Question

（1）请在图中，画出入射光线经过凸透镜后的折射光线．

（2）请作出如图可绕A点转动的曲棒平衡时所需的最小的力的示意图及其力臂．

（3）根据图中小磁针静止时的状态，作出条形磁铁A端的极性和电源的正负极．

Answer 1

解：（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点来画；过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴画，如图所示：

（2）由杠杆的平衡条件知，当力臂最大时，即AC是力臂时，力是最小的，故过A点作里的作用线F的垂线即可，如下图所示：

（3）因小磁针的下端为N极，根据异名磁极相互吸引，所以由此可知，与N极相互靠近的一定是异名磁极，所以条形磁铁的右端和螺线管左端都是S极；
根据电磁铁的绕向和NS极，安培定则可以确定电流从电磁铁的左端流入，右端流出，由此可知，电源的左端为正极，右端为负极．如下图所示：

分析：（1）根据过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点作出两条入射光线的折射光线．
（2）由杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，知阻力×阻力臂是定值时，当力臂最大时，即AC是力臂时，力是最小的．
（3）根据磁极间的相互作用规律，利用小磁针的NS极，可以确定条形磁铁和电磁铁的N极；根据电磁铁的NS极和线圈的绕向，利用安培定则可以确定电流的方向，进而得到电源的正负极．
点评：（1）凸透镜有三条特殊光线：过光心的光线其传播方向不变；过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点；要求做到内容与作图熟练结合．
（2）本题考查了最小力的画法，是利用了杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂．
（3）此题的入手点是条形小磁针的NS极，利用磁极间作用规律确定电磁铁的NS极，利用安培定则确定电流的方向和电源的正负极．