Tong hop tu trang 3 den trang 89

Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên Vật lí – TËp – TrÞnh Minh HiƯp Chủ đề GƯƠNG BẰNG A TÓM TẮT LÝ THUYẾT Khái niệm - Ta nhận biết ánh sáng có ánh sáng vào mắt ta - Ta nhìn thấy vật có ánh sáng từ vật mang đến mắt ta Ánh sáng vật tự phát (nguồn sáng) hắt lại ánh sáng chiếu vào Các vật gọi vật sáng - Đường truyền ánh sáng biểu diễn đường thẳng có hướng gọi tia sáng - Nếu nguồn sáng có kích thước nhỏ, sau vật chắn sáng có vùng tối - Nếu nguồn sáng có kích thước lớn, sau vật chắn sáng có vùng tối vùng nửa tối Định luật truyền thẳng ánh sáng Trong môi trường suốt đồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng Định luật phán xạ ánh sáng - Tia phản xạ nằm mặt phẳng chứa tia tới đường pháp tuyến với gương điểm tới - Góc phản xạ góc tới i = i' Gương phẳng a) Định nghĩa: Những vật có bề mặt nhẵn, phẳng, phản xạ tốt ánh sáng chiếu tới gọi gương phẳng b) Đặc điểm ảnh tạo gương phẳng + Ảnh vật ảnh ảo + Ảnh có kích thước to vật + Ảnh vật đối xứng qua gương Vật trước gương ảnh sau gương + Ảnh chiều với vật vật đặt song song với gương c) Cách vẽ ảnh vật qua gương + Chọn từ đến điểm vật + Chọn điểm đối xứng qua gương + Kẻ tia tới bất kỳ, tia phản xạ xem xuất phát từ ảnh điểm + Xác định vị trí độ lớn ảnh qua gương Chú ý: Vùng quan sát vùng chứa vật nằm trước gương mà ta thấy ảnh vật nhìn vào gương Vùng quan sát phụ thuộc vào kích thước gương vị trí đặt mắt Dạng SỰ TRUYỀN THẲNG CỦA ÁNH SÁNG Phương pháp giải: + Trong mơi trường suốt đồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng + Sử dụng kiến thức hình học để giải:  Vận dụng kiến thức tam giác đồng dạng, tính chất tỉ lệ thức  Định lý Ta-lét tỉ số đoạn thẳng  Cơng thức tính diện tích, chu vi hình Ví dụ 1: Một điểm sáng đặt cách khoảng 2m, điểm sáng người ta đặt đĩa chắn sáng hình trịn cho đĩa song song với điểm sáng nằm trục qua tâm vng góc với đĩa a) Tìm đường kính bóng đen in biết đường kính đĩa d = 20cm đĩa cách điểm sáng 50 cm Nhãm Word hãa tµi liƯu – Zalo: https://zalo.me/g/bfnlkf925 Trang Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên Vật lí Tập Trịnh Minh Hiệp b) Cần di chuyển đĩa theo phương vng góc với đoạn bao nhiêu, theo chiều để đường kính bóng đen giảm nửa? c) Biết đĩa di chuyển với tốc độ v = m/s Tìm tốc độ thay đổi đường kính bóng đen d) Giữ nguyên vị trí đĩa câu b thay điểm sáng vật sáng hình cầu đường kính d1 = cm Tìm vị trí đặt vật sáng để đường kính bóng đen câu a Tìm diện tích vùng nửa tối xung quanh bóng đen? Hướng dẫn: a) Gọi AB, A1B1 đường kính đĩa bóng đen A1 A I O1 S B B1 Theo định lý Ta-let ta có: AB SO1 AB.SI 20.200   A1B1   80cm A1B1 SI SO1 50 b) Giả sử đĩa phải dịch đoạnl đến vị trí O2 Để đường kính vùng tối giảm nửa, tức đường kính vùng tối A B2  A1B1 40cm Theo định lý Talet ta có: AB SO AB 20   SO  SI  200 100cm A B2 SI A 2B2 40 A O2 S B A2 I B2 Vì SO2> SO1 nên đĩa phải dịch lại gần Vậy cần dịch chuyển đĩa đoạn là: l O1O2 SO2  SO1 100  50 50cm Thời gian để đĩa quãng đường O1O2 là: s l 0,5 t   0, 25s v v + Trong thời gian t = 0,25s vùng bóng đèn di chuyển đoạn đường: s' A1B1  A B2 80  40 40cm + Tốc độ thay đổi đường kính bóng đen là: v'  s ' 0,  1,6 cm/s t 0, 25 c) Gọi CD đường kính vật sáng hình cầu, O tâm Theo đề lúc đĩa AB cách đoạn 100cm vùng tối vật có đường kính C1D1 = 80cm Ta có: MO CD MO     MO AB MO 20  MO 2   MO  OO MO  OO2 (1) Nhãm Word hãa tài liệu Zalo: https://zalo.me/g/bfnlkf925 Trang Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên Vật lí Tập – TrÞnh Minh HiƯp Lại có: MO2 AB MO2 20 MO  OO       MI C1D1 MI 80 MO  OO  100 (2) Thay (2) vào (1) ta có: OO  OO   5OO 100  OO 20cm OO  OO  100 Vậy đặt vật sáng cách đĩa khoảng 20 cm Vì vật sáng dạng hình cầu nên diện tích vùng tối vùng nửa tối có dạng hình Nên diện tích vùng nửa tối là: S   IA '    ID1  HO DC HO    Ta có: HO AB HO 20  20  HO2 100   HO2  cm HO2 20 HO2 AB HO2 200    A' B ' HO2  100 A ' B ' Lại có : HI  A ' B ' 160cm Do : IA '  A' B ' 80cm Vậy diện tích vùng nửa tối là: S  ( IA ')   ( ID1 )   (80)  (40)  4800 (cm ) Ví dụ 2: Chùm sáng Mặt Trời xem chùm sáng song song chiếu xiên đến mặt đất, hợp với mặt đất góc 60 Một thước cắm thẳng đứng mặt đất, phần thước nhơ lên mặt đất cao m Tính độ dài bóng thước mặt đất Hướng dẫn: + Bóng thước mặt đất phần AC + Ta có: tan 600  AB AB  AC   1m AC tan 60 Ví dụ 3: Người ta dự định mắc bóng đèn trịn bốn góc trần nhà hình vuông, cạnh m quạt trần trần nhà, quạt trần có sải cánh dài 0,8 m (khoảng cách từ trục đến đầu cánh), biết trần nhà cao 3,2 m tính từ mặt sàn Hãy tính tốn, thiết kế cách treo quạt trần để quạt quay, khơng có điểm mặt sàn loang lống Hướng dẫn: Nhãm Word hãa tµi liƯu – Zalo: https://zalo.me/g/bfnlkf925 Trang Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên Vật lí Tập Trịnh Minh Hiệp + Để quạt quay, không điểm mặt sàn loang lống bóng đầu mút cánh quạt in tường tối đa đến chân tường C, D nhà hình hộp vng, ta xét trường hợp bóng, cịn lại tương tự 2 + Gọi L đường chéo trần nhà L   4 5, 7( m) + Gọi T điểm treo quạt, O tâm quay quạt; A, B đầu mút cánh quạt quay Gọi I giao điểm hai đường chéo kẻ từ bóng đèn đến góc chân tường đối diện  IT  H 1, 6( m) AB OI AB 2.0,8.1,   OI  IT  0, 45m S S IT S S 5, 3 +Xét ∆S1IS3 ta có: + Khoảng cách từ cánh quạt đến điểm treo: OT IT  OI 1,  0, 45 1,15m + Vậy quạt phải treo cách trần nhà tối đa 1,15m Ví dụ 4: Một người có chiều cao h, đứng đèn treo độ cao H (H > h) Người ta bước với vận tốc v Hãy xác định tốc độ chuyển động bóng đỉnh đầu in mặt đất Hướng dẫn: + Các tia sáng bị chặn người tạo nên khoảng tối mặt đất, bóng người Xét khoảng thời gian t người dịch chuyển đoạn AA1 v.t bóng đầu người dịch chuyển đoạn AC,vận tốc bóng đỉnh đầu người : v'  AC t Nhãm Word hãa tµi liƯu – Zalo: https://zalo.me/g/bfnlkf925 Trang ChiÕn thắng kỳ thi vào 10 chuyên Vật lí TËp – TrÞnh Minh HiƯp AC AD AC AD AC H v.t H       AC  AC  AA1 AB AC  v.t h Hh + Ta có: A1C A1 B1 + Vận tốc bóng đỉnh đầu là: v'  AC H  v t Hh Dạng TOÁN VẼ VỚI GƯƠNG PHẲNG Phương pháp giải : + Dựa vào định luật phản xạ ánh sáng  Tia phản xạ nằm mặt phẳng chứa tia tới pháp tuyến điểm tới  Góc phản xạ góc tới + Dựa vào tính chất ảnh vật qua gương phẳng  Ảnh vật đối xứng qua gương Vật trước gương ảnh sau gương  Tia phản xạ có đường kéo dài qua ảnh Ví dụ 5: Một tia sáng Mặt Trời chiếu nghiêng góc 350 với mặt bàn nằm ngang Cần đặt gương phẳng để đổi phương tia sáng thành phương nằm ngang? Hướng dẫn: + Phương tia tới tạo với phương ngang góc 350 Sau phản xạ gương có phương ngang, nghĩa tia phản xạ nằm ngang Suy góc tạo tia tới tia phản xạ i  i ' 350 + Vì pháp tuyến ln vng góc với mặt gương ta cần đặt gương cho mặt phản xạ gương hướng phía có tia sáng tới vng góc với đường phân giác góc tia tới tia phản xạ (như hình vẽ) Nhãm Word hãa tµi liƯu – Zalo: https://zalo.me/g/bfnlkf925 Trang Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên Vật lÝ – TËp – TrÞnh Minh HiƯp + Góc mặt gương phương ngang :  350  900 107,50 + Vậy cần phải đặt gương hướng phía tia sáng tới tạo với mặt ngang góc  107,5 Ví dụ : Cho điểm sáng S nằm trước gương phẳng G, M điểm cho trước a) Hãy nêu cách vẽ tia sáng từ S chiếu tới gương, phản xạ qua M b) Có tia sáng từ S qua M ? Hướng dẫn : Cách : - Vì tia tới gương xuất phát từ điểm S trêntia phản xạ có đường kéo dài qua ảnh ảo S’ S qua gương Mặt khác theo yêu cầu đề tia phản xạ phải điqua M tia phản xạ vừa qua S’ vừa qua M nên ta suy cách vẽ sau: - Lấy S’ đối xứng với S qua gương + Nối S’ với M cắt gương I I điểm tới + Nối SI SI tia tới, IM tia phản xạ Cách 2: * Muốn tia phản xạ qua M tia tới gương phải qua M’ ảnh M qua gương Mặt khác tia tới xuất phát từ S nên ta có cách dựng sau: + Về ảnh M' M qua gương + Nối M' với S cát gương I SI tia tới IM tia phản xạ cần vẽ * Có tia sáng từ S qua M + Tia 1: Tia truyền trực tiếp từ S đến M + Tia 2: Tia xuất phát từ S chiếu đến gương sau phản xạ qua M (hình vẽ bên) Ví dụ 7: Hai gương phẳng M1, M2 đặt song song có mặt phản xạ quay vào Cách đoạn d Trên đường thẳng song song với hai gương có hai điểm S, O với khoảng cách cho hình vẽ a) Hãy trình bày cách vẽ tia sáng từ S đến gương M I, phản xạ đến gương M2 J phản xạ đến O b) Tính khoảng cách từ I đến A từ J đến B Nhãm Word hãa tµi liƯu – Zalo: https://zalo.me/g/bfnlkf925 Trang Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên Vật lÝ – TËp – TrÞnh Minh HiƯp Hướng dẫn : a) Lấy S1 đối xứng với S qua gương M1; Lấy O1 đối xứng với O qua gương M 2, nối S1O1 cắt gương M1 I, cắt gương M2 J Nối S, I, J, O ta tia cần vẽ b) Xét S1 AI S1 BJ AI S1 A a   BJ S1 B a  d Ta có :  AI  a BJ (1) ad a) Xét S1 AI S1 HO1 AI SA a   HO1 S1 H 2d Ta có :  AI  a h(2) 2d Thay (2) vào (1) ta có : BJ  ad h 2d Vi dụ 8: Cho gương phẳng G1 G2 vng góc với nhau, S điểm sáng M điểm cho trước gương (hình vẽ) a) Nêu cách vẽ tia sáng xuất phát từ S, chiếu đến gương G1 phản xạ đến gương G 2, sau phản xạ qua M Có phải tốn giải không? b) Chứng minh tia tới gương G1 song song với tia phản xạ gương G2 Hướng dẫn: a) Nêu cách vẽ: Cách : + Vẽ ảnh S’ S qua gương G1 + Vẽ ảnh M' M qua gương G2 + Nối S’ với M' cắt G1 I, cắt G2 K I K điểm tới gương + Nối SI, IK, KM SIKM đường tia sáng cần vẽ Cách 2: + Vẽ ảnh S’ S qua gương G1 + Vẽ ảnh S’’ S' qua gương G2 + Nối S’’ với M cắt gương G2 K + Nối S' với K cắt G1 I SIKM đường tia sáng cần vẽ * Bài toán giải S M vị trí cho đường thẳng S’M’ cắt hai gương hai điểm phân biệt Nếu S’M’ không cắt hai gương cắt O tốn khơng giải Nhãm Word hãa tµi liƯu – Zalo: https://zalo.me/g/bfnlkf925 Trang Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên Vật lí – TËp – TrÞnh Minh HiƯp b) Kẻ pháp tuyến hai gương I K, chúng cắt N Do hai gương vng góc với   nên IN vng góc với KN => góc INK = 900 => K1  I 90  I I   I 900 , I I i i '    K 1   K1 K   + Theo định luật phản xạ ánh sáng :   IKM   K K  1800  SIK I  I  + Do SI // KM Dạng BÀI TỐN VỀ THỊ TRƯỜNG CỦA GƯƠNG PHẲNG + Thị trường gương phẳng khoảng không gian trước gương mà đặt vật ta ln nhìn thấy ảnh qua gương Phương pháp giải :  Cách xác định thị trường gương phẳng + Xác định vị trí ảnh M’ M qua gương phẳng Mắt đặt trục gương + Nối M’ với hai mép gương => thị trường gương phẳng (phần khơng gian hình chóp cụt trước gương) + Vùng khơng gian trước gương giới hạn hình chóp hay hình nón) vừa vẽ thị trường ( Cách kiểm tra điểm A thuộc thị trường gương phẳng hay không Nhãm Word hãa tài liệu Zalo: https://zalo.me/g/bfnlkf925 Trang Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên Vật lí Tập – TrÞnh Minh HiƯp d R (  1)r x + Từ hình vẽ hệ thức tam giác đồng dạng ta có : ( lưu ý : R ( OH  1)r x ) + Xét điểm A , cách mặt gương đoạn x, cách trục gương đoạn y d y  (  1)r R  A x Nếu nằm thị trường gương d y (  1)r R  A x Nếu nằm thị trường gương Với d khoảng cách từ M ’ đến gương Ví dụ : Một gương phẳng hình trịn, bán kính r= 5cm Trên truch hình trịn, trước gương, cách gương 0,5 m có mắt người quan sát Xác định bán kính R vịng trịn giới hạn thị trường người đó, cách gương 10 m sau lưng người Hướng dẫn : + Mắt M qua gương phẳng cho ảnh M’ đối xứng với gương, sau gương đoạn d= 0,5 m Nhãm Word hãa tµi liƯu – Zalo: https://zalo.me/g/bfnlkf925 Trang ChiÕn th¾ng kú thi vào 10 chuyên Vật lí Tập Trịnh Minh HiƯp Ta có : HJM ' OIM ' : M ' H HJ HO  OM ' HJ  10  0,5  R  R 1, 05( m)    0,5 5.10 M ' O OI OM ' OI Ví dụ 10 : Một người cao 1,75 m đứng trước gương phẳng treo thẳng đứng Mắt người cách đỉnh đầu 15 cm a, Mép gương cách mặt đất , để người nhìn thấy ảnh chân gương b, Mép gương cách mặt đất nhiều , để người nhìn thấy ảnh đỉnh đầu gương c, Tìm chiều cao tối thiểu gương, để người nhìn thấy tồn thể ảnh gương d, Các kết có phụ thuộc vào khoảng cách từ người đến gương khơng ? Vì sao? Hướng dẫn : Giả sử gương đặt vị trí thỏa mãn ra, ta vẽ đường tia sáng hình a, Để mắt thấy ảnh chân mép gương cách mặt đất nhiều đoạn IK Xét ∆ B’BO có IK đường trung bình nên: IK  OB AB  AO 1, 75  0,15   0,8(m) 2 b, Để mắt thấy ảnh đỉnh đầu, mép gương cách mặt đất đoạn JK + Xét 0 '0A có JH đường trung bình nên: JH  OA 15  7,5(cm) 0, 075(m) 2 + Mặt khác : JK JH  HK  JH  OB  JK 0, 075  (1, 75  0,15)  JK 1, 675(m) c, Chiều cao tối thiểu gương để thấy toàn ảnh đoạn IJ Ta có : IJ JK  IK  IJ 1, 675  0,8 0,875(m) d, Các kết không phụ thuộc vào khoảng cách từ người đến gương kết không phụ thuộc vào khoảng cách Nhãm Word hãa tµi liƯu – Zalo: https://zalo.me/g/bfnlkf925 Trang 10