平衡条件：　　　

例5：如图所示：杆AB，B端固定，A端分别受到 、 、的作用而处于平衡，则 、 、所产生的力矩谁大？

例6：如图所示，OA是一根均匀铁棒，可以绕O点自由转动，现用恒力F沿水平方向将OA拉到如图所示位置，若用M1表示OA所受重力的力矩，用M2表示F的力矩，那么在上述过程中M1和M2的变化规律为(　　　 )　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．M₁和M₂都在变大

B．M₁和M₂都在变小

C．M₁变小，M₂变大

D．M₁变大，M₂变小

例7：如图所示，杆A 长L，固定转轴为O，木块B放在光滑桌面上，有一水平推力F推B，试分析由于F的作用B对A的支持力如何变化？

解题方法及技巧：

(1)正交分解法：

(2)矢量三角形：(已知一个力和另一个力的方向求第三个力)

(3)相似三角形的应用：

例1：如图所示，半圆形支架BAD，两细绳OA和OB结于圆心O，下悬重为G的物体。使OA绳固定不动，将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直的位置C的过程中，分析OA绳和OB绳所受力的大小如何变化？

例2：如图所示，计算AB板给小球的弹力？

相似三角形的应用：

例3：如图所示，固定在水平面上的光滑半球，球心O的正上方固定一个小定滑轮，细线一端拴一小球，置于半球面上的A点，另一端绕过定滑轮．现缓慢地将小球从A点拉到B点，在此过程中，小球对半球的压力N和细线的拉力T大小变化情况为(　　　 )

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．N变大，T不变

B．N变小，T变大

C．N不变，T变小

D．N变大，T变小

例4：如图所示，长为2米的均质杆AB，A杆用细绳拉住，B搁于竖直墙面并平衡，已知BC＝1米，若不计摩擦，则绳AC长为多少？

1场力：重力　 电场力　　 磁场力

2弹力：(1)产生条件：A接触；B发生形变。

(2)方向的判断：垂直接触面。

　　 例1：　　　　　　　　　 例2：

(3)大小： (有关弹簧弹力的计算)

例1：如图所示，AB两物体的质量均为，求弹簧秤的示数是多少？

若B物体质量为且，则弹簧秤示数为多少？

例2：劲度系数为的轻弹簧，竖直放在桌面上，上面压一质量为的物块。另一劲度系数为的轻弹簧，竖直的放在物块上，其下端与物块上表面连接在一起，要想使物块在静止时下面弹簧受物重的。

应将上面弹簧的上端A竖直向上提高的距离是多少？

3摩擦力：(1)产生条件：A接触不光滑

　　　　　　　　　　　　 B正压力不为零

　　　　　　　　　　　　 C 有相对运动或相对运动趋势

　　　　 (2)方向：与相对运动趋势或相对运动方向相反

　　　　 (3)分类：静摩擦力：随外力的变化而变化

滑动摩擦力：

例1：(94)如图所示，C是水平地面，A、B是两个长方形木块，F是作用在物块B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度作匀速直线运动。由此可知， A、B间的动摩擦因数和B、C间的动摩擦因数有可能是

A ；　　 B　 ；

C ；　　 C　 ；

例2：如图所示，ABC叠放在一起放在水平面上，

水平外力F作用于B。ABC保持静止，则ABC所

受摩擦力的情况？若水平面光滑有怎样？

3.电磁感应中的能量守恒

只要有感应电流产生，电磁感应现象中总伴随着能量的转化。电磁感应的题目往往与能量守恒的知识相结合。这种综合是很重要的。要牢固树立起能量守恒的思想。

例15 如图所示，矩形线圈abcd质量为m，宽为d，在竖直平面内由静止自由下落。其下方有如图方向的匀强磁场，磁场上、下边界水平，宽度也为d，线圈ab边刚进入磁场就开始做匀速运动，那么在线圈穿越磁场的全过程，产生了多少电热？

解：ab刚进入磁场就做匀速运动，说明安培力与重力刚好平衡，在下落2d的过程中，重力势能全部转化为电能，电能又全部转化为电热，所以产生电热Q =2mgd。

例16 如图所示，水平面上固定有平行导轨，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。同种合金做的导体棒ab、cd横截面积之比为2∶1，长度和导轨的宽均为L，ab的质量为m ,电阻为r，开始时ab、cd都垂直于导轨静止，不计摩擦。给ab一个向右的瞬时冲量I，在以后的运动中，cd的最大速度v_m、最大加速度a_m、产生的电热各是多少？

解：给ab冲量后，ab获得速度向右运动，回路中产生感应电流，cd受安培力作用而加速，ab受安培力而减速；当两者速度相等时，都开始做匀速运动。所以开始时cd的加速度最大，最终cd的速度最大。全过程系统动能的损失都转化为电能，电能又转化为内能。由于ab、cd横截面积之比为2∶1，所以电阻之比为1∶2，根据Q=I ²Rt∝R，所以cd上产生的电热应该是回路中产生的全部电热的2/3。又根据已知得ab的初速度为v₁=I/m，因此有： ，解得。最后的共同速度为v_m=2I/3m，系统动能损失为ΔE_K=I ²/ 6m，其中cd上产生电热Q=I ²/ 9m

2.转动产生的感应电动势

⑴转动轴与磁感线平行。如图磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外，长L的金属棒oa以o为轴在该平面内以角速度ω逆时针匀速转动。求金属棒中的感应电动势。在用导线切割磁感线产生感应电动势的公式时注意其中的速度v应该是平均速度，即金属棒中点的速度。

⑵线圈的转动轴与磁感线垂直。如图矩形线圈的长、宽分别为L₁、L₂，所围面积为S，向右的匀强磁场的磁感应强度为B，线圈绕图示的轴以角速度ω匀速转动。线圈的ab、cd两边切割磁感线，产生的感应电动势相加可得E=BSω。如果线圈由n匝导线绕制而成，则E=nBSω。从图示位置开始计时，则感应电动势的即时值为e=nBSωcosωt 。该结论与线圈的形状和转动轴的具体位置无关(但是轴必须与B垂直)。

实际上，这就是交流发电机发出的交流电的即时电动势公式。

例14. 如图所示，xoy坐标系y轴左侧和右侧分别有垂直于纸面向外、向里的匀强磁场，磁感应强度均为B，一个围成四分之一圆形的导体环oab，其圆心在原点o，半径为R，开始时在第一象限。从t=0起绕o点以角速度ω逆时针匀速转动。试画出环内感应电动势E随时间t而变的函数图象(以顺时针电动势为正)。

解：开始的四分之一周期内，oa、ob中的感应电动势方向相同，大小应相加；第二个四分之一周期内穿过线圈的磁通量不变，因此感应电动势为零；第三个四分之一周期内感应电动势与第一个四分之一周期内大小相同而方向相反；第四个四分之一周期内感应电动势又为零。感应电动势的最大值为E_m=BR²ω，周期为T=2π/ω，图象如右。

1.法拉第电磁感应定律

电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即，在国际单位制中可以证明其中的k=1，所以有。对于n匝线圈有。

　　 在导线切割磁感线产生感应电动势的情况下，由法拉第电磁感应定律可推出感应电动势的大小是：E=BLvsinα(α是B与v之间的夹角)。

例11. 如图所示，长L₁宽L₂的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直。求：将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程中，⑴拉力F大小； ⑵拉力的功率P； ⑶拉力做的功W； ⑷线圈中产生的电热Q ；⑸通过线圈某一截面的电荷量q 。

解：这是一道基本练习题，要注意要注意所用的边长究竟是L₁还是L₂ ，还应该思考一下所求的各物理量与速度v之间有什么关系。

　 　⑴　　 ⑵

　　 ⑶　　　 ⑷　　 ⑸ 与v无关

　　 特别要注意电热Q和电荷q的区别，其中与速度无关！(这个结论以后经常会遇到)。

例12. 如图所示，竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R(其余导体部分的电阻都忽略不计)。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试求ab下滑的最大速度v_m

解：释放瞬间ab只受重力，开始向下加速运动。随着速度的增大，感应电动势E、感应电流I、安培力F都随之增大，加速度随之减小。当F增大到F=mg时，加速度变为零，这时ab达到最大速度。

　　 由，可得

　　 这道题也是一个典型的习题。要注意该过程中的功能关系：重力做功的过程是重力势能向动能和电能转化的过程；安培力做功的过程是机械能向电能转化的过程；合外力(重力和安培力)做功的过程是动能增加的过程；电流做功的过程是电能向内能转化的过程。达到稳定速度后，重力势能的减小全部转化为电能，电流做功又使电能全部转化为内能。这时重力的功率等于电功率也等于热功率。

　　 进一步讨论：如果在该图上端电阻右边安一只电键，让ab下落一段距离后再闭合电键，那么闭合电键后ab的运动情况又将如何？(无论何时闭合电键，ab可能先加速后匀速，也可能先减速后匀速，但最终稳定后的速度总是一样的)。

例13. 如图所示，U形导线框固定在水平面上，右端放有质量为m的金属棒ab，ab与导轨间的动摩擦因数为μ，它们围成的矩形边长分别为L₁、L₂，回路的总电阻为R。从t=0时刻起，在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B=kt，(k>0)那么在t为多大时，金属棒开始移动？

解：由= kL₁L₂可知，回路中感应电动势是恒定的，电流大小也是恒定的，但由于安培力F=BIL∝B=kt∝t，随时间的增大，安培力将随之增大。当安培力增大到等于最大静摩擦力时，ab将开始向左移动。这时有：

3.楞次定律的应用。

楞次定律的应用应该严格按以下四步进行：①确定原磁场方向；②判定原磁场如何变化(增大还是减小)；③确定感应电流的磁场方向(增反减同)；④根据安培定则判定感应电流的方向。

例1. 如图所示，有两个同心导体圆环。内环中通有顺时针方向的电流，外环中原来无电流。当内环中电流逐渐增大时，外环中有无感应电流？方向如何？

解：由于磁感线是闭合曲线，内环内部向里的磁感线条数和内环外向外的所有磁感线条数相等，所以外环所围面积内(应该包括内环内的面积，而不只是环形区域的面积)的总磁通向里、增大，所以外环中感应电流磁场的方向为向外，由安培定则，外环中感应电流方向为逆时针。

例2. 如图所示，闭合导体环固定。条形磁铁S极向下以初速度v_0­沿过导体环圆心的竖直线下落过程，导体环中的感应电流方向如何？

解：从“阻碍磁通量变化”来看，原磁场方向向上，先增后减，感应电流磁场方向先下后上，感应电流方向先顺时针后逆时针。

从“阻碍相对运动”来看，先排斥后吸引，把条形磁铁等效为螺线管，根据“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，也有同样的结论。

例3. 如图所示，O₁O₂是矩形导线框abcd的对称轴，其左方有匀强磁场。以下哪些情况下abcd中有感应电流产生？方向如何？

A.将abcd 向纸外平移　　　　 B.将abcd向右平移　

C.将abcd以ab为轴转动60°　 D.将abcd以cd为轴转动60°

解：A、C两种情况下穿过abcd的磁通量没有发生变化，无感应电流产生。B、D两种情况下原磁通向外，减少，感应电流磁场向外，感应电流方向为abcd。

例4. 如图所示装置中，cd杆原来静止。当ab 杆做如下那些运动时，cd杆将向右移动？

A.向右匀速运动　　　 B.向右加速运动

C.向左加速运动　　　 D.向左减速运动

解：.ab 匀速运动时，ab中感应电流恒定，L₁中磁通量不变，穿过L₂的磁通量不变化，L₂中无感应电流产生，cd保持静止，A不正确；ab向右加速运动时，L₂中的磁通量向下，增大，通过cd的电流方向向下，cd向右移动，B正确；同理可得C不正确，D正确。选B、D

例5. 如图所示，当磁铁绕O₁O₂轴匀速转动时，矩形导线框(不考虑重力)将如何运动？

解：本题分析方法很多，最简单的方法是：从“阻碍相对运动”的角度来看，导线框一定会跟着条形磁铁同方向转动起来。如果不计摩擦阻力，最终导线框将和磁铁转动速度相同；如果考虑摩擦阻力导线框的转速总比条形磁铁转速小些。

例6. 如图所示，水平面上有两根平行导轨，上面放两根金属棒a、b。

当条形磁铁如图向下移动时(不到达导轨平面)，a、b将如何移动？

解：若按常规用“阻碍磁通量变化”判断，则要根据下端磁极的极性分别进行讨论，比较繁琐。而且在判定a、b所受磁场力时。应该以磁极对它们的磁场力为主，不能以a、b间的磁场力为主(因为它们是受合磁场的作用)。如果主注意到：磁铁向下插，通过闭合回路的磁通量增大，由Φ=BS可知磁通量有增大的趋势，因此S的相应变化应该使磁通量有减小的趋势，所以a、b将互相靠近。这样判定比较简便。

例7. 如图所示，绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b。将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面)，a、b将如何移动？

解：根据Φ=BS，磁铁向下移动过程中，B增大，所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势，由于S不可改变，为阻碍增大，导体环应该尽量远离磁铁，所以a、b将相互远离。

例8. 如图所示，在条形磁铁从图示位置绕O₁O₂轴转动90°的过程中，放在导轨右端附近的金属棒ab将如何移动？

解：无论条形磁铁的哪个极为N极，也无论是顺时针转动还是逆时针转动，在转动90°过程中，穿过闭合电路的磁通量总是增大的(条形磁铁内、外的磁感线条数相同但方向相反，在线框所围面积内的总磁通量和磁铁内部的磁感线方向相同且增大。而该位置闭合电路所围面积越大，总磁通量越小，所以为阻碍磁通量增大金属棒ab将向右移动。

例9. 如图所示，a、b灯分别标有“36V 40W”和“36V 25W”，闭合电键调节R，能使a、b都正常发光。断开电键后重做实验：电键闭合后看到的现象是什么？稳定后那只灯较亮？再断开电键，又将看到什么现象？

解：闭合瞬间，由于电感线圈对电流增大的阻碍作用，a将慢慢亮起来，b立即变亮。这时L的作用相当于一个大电阻；稳定后两灯都正常发光，a的功率大，较亮。这时L的作用相当于一只普通的电阻(就是该线圈的内阻)；断开瞬间，由于电感线圈对电流减小的阻碍作用，通过a的电流将逐渐减小，a渐渐变暗到熄灭，而abRL组成同一个闭合回路，所以b灯也将逐渐变暗到熄灭，而且开始还会闪亮一下(因为原来有I_a>I_b)，并且通过b的电流方向与原来的电流方向相反。这时L相当于一个电源。

例10. 如图所示，用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。金属环的摆动会很快停下来。试解释这一现象。若整个空间都有向外的匀强磁场，会有这种现象吗？

解：只有左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时，由于磁通量发生变化，环内一定会有感应电流产生，根据楞次定律将会阻碍相对运动，所以摆动会很快停下来，这就是电磁阻尼现象。当然也可以用能量守恒来解释：既然有电流产生，就一定有一部分机械能向电能转化，最后电流通过导体转化为内能。若空间都有匀强磁场，穿过金属环的磁通量反而不变化了，因此不产生感应电流，因此也就不会阻碍相对运动，摆动就不会很快停下来。

2.右手定则。

1.楞次定律

感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

楞次定律解决的是感应电流的方向问题。它关系到两个磁场：感应电流的磁场(新产生的磁场)和引起感应电流的磁场(原来就有的磁场)。前者和后者的关系不是“同向”或“反向”的简单关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系。

⑴从“阻碍磁通量变化”的角度来看，由磁通量计算式Φ=BSsinα可知，磁通量变化ΔΦ=Φ₂-Φ₁有多种形式，主要有：

①S、α不变，B改变，这时ΔΦ=ΔBžSsinα

②B、α不变，S改变，这时ΔΦ=ΔSžBsinα

③B、S不变，α改变，这时ΔΦ=BS(sinα₂-sinα₁)

当B、S、α中有两个或三个一起变化时，就要分别计算Φ₁、Φ₂，再求Φ₂-Φ₁了。

⑵从“阻碍相对运动”的角度来看，楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释：既然有感应电流产生，就有其它能转化为电能。又由于是由相对运动引起的，所以只能是机械能减少转化为电能，表现出的现象就是“阻碍”相对运动。

⑶从“阻碍自身电流变化”的角度来看，就是自感现象。

在应用楞次定律时一定要注意：“阻碍”不等于“反向”；“阻碍”不是“阻止”。

2.感应电动势产生的条件。

感应电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化。

这里不要求闭合。无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定有感应电动势产生。这好比一个电源：不论外电路是否闭合，电动势总是存在的。但只有当外电路闭合时，电路中才会有电流。