Question

（1）图1中的OB是一束光线由空气射到水面后的反射光线，请你在图中画出入射光线，在图中标出入射角的度数，并画出折射光线的大致方向．
（2）作出图2的闸刀使用中的两个力臂，并标明L₁和L₂．
（3）将下图3中的电磁铁连入你设计的电路中（在方框内完成），要求：A．电路能改变电磁铁磁性的强弱；B．使小磁针静止时如图所示．

Answer 1

解：（1）因为反射光线与水面的夹角为30°，所以入射角等于反射角等于60°；过反射点O做法线，根据入射角等于反射角画出入射光线，并标出入射角的大小；根据折射角小于入射角大致画出折射光线的方向．如图所示：

（2）延长动力作用线，过支点O作动力作用线的垂线段（即动力臂L₁）；阻力垂直于杠杆，过支点O作阻力作用线的垂线段（即阻力臂L₂），如下图所示：

（3）改变线圈中的电流大小可以改变电磁铁磁性的强弱，因此电路中要有一个滑动变阻器．要使电磁铁的左端为N极，由安培定则可以判定，电流要从电磁铁的左端流入．故设计电路如下：

分析：（1）先过反射点做法线，然后根据入射光线、反射光线以及法线在同一平面内，并且入射角等于反射角，确定反射光线的方向和入射角的大小；再根据入射光线、折射光线以及法线在同一平面内，折射角小于入射角大致确定折射光线的方向．
（2）已知支点、动力和阻力的方向，根据力臂的画法，过支点作动力作用线和阻力作用线的垂线段，即动力臂和阻力臂．
（3）要改变电磁铁磁性的强弱，就需要从决定电磁铁磁性强弱的因素电流大小、线圈匝数、有无铁芯这几方面去考虑．由于线圈匝数、铁芯这两个方面已经确定．故只有从电流大小去考虑．要使小磁针静止在图示位置，就要使电磁铁的左端为N极，右端为S极．然后利用安培定则来确定电流方向．
点评：本题考查光学、力学和电磁学的作图，综合性较强，注意以下几点：
（1）根据光的反射定律和折射定律作图时，注意入射角、反射角、折射角都是相应的光线与法线的夹角，作图时要特别注意．
（2）力臂即点到线的距离，先找点（支点），再作线（力的作用线），最后作点到线的距离．
（3）考查了学生对于有关电磁铁知识的掌握情况，要求学生能运用所学的物理知识来解决实际问题，真正做到学以致用．