高考物理二轮复习 专题06 对称法（含解析）

专题06 对称法 高中物理对称法是一种基于对称性原理的思维方法，广泛应用于解决各种物理问题，对称法往往从时间和空间两个维度去考查物理过程。 常用于等量同种电荷电场、等量异种电荷电场、抛体运动、简谐运动、有界磁场问题、几何光学中，这些问题和运动形式，往往在空间上、规律上具有对称性，可以利用其的特点，简化问题，提高解题效率。 方法一：电场中的对称法 【方法演练1】如图，水平面内一绝缘细圆环的左、右半圆分别均匀分布着等量异种电荷。过圆心与环面垂直的轴线上A点有一质量为m电量为小球在外力F的作用下恰能沿轴线运动，则（　　） A．O点场强方向水平向左 B．由A至O点场强先变大后变小 C．小球运动过程电势能不变 D．小球运动过程电势能变大 【答案】C 【详解】A．根据对称性和电场叠加原理可知，O点场强方向水平向右，A错误； B．可将水平面内一绝缘细圆环的左、右半圆分别均匀分布着等量异种电荷等效成等量异种点电荷的电场，根据等量异种点电荷电场的对称性可知，由A至O点场强变大。B 错误； C D．过圆心与环面垂直的轴线是等势线，则小球沿轴线运动过程中电势能不变，C正确， D错误。 故选C。 方法二：磁场中的对称法 【方法演练2】4．中空的圆筒形导体中的电流所产生的磁场，会对其载流粒子施加洛伦兹力，可用于设计能提供安全核能且燃料不虞匮乏的核融合反应器。如图所示为筒壁很薄、截面圆半径为R的铝制长直圆筒，电流I平行于圆筒轴线稳定流动，均匀通过筒壁各截面，筒壁可看作n条完全相同且平行的均匀分布的长直载流导线，每条导线中的电流均为，n比1大得多。已知通电电流为i的长直导线在距离r处激发的磁感应强度，其中k为常数。下列说法正确的是（　　） A．圆筒内部各处的磁感应强度均不为0 B．圆筒外部各处的磁感应强度方向与筒壁垂直 C．每条导线受到的安培力方向都垂直筒壁向内 D．若电流I变为原来的2倍，每条导线受到的安培力也变为原来的2倍 【答案】C 【详解】A．圆筒轴线处的磁场为n条通电导线激发磁场的矢量和，由安培定则和对称性可知，圆筒轴线处的磁场刚好抵消，磁感应强度为0，故A错误； B．各条通电导线在圆筒外部P处激发的磁场如图所示 由对称性可知，合磁场方向在垂直轴线的平面内且与筒壁切线平行，故B错误； C．某条通电导线受到的安培力是受除它之外的条通电导线激发的合磁场施加的，由对称性可知通电导线处合磁场沿圆周切线方向，由左手定则判断，这条通电导线受到的安培力垂直筒壁方向指向轴线，故C正确； D．若电流I变为原来的2倍，由磁场的叠加，某条通电导线所在处的磁感应强度变为原来的2倍，由安培力公式，可知通电导线受到的安培力变为原来的4倍，故D错误。故选C。 方法三：抛体运动中的对称法 【方法演练3】如图所示，一小球从A点以初速度水平抛出，在平抛运动过程中与竖直挡板在点发生碰撞，最终落在点。已知碰撞的瞬间竖直方向速度的大小和方向都不变，水平方向速度的大小不变而方向反向，若仅增大平抛初速度，则（　　） A．小球与挡板碰撞的点可能在点的上方也可能在的下方 B．小球的落地点仍可能在点 C．小球的落地点一定在点的左边 D．小球落地时重力做功的瞬时功率可能增大 【答案】C 【详解】A．当平抛起点与竖直挡板的水平距离一定时，初速度越大，打到挡板上的时间越短，竖直位移越小，故与挡板碰撞的点将在上方，故A错误； BC．依题意，小球与挡板碰撞的过程只是改变了水平方向的运动，没有改变平抛运动的轨迹特征，相当于把与挡板碰撞后的运动轨迹由右边转到左边，故平抛初速度越大，水平位移越大，小球将落在点的左边，故B错误，C正确； D．竖直总高度不变，小球下落到地面所用时间不变，故重力做功的情况不变，小球落地时重力做功的瞬时功率则小球落地时 ... ...