Question

9．按照要求作图：
（1）如图甲，一凸透镜放置于水中其主光轴与水面重合，现有一束平行于水面的入射光线通过凸透镜后折射入水中，请画出完整的光路．
（2）如图乙，用一根细绳将杠杆AOB在O点悬挂起来，并在B处挂一重物G，欲在杠杆上施加一最小动力F，使其在图示位置平衡，作出该最小动力的示意图和力臂．
（3）如图丙，一小磁针放在通电螺线管周围，静止时N极指向如图，请用箭头标出磁感线的方向，并用“+”、“-”符号在括号内标出电源正、负极．

Answer 1

分析 （1）根据入射光线的特点，根据凸透镜的三条特殊关系画出对应的折射光线．
折射与入射的关系：折射光线、入射光线、法线在同一个平面内，折射光线与入射光线分居法线两侧，光由空气斜射入水中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角；
（2）根据杠杆平衡的条件，F₁×L₁=F₂×L₂，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．因此先确定最长的力臂，即离支点最远的点；然后过动力作用点做垂直于杠杆的作用力即可；
（3）根据图丙中通电螺线管周围静止小磁针N极的指向标出磁感线方向，再根据安培定则在括号内标出电源的正、负极．

解答 解：
（1）平行于主光轴的入射光线经过凸透镜折射后，折射光线过焦点，由此可以确定对应的入射光线；
过入射点（焦点）垂直界面作出法线，根据折射角小于入射角，在水中法线的另一侧作出折射光线，如图所示：

（2）B点离支点最远，故最长的力臂为OB，过B点作垂直于OB的作用力F；如图所示：

（3）小磁针的左端为N极，自由静止时靠近螺线管的右端，所以螺线管的左端为N极，在磁体的周围，磁感线从磁体的N极流出回到S极，所以磁感线的方向是向右的．
利用螺线管的左端为N极和线圈的绕向，根据安培定则可以确定电流从螺线管的右端流入、左端流出，从而可以确定电源的左边为负极、右边为正极．如图所示：

点评 （1）关于凸透镜，有三条特殊的入射光线：①平行于主光轴；②过焦点；③过光心的．每条特殊的入射光线对应的折射光线都有自己的特点，注意区分．
（2）由杠杆的平衡条件，杠杆中最小作用力问题，可以转化为最大力臂问题，解题的关键是找出最长的力臂．
（3）安培定则涉及三个方向：磁场方向；电流方向；线圈绕向．告诉其中的两个方向可以确定第三个方向．