题目内容

(1)如图1所示,B为隧道中的一堵墙,墙的左侧有一激光器S,发出一束激光经平面镜MN反射后恰好经过A点,请根据平面镜成像特点画出符合要求的入射光线和反射光线.
(2))如图2所示的水桶,是在-个最小外力作用下所处的状态.作出它此时的受力示意图.

解:(1)根据平面镜成像时像与物关于平面镜对称,作出S点的像点S′,连接S′A交平面镜于点O,连接SO为入射光线,OA为反射光线,注意实际光线用实线,其他的辅助线用虚线,如图:

(2)过物体的重心作竖直向下的重力;过水桶与地面的接触点作竖直向上的支持力和水平向左的摩擦力;
若施加的力最小,那么此时力的力臂最长,即以水桶右下端为支点,以杯子左上端和右下端的连线为最长力臂;那么过杯子左上端,作垂直于此连线的力即为所施加的最小力.如图所示:

分析:(1)根据平面镜成像的特点知,反射光线好像是由像点发出的,由物与像关于镜面对称,作出像点后,作反射光线S′A与镜面的交点为入射点,再完成光路.
(2)对物体进行受力分析,水桶在竖直方向受重力、支持力;由于水桶有向右运动的趋势,所以杯子会受到摩擦力的作用,且方向水平向左以及最小外力的作用;
根据杠杆平衡的条件可知,力臂越长,其作用力越小.
点评:(1)平面镜成像的特点:像与物大小相等,连线与镜面垂直,到平面镜的距离相等,左右相反,即像与物关于平面镜对称;
(2)本题考查了力的图示的画法.力的图示要把力的作用点和方向表示出来.由于此题涉及的力较多,还需根据杠杆的平衡条件来判断最小力,根据杯子所处状态来判断是否存在摩擦力,所以提升了试题的难度.
练习册系列答案
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(1)小明同学在“阿基米德原理”实验过程中,做了如下实验.

(a)在弹簧下端挂上小筒和金属块,记下弹簧伸长后指针位置O,如图1A所示.
(b)溢水杯中装满水,把金属块全部浸入溢水杯的水中,用烧杯收集排开的水,弹簧缩短,如图1B所示.
(c)把烧杯中的水全倒入小筒中,弹簧指针又恢复到原来位置O,如图1C所示.B图的弹簧比A图的弹簧缩短了,说明金属块受到
浮力
浮力
的作用;C图弹簧指针又恢复到位置O,说明
物体受到浮力的大小等于物体排开水所受的重力
物体受到浮力的大小等于物体排开水所受的重力

(2)小明帮爷爷浇菜园.他从井中提水时发现盛满水的桶露出水面越多,提桶的力就越大.由此他猜想:浮力大小可能与物体排开液体的体积有关.于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图2所示的探究.
(a)分析图2中弹簧测力计示数的变化可知,物体排开液体的体积越大,所受的浮力
越大
越大

(b)实验结束后,小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线,如图3所示.(ρ=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
分析图象可知:
①曲线
a
a
(选填“a”或“b”)描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况.
②该金属圆柱体所受的重力为
2.7
2.7
N,金属圆柱体的密度为
2.7×103
2.7×103
kg/m3

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