Question

18．根據要求作圖：

（1）如圖a所示，輕質杠桿A點掛一重物G，O為支點．請在B處畫出使杠桿平衡的最小動力F_l的示意圖，并作出阻力臂l₂．
（2）根據圖b中標出的電流方向，從電池組、電流表、電壓表三個元件符號中選兩個填入電路空缺處．填入后要求：閉合開關，小燈泡L₁和L₂并聯且都能發光．
（3）如圖c是樓梯照明燈的模擬電路．要求是，在樓梯的上下兩端都能對燈進行控制．請在圖上補畫連接導線，使之符合這一要求．

Answer 1

分析 （1）根據杠桿平衡的條件可得力臂越長越省力，因此先確定最長的力臂，從而確定最小的力F．
根據力臂是指從支點到力的作用線的距離作出阻力臂l₂．
（2）要使燈泡發光則必須有電源；兩只燈泡并聯說明每個燈泡獨立與電源組成通路．
電流表在電路中相當于短路，并且與用電器串聯；電壓表與被測電路并聯，電壓表在電路中相當于開路；
（3）要想使樓梯的上下端都能控制同一個燈，開關必須與燈泡串聯，但兩個開關是并聯的．

解答 解：（1）當力F₁作用在B點，并且與桿垂直時，力臂最長，最省力，由圖可知，要是杠桿平衡，最小力的方向應該向上． 
反向延長阻力F₂的作用線，從支點O向阻力的作用線引垂線，垂線段的長即為阻力臂L₂，如圖所示：

（2）電源應位于右端，且下端為負極；若左端為電壓表則燈泡L₁不發光、不符合題意；左端為電流表，兩燈泡并聯、且都發光，符合題意．
如下圖所示：

（3）由題意知，需要組成由兩個開關并聯后與一只燈泡串聯的照明電路．如圖所示；

點評 （1）求最小的力是常見的題型，關鍵是找到最大的動力臂，一般來說，支點與動力作用點的連線就是最大的動力臂．
（2）解決此類問題需要會根據電流的方向選擇合適的元件，會識別串聯電路和并聯電路．
（3）本題關鍵是明確單刀雙擲開關的原理．