解题思路:(1)先过反射点做法线,然后根据入射光线、反射光线以及法线在同一平面内,并且入射角等于反射角,确定反射光线的方向和入射角的大小;再根据入射光线、折射光线以及法线在同一平面内,折射角小于入射角大致确定折射光线的方向.
(2)已知支点、动力和阻力的方向,根据力臂的画法,过支点作动力作用线和阻力作用线的垂线段,即动力臂和阻力臂.
(3)要改变电磁铁磁性的强弱,就需要从决定电磁铁磁性强弱的因素电流大小、线圈匝数、有无铁芯这几方面去考虑.由于线圈匝数、铁芯这两个方面已经确定.故只有从电流大小去考虑.要使小磁针静止在图示位置,就要使电磁铁的左端为N极,右端为S极.然后利用安培定则来确定电流方向.
(1)因为反射光线与水面的夹角为30°,所以入射角等于反射角等于60°;过反射点O做法线,根据入射角等于反射角画出入射光线,并标出入射角的大小;根据折射角小于入射角大致画出折射光线的方向.如图所示:
(2)延长动力作用线,过支点O作动力作用线的垂线段(即动力臂L1);阻力垂直于杠杆,过支点O作阻力作用线的垂线段(即阻力臂L2),如下图所示:
(3)改变线圈中的电流大小可以改变电磁铁磁性的强弱,因此电路中要有一个滑动变阻器.要使电磁铁的左端为N极,由安培定则可以判定,电流要从电磁铁的左端流入.故设计电路如下:
点评:
本题考点: 作光的折射光路图;力臂的画法;通电螺线管的极性和电流方向的判断.
考点点评: 本题考查光学、力学和电磁学的作图,综合性较强,注意以下几点:
(1)根据光的反射定律和折射定律作图时,注意入射角、反射角、折射角都是相应的光线与法线的夹角,作图时要特别注意.
(2)力臂即点到线的距离,先找点(支点),再作线(力的作用线),最后作点到线的距离.
(3)考查了学生对于有关电磁铁知识的掌握情况,要求学生能运用所学的物理知识来解决实际问题,真正做到学以致用.