Question

3．按照题目要求作图：

（1）如图1所示，两条入射光线（或延长线）分别过凹透镜的光心O和焦点F，分别画出经过凹透镜折射后的光线．
（2）如图2中为使杠杆ON在图示位置能保持静止，需在M点施加一个力F．请在图中画出物体A对杆拉力的力臂和在M点对杆的最小拉力F的示意图．
（3）如图3中是一个放在桌面上的通电螺线管，位于它正上方还放有一小磁针．请在图上标出通电螺线管的N极和小磁针的N极．

Answer 1

分析 （1）先确定所给的入射光线和折射光线的特点，然后根据凹透镜的光学特点作图．
（2）力臂是支点到力的作用线的距离，先找到支点和拉力的作用线，用数学方法从支点向拉力作用线引垂线；
根据杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，在阻力×阻力臂一定的情况下，动力臂越大动力越小．
（3）根据电源的正负极可判断出电流的方向，根据安培定则可判断出线圈的N、S极，再据磁体间的作用规律可判断小磁针的N、S极．

解答 解：（1）延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴，过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变．如图所示：

（2）作出拉力作用线，从支点向拉力作用线引垂线，用双箭头标出，并标上力臂符号L；
动力臂最大为支点到动力作用点间的距离，此时动力最小，力F应从M点垂直杆斜向上画，如图：

（3）由图可知，电流从左端流入，由安培定则可知，线圈的左端是S极，右端是N极；由磁极间的作用规律可知，靠近线圈S极的是小磁针的N极，靠近线圈N极的是小磁针的S极，如下图：

点评 （1）凹透镜三条特殊光线的作图：①延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴．②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点．③过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变．
（2）作力臂要先找到支点和力的作用线，再从支点向力的作用线引垂线，用大括号标出，并标上力臂符号；在力与力臂的乘积一定时，力臂越大，用力越小．
（3）知道磁体间的作用规律，并熟悉安培定则是解决该题 的关键．