Bài tập — Bài 6: Phản xạ toàn phần

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Câu 1. Nội dung nào sau đây phản ánh đúng kiến thức cần ghi nhớ trong bài Bài 6: Phản xạ toàn phần? A. Bỏ qua các khái niệm cơ bản và chỉ học thuộc lòng kết quả cuối cùng mà không cần hiểu bản chất. B. Phản xạ toàn phần: toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ lại, không có tia khúc xạ. C. Chỉ áp dụng kiến thức trong một trường hợp duy nhất, không cần kiểm tra điều kiện hay đơn vị. D. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác.

Câu 2. Khi học và vận dụng bài Bài 6: Phản xạ toàn phần, khẳng định nào dưới đây là chính xác? A. Không cần đọc kĩ đề bài hay phân tích dữ kiện trước khi thực hiện các bước giải. B. Mọi khái niệm trong bài đều có thể thay thế tùy ý cho nhau mà không làm thay đổi kết quả. C. Điều kiện: ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang chiết quang kém hơn và góc tới lớn hơn góc tới giới hạn. D. Chỉ cần ghi đáp số ngắn gọn, bỏ qua toàn bộ bước lập luận, giải thích và kiểm tra lại.

Câu 3. Theo phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 6: Phản xạ toàn phần, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Kết luận ngay kết quả khi chưa đối chiếu với quy tắc hoặc định nghĩa trong bài học. B. Thay đổi toàn bộ quy tắc trọng tâm của bài học theo cảm tính cá nhân. C. Bỏ qua việc rèn luyện qua ví dụ minh họa và bài tập thực hành của tiết học. D. Phản xạ toàn phần là hiện tượng toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ trở lại môi trường cũ, không có tia khúc xạ đi sang môi trường thứ hai.

Câu 4. Để nắm vững và vận dụng tốt bài Bài 6: Phản xạ toàn phần, học sinh cần lưu ý điều nào sau đây? A. Khi góc tới nhỏ, tia sáng vừa phản xạ một phần vừa khúc xạ một phần. B. Không cần ghi nhớ các lưu ý trọng tâm vì chúng không ảnh hưởng đến việc làm bài tập. C. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. D. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục.

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Bài 1 (Cơ bản — Hệ thống hóa kiến thức trọng tâm). Dựa vào phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 6: Phản xạ toàn phần, em hãy trình bày các khái niệm, quy tắc hoặc nội dung cốt lõi của tiết học và nêu ý nghĩa của chúng.

Bài 2 (Thực hành — Phân tích & Giải mẫu theo ví dụ tiết học). Đọc kĩ tình huống/ví dụ trọng tâm của tiết học dưới đây, sau đó tự trình bày lại các bước thực hiện và nêu nhận xét rút ra:

Một tia sáng trong khối thuỷ tinh chiếu ra không khí. Khi góc tới bằng $30°$ , một phần ánh sáng khúc xạ ra ngoài, một phần phản xạ lại. Khi góc tới tăng lên $50°$ (lớn hơn góc tới giới hạn của thuỷ tinh khoảng $42°$ ), toàn bộ tia sáng bị phản xạ trở lại trong khối thuỷ tinh, không còn tia khúc xạ.

Bài 3 (Vận dụng — Áp dụng quy tắc ghi nhớ vào bài tập). Vận dụng các điểm ghi nhớ trọng tâm của bài Bài 6: Phản xạ toàn phần để giải thích hoặc thực hiện yêu cầu thực hành mở rộng sau:

Cáp quang internet dùng hiện tượng này: tín hiệu ánh sáng đi trong sợi quang bị phản xạ toàn phần liên tục nên truyền đi xa với tốc độ rất nhanh mà ít bị suy hao. Trong y học, bác sĩ dùng ống nội soi có sợi quang để quan sát bên trong cơ thể mà không cần phẫu thuật lớn.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Thuyết trình một vấn đề khoa học cần thực hiện những bước nào?

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Một vật có khối lượng 4 kg rơi từ độ cao 10 m xuống mặt đất ( $g = 10$ m/s², bỏ qua ma sát). Tính cơ năng của vật lúc bắt đầu rơi và vận tốc của vật khi chạm đất.

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Một cần cẩu nâng một kiện hàng 500 kg lên cao 8 m trong 25 s ( $g = 10$ m/s²). Tính công và công suất của cần cẩu.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-B, 2-C, 3-D, 4-A.
Giải thích chi tiết:
- Câu 1 (B): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Phản xạ toàn phần: toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ lại, không có tia khúc xạ."
- Câu 2 (C): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Điều kiện: ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang chiết quang kém hơn và góc tới lớn hơn góc tới giới hạn."
- Câu 3 (D): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Phản xạ toàn phần là hiện tượng toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ trở lại môi trường cũ, không có tia khúc xạ đi sang môi trường thứ hai."
- Câu 4 (A): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Khi góc tới nhỏ, tia sáng vừa phản xạ một phần vừa khúc xạ một phần."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:
- Nội dung cốt lõi cần trình bày: Phản xạ toàn phần là hiện tượng toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ trở lại môi trường cũ, không có tia khúc xạ đi sang môi trường thứ hai. Hiện tượng này chỉ xảy ra khi ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém hơn, ví dụ từ nước ra không khí, từ thuỷ tinh ra không khí, và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới giới hạn.
- Tổng kết ghi nhớ: Phản xạ toàn phần: toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ lại, không có tia khúc xạ.; Điều kiện: ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang chiết quang kém hơn và góc tới lớn hơn góc tới giới hạn.; Ứng dụng: sợi quang, cáp quang, ống nội soi.
Bài 2:
- Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một tia sáng trong khối thuỷ tinh chiếu ra không khí. Khi góc tới bằng $30°$ , một phần ánh sáng khúc xạ ra ngoài, một phần phản xạ lại. Khi góc tới tăng lên $50°$ (lớn hơn góc tới giới hạn của thuỷ tinh khoảng $42°$ ), toàn bộ tia sáng bị phản xạ trở lại trong khối thuỷ tinh, không còn tia khúc xạ.
- Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.
Bài 3:
- Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 6: Phản xạ toàn phần (Phản xạ toàn phần: toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ lại, không có tia khúc xạ.; Điều kiện: ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang chiết quang kém hơn và góc tới lớn hơn góc tới giới hạn.; Ứng dụng: sợi quang, cáp quang, ống nội soi.).
- Lời giải mẫu/Nhận xét: Cáp quang internet dùng hiện tượng này: tín hiệu ánh sáng đi trong sợi quang bị phản xạ toàn phần liên tục nên truyền đi xa với tốc độ rất nhanh mà ít bị suy hao. Trong y học, bác sĩ dùng ống nội soi có sợi quang để quan sát bên trong cơ thể mà không cần phẫu thuật lớn.
Bài 4: Xác định vấn đề; thu thập và xử lí thông tin; chuẩn bị bài trình bày; trình bày rõ ràng; trả lời câu hỏi, thảo luận.
Bài 5: Cơ năng lúc bắt đầu rơi: $W = m \cdot g \cdot h = 4 \cdot 10 \cdot 10 = 400$ (J). Khi chạm đất, toàn bộ thế năng chuyển thành động năng: $\frac{1}{2} m v^2 = 400 \Rightarrow v^2 = 200 \Rightarrow v \approx 14,1$ (m/s).
Bài 6: $A = m \cdot g \cdot h = 500 \cdot 10 \cdot 8 = 40,000$ (J); $P = A / t = 40,000 / 25 = 1600$ (W).

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Một tia sáng trong khối thuỷ tinh chiếu ra không khí. Khi góc tới bằng $30°$ , một phần ánh sáng khúc xạ ra ngoài, một phần phản xạ lại. Khi góc tới tăng lên $50°$ (lớn hơn góc tới giới hạn của thuỷ tinh khoảng $42°$ ), toàn bộ tia sáng bị phản xạ trở lại trong khối thuỷ tinh, không còn tia khúc xạ.

Cáp quang internet dùng hiện tượng này: tín hiệu ánh sáng đi trong sợi quang bị phản xạ toàn phần liên tục nên truyền đi xa với tốc độ rất nhanh mà ít bị suy hao. Trong y học, bác sĩ dùng ống nội soi có sợi quang để quan sát bên trong cơ thể mà không cần phẫu thuật lớn.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Thuyết trình một vấn đề khoa học cần thực hiện những bước nào?

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Một vật có khối lượng 4 kg rơi từ độ cao 10 m xuống mặt đất (

g = 10

m/s², bỏ qua ma sát). Tính cơ năng của vật lúc bắt đầu rơi và vận tốc của vật khi chạm đất.

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Một cần cẩu nâng một kiện hàng 500 kg lên cao 8 m trong 25 s (

g = 10

m/s²). Tính công và công suất của cần cẩu.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-B, 2-C, 3-D, 4-A.

Giải thích chi tiết:

Câu 1 (B): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Phản xạ toàn phần: toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ lại, không có tia khúc xạ."
Câu 2 (C): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Điều kiện: ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang chiết quang kém hơn và góc tới lớn hơn góc tới giới hạn."
Câu 3 (D): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Phản xạ toàn phần là hiện tượng toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ trở lại môi trường cũ, không có tia khúc xạ đi sang môi trường thứ hai."
Câu 4 (A): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Khi góc tới nhỏ, tia sáng vừa phản xạ một phần vừa khúc xạ một phần."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:

Nội dung cốt lõi cần trình bày: Phản xạ toàn phần là hiện tượng toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ trở lại môi trường cũ, không có tia khúc xạ đi sang môi trường thứ hai. Hiện tượng này chỉ xảy ra khi ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém hơn, ví dụ từ nước ra không khí, từ thuỷ tinh ra không khí, và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới giới hạn.
Tổng kết ghi nhớ: Phản xạ toàn phần: toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ lại, không có tia khúc xạ.; Điều kiện: ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang chiết quang kém hơn và góc tới lớn hơn góc tới giới hạn.; Ứng dụng: sợi quang, cáp quang, ống nội soi.

Bài 2:

Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một tia sáng trong khối thuỷ tinh chiếu ra không khí. Khi góc tới bằng $30°$ , một phần ánh sáng khúc xạ ra ngoài, một phần phản xạ lại. Khi góc tới tăng lên $50°$ (lớn hơn góc tới giới hạn của thuỷ tinh khoảng $42°$ ), toàn bộ tia sáng bị phản xạ trở lại trong khối thuỷ tinh, không còn tia khúc xạ.
Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.

Bài 3:

Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 6: Phản xạ toàn phần (Phản xạ toàn phần: toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ lại, không có tia khúc xạ.; Điều kiện: ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang chiết quang kém hơn và góc tới lớn hơn góc tới giới hạn.; Ứng dụng: sợi quang, cáp quang, ống nội soi.).
Lời giải mẫu/Nhận xét: Cáp quang internet dùng hiện tượng này: tín hiệu ánh sáng đi trong sợi quang bị phản xạ toàn phần liên tục nên truyền đi xa với tốc độ rất nhanh mà ít bị suy hao. Trong y học, bác sĩ dùng ống nội soi có sợi quang để quan sát bên trong cơ thể mà không cần phẫu thuật lớn.

Bài 4: Xác định vấn đề; thu thập và xử lí thông tin; chuẩn bị bài trình bày; trình bày rõ ràng; trả lời câu hỏi, thảo luận.

Bài 5: Cơ năng lúc bắt đầu rơi:

W = m \cdot g \cdot h = 4 \cdot 10 \cdot 10 = 400

(J). Khi chạm đất, toàn bộ thế năng chuyển thành động năng:

\frac{1}{2} m v^2 = 400 \Rightarrow v^2 = 200 \Rightarrow v \approx 14,1

(m/s).

Bài 6:

A = m \cdot g \cdot h = 500 \cdot 10 \cdot 8 = 40,000

(J);

P = A / t = 40,000 / 25 = 1600

(W).