Question

（1）如图1所示，ABCD是一间不透光的房间，墙AB是平面镜，房中S处有一个正在发光的电灯，CD墙上有一个小孔P，在墙外不远处的另一白墙EF上得到两个亮点．图中已经画出了一个亮点M及其光路，请把另一个亮点N及其光路图画出来．
（2）如图2，力气大的人，用一只手就可以把一盆水端起，此时脸盆相当于一个杠杆．右边是它的示意图，图中O为支点，A为动力作用点．请你在示意图中画出最小动力F₁、阻力臂L₂．
（3）根据图3中通电螺线管的电流方向，标出通电螺线管的磁感线方向和小磁针的N、S极．

Answer 1

解：
（1）以平面镜为对称轴，做点S的对称点S′，即灯泡在平面镜中的像；连接PS′，其与平面镜的交点即为入射点0，连接SO，得到入射光线；连接OP，得到反射光线；OP交EF与点N，即为第二个亮点．如下图所示：

（2）由图可知，重力为阻力，当O点支点时，阻力和阻力臂的乘积一定，则O到重力作用点的垂线段就是阻力臂L₂；
A为动力作用点，则OA为最长的动力臂，根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡动力方向向右上方，据此可画出最小的动力如图：

（3）由图可知，电流由左侧流入，则用右手握住螺线管，四指沿电流方向，则大拇指向左，即螺线管左侧为N极；
因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故小磁针右侧应为S极，左侧为N极；
在磁体的周围磁感线从磁体的N极出发回到S极，如图所示：

分析：（1）首先要明确第二个亮点是由电灯发出的光线经过平面镜反射后过P点形成的．因此确定这条光线的入射点是解决此题的关键．
光线是由电灯发出，经过平面镜反射后，反射光线的反向延长线都要过灯泡在平面镜中的像，因此可知，点P与平面镜中灯泡的像以及入射点都在一条直线上，由此可以确定入射点．
（2）根据杠杆平衡的条件F₁L₁=F₂L₂可知，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长，而在通常情况下，连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段最长；
（3）由右手螺旋定则可得出螺线管的磁极，则由磁极间的相互关系可得出小磁针N、S极；在磁体的周围，磁感线从N极流出回到S极．
点评：（1）平面镜成像作图方法有两种：一是根据光的反射定律来作图，一是利用平面镜成像的特点来作图，第二种方法较为简便，在光路作图中，一定要注意虚线与实线．
（2）画出杠杆中最小作用力的关键是找出最长的力臂，一般情况下支点到动力作用点的距离作为动力臂最长．
（3）安培定则共涉及三个方向：电流方向、线圈绕向、磁场方向，告诉其中的两个可以确定第三个，其中磁场的方向往往与小磁针的N、S极或磁感线的方向联系在一起，而电流方向经常与电源的正负极联系起来．