Một thấu kính hội tụ có tiêu cự $\Large f = 20cm.$ Trên trục chính của

Một thấu kính hội tụ có tiêu cự $\Large f = 20cm.$ Trên trục chính của thấu kính có vật sáng S dao động điều hòa dọc theo trục chính với chu kì $\Large T = 1s,$ biên độ $\Large A = 5cm$ và vị trí cân bằng cách thấu kính 35cm. S’ là ảnh của S qua thấu kính. Tốc độ trung bình của S’ trong khoảng thời gian giữa hai lần S’ đổi chiều gần nhất là

• A. 40 cm/s.
• B. 20 cm/s.
• C. 120 cm/s.
• D. 80 cm/s.

Phương pháp:
+ Sử dụng công thức thấu kính: $\Large \dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{d}+\dfrac{1}{{d}'}$
+ Sử dụng biểu thức hệ số phóng đại ảnh: $\Large k=-\dfrac{{d}'}{d}=\dfrac{{A}'{B}'}{AB}$
+ Sử dụng biểu thức tính tốc độ trung bình: $\Large v_{tb}=\dfrac{S}{t}$
Cách giải:
Vật có: $\Large \left\{\begin{align} & d=35 cm \\ & f=20cm \\ & A=5cm \\ & T=1s \end{align}\right.$
Áp dụng công thức thấu kính, ta có: $\Large \dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{d}+\dfrac{1}{{d}'} \Leftrightarrow \dfrac{1}{20}=\dfrac{1}{35}+\dfrac{1}{{d}'} \Rightarrow {d}'=\dfrac{140}{3} cm$
Độ phóng đại ảnh: $\Large k=-\dfrac{{d}'}{d}=-\dfrac{\dfrac{140}{3}}{35}=-\dfrac{4}{3}$
$\Large \Rightarrow$ Ảnh S’ ngược chiều với vật và có biên độ $\Large {A}'=\dfrac{4}{3}A=\dfrac{20}{3}cm$
Chu kì dao động của ảnh S’ là $\Large T = 1s$
Ta có:
+ Quãng đường ảnh S’ đi được trong khoảng thời gian giữa hai lần S’ đổi chiều là: $\Large S=2{A}'=\dfrac{40}{3}cm$
+ Thời gian ảnh S’đi được trong khoảng thời gian giữa hai lần S’ đổi chiều là $\Large \Delta t=\dfrac{T}{2}=\dfrac{1}{2}s$
$\Large \Rightarrow$ Tốc độ trung bình của ảnh S’ đi được trong khoảng thời gian giữa hai lần S’ đổi chiều là: $\Large v_{tb}=\dfrac{S}{\Delta t}=\dfrac{\dfrac{40}{3}}{\dfrac{1}{2}}=\dfrac{80}{3}cm/s$  
Chọn B.