Question

12．（1）如圖1是光源S發(fā)出的光經(jīng)透鏡折射后，其中的兩條折射光線，試用作圖的方法．確定點光源S及像點S′的位置，并完成光路．
（2）如圖2所示，在斜面上靜置一個燒杯，一個小球懸浮在杯內(nèi)的水中，請在圖上畫出小球受力的示意圖．
（3）如圖3所示，用一根硬棒撬起一個石塊，棒的上端A是動力的作用點，若用最小的力撬動石塊，請標出此時杠桿的支點O并畫出最小動力F及動力臂L．

Answer 1

分析 （1）一條折射光線平行于主光軸，則入射光線是過焦點的，另一條折射光線過焦點，則入射光線平行于主光軸．兩條折射光線的交點為像點S′，入射光線的交點為光源．
（2）分析出小球所受的兩個力：重力和浮力．這兩個力是一對平衡力，將兩個力的大小、方向、作用點表示在圖上，在畫時，注意兩個力的長度是相等的．
（3）支點是杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點，動力向下作用時，杠桿應(yīng)繞小石塊尖端轉(zhuǎn)動；動力向上作用時，杠桿應(yīng)繞著杠桿與地面接觸的點轉(zhuǎn)動；
根據(jù)杠桿平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，在阻力×阻力臂一定的情況下，動力臂越大，動力將越小．

解答 解：（1）折射光線平行于主光軸，則入射光線是過焦點，折射光線過焦點，則入射光線平行于主光軸，兩條折射光線的交點為像點S′，入射光線的交點為光源S．如下圖所示：

（2）重力方向豎直向下，浮力方向豎直向上，兩力大小相等，作用點可都畫在重心的位置，如圖所示：

（3）由圖示可知，當杠桿與地面的接觸點為支點O時，作用在A點的動力力臂最大，所以此時動力最小，力垂直于杠桿向上，過支點O作最小力的作用線的垂線即為力臂L，如圖所示．

點評 （1）本題考查了凸透鏡對特殊光線的折射作用確定發(fā)光點的像點的．發(fā)光點經(jīng)過凸透鏡折射后，將會聚于像點．
（2）此題考查了一對平衡力的示意圖的畫法，對于平衡力的示意圖，特別注意線段的長度要相等．
（3）本題考查杠桿平衡條件的應(yīng)用，在力與力臂乘積一定的情況下，若支點與力的作用點成為力臂，此時的力臂最大，使用杠桿最省力．