Question

14．月球?qū)λ�表面附近的物體也有引力，這個(gè)力大約是地球?qū)Φ孛娓浇�同一物體引力的六分之一．若一個(gè)連同隨身裝備的航天員在月球表面時(shí)月球?qū)λ�的引力大約是196N，則他返回地球后的質(zhì)量是多少？

（1）一束光經(jīng)過光學(xué)元件后水平射出．請(qǐng)你在圖1中的甲、乙、丙位置提供三種不同的光學(xué)元件的方案并確定光學(xué)元件的位置．（有必要的作圖痕跡）
（2）如圖2所示P是物體的像位置．“O”是透鏡光心的位置．請(qǐng)?jiān)趫D中“O”位置畫出所需要透鏡并完成光路圖．
（3）請(qǐng)?jiān)趫D3中畫出乒乓球此時(shí)所受力的示意圖．（乒乓球此時(shí)為靜止的瞬間）

Answer 1

分析 根據(jù)月球?qū)λ�表面附近的物體也有引力，這個(gè)力大約是地球?qū)Φ孛娓浇�同一物體引力的六分之一，求出在地球上物體的重力，根據(jù)G=mg變形公式求質(zhì)量；
（1）出射光線水平射出，我們會(huì)想到凸透鏡和凹透鏡，另外平面鏡也可以改變光路，調(diào)整合適的角度也可以使光線水平射出．畫凸透鏡和凹透鏡時(shí)要注意利用凸透鏡和凹透鏡的光學(xué)特點(diǎn)；畫平面鏡時(shí)要注意遵循光的反射定律；
（2）像物在兩側(cè)，是凸透鏡成實(shí)像的情況，知道“O”是凸透鏡光心的位置，據(jù)此畫出凸透鏡，再利用凸透鏡的三條特殊光線作圖；
（3）畫力的示意圖，首先要對(duì)物體進(jìn)行受力分析，看物體受幾個(gè)力，要先分析力的大小、方向和作用點(diǎn)，再按照畫圖的要求畫出各個(gè)力．重力的方向豎直向上，作用點(diǎn)在重心，規(guī)則物體的重心在幾何中心．

解答 解：月球?qū)λ�表面附近的物體的引力大約是地球?qū)Φ孛娓浇�同一物體引力的六分之一，
若一個(gè)連同隨身裝備的航天員在月球表面時(shí)月球?qū)λ�的引力大約是196N，
在地球上重力為G=6×196N=1176N；
他的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}=\frac{1176N}{9.8N/kg}$=120kg；
（1）甲、對(duì)于凸透鏡，入射光線過焦點(diǎn)，則折射光線與主光軸平行射出．
乙、對(duì)于凹透鏡，入射光線的延長(zhǎng)線過焦點(diǎn)，則折射光線與主光軸平行射出．
丙、平面鏡也可以改變光路，使光的方向發(fā)生改變．如圖1所示：


（2）像物在兩側(cè)，故是凸透鏡成實(shí)像的情況，“O”是凸透鏡光心的位置；從燭焰像的端點(diǎn)S發(fā)出的平行于主光軸的光線，經(jīng)凸透鏡后過燭焰像的端點(diǎn)S′；通過光心的折射光線過燭焰像的端點(diǎn)S′，圖2所示：

（3）小球在圖示位置時(shí)，受到重力和拉力的作用，所受的重力豎直向下，作用點(diǎn)在物體的重心，拉力的方向沿繩向上，如下圖3所示：


故答案為：他返回地球后的質(zhì)量是120kg；
（1）如圖1所示；（2）如圖2所示；（3）如圖3所示．

點(diǎn)評(píng) 本題考查重力的計(jì)算、凸透鏡和凹透鏡和平面鏡對(duì)光線的作用、凸透鏡的三條特殊光線的畫法（過光心的光線其傳播方向不變；過焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后折射光線平行于主光軸；平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后折射光線通過焦點(diǎn)）及力的示意圖的畫法．