Question

12．（1）如图1是光源S发出的光经透镜折射后，其中的两条折射光线，试用作图的方法．确定点光源S及像点S′的位置，并完成光路．
（2）如图2所示，在斜面上静置一个烧杯，一个小球悬浮在杯内的水中，请在图上画出小球受力的示意图．
（3）如图3所示，用一根硬棒撬起一个石块，棒的上端A是动力的作用点，若用最小的力撬动石块，请标出此时杠杆的支点O并画出最小动力F及动力臂L．

Answer 1

分析 （1）一条折射光线平行于主光轴，则入射光线是过焦点的，另一条折射光线过焦点，则入射光线平行于主光轴．两条折射光线的交点为像点S′，入射光线的交点为光源．
（2）分析出小球所受的两个力：重力和浮力．这两个力是一对平衡力，将两个力的大小、方向、作用点表示在图上，在画时，注意两个力的长度是相等的．
（3）支点是杠杆绕着转动的固定点，动力向下作用时，杠杆应绕小石块尖端转动；动力向上作用时，杠杆应绕着杠杆与地面接触的点转动；
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，动力将越小．

解答 解：（1）折射光线平行于主光轴，则入射光线是过焦点，折射光线过焦点，则入射光线平行于主光轴，两条折射光线的交点为像点S′，入射光线的交点为光源S．如下图所示：

（2）重力方向竖直向下，浮力方向竖直向上，两力大小相等，作用点可都画在重心的位置，如图所示：

（3）由图示可知，当杠杆与地面的接触点为支点O时，作用在A点的动力力臂最大，所以此时动力最小，力垂直于杠杆向上，过支点O作最小力的作用线的垂线即为力臂L，如图所示．

点评 （1）本题考查了凸透镜对特殊光线的折射作用确定发光点的像点的．发光点经过凸透镜折射后，将会聚于像点．
（2）此题考查了一对平衡力的示意图的画法，对于平衡力的示意图，特别注意线段的长度要相等．
（3）本题考查杠杆平衡条件的应用，在力与力臂乘积一定的情况下，若支点与力的作用点成为力臂，此时的力臂最大，使用杠杆最省力．