Question

13．根据要求作图

（l）图1中的小磁针处于静止状态，试在图上相应的位置标出通电螺线管的N极和导线中电流的方向．
（2）如图2所示，质量为0.5kg的小球静止在水平面上，请在图中画出小球受力的示意图．
（3）如图3所示，根据平面镜成像特点，作出物体AB在平面镜MN中的像A′B′．
（4）在图4中画出使轻质杠杆保持平衡时，作用在A端最小的力F的示意图（要求保留作图痕迹）．

Answer 1

分析 （1）由磁极间的相互作用可知螺线管的磁极，再由安培定则可知通电螺线管的电流方向．
（2）对物体进行受力分析，从力的作用点，沿力的方向作又向线段，作出小球受力示意图．
（3）平面镜成像的特点：像物大小相等、连线与镜面垂直、到平面镜的距离相等、左右互换，即像物关于平面镜对称，利用这些关系作出物体AB的像．
（4）在阻力和阻力臂一定的前提下，利用杠杆的平衡条件可知，要使动力最小，必须使动力臂最大，因此在杠杆上找出最大的动力臂，是解决此题的关键．

解答 解：（1）因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故螺线管右侧为S极；则由安培定则可知螺线管中电流由右侧流入，左侧流出；如下图：
（2）小球重力G=mg=0.5kg×10N/kg=5N，小球受竖直向下的重力G=5N，竖直向上的支持力F，它们是一对平衡力，F=G=5N，从小球的重心沿力的作用线，作出重力G与支持力F示意图，如下图所示：
（3）先根据像与物关于平面镜对称，作出端点A、B在平面镜中的像点A′、B′，用虚线连接A′、B′即为物体AB在平面镜中所成的像，如图所示：
（4）根据杠杆的平衡条件：F₁L₁=F₂L₂，可知在阻力和阻力臂不变的情况下，要使动力最小，就要使动力臂L₁最大，即在杠杆上找一点，使其到支点的距离最长，这个距离即为动力臂．由图可知，在杠杆上A点到支点O的距离最大，过A沿斜向上的方向做OA的垂线即为最小的动力F．答案如下图所示：

点评 本题考查安培定则及磁极间的相互作用，用示意图表示力的作用点和方向，平面镜成像作图的方法，画最小的动力等知识点，是一道综合性较强的题目．