Question

（1）如图所示，一入射光线与水面成30°角从空气射向水面，请画出其反射光线方向和折射光线的大致方向，并在图中标出其反射角的大小．
（2）图为用螺丝刀撬图钉的示意图，要在图中A点用最小的力F₁撬起图钉，在图中画出动力F₁的示意图及它的力臂l₁．
（3）保密室有两道门，只有当两道门都关上时（关上一道门相当于闭合一个开关），值班室内的指示灯才会发光，表明门都关上了．在图方框内画出符合要求的电路图．

Answer 1

解：（1）先过入射点垂直水面作出法线，在法线右侧空气中画出反射光线，使反射角等于入射角，
在水中法线的另一侧画出折射光线，使折射角小于入射角，如图所示：
（2）力臂越长越省力，最长的力臂即支点与作用点的连线，根据力臂的画法作出垂直于OA的作用力即可．
从支点O向力的作用线F1作垂线，用大括号标出，标上力臂符号L₁，如图所示：
（3）只有当两道门都关上时，值班室内的指示灯才会发光，则两个开关控制一个指示灯，所以两个开关为串联，如图所示：
分析：（1）一束光从空气射向水面要发生反射和折射：
根据反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角作出反射光线；
根据光由空气斜射进入水中，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，画出折射光线．
（2）由杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂可知，当动力臂最大时，动力最小，即最省力，连接支点和力的作用点A即是最大动力臂，当作用力与之垂直时，作用力最小；力臂是指从支点到力的作用线的距离，根据定义和作力臂的方法作出F₁的力臂．
（3）由题意可知，当两道门都关上时（关上一道门相当于闭合一个开关），值班室内的指示灯才会发光；结合串并联电路的特点可知，进行分析即可．
点评：本题考查的知识点：在两种透明介质的界面上，折射和反射一般是同时发生的，反射光线与入射光线在同种介质中，分布法线两侧；折射光线和入射光线在两种介质中，分布法线两侧．求最小的力是常见的题型，关键是要找到离支点最远的点从而做出最长的力臂，力臂是从支点向力的作用线引垂线．会设计串联电路和并联电路，会用元件符号画出准确的电路图．