Question

（1）為使如圖甲所示的杠桿保持靜止，在A點施加一個動力F，力的方向不同，則大小也不同，請畫出最小動力F的示意圖和阻力的力臂．
（2）如圖乙所示，OB是一束光線由空氣射到水面時的反射光線，請畫出入射光線，標出入射角的度數，并畫出折射光線的大致方向．
（3）目前造成高速公路路面結構損壞嚴重的一個重要因素是車輛超載．小明想用壓力傳感器（當壓力達到設定值時，它就接通電路）、電磁繼電器，為某大橋設計一個車輛超重的報警裝置．當車輛超重時，信號燈就發光．請你在圖丙中為他連接好電路．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據杠桿平衡的條件，F₁×L₁=F₂×L₂，在杠桿中的阻力、阻力臂一定的情況下，要使所用的動力最小，必須使動力臂最長．而在通常情況下，連接杠桿中支點和動力作用點這兩點所得到的線段最長，力臂指的是支點到力的作用線的距離，阻力臂就是從支點向阻力的作用線作垂線．
（2）根據反射光線和水面的夾角確定反射角，過入射點做出法線，利用光的反射規律即可做出對應的入射光線；利用光的折射規律做出光的折射光線．
（3）當壓力達到設定值時，壓力傳感器接通電磁鐵電路，使信號燈開關閉合而燈亮．把電源、壓力傳感器、線圈串聯組成電磁鐵電路，把信號燈、觸點開關、電源串聯組成控制電路．
解答：解：（1）由圖可見，連接OB就是最長的動力臂，根據杠桿平衡的條件，要使杠桿平衡動力方向向上，據此可畫出最小的動力F₁，如下圖：
重物的重力為阻力，則O到重力作用點的垂線段就是阻力臂，用L₂表示，如下圖：

（2）根據反射光線OB與水面的夾角可知，反射角為50°，過入射點做出法線，利用反射角等于入射角，且反射光線與入射光線分居法線的兩側，由此可以做出對應的入射光線．如圖所示：

（3）這是一個電磁繼電器的工作原理圖，如圖所示，壓力傳感器、電磁鐵、電源組成控制電路；信號燈、電源、觸點開關組成工作電路．

點評：要做出杠桿中的最小動力，可以按照以下幾個步驟進行：
①確定杠桿中的支點和動力作用點的位置；
②連接支點與動力作用點，得到最長的線段；
③經過動力作用點做出與該線段垂直的直線；
④根據杠桿平衡原理，確定出使杠桿平衡的動力方向．