Question

15．（1）如图甲，Sˊ为发光点S在平面镜MN中的像．若S发出的一条光线经平面镜反射后经过P点，请在图中标出发光点S的位置，并完成光路图（保留作图痕迹）．
（2）体积为120cm³的物块，重1.8N，将它浸没在水中如图乙．在图中画出松开手时，该物块受力的示意图．
（3）如图丙是一轻质杠杆，O是支点，为了使杠杆在此位置平衡，请画出在A点所施加的最小动力F及其力臂L．

Answer 1

分析 （1）根据平面镜成像的特点可知，物与像关于镜面对称，首先作出像点S′的物点S，连接PS′，与镜面的交点为入射点O，再画出入射光线SO．
（2）首先求出物块浸没在水中受到的浮力，然后根据物体的浮沉条件判定物块所受重力和浮力的关系，再按照力的示意图的画法画出其所受重力和浮力的示意图．
（3）根据杠杆的平衡条件，动力臂越长越省力，首先确定出最长的力臂，然后画出的示意图；由支点到力的作用点的距离是最长的力臂．

解答 解：（1）作出像点S′的对称点，即为物点S，连接PS′，与镜面的交点为入射点O，再连接SO、OP，画上箭头，SO为入射光线，OP为反射光线．如下图所示：

（2）物块完全浸没在水中时，V_排=V=120cm³=1.2×10^-4m³，
所受浮力：F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1.2×10^-4m³=1.2N＜1.8N，
所以，松开手时物块下沉；过物块重心，分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段，并分别用F_浮和G表示，并标明大小，即为其受力示意图，如图所示：

（3）连接OA，则OA是最长的力臂，做OA的垂线，物体对杠杆的力使杠杆向时逆针方向转动，所以F应使其向顺时针方向转动，如图所示：

点评 （1）注意平面镜成像的基本特点是物像关于平面镜的轴对称；所有的反射光线的反向延长线都要过像点．
（2）此题考查浮力的大小计算和力的示意图的画法，关键是求出物块所受浮力，然后与重力相比较，得出松开手时物块的浮沉状态．
（3）此题考查了有关力臂的画法和最小力的示意图的画法，要画出最小的力，关键是确定最长的力臂，即从支点到作用点的距离．