Question

（1）如圖所示，一入射光線與水面成30°角從空氣射向水面，請畫出其反射光線方向和折射光線的大致方向，并在圖中標出其反射角的大小．
（2）圖為用螺絲刀撬圖釘的示意圖，要在圖中A點用最小的力F₁撬起圖釘，在圖中畫出動力F₁的示意圖及它的力臂l₁．
（3）保密室有兩道門，只有當兩道門都關上時（關上一道門相當于閉合一個開關），值班室內的指示燈才會發光，表明門都關上了．在圖方框內畫出符合要求的電路圖．

Answer 1

解：（1）先過入射點垂直水面作出法線，在法線右側空氣中畫出反射光線，使反射角等于入射角，
在水中法線的另一側畫出折射光線，使折射角小于入射角，如圖所示：
（2）力臂越長越省力，最長的力臂即支點與作用點的連線，根據力臂的畫法作出垂直于OA的作用力即可．
從支點O向力的作用線F1作垂線，用大括號標出，標上力臂符號L₁，如圖所示：
（3）只有當兩道門都關上時，值班室內的指示燈才會發光，則兩個開關控制一個指示燈，所以兩個開關為串聯，如圖所示：
分析：（1）一束光從空氣射向水面要發生反射和折射：
根據反射定律：反射光線、入射光線、法線在同一個平面內，反射光線與入射光線分居法線兩側，反射角等于入射角作出反射光線；
根據光由空氣斜射進入水中，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角，畫出折射光線．
（2）由杠桿的平衡條件F₁L₁=F₂L₂可知，當動力臂最大時，動力最小，即最省力，連接支點和力的作用點A即是最大動力臂，當作用力與之垂直時，作用力最小；力臂是指從支點到力的作用線的距離，根據定義和作力臂的方法作出F₁的力臂．
（3）由題意可知，當兩道門都關上時（關上一道門相當于閉合一個開關），值班室內的指示燈才會發光；結合串并聯電路的特點可知，進行分析即可．
點評：本題考查的知識點：在兩種透明介質的界面上，折射和反射一般是同時發生的，反射光線與入射光線在同種介質中，分布法線兩側；折射光線和入射光線在兩種介質中，分布法線兩側．求最小的力是常見的題型，關鍵是要找到離支點最遠的點從而做出最長的力臂，力臂是從支點向力的作用線引垂線．會設計串聯電路和并聯電路，會用元件符號畫出準確的電路圖．