100 ' ta có : tgSOH    OH 173 ng h = 100cm hay '  SOH  300 Ta có: ' SOS'  1800  SOH ' SOS  1500 SOS' 1500   750 Góc t i c a tia sáng là: i  2 b)Khi g ng quay quanh tr c qua O vng góc v i m t ph ng t i ta th y v t sáng in t ng v trí S’’ cách v t sáng c S’ 73cm v phía '  S''H  S''S'  SH  73  100  173cm '' S H 1,73 Khi đó: tgS''OH   1 OH 1,73  S''OH  450 ' Ta có: S''OH  S''OS'  SOH '  S''OS'  S''OH  SOH  450  300  150 Ta th y tia ph n x quay m t góc 150 cho g ng nghiêng thêm (có th chi u kim đ ng h ho c ng c chi u kim đ ng h tùy v t trái sang ph i hay ng c l i) Mà g ng quay m t góc  tia ph n x quay m t góc  chi u quay v i g ng Do g 150 ng quay m t góc  =  7,50 Bài 14: Hai h c sinh A B đ ng tr c m t g ng ph ng đ t th ng đ ng đ c b trí nh hinh v (A cách đ u hai mép M N c a g ng) a) Xác đ nh vùng quan sát đ c c a h c sinh x T Lê ình – H BK N ThuVienDeThi.com 2m 1m M N Chuyên đ – T p – Level y qua g ng b) N u h c sinh đ ng yên h c sinh ti n l i g n g ng đ n kho ng cách so v i đ ng xy hai h c sinh s nhìn th y qua g ng? a) - Xác đ nh vùng quan sát đ c c a hai b n: L y A’ đ i x ng v i A qua g ng ph ng MN, v tia ph n x c a tia t i AM AN (không v tia t i AM AN cho đ r i hình) tia A’M(1) A’N(2) V y vùng quan sát đ c c a b n A là: (1)MN(2) nh hình v 4.1 - T ng t ta c ng có vùng quan sát đ c c a b n B (3)MN(4) nh hình v 4.1 b) - Khi A đ ng yên, gi s A’ 2m B’ tia ph n x A’N(2) c t đ ng th ng B’B t i B1, lúc ban đ u B1H2= H N.A 'H1 1.1   (m) NH1 0,5 (3) BH2 H = AB AD d1   CM CD d G1 (1) h.d1 d2 - Thay s tính : H  B 450 A h.d1 1,8m.4m   4,8m d2 1,5m Bài 21: Cho g ng G1 G2 song song v i nghiêng Góc 450 so v i m t n m ngang ,v t A' B' sáng AB đ t th ng Tr c g ng G1 nh hình v : Hãy v nh c a v t AB qua G1 r i qua g ng H c sinh v th hi n đ c nh G1 B hình v : 45 A/ đ i x ng A qua G1 A B/ đ x ng v i B qua G1 A// đ i x ng v i A/ qua G2 B// đ i x ng v i B/ qua G2 G2 G2 B'' G2 T Lê ình – H BK N ThuVienDeThi.com Chuyên đ – T p – Level 1A'' đ ng Bài 22: Có m t g ng ph ng đ t n m ngang Chi u m t tia sáng SI t i g ng cho SI h p v i m t g ng m t góc 300 đ c tia ph n x có ph ng n m ngang, c n quay g ng m t góc so v i v trí ban đ u ? Tr c quay c a g ng n m m t ph ng g ng vng góc v i m t ph ng t i Tia t i SI c đ nh V tia sáng SI t i g ng cho tia ph n x IR + Quay g ng theo chi u kim đ ng h t i v trí m i A’D Ta có SID = 1800 - SIA = 1800 - 300 = 1500 IN’ pháp n c a g ng (đã quay) đ ng phân giác c a góc SIR’ Góc quay c a g ng AIA ' ; Góc t i SIN ' = i; góc ph n x N ' IR ' = i’ Mà i + i, = SID = 1500 Ta có: i’ = i = 1500  750 IN’ vng góc v i A’D’  N ' ID = 900 AIA ' = R 'ID = N ' ID - i’ = 900- 750 = 150 V y ta ph i xoay g ng ph ng theo chi u kim đ ng h m t góc 150 + T ng t n u quay g ng ng c chi u kim đ ng h góc quay s 75 T Lê ình – H BK N ThuVienDeThi.com Chuyên đ – T p – Level ... S2H = OS2.sin60  0,866.6 = 5, 196  S1S2  10, 39 (cm) O K N H S2 Bài 9: Hai g- ơng phẳng( G1) G2) có mặt phản xạ quay vào hợp với góc  =600 ChiÕu mét tia SI tíi (G1), cho tia phản xạ IJ tới (... H BK N ThuVienDeThi.com 2m 1m M N Chuyên đ – T p – Level y qua g ng b) N u h c sinh đ ng yên h c sinh ti n l i g n g ng đ n kho ng cách so v i đ ng xy hai h c sinh s nhìn th y qua g ng? a) - Xác... (1) (2) (4) A Hình4.1 B Bài 15: t m t g ng ph ng trịn có đ ng kính cm n m ngang n n nhà, m t ph n x h ng lên N n nhà cách tr n m M t m sáng S đ t kho ng t T Lê ình – H BK N ThuVienDeThi.com Chuyên