高考核動(dòng)力屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專題講座（八）“對(duì)稱”思想在解答電磁學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用課件

1、 專題講座專題講座 (八八)“對(duì)稱對(duì)稱”思想在解答思想在解答 電磁學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用電磁學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用對(duì)稱本來(lái)指圖形或物體的各部分相對(duì)于某個(gè)點(diǎn)、區(qū)域或?qū)ΨQ本來(lái)指圖形或物體的各部分相對(duì)于某個(gè)點(diǎn)、區(qū)域或平面而言現(xiàn)在所說(shuō)的對(duì)稱已經(jīng)大大延伸，更多的是指物理平面而言現(xiàn)在所說(shuō)的對(duì)稱已經(jīng)大大延伸，更多的是指物理過(guò)程和規(guī)律的對(duì)稱關(guān)系，如鏡像對(duì)稱、時(shí)間對(duì)稱、空間對(duì)稱過(guò)程和規(guī)律的對(duì)稱關(guān)系，如鏡像對(duì)稱、時(shí)間對(duì)稱、空間對(duì)稱等具有對(duì)稱性的對(duì)象，其相互對(duì)稱部分的特征之所以等具有對(duì)稱性的對(duì)象，其相互對(duì)稱部分的特征之所以“對(duì)對(duì)稱稱”，就在于它們的某些對(duì)應(yīng)特征相同因此，一旦確定了，就在于它們的某些對(duì)應(yīng)特征相同因此，一旦確定了事物某

2、部分的特征，便可推知其對(duì)稱部分的相同特征利用事物某部分的特征，便可推知其對(duì)稱部分的相同特征利用這一思路來(lái)分析和求解物理問(wèn)題，往往可得到一些簡(jiǎn)捷的解這一思路來(lái)分析和求解物理問(wèn)題，往往可得到一些簡(jiǎn)捷的解題方法而免去一些繁瑣的數(shù)學(xué)計(jì)算，并使問(wèn)題的物理實(shí)質(zhì)得題方法而免去一些繁瑣的數(shù)學(xué)計(jì)算，并使問(wèn)題的物理實(shí)質(zhì)得以更清楚地展現(xiàn)以更清楚地展現(xiàn)利用研究對(duì)象或過(guò)程的對(duì)稱性來(lái)解答問(wèn)題，是物理解題利用研究對(duì)象或過(guò)程的對(duì)稱性來(lái)解答問(wèn)題，是物理解題中的典型思維方法之一有時(shí)，還將一些表面并不具有對(duì)稱中的典型思維方法之一有時(shí)，還將一些表面并不具有對(duì)稱性的問(wèn)題進(jìn)行某種轉(zhuǎn)化變成具有對(duì)稱性后，再利用對(duì)稱性進(jìn)性的問(wèn)題進(jìn)行某種轉(zhuǎn)化變

3、成具有對(duì)稱性后，再利用對(duì)稱性進(jìn)行求解行求解利用對(duì)稱性解題可大大簡(jiǎn)化解題步驟用對(duì)稱性解題的利用對(duì)稱性解題可大大簡(jiǎn)化解題步驟用對(duì)稱性解題的關(guān)鍵是敏銳地看出并抓住事物在某一方面的對(duì)稱性，這些對(duì)關(guān)鍵是敏銳地看出并抓住事物在某一方面的對(duì)稱性，這些對(duì)稱性往往就是得到答案的捷徑稱性往往就是得到答案的捷徑1解答洛倫茲力作用下的對(duì)稱圖形問(wèn)題解答洛倫茲力作用下的對(duì)稱圖形問(wèn)題如圖所示，在界面如圖所示，在界面OO兩側(cè)，有兩個(gè)勻強(qiáng)磁兩側(cè)，有兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度分別為場(chǎng)，磁感強(qiáng)度分別為B11.0 T，B20.5 T，如果在界面，如果在界面A點(diǎn)點(diǎn)處有一帶電粒子以初速度處有一帶電粒子以初速度v015.7 m/s垂直界面垂直

4、界面OO射入磁射入磁場(chǎng)已知粒子質(zhì)量場(chǎng)已知粒子質(zhì)量m2.01010 kg，電量，電量q31.4108 C，求：，求： (1)從粒子射入磁場(chǎng)從粒子射入磁場(chǎng)B2時(shí)算起，經(jīng)過(guò)多少時(shí)間又從時(shí)算起，經(jīng)過(guò)多少時(shí)間又從B1通通過(guò)界面進(jìn)入過(guò)界面進(jìn)入B2的區(qū)域？的區(qū)域？(2)粒子從粒子從A點(diǎn)開始第三次經(jīng)過(guò)界面時(shí)，離點(diǎn)開始第三次經(jīng)過(guò)界面時(shí)，離A點(diǎn)的距離為點(diǎn)的距離為多大？多大？(3)畫出上述過(guò)程中粒子在兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)的軌跡畫出上述過(guò)程中粒子在兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)的軌跡 【答案】【答案】(1)0.06 s(2)0.6 m(3)見解析見解析2解答復(fù)合場(chǎng)中的對(duì)稱圖形問(wèn)題解答復(fù)合場(chǎng)中的對(duì)稱圖形問(wèn)題如圖所示，空間存在豎直向下的勻

5、強(qiáng)電場(chǎng)和如圖所示，空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一帶電粒子在電場(chǎng)力和洛倫茲力垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一帶電粒子在電場(chǎng)力和洛倫茲力共同作用下，從靜止開始自共同作用下，從靜止開始自A點(diǎn)沿曲線點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動(dòng)，到達(dá)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)點(diǎn)時(shí)速度為零，時(shí)速度為零，C為運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，不計(jì)重力，則為運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，不計(jì)重力，則()A該粒子必帶正電荷該粒子必帶正電荷BA，B，D三點(diǎn)位于同一高度三點(diǎn)位于同一高度C粒子到達(dá)粒子到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度最大點(diǎn)時(shí)的速度最大D粒子到達(dá)粒子到達(dá)D點(diǎn)后，將沿曲線一直向右運(yùn)動(dòng)下去點(diǎn)后，將沿曲線一直向右運(yùn)動(dòng)下去【解析】【解析】在不計(jì)重力情況下，粒子從在不計(jì)重力情況下，粒子從

6、A點(diǎn)靜止開始向點(diǎn)靜止開始向下運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明粒子受向下的電場(chǎng)力，帶正電，選項(xiàng)下運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明粒子受向下的電場(chǎng)力，帶正電，選項(xiàng)A正確；正確；整個(gè)過(guò)程中只有電場(chǎng)力做功，而整個(gè)過(guò)程中只有電場(chǎng)力做功，而A、B兩點(diǎn)粒子速度都為兩點(diǎn)粒子速度都為零，所以零，所以A、B在同一等勢(shì)面上，選項(xiàng)在同一等勢(shì)面上，選項(xiàng)B正確；運(yùn)動(dòng)到正確；運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí)粒子在電場(chǎng)力方向上發(fā)生的位移最大，電場(chǎng)力做功最多，離粒子在電場(chǎng)力方向上發(fā)生的位移最大，電場(chǎng)力做功最多，離子速度最大，選項(xiàng)子速度最大，選項(xiàng)C正確；粒子從正確；粒子從D點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)受向右的點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)受向右的洛倫茲力，將向右偏，故選項(xiàng)洛倫茲力，將向右偏，故選項(xiàng)D正確正確【答案】【答案

7、】ABCD3解答組合場(chǎng)中的對(duì)稱圖形問(wèn)題解答組合場(chǎng)中的對(duì)稱圖形問(wèn)題在真空中，一半徑為在真空中，一半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，在此區(qū)，在此區(qū)域外圍足夠大空間有垂直紙面向里的大小也為域外圍足夠大空間有垂直紙面向里的大小也為B的勻強(qiáng)磁的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶正電的粒子從邊界上的場(chǎng)，一個(gè)帶正電的粒子從邊界上的P點(diǎn)沿半徑向外，以速度點(diǎn)沿半徑向外，以速度v0進(jìn)入外圍磁場(chǎng)，已知帶電粒子質(zhì)量進(jìn)入外圍磁場(chǎng)，已知帶電粒子質(zhì)量m21010 kg，帶電，帶電荷量荷量q5106 C，不計(jì)重力，磁感應(yīng)強(qiáng)度，不計(jì)重力，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 T

8、，粒子運(yùn)，粒子運(yùn)動(dòng)速度動(dòng)速度v05103 m/s，圓形區(qū)域半徑，圓形區(qū)域半徑R0.2 m，試畫出粒，試畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡并求出粒子第一次回到子運(yùn)動(dòng)軌跡并求出粒子第一次回到P點(diǎn)所需時(shí)間點(diǎn)所需時(shí)間(計(jì)算結(jié)果可計(jì)算結(jié)果可以用以用表示表示) 【答案】【答案】軌跡見解析圖軌跡見解析圖16105 s遷移訓(xùn)練遷移訓(xùn)練1如圖甲所示，兩個(gè)共軸的圓筒形金屬電極，外電極如圖甲所示，兩個(gè)共軸的圓筒形金屬電極，外電極接地，其上均勻分布著平行于軸線的四條狹縫接地，其上均勻分布著平行于軸線的四條狹縫a、b、c和和d，外筒的外半徑為外筒的外半徑為r0.在圓筒之外的足夠大區(qū)域中有平行于軸線在圓筒之外的足夠大區(qū)域中有平行于軸線方向

9、的均勻磁場(chǎng)、磁感強(qiáng)度的大小為方向的均勻磁場(chǎng)、磁感強(qiáng)度的大小為B，在兩極間加上電，在兩極間加上電壓，使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外的電場(chǎng)，一質(zhì)量為壓，使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外的電場(chǎng)，一質(zhì)量為m，帶電量為，帶電量為q的粒子，從緊靠?jī)?nèi)筒且正對(duì)狹縫的粒子，從緊靠?jī)?nèi)筒且正對(duì)狹縫a的的S點(diǎn)出點(diǎn)出發(fā)，初速為零如果該粒子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)之后恰好又發(fā)，初速為零如果該粒子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)之后恰好又回到出發(fā)點(diǎn)回到出發(fā)點(diǎn)S，則兩電極之間的電壓，則兩電極之間的電壓U應(yīng)是多少？應(yīng)是多少？(不計(jì)重不計(jì)重力、整個(gè)裝置在真空中力、整個(gè)裝置在真空中)2.如圖所示，如圖所示，xOy坐標(biāo)平面在豎直面內(nèi)，坐標(biāo)平面在豎直面

10、內(nèi)，x軸沿水平方軸沿水平方向，向，y軸正方向豎直向上，在圖示空間內(nèi)有垂直于軸正方向豎直向上，在圖示空間內(nèi)有垂直于xOy平面平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一帶電小球從的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一帶電小球從O點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中曲線所示關(guān)于帶電小球的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是中曲線所示關(guān)于帶電小球的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()AOAB軌跡為半圓軌跡為半圓B小球運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)小球運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)A時(shí)速度最大，且沿水平方向時(shí)速度最大，且沿水平方向C小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒D小球在小球在A點(diǎn)時(shí)受到的洛倫茲力與重力大小相等點(diǎn)時(shí)受到的洛倫茲力與重力大小相等【解析】【解析】小球重

11、力不能忽略，因?yàn)樾∏驈撵o止開始運(yùn)小球重力不能忽略，因?yàn)樾∏驈撵o止開始運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受重力和洛倫茲力作用，其中洛倫茲力不動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受重力和洛倫茲力作用，其中洛倫茲力不做功，只有重力做功，機(jī)械能守恒，做功，只有重力做功，機(jī)械能守恒，C對(duì)；小球在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)；小球在最低點(diǎn)時(shí)速度最大，再由小球在豎直方向的速度不斷增大，故可判斷速度最大，再由小球在豎直方向的速度不斷增大，故可判斷小球不可能做圓周運(yùn)動(dòng)，小球不可能做圓周運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)，錯(cuò)，B對(duì)；在對(duì)；在A處小球需要向心處小球需要向心力，此時(shí)，洛倫茲力大于重力，力，此時(shí)，洛倫茲力大于重力，D錯(cuò)錯(cuò)【答案】【答案】BC4(2013天津理綜，天津理綜，11)一圓筒的橫截面如圖所示，其一圓筒的橫截面如圖所示，其圓心為圓心為O.筒內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為筒內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.圓筒下面有相距為圓筒下面有相距為d的平行金屬板的平行金屬板M、N，其中，其中M板帶正電板帶正電荷，荷，N板帶等量負(fù)電荷質(zhì)量為板帶等量負(fù)電荷質(zhì)量為m、電荷量為、電荷量為q的帶正電粒子的帶正電粒子