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模型21、对称模型
【模型概述】
对称法作为-种具体的解题方法,虽然高考命题没有单独正面考查,但是在每年的高考命题中都有所渗透和体现。从侧面体现考生的直观思维力气和客观的猜想推理力气。所以作为--种重要的物理思想和方法,信任在今后的高考命题中必将有所体现。
【模型解题】
在争辩和解决物理问题时,从对称性的角度去考查过程的物理实质,可以避开繁冗的数学推导,快速而精确?????地解决问题。
对称法是从对称性的角度争辩、处理物理问题的一种思维方法,有时间和空间上的对称。它表明物理规律在某种变换下具有不变的性质。用这种思维方法来处理问题可以开拓思路,使简洁问题的解决变得简捷。如,一个做匀减速直线运动的物体在至运动停止的过程中,依据运动的对称性,从时间上的反演,就能看作是一个初速度为零的匀加速直线运动,于是便可将初速度为零的匀加速直线运动的规律和特点,用于处理末速度为零的匀减速运动,从而简化解题过程。具体如:竖直上抛运动中的速度对称、时间对称。沿着光滑斜面上滑的物体运动等具有对称性等,总之物理问题通常有多种不同的解法,利用对称性解题不失为一-种科学的思维方法。
利用对称法解题的思路:①领悟物理情景,选取争辩对象;②在认真审题的基础上,通过题目的条件、背景、设问,深刻剖析物理现象及过程,建立清楚的物理情景,选取恰当的争辩对象如运动的物体、运动的某-过程或某一-状态;③透析争辩对象的属性、运动特点及规律;④查找争辩对象的对称性特点。⑤利用对称性特点,依物理规律,对题目求解。
【模型训练】
【例1】(多选)如图所示,立方体的四个顶点、、、处各固定着一个电荷量均为的正点电荷,为连线的中点,为连线的中点。下列说法正确的是()
A.、两点处的电势相同 B.、两点处的电势相同
C.、两点处的电场强度相同 D.、两点处的电场强度相同
变式1.1(多选)如图所示,真空中有一边长为a的正立方体,在图中A、C、F三个顶点放上电荷量相等的负点电荷q,已知静电力常量为k,设无穷远处的电势为零,下列说法正确的是()
A.A处点电荷受到另两个点电荷对其作用力的合力大小为
B.B点处的电场强度的大小为
C.D、E、G三点电势相等
D.将一电子先后置于H点和B点,电子在H点的电势能小于其在B点的电势能
变式1.2如图所示,正方体ABCD-ABCD的顶点A、D处有带电量为-q(q0)的点电荷,B、C处有带电量为+q的点电荷,O点为正方体的中心,取无穷远处电势为0,则下列说法正确的是()
A.O点的电势为0
B.O点场强为0
C.A与C点场强大小、电势均相同
D.A与C点场强大小、电势均不相同
【例2】如图所示,在a、b两点固定着两个带等量异种电荷的点电荷,c、d两点将a、b两点的连线三等分,则()
A.c、d两点的电场强度大小相等,方向相反
B.c、d两点的电场强度大小相等,方向相同
C.从c点到d点,电场强度先增大后减小
D.从c点到d点,电势先降低后上升
变式2.1如图所示,M、N两点处分别固定有两个等量正点电荷,O点为MN连线中点,点a、点b为MN连线上到O点距离相等的两点,点c、点d为MN连线的中垂线上到O点距离相等的两点。下列说法中正确的是()
A.c点和d点处的电场强度相同
B.b点比O点电势高
C.b、c两点间电势差Ubc等于d、a两点间电势差Uda
D.把一个不计重力的带负电的微粒从d点由静止释放,它将沿dc方向运动到无穷远处
变式2.2如图所示,以两等量同种点电荷连线的中点O为圆心画圆,在圆上有a、b、c、d四点,b、d两点在两点电荷连线的中垂线上,下列说法正确的是(????)
A.a点的电场强度大于c点的电场强度
B.b、d两点的电场强度大小相等、方向相同
C.负电荷在a点的电势能大于在c点的电势能
D.将正电荷由b点沿直线移到d点,其受到的电场力先做负功后做正功
【例3】一段均匀带电的半圆形细线在其圆心O处产生的场强大小为E,把细线分成等长的圆弧、、,则圆弧在圆心O处产生的场强大小为()
A.E B. C. D.
变式3.1如图所示,正电荷q均匀分布在半球面ACB上,球面半径为R,CD为通过半球顶点C和球心O的轴线.P、M为CD轴线上的两点,距球心O的距离均为,在M右侧轴线上点固定正点电荷Q,点、M间距离为R,已知P点的场强为零,若带电均匀的封闭球壳内部电场强度处处为零,则M点的场强为
A.0 B. C. D.
变式3.2如图所示,在竖直平面内固定个半径为R的绝缘圆环,有两个可视为点电荷的相同的带负电的小球A和B套在圆环上,其中小球A可沿圆环无摩擦的滑动,小球B固定在圆环上和圆心O的连线与水平方向的夹角为45°.现将小球A由静止释放,则下列说法中正确的有()
A.小球A运动到圆环最低点Q的过程中电势能先增大后减小
B.
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