Question

完成下列作图．
（1）如图1，用撬棍撬起石块，O为支点．①画出阻力F₂的力臂L₂；②画出在A点施加的最小动力F₁的示意图．
（2）请在图2中标出小磁针的N极和磁感线的方向．
（3）按要求将图3所示的电路连接好．要求：开关闭合时，两灯都能发光且两灯并联，电流表测量干路中的电流．（两灯的电阻均大于10Ω）

Answer 1

解：（1）过支点O向阻力F₂的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是阻力臂；动力最小，即动力臂最长，由图知OA最长，所以OA作动力臂最长，过A点与OA垂直向下作垂线就得到动力F₁的方向，如下图所示．
（2）电流从左侧流向右侧，依据安培定则可判断出螺线管的右端为N极，左端为S极，磁感线在磁体外部是由N极指向S极的；由磁极间的相互作用可知，小磁针的左端为S极，右端为N极；如图所示．
（3）电源由两节干电池串联组成，电源电压为3V，两灯并联，两灯的电阻均大于10Ω，由欧姆定律可知每一条支路的电流都小于0.3A，干路电流小于0.6A，电流表的量程用0～0.6A量程；补充连接实物图如图所示：

分析：（1）图中石头的重力为阻力，O点为支点，从支点到阻力F₂的作用线的距离叫做力臂；根据杠杆平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知：在阻力与阻力臂的乘积一定的情况下，要使动力最小，则动力臂必须最长，先确定最长的力臂--即离支点最远的点，然后过动力作用点做垂直于杠杆的作用力即可．
（2）从电流的方向入手，利用安培定则判断出螺线管的极性，进而确定磁场的方向，最后根据磁极间的相互作用确定小磁针的指向．
（3）电源由两节干电池串联组成，可知电源电压，两灯并联，两灯的电阻均大于10Ω，可得干路电流大小范围，进而确定电流表的量程；据此补充连接实物图．
点评：（1）根据杠杆的平衡条件，要使杠杆上的力最小，必须使该力的力臂最大，而力臂最大时力的作用点一般离杠杆的支点最远，所以在杠杆上找到离杠杆支点最远的点即力的作用点，这两点的连线就是最长的力臂，过力的作用点作垂线就是最小的力．
（2）考查了右手螺旋定则和磁极间的相互作用规律及磁感线的特点．右手螺旋定则：让四指弯曲，跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指指的方向是通电螺线管的N极；磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．
（3）利用欧姆定律确定电流表的量程是关键．