Question

9．（1）请完成如图1中的光路；
（2）如图2所示，某广场上空静止的氢气球，用细绳系于地面上．画出此时氢气球受到的力的示意图；
（3）如图3为电磁铁磁性强弱演示仪，其原理是：当电磁铁的磁性增强时，小磁片受到电磁铁磁极的作用力而发生转动，使得指针指示的数值增大．请在图中画出电磁铁的N、S极，并标出电源正负极．

Answer 1

分析 （1）由反射定律作出：反射光线、入射光线、法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角．
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点．
（2）画力的示意图，首先要对物体进行受力分析，看物体受几个力，要先分析力的大小、方向和作用点，再按照画图的要求画出各个力．
（3）物体静止，则受平衡力，这两个力是竖直向下的重力G和竖直向上的支持力F，大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，作用点在物体的重心．（3）当指针指示的数值增大时，表示通电螺线管的磁性增强能，此时的指针应向左偏，故该通电螺线管应排斥小磁片，故能判断该螺线管的N、S极；
根据右手螺旋定则判断出电流的方向，从而可得出电源的正负极；

解答 解：（1）过入射点作出法线，故此时入射角是45°，反射角也是45°，即据反角等于入射角作出反射光线，且其恰好平行于主光轴，据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点的特点可以做出通过凸透镜的光路图，如下图所示：

（2）气球受到四个力：作用点在重心，重力G的方向是竖直向下，浮力F的方向竖直向上，风的吹力F₁方向向右，绳子的拉力F₂方向沿绳子向下．过气球重心，分别沿力的方向画一条有向线段表示各个力，如图所示：

（3）据图能看出，此时的指针应向左偏，故该通电螺线管应排斥小磁片，据同名磁极相互排斥可知，该螺线管的左端应该是N极，右端是S极；
根据安培定则，电流应从电磁铁的右端流入，左端流出，所以电源的右端为正极，左端为负极；如图所示：

点评 （1）此题考查凸透镜的特殊光线作图和光的反射光路图，难度不大，注意光线上要标出箭头．
（2）画力的示意图的一般步骤为：一画简图二定点，三画线，四画尖，五把力的符号标尖边．按照这个作图步骤，很容易能够画出指定力的示意图．
（3）此题涉及到了安培定则、磁极间的作用、电源极性的判断及电磁铁的应用，考查得很全面．