Phương pháp giải bài tập về Sự truyền thẳng của ánh sáng môn Vật Lý 7

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

SỰ TRUYỀN THẲNG CỦA ÁNH SÁNG

1. Đường truyền của ánh sáng

Định luật truyền thẳng của ánh sáng: Trong môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền đi theo đường thẳng.

2. Tia sáng và chùm sáng

* Tia sáng:

Đường truyền của ánh sáng được biểu diễn bằng một đường thẳng có hướng gọi là tia sáng.

* Chùm sáng

- Chùm sáng gồm nhiều tia sáng hợp thành.

- Có ba loại chùm sáng:

+ Chùm sáng hội tụ: gồm các tia sáng giao nhau trên đường truyền của chúng.

+ Chùm sáng phân kì: gồm các tia sáng loe rộng ra trên đường truyền của chúng.

+ Chùm sáng song song: gồm các tia sáng không giao nhau trên đường tuyền của chúng.

Chú ý:

-  Ánh sáng truyền trong không khí với vận tốc rất lớn, gần bằng 300000 km/s.

- Trong môi trường trong suốt nhưng không đồng tính, ánh sáng không truyền theo đường thẳng.

- Dựa trên định luật truyền thẳng ánh sáng.

- Vận dụng kiến thức về tạm giác đồng dạng, t/c tỉ lệ thức.

- Định lý ta lét về tỉ số đoạn thẳng.

- Công thức tính diện tích, chu vi các hình.

- HD HS biết sử dụng kiến thức về hình chiếu bằng đã học trong môn công nghệ lớp 8.

Bài 1: Một điểm sáng đặt cách màn 1 khoảng 2m, giữa điểm sáng và màn người ta đặt 1 đĩa chắn sáng hình tròn sao cho đĩa song song với màn và điểm sáng nằm trên trục đi qua tâm và vuông góc với đĩa.

a) Tìm đường kính của bóng đen in trên màn biết đường kính của đĩa d = 20cm và đĩa cách điểm sáng 50 cm.

b) Cần di chuyển đĩa theo phương vuông góc với màn một đoạn bao nhiêu, theo chiều nào để đường kính bóng đen giảm đi một nửa?

c) Biết đĩa di chuyển đều với vận tốc v= 2m/s. Tìm vận tốc thay đổi đường kính của bóng đen.

d) Giữ nguyên vị trí của đĩa và màn như câu b thay điểm sáng bằng vật sáng hình cầu đường kính d₁ = 8cm. Tìm vị trí đặt vật sáng để đường kính bóng đen vẫn như câu a. Tìm diện tích của vùng nửa tối xung quanh bóng đen?

Giải

a) Theo định lý Talet ta có:

\(\frac{{AB}}{{A'B'}} = \frac{{SI}}{{SI'}} \Rightarrow A'B' = \frac{{AB.SI'}}{{SI}} = \frac{{20.200}}{{50}} = 80cm\)

b) Gọi A₂, B₂ lần lượt là trung điểm của I’A’ và I’B’. Để đường kính bóng đen giảm đi một nửa(tức là A₂B₂) thì đĩa AB phải nằm ở vị trí A₁B₁. Vì vậy đĩa AB phải dịch chuyển về phía màn.

Theo định lý Talet ta có :

\(\frac{{{A_1}{B_1}}}{{{A_2}{B_2}}} = \frac{{S{I_1}}}{{SI'}} \Rightarrow S{I_1} = \frac{{{A_1}{B_1}}}{{{A_2}{B_2}}}.SI' = \frac{{20}}{{40}}.200 = 100cm\)

Vậy cần dịch chuyển đĩa một đoạn II₁ = SI₁ – SI = 100-50 = 50 cm

c) Thời gian để đĩa đi được quãng đường I I₁ là:

t = s/v = II₁/v = 0,5/2 = 0,25 s

Tốc độ thay đổi đường kính của bóng đen là:

v’ = \(\frac{{{\rm{A'B' -   }}{{\rm{A}}_{\rm{2}}}{{\rm{B}}_{\rm{2}}}}}{{\rm{t}}} = \frac{{0,8 - 0,4}}{{0,25}}\)  = 1,6m/s

d) Gọi CD là đường kính vật sáng, O là tâm .Ta có:

\(\begin{array}{l}
\frac{{M{I_3}}}{{MI'}} = \frac{{{A_3}{B_3}}}{{A'B'}} = \frac{{20}}{{80}} = \frac{1}{4} \Rightarrow \frac{{M{I_3}}}{{M{I_3} + {I_3}I'}} = \frac{1}{4}\\
 \Rightarrow M{I_3} = \frac{{{I_3}I'}}{3} = \frac{{100}}{3}cm
\end{array}\)

Mặt khác:

\(\frac{{MO}}{{M{I_3}}} = \frac{{CD}}{{{A_3}{B_3}}} = \frac{8}{{20}} = \frac{2}{5} \Rightarrow MO = \frac{2}{5}M{I_3} = \frac{2}{5} \times \frac{{100}}{3} = \frac{{40}}{3}cm\)

=> OI₃ = MI₃ – MO = \(\frac{{100}}{3} - \frac{{40}}{3} = \frac{{60}}{3} = 20cm\)

Vậy đặt vật sáng cách đĩa một khoảng là 20 cm

- Diện tích vùng nửa tối:

S = \(\pi (I'A_2^2 - I'{A'^2}) = 3,14({80^2} - {40^2}) \approx 15080c{m^2}\)

Bài 2:  Người ta dự định mắc 4 bóng đèn tròn ở 4 góc của một trần nhà hình vuông, mỗi cạnh 4 m và một quạt trần ở đúng giữa trần nhà, quạt trần có sải cánh là 0,8 m  ( khoảng cách từ trục đến đầu cánh), biết trần nhà cao 3,2 m tính từ mặt sàn. Hãy tính toán thiết kế cách treo quạt trần để khi quạt quay, không có điểm nào trên mặt sàn loang loáng.

Giải

Để khi quạt quay, không một điểm nào trên sàn sáng loang loáng thì bóng của đầu mút cánh quạt chỉ in trên tường và tối đa là đến chân tường C,D vì nhà hình hộp vuông, ta chỉ xét trường hợp cho một bóng, còn lại là tương tự.

Gọi L là đường chéo của trần nhà thì

L = 4√2= 5,7 m

Khoảng cách từ bóng đèn đến góc chân

tường đối diện:

 S₁D = \(\sqrt {{H^2} - {L^2}}  = \sqrt {{{(3,2)}^2} + (4\sqrt {2{)^2}} } \) =6,5 m

T là điểm treo quạt, O là tâm quay của quạt

A,B là các đầu mút khi cánh quạt quay.

Xét S₁IS₃ ta có

\(\frac{{AB}}{{{S_1}{S_3}}} = \frac{{OI}}{{IT}} \Rightarrow OI = \frac{{AB}}{{{S_1}{S_3}}} \times IT = \frac{{2R.\frac{H}{2}}}{L} = \frac{{2.0,8.\frac{{3,2}}{2}}}{{5,7}} = 0,45m\)

Khoảng cách từ quạt đến điểm treo: OT = IT – OI = 1,6 – 0,45 = 1,15 m

Vậy quạt phải treo cách trần nhà tối đa là 1,15 m.

...

-( Để xem nội dung tiếp theo của tài liệu, các em vui lòng đăng nhập xem online hoặc tải về)-

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung tài liệu Phương pháp giải bài tập về Sự truyền thẳng của ánh sáng môn Vật Lý 7. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.