Question

5．完成下列作圖．

（1）畫出圖甲中的BC的入射光線和AO的折射光線．
（2）為使杠桿ON在圖乙位置能保持靜止，需在M點(diǎn)施加一個力F．畫出物體A對桿的拉力的力臂和在M點(diǎn)對桿的最小拉力F的示意圖；
（3）螺線管接通電源后，可以產(chǎn)生如圖丙所示的磁感線．根據(jù)圖中信息標(biāo)明電源的正負(fù)極，小磁針的N極．

Answer 1

分析 （1）在作凹透鏡的光路圖時，先確定所給的光線的特點(diǎn)再根據(jù)透鏡的光學(xué)特點(diǎn)來作圖．
（2）力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離，先找到支點(diǎn)和拉力的作用線，用數(shù)學(xué)方法從支點(diǎn)向拉力作用線引垂線；根據(jù)杠桿平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，在阻力×阻力臂一定的情況下，動力臂越大動力越小．
（3）根據(jù)磁感線的方向判斷出通電螺線管的磁極和小磁針的磁極，再根據(jù)安培定則判斷出電流的方向，進(jìn)而確定電源的正負(fù)極．

解答 解：
（1）過光心的光線經(jīng)凹透鏡折射后傳播方向不改變；延長線過另一側(cè)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸；如圖所示：

（2）從支點(diǎn)向A對杠桿拉力作用線作垂線，用大括號標(biāo)出，并標(biāo)上力臂符號L；
最大動力臂為支點(diǎn)到動力作用點(diǎn)間的距離，根據(jù)杠桿平衡條件可知，此時動力最小，力F應(yīng)從M點(diǎn)垂直于桿斜向上畫，如圖所示：

（3）在磁體的外部，磁感線總是從磁體的N極出發(fā)回到S極，所以通電螺線管的左端為N極，右端為S極．
小磁針靜止時N極所指示的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁場的方向，結(jié)合圖中磁感線可知，小磁針的右端為N極．
根據(jù)安培定則，伸出右手，使大拇指指示螺線管的N極，則四指彎曲的方向?yàn)殡娏鞯姆较�，即電流由螺線管的左端流入，則電源的左端為正極，右端為負(fù)極．如圖所示：

點(diǎn)評 （1）凹透鏡三條特殊光線的作圖：①延長線過另一側(cè)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸．②平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后，其折射光線的反向延長線過焦點(diǎn)．③過光心的光線經(jīng)凹透鏡折射后傳播方向不改變．
（2）解題關(guān)鍵是通過杠桿的平衡條件得出：在阻力跟阻力臂的乘積一定時，動力臂越長，動力越小的結(jié)論．
（3）利用右手螺旋定則既可由電流的方向判定磁極磁性，也能由磁極極性判斷電流的方向和線圈的繞法．本題也可以利用磁極間的相互作用規(guī)律來幫助理解小磁針磁極的判斷．