Question

5．完成下列作图．

（1）画出图甲中的BC的入射光线和AO的折射光线．
（2）为使杠杆ON在图乙位置能保持静止，需在M点施加一个力F．画出物体A对杆的拉力的力臂和在M点对杆的最小拉力F的示意图；
（3）螺线管接通电源后，可以产生如图丙所示的磁感线．根据图中信息标明电源的正负极，小磁针的N极．

Answer 1

分析 （1）在作凹透镜的光路图时，先确定所给的光线的特点再根据透镜的光学特点来作图．
（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）根据磁感线的方向判断出通电螺线管的磁极和小磁针的磁极，再根据安培定则判断出电流的方向，进而确定电源的正负极．

解答 解：
（1）过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变；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；如图所示：

（2）从支点向A对杠杆拉力作用线作垂线，用大括号标出，并标上力臂符号L；
最大动力臂为支点到动力作用点间的距离，根据杠杆平衡条件可知，此时动力最小，力F应从M点垂直于杆斜向上画，如图所示：

（3）在磁体的外部，磁感线总是从磁体的N极出发回到S极，所以通电螺线管的左端为N极，右端为S极．
小磁针静止时N极所指示的方向为该点磁场的方向，结合图中磁感线可知，小磁针的右端为N极．
根据安培定则，伸出右手，使大拇指指示螺线管的N极，则四指弯曲的方向为电流的方向，即电流由螺线管的左端流入，则电源的左端为正极，右端为负极．如图所示：

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）解题关键是通过杠杆的平衡条件得出：在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小的结论．
（3）利用右手螺旋定则既可由电流的方向判定磁极磁性，也能由磁极极性判断电流的方向和线圈的绕法．本题也可以利用磁极间的相互作用规律来帮助理解小磁针磁极的判断．