Một thấu kính hội tụ có tiêu cự 30 cm. M là một đi...

D

- Hướng dẫn giải

Phương pháp giải:

Chu kì dao động: \(T = \dfrac{1}{f}\)

Độ phóng đại của ảnh: \(k = \dfrac{f}{{f - d}};\left| k \right| = \dfrac{{A'}}{A}\)

Công thức thấu kính: \(\dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d} + \dfrac{1}{{d'}}\)

Quãng đường vật đi được trong 1 chu kì: \(S = 2\left| {{d_2}' - {d_1}'} \right|\)

Tốc độ trung bình: \({v_{tb}} = \dfrac{S}{{\Delta t}}\)

Giải chi tiết:

Nhận xét: Ảnh là ảnh ảo → ảnh và vật cùng chiều

Độ phóng đại của ảnh là: \(\left| k \right| = \left| {\dfrac{{A'}}{A}} \right| = \dfrac{{12}}{4} = 3 \Rightarrow k = 3\)

Mặt khác, \(k = \dfrac{f}{{f - d}} \Rightarrow 3 = \dfrac{{30}}{{30 - d}} \Rightarrow d = 20\,\,\left( {cm} \right)\)

Chu kì dao động của vật và ảnh là: \(T = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{2} = 0,5\,\,\left( s \right) \Rightarrow \Delta t = 0,5\,\,\left( s \right) = T\)

Trường hợp 1: Nếu P dịch lại gần thấu kính 5 cm

Ta có: \({d_1} = 20 - 5 = 15\,\,\left( {cm} \right) \Rightarrow {d_1}' = \dfrac{{{d_1}f}}{{{d_1} - f}} = \dfrac{{15.30}}{{15 - 30}} =  - 30\,\,\left( {cm} \right)\) 

Trường hợp 2: Nếu P dịch ra xa thấu kính 5 cm

Ta có: \({d_2} = 20 + 5 = 25\,\,\left( {cm} \right) \Rightarrow {d_2}' = \dfrac{{{d_2}f}}{{{d_2} - f}} = \dfrac{{25.30}}{{25 - 30}} =  - 150\,\,\,\left( {cm} \right)\)

Quãng đường ảnh đi được trong 1 chu kì là:

\(S = 2.\left| {{d_2}' - {d_1}'} \right| = 2.\left| { - 150 - \left( { - 30} \right)} \right| = 240\,\,\left( {cm} \right) = 2,4\,\,\left( m \right)\)

Tốc độ trung bình của ảnh trong khoảng thời gian 0,1 s là:

\({v_{tb}} = \dfrac{S}{{\Delta t}} = \dfrac{S}{T} = \dfrac{{2,4}}{{0,5}} = 4,8\,\,\left( {m/s} \right)\)

Chọn D.