专题06 对称法-【模型与方法】备战2024年高考物理备考方法

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 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 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 方法四：简谐运动中的对称法 【方法演练4】一根竖立且处于原长的轻弹簧，下端固定在地面，上端在O点。现在O点处静止释放质量为m（可视为质点）的小球，小球在B点时速度刚好为零，A点的速度最大，AB长度为c，OA长度为d，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，忽略一切阻力。 下列说法正确的是（　　） A．两段长度关系有c=d= B．O到B点的过程中小球的回复力一直变大 C．A到B的过程中，系统的重力势能与弹性势能之和变小 D．若提高到O点正上方较近处静止释放该小球，小球的最大加速度为g 方法五：光学中的对称法 【方法演练5】如图，一玻璃砖的截面由等腰三角形PMQ和半径为R的半圆组成，，O为圆心，其右侧放置足够长的竖直平面镜，镜面与PQ平行，A处的光源发射一束光从MP中点B射入玻璃砖，光束与MP夹角θ=30°，经折射后光线与PQ垂直。A、M、O三点共线，光在真空中的传播速度为c，不考虑光束在玻璃砖内的反射。 （i）求玻璃砖的折射率n； （ii）若光束从光源A发射经平面镜一次反射后恰能回到光源A处，求光束在全过程中的传播时间t。 1．如图所示，a、b、c、d、e、f是以O为球心的球面上的点，球面的半径为r，平面aecf与平面bedf垂直，分别在b、d两点放上等量同种点电荷，静电力常量为k，则下列说法正确的是（　　） A．a、c、e、f四点电势不同 B．a、c、e、f四点电场强度相同 C．电子沿直线a→O→c运动过程中，电势能先减少后增加 D．若在球心O处放一电荷量为的负电荷，可使a点的场强为 2．均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示，在半球面上均匀分布正电荷，总电荷量为，球面半径为，为通过半球顶点与球心的轴线，在轴线上有、两点，已知点的场强大小为，则点的场强大小为（　　）    A． B． C． D． 3．如图所示，从O点正上方高H处的一点先后平抛两个小球1和2，球2直接恰好越过高为h的竖直挡板A落到水平地面上的B点，球1则与地面碰撞一次后，也恰好越过竖直挡板A，而后也落在B点。设球1与地面碰撞时水平分速度大小方向都不变，竖直分速度大小不变方向相反，球与地面碰撞的时间忽略不计，不计空气阻力，则以下说法正确的是（　　） A．挡板的高度为 B．两小球的水平初速度之比为 C．两小球越过挡板前在空中运动的时间之比为 D．A点到O点和A点到B点的水平距离之比为 4．若某次投掷时，如图乙石片在距离水面高h处，以速度v水平抛出，若石片与水面碰撞时，水平速度不变，但碰后反弹高度都是前一次的，不计空气阻力，重力加速度为g，则石片从抛出到停止跳动的过程中通过的总水平距离是（　　） A． B． C． D． 5．如图甲所示，质量为的物体放在水平面上，通过轻弹簧与质量为的物体连接