Đề ôn tập Vật lí số 12: Tạo ảnh bằng thấu kính mỏng

Đề tự biên soạn, không phải đề thi chính thức. Dùng công thức thấu kính mỏng 1/f=1/d_o+1/d_i và độ phóng đại m=−d_i/d_o. Vật thật đặt trước thấu kính có d_o>0; thấu kính hội tụ có f>0, phân kì có f<0; ảnh thật có d_i>0, ảnh ảo có d_i<0. Bỏ qua bề dày thấu kính và sai lệch quang học.

Ba tình huống: (1) thấu kính hội tụ f=12 cm, vật cao 2,0 cm, d_o=36 cm; (2) cùng thấu kính và vật, d_o=8,0 cm; (3) thấu kính phân kì f=−12 cm, vật cao 3,0 cm, d_o=24 cm.

Phần I. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

1. Câu 1. Ở tình huống (1), ảnh cách thấu kính: A. 18 cm; B. 36 cm; C. 12 cm; D. −18 cm.
2. Câu 2. Độ phóng đại ảnh ở tình huống (1) là: A. +0,50; B. −0,50; C. −2,0; D. +2,0.
3. Câu 3. Ảnh ở tình huống (1) có tính chất: A. ảo, cùng chiều, lớn hơn; B. thật, cùng chiều, nhỏ hơn; C. thật, ngược chiều, nhỏ hơn; D. ảo, ngược chiều, nhỏ hơn.
4. Câu 4. Vật đặt giữa thấu kính hội tụ và tiêu điểm vật tạo ảnh: A. thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật; B. thật, ngược chiều, lớn hơn vật; C. ảo, cùng chiều, lớn hơn vật; D. ảo, ngược chiều, nhỏ hơn vật.
5. Câu 5. Trong tình huống (2), một tia sáng đi qua quang tâm của thấu kính mỏng lí tưởng sẽ: A. đổi hướng đi qua tiêu điểm ảnh; B. truyền thẳng gần như không bị lệch; C. phản xạ trở lại theo đường cũ; D. bị hấp thụ hoàn toàn.
6. Câu 6. Ảnh trong tình huống (2) là: A. ảnh thật, ngược chiều; B. ảnh ảo, cùng chiều; C. ảnh thật, cùng chiều; D. không tạo ảnh.
7. Câu 7. Trong tình huống (2), khoảng cách giữa vật và ảnh ảo là: A. 8 cm; B. 12 cm; C. 16 cm; D. 32 cm.
8. Câu 8. Ở tình huống (3), ảnh ảo nằm cách tiêu điểm của thấu kính phân kì bao nhiêu? A. 4 cm; B. 8 cm; C. 12 cm; D. 20 cm.
9. Câu 9. Nếu vật ở tình huống (3) dịch xa thấu kính phân kì hơn, vị trí ảnh ảo so với kính sẽ: A. tiến về kính; B. lùi về tiêu điểm nhưng luôn nằm giữa kính và tiêu điểm; C. trở thành ảnh thật cách kính hơn 12 cm; D. giữ nguyên cách kính 8 cm.
10. Câu 10. Ở tình huống (3), ảnh ảo được xác định bằng cách nào trên giản đồ tia? A. Từ giao điểm thật của các tia ló ở phía sau thấu kính.   B. Từ giao điểm biểu kiến của phần kéo dài ngược chiều các tia ló ở phía vật.   C. Từ giao điểm của các tia phản xạ trên bề mặt thấu kính.   D. Từ giao điểm của các tia tới trước khi chúng gặp thấu kính.
11. Câu 11. Độ tụ của thấu kính hội tụ f=12 cm là gần: A. 0,12 D; B. 12 D; C. 8,33 D; D. −8,33 D.
12. Câu 12. Vật đặt tại 2f trước thấu kính hội tụ mỏng cho ảnh: A. ảo, phóng đại; B. ảo, cùng kích thước; C. thật, phóng đại; D. thật, ngược chiều và cùng kích thước.
13. Câu 13. Nếu d_o>f với thấu kính hội tụ, ảnh của vật thật thường là: A. ảnh thật; B. ảnh ảo; C. luôn cùng chiều; D. luôn ở vô cực.
14. Câu 14. Nếu vật đặt đúng tiêu điểm vật của thấu kính hội tụ lí tưởng, tia ló song song và ảnh ở: A. tiêu điểm ảnh; B. vô cực; C. mặt phẳng thấu kính; D. 2f.
15. Câu 15. Công thức độ phóng đại tuyến tính đúng là: A. m=d_o/d_i; B. m=f/d_o; C. m=−d_i/d_o; D. m=d_i+d_o.
16. Câu 16. Dấu âm của m trong quy ước này cho biết ảnh: A. ảo; B. cùng chiều; C. nhỏ hơn; D. ngược chiều.
17. Câu 17. Nếu f của một thấu kính hội tụ tăng còn giữ f dương, độ tụ P=1/f: A. giảm; B. tăng; C. luôn âm; D. không đổi.
18. Câu 18. Cách kiểm tra kết quả tạo ảnh hợp lí là: A. bỏ dấu quy ước; B. dùng phương trình và kiểm tra dấu, chiều, kích thước bằng sơ đồ tia; C. chỉ kiểm tra đơn vị; D. luôn giả sử ảnh thật.

Phần II. Đúng/Sai

Câu 1. Dịch chuyển vật trước thấu kính hội tụ

1. Khi vật thật ở ngoài tiêu cự (d_o>f), ảnh tạo bởi thấu kính là ảnh thật.
2. Nếu đưa vật lại gần tiêu điểm từ phía ngoài tiêu cự, khoảng cách ảnh d_i tăng.
3. Khi vật tiến gần tiêu điểm từ ngoài, độ lớn độ phóng đại |m| giảm.
4. Trong suốt quá trình vật vẫn ở ngoài tiêu cự, ảnh luôn ngược chiều vật.

Câu 2. Vật đặt trong tiêu cự

1. Với f=12 cm và d_o=8 cm, ảnh là ảo.
2. Ảnh ở cách thấu kính 24 cm về phía vật.
3. Ảnh cùng chiều và lớn gấp ba lần vật.
4. Ảnh hứng được trên màn đặt phía sau thấu kính.

Câu 3. Thấu kính phân kì

1. Tiêu cự của thấu kính phân kì mang dấu âm theo quy ước.
2. Ở tình huống (3), d_i=−8 cm.
3. Độ phóng đại là −1/3.
4. Ảnh ảo, cùng chiều và nhỏ hơn vật.

Câu 4. Đại lượng và mô hình

1. Độ tụ có thể tính bằng điốptri khi tiêu cự biểu diễn bằng mét.
2. Ảnh thật có d_i>0 theo quy ước đã cho.
3. Phương trình thấu kính trong đề tính đến sai lệch do bề dày một thấu kính thật bất kì.
4. Kiểm tra bằng sơ đồ tia giúp phát hiện sai dấu hoặc sai tính chất ảnh.

Phần III. Trả lời ngắn

1. Câu 1: Thấu kính hội tụ có tiêu cự 15 cm. Vật thật đặt cách kính 45 cm. Tính khoảng cách ảnh theo quy ước dấu (cm).
2. Câu 2: Vật đặt cách thấu kính 20 cm tạo ảnh thật cách kính 60 cm. Tính tiêu cự (cm).
3. Câu 3: Vật cao 2,0 cm tạo ảnh cao −3,0 cm. Tính độ phóng đại có dấu.
4. Câu 4: Thấu kính phân kì có tiêu cự −0,25 m. Tính độ tụ (D).
5. Câu 5: Với thấu kính hội tụ mỏng, một tia tới song song với trục chính sau khi khúc xạ đi qua điểm đặc biệt nào?
6. Câu 6: Vật cao 6,0 cm qua một hệ quang học cho độ phóng đại +0,50. Tính chiều cao ảnh có dấu (cm).

Đáp án và lời giải

Phần I

1. Câu 1. A. 1/d_i=1/12−1/36=1/18 cm⁻¹, nên d_i=18 cm.
2. Câu 2. B. Thay khoảng cách ảnh và vật: m=−18/36=−0,50; dấu âm chỉ ảnh ngược chiều.
3. Câu 3. C. d_i dương cho ảnh thật; m âm cho ảnh ngược chiều và |m|<1 cho ảnh nhỏ hơn.
4. Câu 4. C. Khi vật nằm trong tiêu cự của thấu kính hội tụ, ảnh là ảo, cùng chiều và phóng đại. Tia ló phân kì, nhưng đường kéo dài của chúng gặp nhau ở phía vật; theo OpenStax College Physics 2e, §25.6.
5. Câu 5. B. Trong mô hình thấu kính mỏng, tia qua quang tâm truyền gần như thẳng, không đổi hướng đáng kể. Đây là một trong các tia đặc biệt dùng để dựng ảnh; xem OpenStax College Physics 2e, §25.6.
6. Câu 6. B. d_i âm cho ảnh ảo; m=−(−24)/8=+3 nên ảnh cùng chiều.
7. Câu 7. C. Từ 1/f=1/d_o+1/d_i, 1/d_i=1/12−1/8=−1/24 nên ảnh ảo cách kính 24 cm về phía vật. Vật cách kính 8 cm cùng phía, vì vậy khoảng cách giữa vật và ảnh là 24−8=16 cm.
8. Câu 8. A. Từ phương trình thấu kính, d_i=−8 cm; tiêu điểm của thấu kính phân kì cách tâm 12 cm về cùng phía. Khoảng cách giữa ảnh ảo và tiêu điểm là 12−8=4 cm. Quy ước dấu và phương trình thấu kính theo OpenStax, College Physics 2e, §25.6.
9. Câu 9. B. Với f=−12 cm, phương trình cho d_i=−12d_o/(d_o+12). Khi d_o tăng, |d_i| tăng nhưng vẫn nhỏ hơn 12 cm; ảnh ảo lùi từ kính về tiêu điểm, không vượt quá tiêu điểm.
10. Câu 10. B. Thấu kính phân kì làm các tia ló phân kì; kéo dài ngược chiều các tia ló về phía vật thì các đường kéo dài gặp nhau tại ảnh ảo. Đây là giao điểm biểu kiến, không phải nơi các tia sáng thực sự hội tụ.
11. Câu 11. C. P=1/f=1/0,12≈8,33 điốptri.
12. Câu 12. D. Với d_o=2f, phương trình cho d_i=2f và m=−1: ảnh thật, ngược chiều, cùng kích thước.
13. Câu 13. A. Vật thật ở ngoài tiêu cự của thấu kính hội tụ tạo ảnh thật ở phía kia trong mô hình thấu kính mỏng.
14. Câu 14. B. Khi d_o=f, vế 1/d_i=0 nên ảnh ở vô cực, tia ló song song.
15. Câu 15. C. Theo quy ước tuyến tính của bài, m=h_i/h_o=−d_i/d_o.
16. Câu 16. D. m âm có nghĩa chiều cao ảnh trái dấu với vật, tức ảnh ngược chiều.
17. Câu 17. A. Với f dương, tăng f làm 1/f nhỏ đi nên độ tụ giảm.
18. Câu 18. B. Kết hợp phương trình với quy ước dấu và sơ đồ tia giúp kiểm tra chéo khoảng cách, hướng và kích thước ảnh.

Phần II

1. Câu 1: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng. Với thấu kính hội tụ, d_i=fd_o/(d_o−f) và m=−d_i/d_o. Khi d_o giảm về f từ phía trên, d_o−f giảm nên d_i và |m| tăng; d_i vẫn dương và m vẫn âm khi d_o>f.
2. Câu 2: a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai. Ảnh ảo nằm cùng phía với vật nên không hứng trực tiếp trên màn phía sau thấu kính.
3. Câu 3: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng. d_i âm nên m dương bằng 1/3.
4. Câu 4: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng. Công thức đã nêu dùng gần đúng thấu kính mỏng; thấu kính thật dày có thể cần mô hình khác.

Phần III

1. Câu 1: 22,5 cm. 1/dᵢ=1/15−1/45=2/45 cm⁻¹; dᵢ=22,5 cm.
2. Câu 2: 15 cm. 1/f=1/20+1/60=1/15 cm⁻¹.
3. Câu 3: −1,50. m=hᵢ/hₒ=−3,0/2,0=−1,50.
4. Câu 4: −4,0 D. P=1/f=1/(−0,25 m)=−4,0 D.
5. Câu 5: Tiêu điểm ảnh ở phía sau thấu kính; tia song song trục chính sau khi qua thấu kính hội tụ sẽ đi qua tiêu điểm ảnh. Đây là tia đặc biệt dùng để dựng ảnh, theo OpenStax College Physics 2e, §25.6.
6. Câu 6: +3,0 cm. hᵢ=m·hₒ=+0,50×6,0=+3,0 cm.

Tài liệu tham chiếu và phạm vi kiểm chứng

• OpenStax, University Physics Vol. 3, 2.4: Thin Lenses — phương trình thấu kính mỏng, quy ước dấu và độ phóng đại.
• Cục Quản lý chất lượng, Bộ GDĐT: cấu trúc đề thi tốt nghiệp THPT từ năm 2025 — dạng thức câu hỏi trắc nghiệm.

Các khoảng cách ảnh, dấu độ phóng đại và độ tụ đã được kiểm tra theo quy ước nêu đầu đề. Kết quả dùng mô hình thấu kính mỏng lí tưởng; đề còn chờ giáo viên Vật lí thẩm định độc lập.