Question

9．按照要求作圖：
（1）如圖甲，一凸透鏡放置于水中其主光軸與水面重合，現(xiàn)有一束平行于水面的入射光線通過凸透鏡后折射入水中，請(qǐng)畫出完整的光路．
（2）如圖乙，用一根細(xì)繩將杠桿AOB在O點(diǎn)懸掛起來(lái)，并在B處掛一重物G，欲在杠桿上施加一最小動(dòng)力F，使其在圖示位置平衡，作出該最小動(dòng)力的示意圖和力臂．
（3）如圖丙，一小磁針放在通電螺線管周圍，靜止時(shí)N極指向如圖，請(qǐng)用箭頭標(biāo)出磁感線的方向，并用“+”、“-”符號(hào)在括號(hào)內(nèi)標(biāo)出電源正、負(fù)極．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)入射光線的特點(diǎn)，根據(jù)凸透鏡的三條特殊關(guān)系畫出對(duì)應(yīng)的折射光線．
折射與入射的關(guān)系：折射光線、入射光線、法線在同一個(gè)平面內(nèi)，折射光線與入射光線分居法線兩側(cè)，光由空氣斜射入水中時(shí)，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角；
（2）根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁×L₁=F₂×L₂，在杠桿中的阻力、阻力臂一定的情況下，要使所用的動(dòng)力最小，必須使動(dòng)力臂最長(zhǎng)．因此先確定最長(zhǎng)的力臂，即離支點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)；然后過動(dòng)力作用點(diǎn)做垂直于杠桿的作用力即可；
（3）根據(jù)圖丙中通電螺線管周圍靜止小磁針N極的指向標(biāo)出磁感線方向，再根據(jù)安培定則在括號(hào)內(nèi)標(biāo)出電源的正、負(fù)極．

解答 解：
（1）平行于主光軸的入射光線經(jīng)過凸透鏡折射后，折射光線過焦點(diǎn)，由此可以確定對(duì)應(yīng)的入射光線；
過入射點(diǎn)（焦點(diǎn)）垂直界面作出法線，根據(jù)折射角小于入射角，在水中法線的另一側(cè)作出折射光線，如圖所示：

（2）B點(diǎn)離支點(diǎn)最遠(yuǎn)，故最長(zhǎng)的力臂為OB，過B點(diǎn)作垂直于OB的作用力F；如圖所示：

（3）小磁針的左端為N極，自由靜止時(shí)靠近螺線管的右端，所以螺線管的左端為N極，在磁體的周圍，磁感線從磁體的N極流出回到S極，所以磁感線的方向是向右的．
利用螺線管的左端為N極和線圈的繞向，根據(jù)安培定則可以確定電流從螺線管的右端流入、左端流出，從而可以確定電源的左邊為負(fù)極、右邊為正極．如圖所示：

點(diǎn)評(píng) （1）關(guān)于凸透鏡，有三條特殊的入射光線：①平行于主光軸；②過焦點(diǎn)；③過光心的．每條特殊的入射光線對(duì)應(yīng)的折射光線都有自己的特點(diǎn)，注意區(qū)分．
（2）由杠桿的平衡條件，杠桿中最小作用力問題，可以轉(zhuǎn)化為最大力臂問題，解題的關(guān)鍵是找出最長(zhǎng)的力臂．
（3）安培定則涉及三個(gè)方向：磁場(chǎng)方向；電流方向；線圈繞向．告訴其中的兩個(gè)方向可以確定第三個(gè)方向．