Question

3．（1）请完成如图1所示的光路图．
（2）如图2，闭合开关S后，小磁针静止时N极的指向如图所示，请标出通电螺线管的N极并画出导线的绕法．
（3）如图3所示，杠杆在力F₁、F₂的作用下（F₂未画出）处于平衡状态．O为支点，L₂是力F₂的力臂，请在图中画出F₁的力臂L₁和力F₂的示意图．

Answer 1

分析 （1）在作凸透镜的光路图时，先确定所给的光线的特点再根据透镜的光学特点来作图．
（2）根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，判断螺线管的磁极；根据安培定则绕出螺线管的绕法．
（3）力臂是从支点到力的作用线的垂直距离，据此画出力臂的垂线，与杠杆的交点为F₂的作用点，为使杠杆平衡F₂的方向应该向上，据此画出力F₂的示意图．

解答 解：
（1）过光心的光线其传播方向不变，过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴，如图所示：

（2）由图知，小磁针左端为S极、右端为N极，根据异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的右端是N极、左端是S极．
用右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指就是电流方向，可以判断电流从螺线管的右端流入．如图所示：

（3）过支点O作F₁作用线的垂线段，可得F₁的力臂L₁；
过阻力臂L₂的末端作垂直于L₂的作用线，与杠杆的交点为F₂的作用点，F₂的方向向上，在线段末端标出箭头，标出阻力F₂．如下图所示：

点评 （1）凸透镜的特殊光线有三条：过光心的光线其传播方向不变，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点，过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；
（2）知道螺线管的电流方向、磁极、小磁针的磁极、磁感线中的任意一者，都可以根据磁极间的作用和安培定则判断另外几者；
（3）考查了力臂的概念、力的示意图的画法，知道力臂是从支点到力的作用线的垂直距离是关键．易错点将垂足当做动力作用点．