Question

（1）有一光電控制液面高度的儀器，它是通過光束在液面上的反射光線射到光電屏上的光斑的位置來判斷液面高低的。如圖所示，一束光與液面的夾角為40°，請畫出當光電屏上的光斑S向左移動到S’時的反射光線并標出反射角的大小。

(2)如圖是正在足球場上滾動的足球，請畫出足球受到的摩擦力的示意圖。

（3）如圖丙，杠桿在力F₁、F₂作用下處于平衡狀態，L₁為F₁的力臂。請在圖中畫出力臂L_{1 的}力F₁。

Answer 1

分析：（1）根據法線與界面垂直，入射角等于入射光線與法線的夾角，求出入射角的大小；再根據光反射時，入射角等于反射角確定反射角的大��；
（2）摩擦力f的方向與相對運動方向相反，向左；
（3）根據力臂是支點到力的作用線的垂直距離可作出F₂的力臂L₂，根據力的作用線與力臂垂直，可作出力的作用線，與杠桿的交點就是力的作用點，根據動力和阻力的關系可確定力的方向．
解：（1）因為入射光線與界面夾角為40°，所以入射角等于90°-40°=50°；又因為光反射時，入射角等于反射角，故反射角等于50°．光電屏上的光斑S向左移動時，由于入射角不變，所以反射光線與原來的反射光線平行，所以液面上升，如圖所示，此時反射角還是50°．
（2）摩擦力的方向與足球相對地面的運動方向相反，因此是水平向左的。
（3）由圖可知，O為支點，由O向力F₂的作用線引垂線，支點到垂足的距離就是力臂L₂；如圖：作力臂L₁的垂線即力F₁的作用線，與杠桿的交點就是作用點，F₁使杠桿的轉動方向與力F₂的相反，所以力F₁如圖（答案中）。
故答案為：