Question

17．（1）如图甲所示，AB是一根自重为100N的均匀木棒，B端着地，在A端用最小的力F时，恰好在图示位置处于平衡状态，请画出力F的示意图，并标出F的大小．
（2）如图所示，平面镜前有一发光点S，从S发出的光线经平面镜反射后经过A点，请作出光路图．
（3）如图丙所示，根据小磁针N极的方向，标出螺线管的N、S极、电源的正极及螺线管内部小磁针的N极．

Answer 1

分析 （1）力臂越长，作用力越小；因此确定最长的力臂即OA，根据力臂的定义过支点作垂直于力的作用线的垂线段，并确定作用力的方向．
要想得出力的大小，则应根据杠杆的平衡条件，结合与地面所成的角度，利用三角形的关系，得出力臂的关系，从而判断力的大小关系．
（2）根据平面镜成像的特点：像与物的对称，找到发光点S的像S′，然后连接AS′画出反射光线，再连接S与入射点画出入射光线．
（3）小磁针的N极的方向表示磁场的方向，由此得出通电螺线管的磁场的方向，然后根据安培定则判断出电流的方向，即可判断电源的正负极．螺旋管内部小磁针磁极方向与螺旋管磁极方向相同．

解答 解：（1）如图，最小作用力F的力臂为线段BA，过A点作垂直于BA的作用力F，方向斜向右；
重力的作用线与地面相交于D点，形成一个直角三角形BCD，
∠CBD=60°
则∠BCD=30°
则∠BCD所对的边BD=$\frac{1}{2}$BC
又因为C为杠杆的中点，
所以，BD=$\frac{1}{4}$AB，
BD为重力的力臂，AB为最小力F的力臂，根据杠杆的平衡条件，F=$\frac{1}{4}$G=25N．
故力F的示意图和大小如图所示：

（2）首先根据平面镜成像时像与物的对称性，找到发光点S的像S′，然后连接AS′画出反射光线，这样AS′与平面镜有一个交点，此交点即为入射点，再连接S与入射点画出入射光线．注意标上箭头表示光的传播方向．如图所示：

（3）由图可知，右边小磁针的右端为N极，则左端为S极，根据磁极间的相互作用可知，螺旋管右端为N极，左端为S极，由安培定则可知，电流从左后方流入，右前方流出，故电源左端为正极，右端为负极，螺旋管内部小磁针磁极方向与螺旋管磁极方向相同，即左端为S极，右端为N极．如图：

点评 （1）此题中画力F图示的难点在于，如何求出力的大小．这里充分利用了杠杆的平衡条件，找到两个力的力臂，再通过重力力臂与地面形成的直角三角形，求出力臂的关系，最终得出拉力F与重力G的关系．
（2）该题考查根据平面镜成像的特点作图，需要注意的是哪些线是实线、哪些线是虚线，另外不要把方向标反了．
（3）该题考查磁极间的相互作用和安培定则，要理解利用右手定则，既可以由电流的方向判断磁场的方向，也可以由磁场的方向判断电流的方向．