Question

5．（1）如图1请在左图下方框中画上合适的光学元件；
（2）完成图2所示的光路图．
（3）一根均匀直杆可绕点O转动，其中点A处挂一重物，如图3．请根据要求作图：
画出A点所受力的力臂；作出杠杆在如图位置平衡时作用在B点上最小力的示意图．

Answer 1

分析 （1）根据入射光线和出射光线，可以确定经过透镜折射后是会聚了还是发散了．然后结合凸透镜和凹透镜的光学性质得到此题的答案．
（2）先确定所给的入射光线和折射光线的特点，然后根据凹透镜的三条特殊光线作图．
（3）力臂指的是支点到力的作用线的距离，所以做力臂的时候只要过支点作力的作用线的垂线段就可以了．力臂越长，作用力越小；因此确定最长的力臂即OB，根据力臂的定义过支点作垂直于力的作用线的垂线段，并确定作用力的方向．

解答 解：（1）发散的入射光线经过透镜折射后，变的靠近主光轴，因此该透镜对光线有会聚作用．结合透镜的光学性质，凸透镜对光线有会聚作用．因此方框内的光学元件应该是凸透镜：
（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）A点所受拉力竖直向下，则由O向竖直线作垂线段即为拉力的力臂；要使拉力最小，则应使力臂最大，只有当力与杆垂直时，力臂才是最长的，故力应垂直作用在杆上，且力的方向向上．如图所示

点评 （1）在知道凸透镜和凹透镜的光学性质的前提下，明确图中的入射光线经过透镜后是发散了还是会聚了是解决此题的关键．
（2）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．
（3）考查力臂的画法，要求应熟练掌握相关知识及作图的方法．