Question

20．（1）如图1所示，已知凸透镜的一条折射光线和一条入射光线，请你对应画出它们的入射光线和折射光线．
（2）如图2所示，物体A在斜面上匀速滑下，请画出物体A所受力的示意图．
（3）如图3所示，R₀为电热丝，R为定值电阻．现要求在虚线框内增加一个开关S，使电路具有加热和保温的功能．
（4）如图4所示，根据小磁针静止时N极的指向，在图中标出通电螺线管的N、S极，并画出通电螺线管的绕法

Answer 1

分析 （1）先确定所给的入射光线和折射光线的特点，然后根据凸透镜的光学特点作图；
（2）对物体进行受力分析可知，物体一共受到竖直向下的重力、垂直于接触面的支持力、沿斜面向上的摩擦力的作用．
（3）当S闭合时，电阻R被短路，电路中电阻较小，功率较大，电饭锅处于加热状态．
（4）根据小磁针的指向判断出通电螺线管磁场的方向及磁极．根据安培定则再判断螺线管的绕线方法．

解答 解：
（1）入射光线过光心，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变；
过焦点的入射光线经凸透镜折射后平行于主光轴．如图所示：

（2）物体受到重力G、支持力N、摩擦力f的作用，作用点都画在重心，如图所示：

（3）当电饭锅“保温”时，电阻R、R₀串联，此时电路中电功率最小，当电饭锅“加热”时，电路只有电阻R₀工作，此时电路中电功率最大，如图所示：

（4）小磁针静止时N极所指示的方向--向右，为该点磁场的方向．在磁体外部，磁感线从N极指向S极，所以螺线管的左端为N极，右端为S极．
根据安培定则，伸出右手使大拇指指向通电螺线管的N极，即螺线管的右端，则四指弯曲的方向为电流的方向，如图所示：

点评 （1）凸透镜有三条特殊光线：过焦点的光线传播方向不变，平行于主光轴的入射光线经凸透镜折射后通过焦点，过焦点的入射光线经凸透镜折射后平行于主光轴；
（2）正确进行受力分析是本题的关键，画图时力的方向是易错点，值得我们注意；
（3）考查分析实际和处理实际问题的能力，搞清电路的连接关系是基础；
（4）利用安培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通电螺线管磁极的判断．