高考核动力高考物理一轮复习 专题讲座（八）“对称”思想在解答电磁学问题中的应用课件.ppt

专题讲座 八 对称 思想在解答电磁学问题中的应用 对称本来指图形或物体的各部分相对于某个点 区域或平面而言 现在所说的对称已经大大延伸 更多的是指物理过程和规律的对称关系 如镜像对称 时间对称 空间对称等 具有对称性的对象 其相互对称部分的特征之所以 对称 就在于它们的某些对应特征相同 因此 一旦确定了事物某部分的特征 便可推知其对称部分的相同特征 利用这一思路来分析和求解物理问题 往往可得到一些简捷的解题方法而免去一些繁琐的数学计算 并使问题的物理实质得以更清楚地展现 利用研究对象或过程的对称性来解答问题 是物理解题中的典型思维方法之一 有时 还将一些表面并不具有对称性的问题进行某种转化变成具有对称性后 再利用对称性进行求解 利用对称性解题可大大简化解题步骤 用对称性解题的关键是敏锐地看出并抓住事物在某一方面的对称性 这些对称性往往就是得到答案的捷径 1 解答洛伦兹力作用下的对称图形问题 如图所示 在界面oo 两侧 有两个匀强磁场 磁感强度分别为b1 1 0t b2 0 5t 如果在界面a点处有一带电粒子以初速度v0 15 7m s垂直界面oo 射入磁场 已知粒子质量m 2 0 10 10kg 电量q 31 4 10 8c 求 1 从粒子射入磁场b2时算起 经过多少时间又从b1通过界面进入b2的区域 2 粒子从a点开始第三次经过界面时 离a点的距离为多大 3 画出上述过程中粒子在两个磁场区域运动的轨迹 答案 1 0 06s 2 0 6m 3 见解析 2 解答复合场中的对称图形问题如图所示 空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场 一带电粒子在电场力和洛伦兹力共同作用下 从静止开始自a点沿曲线acb运动 到达b点时速度为零 c为运动的最低点 不计重力 则 a 该粒子必带正电荷b a b d三点位于同一高度c 粒子到达c点时的速度最大d 粒子到达d点后 将沿曲线一直向右运动下去 解析 在不计重力情况下 粒子从a点静止开始向下运动 说明粒子受向下的电场力 带正电 选项a正确 整个过程中只有电场力做功 而a b两点粒子速度都为零 所以a b在同一等势面上 选项b正确 运动到c点时粒子在电场力方向上发生的位移最大 电场力做功最多 离子速度最大 选项c正确 粒子从d点向下运动时受向右的洛伦兹力 将向右偏 故选项d正确 答案 abcd 3 解答组合场中的对称图形问题在真空中 一半径为r的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场 磁感应强度大小为b 在此区域外围足够大空间有垂直纸面向里的大小也为b的匀强磁场 一个带正电的粒子从边界上的p点沿半径向外 以速度v0进入外围磁场 已知带电粒子质量m 2 10 10kg 带电荷量q 5 10 6c 不计重力 磁感应强度b 1t 粒子运动速度v0 5 103m s 圆形区域半径r 0 2m 试画出粒子运动轨迹并求出粒子第一次回到p点所需时间 计算结果可以用 表示 答案 轨迹见解析图16 10 5s 迁移训练 1 如图甲所示 两个共轴的圆筒形金属电极 外电极接地 其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a b c和d 外筒的外半径为r0 在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场 磁感强度的大小为b 在两极间加上电压 使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场 一质量为m 带电量为 q的粒子 从紧靠内筒且正对狭缝a的s点出发 初速为零 如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点s 则两电极之间的电压u应是多少 不计重力 整个装置在真空中 2 如图所示 xoy坐标平面在竖直面内 x轴沿水平方向 y轴正方向竖直向上 在图示空间内有垂直于xoy平面的匀强磁场 一带电小球从o点由静止释放 运动轨迹如图中曲线所示 关于带电小球的运动 下列说法中正确的是 a oab轨迹为半圆b 小球运动至最低点a时速度最大 且沿水平方向c 小球在整个运动过程中机械能守恒d 小球在a点时受到的洛伦兹力与重力大小相等 解析 小球重力不能忽略 因为小球从静止开始运动 在运动过程中受重力和洛伦兹力作用 其中洛伦兹力不做功 只有重力做功 机械能守恒 c对 小球在最低点时速度最大 再由小球在竖直方向的速度不断增大 故可判断小球不可能做圆周运动 a错 b对 在a处小球需要向心力 此时 洛伦兹力大于重力 d错 答案 bc 4 2013 天津理综 11 一圆筒的横截面如图所示 其圆心为o 筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场 磁感应强度为b 圆筒下面有相距为d的平行金属板m n 其中m板带正电荷 n板带等量负电荷 质量为m 电荷量为q的带