Question

13．按照题目要求作图：

（1）人眼看到斜插入水中的筷子发生弯折（如图甲），请在图中法线两侧大致画出能正确说明产生这一现象原因的一条入射光线及对应的折射光线．
（2）乙图中用一根细绳将杠杆AOB在O点悬挂起来，并在B处挂一重物G，欲在杠杆上施加最小动力F，使其在图示位置平衡，作出该最小动力F₁示意图和力臂L₁．
（3）如图丙为电磁铁磁性强弱演示仪，其原理是：当电磁铁的磁性增强时，小磁片受到电磁铁磁极的作用力而发生转动，便得指针指示的数值增大．请在图中画出电磁铁的N、S极，并标出电源正负极．

Answer 1

分析 （1）根据光的折射定律画出对应的折射光线，光从水中斜射入空气时，传播方向将远离法线，折射角大于入射角．
（2）根据杠杆平衡的条件，F₁×L₁=F₂×L₂，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长．因此先确定最长的力臂，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．
（3）当指针指示的数值增大时，表示通电螺线管的磁性增强能，此时的指针应向左偏，故该通电螺线管应排斥小磁片，故能判断该螺线管的N、S极；
根据右手螺旋定则判断出电流的方向，从而可得出电源的正负极．

解答 解：（1）当光从水中射入空气时，在水与空气的交界面上发生折射，进入空气中的折射光线向水面偏折，位置降低，而我们认为光是沿直线传播的，我们看到的筷子位置在折射光线的反向延长线上，从而位置比实际位置偏高，看起来筷子向上弯折，如图所示：

（2）由图可知，OB大于OA，故根据杠杆平衡条件可知，最长的力臂为OB时，动力最小，过B点作垂直于OB的作用力F₁，要使杠杆平衡，其方向应该向上．如图所示：

（3）据图能看出，此时的指针应向左偏，故该通电螺线管应排斥小磁片，据同名磁极相互排斥可知，该螺线管的左端应该是N极，右端是S极；
根据安培定则，电流应从电磁铁的右端流入，左端流出，所以电源的右端为正极，左端为负极；如图所示：

点评 （1）本题考查了光的折射光路图的画法，关键知道折射光线好像从它的虚像上发出的．
（2）由杠杆的平衡条件，杠杆中最小作用力问题，可以转化为最大力臂问题，解题的关键是找出最长的力臂．
（3）此题涉及到了安培定则、磁极间的作用、电源极性的判断及电磁铁的应用，考查得很全面．