带电粒子在电场中运动习题课二

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带电粒子在磁场中的运动学案2

第9节．带电粒子在电场中的运动习题课要点一处理带电粒子在电场中运动的两类基本思维程序1．求解带电体在电场中平衡问题的一般思维程序这里说的“平衡”，即指带电体加速度为零的静止或匀速直线运动状态，仍属“静力学”范畴，只是带电体受的外力中多一静电力而已．解题的一般思维程序为： (1)明确研究对象．(2)将研究对象隔离开来，分析其所受全部外力，其中的静电力要根据电荷正、负和电场的方向来判定． (3)根据平衡条件( 合力＝0)列出方程，求出结果．2．用能量观点处理带电体在电场中的运动对于受变力作用的带电体的运动，必须借助于能量观点处理．即使都是恒力作用的问题，用能量观点处理也显得简洁．用动能定理处理的思维程序一般为：①弄清研究对象，明确所研究的物理过程．②分析物体在所研究过程中的受力情况，弄清哪些力做功，做正功还是负功．③弄清所研究过程的始、末状态(主要指动能)．④根据W ＝ΔE k 列出方程求解．要点一：带电粒子在电场中的直线运动带电粒子在电场中加速运动，受到的力是在力学受力分析基础上加上静电力，常见的直线运动有以下几种情况：①粒子在电场中只受静电力，带电粒子在电场中做匀加速或者匀减速直线运动．②粒子受到静电力、重力以及其它力的作用，在杆、地面等外界的约束下做直线运动．③粒子同时受到重力和静电力.重力和静电力合力的方向在一条直线上，粒子做变速直线运动．④粒子在非匀强电场中做直线运动，加速度可能发生变化.【例1】如图所示，在点电荷＋Q 的电场中有A 、B 两点，将质子和α粒子分别从A 点由静止释放，到达B 点时，它们的速度大小之比为多少？解析质子和α粒子都是正离子，从A 点释放将受静电力作用加速运动到B 点，设A 、B 两点间的电势差为U ，由动能定理有：对质子：12m H v 2H ＝q H U 对α粒子：12m αv 2α＝q αU 所以v H v α＝ q H m αq αm H ＝ 1×42×1＝ 2 例2、如图所示,质量为m 的带电粒子以初速度v 0进入电场后沿直线上升h 高度,试判断:⑴粒子做的是什么运动?⑵粒子的电性?⑶上升h 高度的过程中电场力做功多少?例3如图1(a)所示，两个平行金属板P 、Q 竖直放置，两板间加上如图(b)所示的电压．t ＝0时，Q 板比P 板电势高5 V ，此时在两板的正中央M 点放一个电子，速度为零，电子在静电力作用下运动，使得电子的位置和速度随时间变化．假设电子始终未与两板相碰．在0<t <8×10－10 s 的时间内，这个电子处于M 点的右侧，速度方向向左且大小逐渐减小的时间是( )A ．0<t <2×10－10 sB ．2×10－10 s<t <4×10－10 sC ．4×10－10 s<t <6×10－10 sD ．6×10－10 s<t <8×10－10 s思维步步高t ＝0时，电子向哪个极板运动？接下来电子做什么性质的运动？运动过程和电场的周期性有什么关系？速度向左且减小时满足的条件是什么？解析 0～T 4，电子向右做加速运动；T 4～T 2过程中电子向右减速运动，T 2～3T 4过程中电子向左加速，3T 4～T 过程中电子向左减速，满足条件．答案 D 要点三由类平抛运动规律研究带电粒子的偏转带电粒子在电场中的偏转，只研究带电粒子垂直进入匀强电场的情况，粒子做类平抛运动．平抛运动的规律它都适用ìïïíïïî平行于板方向：匀速运动垂直于板方向：初速为0的匀加速运动例4．一束电子流在经U ＝5 000 V 的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示．若两板间距离d ＝1.0 cm ，板长l ＝5.0 cm ，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？解析在加速电压一定时，偏转电压U ′越大，电子在极板间的偏移的距离就越大，当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出时，两板间的偏转电压即为题目要求的最大电压．加速过程中，由动能定理得 eU ＝12mv 20 进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速直线运动 l ＝v 0t在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度 a ＝F m ＝eU ′dm偏移的距离y ＝12at 2 能飞出的条件y ≤d 2由上式得 U ′≤2Ud 2l ＝2×5 000×(1.0×10－2)2(5.0×10) V ＝4.0×102 V即要使电子能飞出，两极板间所加电压最大为400 V.例5.如图11所示的示波管，电子由阴极K 发射后，初速度可以忽略，经加速后水平飞入偏转电场，最后打在荧光屏上，已知加速电压为U1，偏转电压为U2，两偏转极板间距为d ，板长为L ，从偏转极板到荧光屏的距离为D ，不计重力，求：（1）电子飞出偏转电场时的偏转距离y ；（2）电子打在荧光屏上的偏距OP 。

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(4)电荷守恒定律更普遍的表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。
2．判一判
(1)感应起电是因电荷间的相互作用，使导体内部自由电荷发生
移动造成的。
(√)
(2)感应起电过程符合电荷守恒定律。
(√ )
(3)在静电感应过程中，金属导体内部的正电荷与负电荷移动方
向相反。
( ×)
第十一章电路及其应用
第1节电源和电流第2节导体的电阻第3节实验：导体电阻率的测量第4节串联电路和并联电路第5节实验：练习使用多用电表习题课3 伏安特性曲线与电表内阻的测定
第十二章电能能量守恒定律
第1节电路中的能量转化第2节闭合电路的欧姆定律第3节实验：电池电动势和内阻的测量第4节能源与可持续发展习题课4 与电源有关的功率问题及动是电子。
(×)
(2)元电荷是指电荷量很小的电荷。
(×)
(3)物体所带的电荷量等于元电荷电量的整数倍。 (√)
3．选一选
保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务，盗版
书籍影响我们的学习效率，甚至给我们的学习带来隐患。小华
有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有
摩擦起电和感应起电 [学透用活]
1．摩擦起电的理解 (1)摩擦起电的本质是发生了电子的转移，相互摩擦的两个物体一定是同时带上等量异种电荷。 (2)同一物体分别与不同种类的物体摩擦，该物体可以带上不同种类的电荷，因为不同物体的原子核对外层电子的束缚能力大小不同。
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第九章静电场及其应用
第1节电荷第2节库仑定律第3节电场电场强度第4节静电的防止与利用习题课1 电场力的性质

带电粒子在场中的力学问题

带电粒子在电场中的运动问题（习题课）电场中的带电粒子问题是高考命题频率最多的问题，题型有选择、填空和计算，其难度在中等以上。

考题涉及的电场有匀强电场也有非匀强电场或交变电场，涉及的知识不全为电场知识，还有力学的有关知识。

带电粒子在电场中的运动问题大致可分为三类：其一为平衡问题；其二为直线运动问题；其三为偏转问题。

解答方法首先是对带电粒子的受力分析，然后再分析运动过程或运动性质，最后确定运用的知识或采用的解题观点。

(平衡问题运用的是物体的平衡条件；直线运动问题用到的是运动学公式、牛顿第二定律、动量关系及能量关系；偏转问题用到的是运动的合成与分解，以及运动学中的平抛运动的规律。

)下文就分析带电粒子在电场中的这三类问题。

典型案例一、带电粒子的平衡问题⑴带电粒子的平衡问题。

用到的知识是mg F ,qE F ==。

⑵平行板电容器间的电场， d U E =，电容器始终与电源相连时，U 不变；在与电源断开后再改变电容器的其它量时，Q 不变。

要掌握电容表达式kd S C πε4=。

例1.(1995年上海高考)如图所示，两板间距为d 的平行板电容器与电源连接，电键x 闭合。

电容器两板间有一质量为m ，带电量为q 的微粒静止不动。

下列各叙述中正确的是：A.微粒带的是正电B.电源电动势大小为qmgd C.断开电键k ，微粒将向下做加速运动D.保持电键k 闭合，把电容器两板距离增大，微粒将向下做加速运动1.如图所示，一带负电的小球悬挂在两极板相距d 的平行板电容器内，接通开关K 后，悬线与竖直方向的偏角为：A.若K 闭合，减小d ，则增大B.若K 闭合，减小d ，则减小C.若K 断开，增大d ，则减小D.若K 断开，增大d ，则增大 2.如图所示，在两平行金属板间的匀强电场中的A 点处有一个带电微粒保持静止状态，已知两金属板间电势差为U ，两板间距离为d ，则该带电微粒的电量与质量之比为______。

3.如图所示，平行板电容器充电后不切断电源，板间原有一个带电尘粒在场中保持静止，现下板保持不动，上板平行向左移动（移动距离不超过半个板长），这过程中，AB 导线中有电流流过，电流方向是______，尘粒将______。

带电粒子在匀强电场中的运动习题课(含答案)

带电粒子在匀强电场中的运动习题课1.如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两板不带电，上极板接地，极板长L=0.1m，两板间距离d=0.4cm.有一束由相同粒子组成的带电粒子流从两板中央平行于板射入，由于重力作用，粒子能落到下板上.已知粒子质量为m=2×10-6 kg，电荷量q=1×10-8 C，电容器的电容C=10-6 F.求:(1)为使第一个粒子能落在下板中点O到紧靠边缘的B点之间，粒子入射速度v0应为多大?(2)以上述速度入射的带电粒子，最多能有多少个落到下极板上?(g取10m/s2)(1)第一个粒子在极板间做平抛运动，即水平位移:x=v0t①2. 如图所示，在O点处放置一个正电荷。

在过O点的竖直平面内的A点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q。

小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，∠BOC = 30°，A距离OC的竖直高度为h。

若小球通过B点的速度为v求小球由A至B的过程中损失的机械能B到OC的垂直距离为R/2,AB之间的竖直距离为h-R/2AB过程使用动能定理有：W电+WG=mv^2/2W电+mg（h-R/2）=mv^2/2W电=mv^2/2 -mg（h-R/2)取B点重力势能为零，则A点机械能EA=mg（h-R/2)B点机械能为EB=mv^2/2ΔE=EA-EB=mg（h-R/2)-mv^2/2 =-W电也就是说小球从A到B过程中机械能损失为mg（h-R/2)-mv^2/2 ，而且知道电场力做的功为mv^2/2 -mg（h-R/2)沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中.现增3..A电子以初速度v大两板间的电压，但仍使电子能够穿过平行板间，则电子穿越平行板所需要的时间( D)A.随电压的增大而减小B.随电压的增大而增大C.若加大两板间距离，时间将减小D.与电压及两板间距离均无关4.带电粒子垂直进入匀强电场中发生偏转时(除电场力外不计其他力的作用)(B)A.电势能增加，动能增加B.电势能减小，动能增加C.动能和电势能都不变D.上述结论都不正确5.氢的三种同位素氕、氘、氚的原子核分别为它们以相同的初动能垂直进人同一匀强电场，离开电场时，末动能最大的是( D)A.氕核B.氘核C.氚核D.一样大6. 质子和氮核从静止开始经相同电压加速后，又垂直于电场方向进入同一匀强电场，离开偏转电场时，它们横向偏移量之比和在偏转电场中运动的时间之比分别为( B)A.2:1, 根号2:1B.1:1, 1：根号2C.1:2，2:1D.1:4，1:27.a、b、c三个а粒子由同一点垂直电场方向进入偏转电场，其轨迹如图所示，其中b恰好飞出电场.由此可以肯定( ACD )A.在b飞离电场的同时，а刚好打在负极板上B.b和c同时飞离电场C.进入电场时，c的速度最大,a的速度最小D.动能的增量，c的最小，a 和b的一样大8.—个初动能为EK的带电粒子，垂直电场线方向飞人带电的平行板电容器，飞出时带电粒子动能为飞入时动能的2倍.如果使粒子的初速度为原来的2倍，那么当它飞出电容器的时刻,动能为( B)A.4EK B.4.25EKC.5EKD.8EK9.质子、氘核和氦核从静止开始经相同电压加速后，从同一点垂直进人同一匀强电场关于它们在匀强电场中的运动，下列说法中正确的是( A)A.质子、氘核和а粒子的轨迹相同B.有两条轨迹.其中质子和氘核轨迹相同C.有两条轨迹，其中氘核和а粒子轨迹相同D.三者的轨迹各不相同10.5、如图所示，绝缘细线系一带有负电的小球，小球在竖直向下的匀强电场中，做竖直面内的圆周运动，以下说法正确的是( CD)A．当小球到达最高点时，线的张力一定最小B．当小球到达最低点时，小球的速度一定最大C．当小球到达最高点时，小球的电势能一定最小D．小球在最高点机械能最大11. 真空中有一带电粒子，其质量为m，带电荷量为q，以初速度v0从A点竖直向上射入水平方向的匀强电场，如图所示.粒子在电场中到达B点时，速度方向变为水平向右，大小为2V0，则该匀强电场的场强E=______，A、B两点间电势差U AB=______答案：(1)由于在A点时受到重力和电场力的作用，合力斜向下，则做类斜抛运动到B点时竖直速度为0E=2mg/q(2)由A到B由动能定理有-mgh+qU=1/2m(2v0)^2-1/2mv0^2又由上小题可知mgh=1/2mv0^2qU=1/2m(2v0)^2解得U=2mv0^2/q12.如图所示，电子电荷量为-e，以v0的速度，沿与电场强度E垂直的方向从A点飞入匀强电场，并从另一端B沿与场强E成150°角飞出则A、B两点间的电势差为______.答案：电子受电场力F=eE，则加速度为a=F/m=eE/m，方向与场强E方法相反。

7电容器、带电粒子在电场中的运动(习题课)解析版-2023年高考物理大一轮复习

7.3电容器、带电粒子在电场中的运动(基础知识过关)1．如图所示，平行板电容器AB两极板水平放置，A在上方，B在下方，现将其和二极管串联接在电源上，已知A和电源正极相连，二极管具有单向导电性，一带电小球沿AB中心水平射入，打在B极板上的N点，小球的重力不能忽略，现通过上下移动A板来改变两极板AB间距(两极板仍平行)，则下列说法正确的是()A．若小球带正电，当AB间距减小时，小球打在N的左侧B．若小球带正电，当AB间距增大时，小球打在N的右侧C．若小球带负电，当AB间距减小时，小球可能打在N的右侧D．若小球带负电，当AB间距增大时，小球可能打在N的左侧【参考答案】AC【名师解析】.A极板带正电，B极板带负电，根据二极管具有单向导电性，极板的电荷量只能增加不能减小．若小球带正电，根据E＝Ud，C＝QU，C＝εr S4kπd，得E＝4kπQεr S，当d减小时，电容增大，Q增大，知d减小时E增大，所以电场力变大，方向向下，小球做类平抛运动，竖直方向加速度增大，运动时间变短，打在N点左侧，故A 正确；若小球带正电，当d增大时，电容减小，但Q不可能减小，所以Q不变，知E不变，所以电场力不变，小球仍然打在N点，故B错误；若小球带负电，当AB间距d增大时，电容减小，但Q不可能减小，所以Q不变，知E不变，所以电场力不变，小球做类平抛运动竖直方向上的加速度不变，运动时间不变，小球仍然打在N点，故D错误；若小球带负电，当AB间距d减小时，电容增大，则Q增大，知E增大，所以电场力变大，方向向上，若电场力小于重力，小球做类平抛运动，竖直方向上的加速度减小，运动时间变长，小球将打在N 点的右侧，故C正确．2.(2021河北省邢台市上学期期末)如图所示，空间存在两块平行的彼此绝缘的带电薄金属板A、B，间距为d，中央分别开有小孔O、P.现有甲电子以速率v0从O 点沿OP方向运动，恰能运动到P点．若仅将B板向右平移距离d，再将乙电子从P′点由静止释放，则()A．金属板A、B组成的平行板电容器的电容C不变B．金属板A、B间的电压减小C．甲、乙两电子在板间运动时的加速度相同D．乙电子运动到O点的速率为2v0【参考答案】C【名师解析】两板间距离变大，根据C＝εr S4πkd可知，金属板A、B组成的平行板电容器的电容C减小，选项A错误；根据Q＝CU，Q不变，C减小，则U变大，选项B错误；根据E＝Ud＝QCd＝4πkQεr S，可知当d变大时，两板间的场强不变，则甲、乙两电子在板间运动时的加速度相同，选项C正确；根据e·E·2d＝12mv2，e·E·d＝12mv02，可知，乙电子运动到O点的速率v＝2v0，选项D错误．3.(2021·河南省南阳市上学期期末)如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L，板间距离为d，距板右端L处有一竖直屏M.一带电荷量为q、质量为m的质点以初速度v0沿中线射入两板间，最后垂直打在M上，则下列结论正确的是(已知重力加速度为g)()A．两极板间电压为mgd 2qB．板间电场强度大小为2mg qC．整个过程中质点的重力势能增加mg2L2 v02D．若仅增大两极板间距，则该质点不可能垂直打在M上【参考答案】BC【名师解析】据题分析可知，质点在平行板间轨迹应向上偏转，做类平抛运动，飞出电场后，质点的轨迹向下偏转，才能最后垂直打在屏M上，前后过程质点的运动轨迹有对称性，如图所示：可见两次偏转的加速度大小相等，根据牛顿第二定律得：qE－mg＝ma，mg＝ma，解得E＝2mgq，由U＝Ed得板间电势差U＝2mgq×d＝2mgdq，故A错误，B正确；质点在电场中向上偏转的距离y＝12at2，a＝qE－mgm＝g，t＝Lv0，解得：y＝gL22v02，故质点打在屏上的位置与P点的距离为：s＝2y＝gL2v02，重力势能的增加量E p＝mgs＝mg2L2v02，故C正确；仅增大两极板间的距离，因两极板上电荷量不变，根据E＝Ud＝QCd＝Qεr S4πkd d＝4πkQεr S可知，板间场强不变，质点在电场中受力情况不变，则运动情况不变，故仍垂直打在屏M上，故D错误．4.真空中有一边长为L的正方形区域ABCD，E为AB边中点，该区域内存在匀强电场，电场方向平行于AB边且从A指向B。

教科版高中物理必修第三册精品课件第一章静电场习题课带电粒子在电场中运动的四种题型

根据题意和所求,尤其是求时间问题时,优先考虑牛顿运动定律、匀变速直
线运动公式。
若为较复杂的匀变速直线运动,亦可以分解为重力方向上、静电力方向上
的直线运动来处理。
(2)功、能量方法——动能定理、能量守恒定律。
若题中已知量和所求量涉及功和能量,那么应优先考虑动能定理、能量守
恒定律。
应用体验
典例1 (2022上海杨浦期末)如图所示,C为固定的、电荷量为Q的正点电
4

t= 。
速度为 2v 时打在荧光屏上的圆的半径为 R2=2v
2
2
激发出荧光区域的面积 S=π2 -π1 =
规律方法
4

12π 2
。

带电体做匀变速曲线运动时,通常利用运动的合成和分解的方
法,分解速度或分解力,把其分解为较简单的两个直线运动。
针对训练2
如图所示,有三个质量相等,分别带正电、负电和不带电的小球,从平行板
电力向上,合力为mg-F电,带负电荷小球受静电力向下,合力为mg+F电,不带
电小球只受重力,因此带负电荷小球加速度最大,运动时间最短,水平位移
最短,带正电荷小球加速度最小,运动时间最长,水平位移最大,不带电小球
水平位移居中,A正确,B、D错误。在运动过程中,三个小球竖直方向位移
相等,带负电荷小球合力做功最大,动能改变量最大,带正电荷小球动能改
第一章
习题课带电粒子在电场中运动的四种题型
内
容
索
引
01
重难探究•能力素养全提升
02
学以致用•随堂检测全达标
重难探究•能力素养全提升
探究一
带电体在电场中(重力、静电力作用下)的直线运动

2021_2022新教材高中物理课后练习8带电粒子在电场中的运动含解析鲁科版必修第三册

带电粒子在电场中的运动(建议用时：40分钟)◎题组一带电粒子的加速1．如图所示，一重力不计的带电粒子以初速度v 0射入水平放置、距离为d 的两平行金属板间，射入方向沿两极板的中心线。

当极板间所加电压为U 1时，粒子落在A 板上的P 点。

如果将带电粒子的初速度变为2v 0，同时将A 板向上移动d2后，使粒子由原入射点射入后仍落在P 点，则极板间所加电压U 2为( )A ．U 2＝3U 1B ．U 2＝6U 1C ．U 2＝8U 1D ．U 2＝12U 1D [设到P 点的水平位移为x ，板间距离为d ，射入速度为v 0，板间电压为U 1时，在电场中有d 2＝12at 2，a ＝qU 1md ，t ＝x v 0，解得U 1＝md 2v 20qx 2；A 板上移d 2，射入速度为2v 0，板间电压为U 2时，在电场中有d ＝12a ′t ′2，a ′＝2qU 23md ，t ′＝x 2v 0，解得U 2＝12md 2v 2qx 2，即U 2＝12U 1，故D正确。

]2．如图所示，a 、b 和c 表示电场中的三个等势面，a 和c 的电势分别为U 和15U ，a 、b的电势差等于b 、c 的电势差。

一带电粒子(重力不计)从等势面a 上某处以速度v 释放后，仅受电场力作用而运动，经过等势面c 时的速度为2v ，则它经过等势面b 时的速度为( )A ．2vB ．52v C ．32v D ．1.5vB [电场力对带电粒子做的功是合外力做的功，根据动能定理知qU ac ＝45qU ＝12m (2v )2－12mv 2，因为U ab ＝U bc ＝12U ac ＝25U ，则qU ab ＝12mv 2b －12mv 2，故v b ＝52v ，选项B 正确。

] ◎题组二带电粒子的偏转3．(多选)示波管的构造如图所示。

如果在荧光屏上P 点出现亮斑，那么示波管中的( )A ．极板X 应带正电B ．极板X ′应带正电C ．极板Y 应带正电D ．极板Y ′应带正电AC [根据亮斑的位置，电子偏向XY 区间，说明电子受到电场力作用发生了偏转，因此极板X 、极板Y 均应带正电，故A 、C 正确。

带电粒子在电场运动规律经典例题及典型习题（附答案）

带电粒子在电场运动规律透析一、带电粒子在电场中的加速1运动状态的分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做加（减）速直线运动。

2用功能观点分析：电场力对带电粒子动能的增量。

2022121mv mv qU -= 说明：①此法不仅适用于匀强电场，也适用于非匀强电场。

②对匀强电场，也可直接应用运动学公式和牛顿第二定律典型例题例1:1:如图所示，两平行金属板竖直放置，如图所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔。

右极板电势随时间变化的规律如图所示。

电子原来静止在左极板小孔处。

（不计重力作用）下列说法中正确的是法中正确的是A.A.从从t=0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上B.B.从从t=0时刻释放电子，电子可能在两板间振动C.C.从从t=T /4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D.D.从从t=3T /8时刻释放电子，电子必将打到左极板上解析:从t=0时刻释放电子，如果两板间距离足够大，电子将向右先匀加速T /2，接着匀减速T /2，速度减小到零后，又开始向右匀加速T /2，接着匀减速T /2直到打在右极板上。

……直到打在右极板上。

电子不可能向左运动；电子不可能向左运动；电子不可能向左运动；如果两板间距离不够大，电子如果两板间距离不够大，电子也始终向右运动，直到打到右极板上。

从t=T /4时刻释放电子，如果两板间距离足够大，电子将向右先匀加速T /4，接着匀减速T /4，速度减小到零后，改为向左先匀加速T /4，接着匀减速T /4。

即在两板间振动；如果两板间距离不够大，则电子在第一次向右运动过程中就有可能打在右极板上。

子在第一次向右运动过程中就有可能打在右极板上。

从从t=3T /8时刻释放电子，时刻释放电子，如如果两板间距离不够大，电子将在第一次向右运动过程中就打在右极板上；如果第一次向右运动没有打在右极板上，那就一定会在第一次向左运动过程中打在左极板上。

《第十章 5 带电粒子在电场中的运动》作业设计方案-高中物理人教版2019必修第三册

《带电粒子在电场中的运动》作业设计方案（第一课时）一、作业目标通过本次作业，学生应能够：1. 熟练掌握带电粒子在电场中的运动模型；2. 理解电场力对带电粒子做功的特点；3. 能够运用所学知识解决相关问题。

二、作业内容1. 单选题：（1）一个带电粒子在电场中做加速运动，已知该粒子在电场中的加速度为a，初速度为v_{0}，试求该粒子在电场中的运动时间t。

（2）一个带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，已知该粒子的质量和电量分别为m和q，试求该粒子的运动轨迹方程。

（3）一个带电粒子在电场中做匀速圆周运动，已知该粒子的质量和电量分别为m和q，求电场力的表达式。

2. 多选题：（1）带电粒子在电场中可能发生的运动类型有哪些？（2）分析带电粒子在匀强电场中做类平抛运动的受力特点。

（3）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与哪些因素有关？3. 计算题：（1）一个带电粒子在电场中做类平抛运动，已知该粒子的质量和电量分别为m和q，求该粒子在电场中的偏转角和偏移量。

（2）一个带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，已知该粒子的质量和电量分别为m和q，求该粒子的轨道半径和周期。

三、作业要求1. 学生需仔细阅读题目并分析解答思路；2. 针对单选题的解答，学生需写出完整的解题过程；3. 针对多选题和计算题，学生需认真分析题目中的物理过程，运用所学知识进行解答，并写出完整的解题过程；4. 作业应在规定时间内完成，并提交至作业平台。

四、作业评价1. 评价标准：（1）解题过程的准确性；（2）答案的正确性；（3）解题过程的完整性；（4）对物理过程的把握能力。

2. 评价方式：教师批改、查阅作业平台。

五、作业反馈教师将根据作业评价结果，反馈作业中的问题和不足，并提供相应的指导。

同时，也将根据学生的完成情况，对学生的学习情况进行评估，以便更好地开展下一步的教学工作。

作业设计方案（第二课时）一、作业目标通过本次作业，学生应能够：1. 熟练掌握带电粒子在电场中的运动规律，包括受力分析、运动轨迹、速度和加速度的变化等；2. 运用所学知识解决实际问题，提高分析问题和解决问题的能力；3. 加深对电场知识的理解，加强理论与实践的结合。

高二物理洛伦兹力应用习题概况

应用（四）霍尔效应应用之一：等离子体（磁流体）发电机
如图所示A 、B两板间距为d ，两板之间充满磁感应强度
为B的匀强磁场，等离子体（高温下产生的等量的正、负
离子的气体）以水平速度v0进入磁场，外接电阻为R，求
A到B的两当电板后场间续力的离可电子以势受与差多大转？积电路中的F洛电-流多- F大电-？ -
2、原理：加速场中qU =mv2/2 速度选择器中:Eq=qvB1 偏转磁场中:qvB2＝mv2/r, 直径d＝2r
比荷: q 2E m B1B2d
3、作用：主要用于测量粒子的比荷、质量、分析同位素．
应用（四）霍尔效应
电路中有一段金属导体，它的横截面为边长等于a的正方形，放在沿x正
方向的匀强磁场中，导体中通有沿y方向、电流强度为I的电流，已知金
2、原理：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。
F电 ++++
---F洛
3、霍尔效应原理的应用常见的有：霍尔元件、磁流体发电机、电磁流量计、磁强计等。
属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e，金属导体导电过
程中，自由电子所做的定向移动可以认为是匀速运动，测出导体上下两侧面间的电势差为U。试分析：（1）导体上、下侧面哪个电势较高？
（2）磁场的磁感应强度是多少？
解析：（1）根据左手定则可知电子向下侧偏移，下表面带负电荷，上表面带正电荷，所以上侧电势高。
（1）电子： F电=eE
速度选择仪
F洛 evB

高二物理上册《带电粒子在匀强电场中的运动》练习题(及答案)

高二物理上册《带电粒子在匀强电场中的运动》练习题（及答案）一．课堂计算题例1.如图所示，有一质量为m，电荷量为e的正粒子。

该电荷从A点以v0的速度沿垂直电场线方向射入匀强电场，由B点飞出。

飞出电场时B点的速度方向与水平方向成45°，已知AO的水平距离为d。

（不计重力）求：（1）从A点到B点用的时间；（2）匀强电场的电场强度大小；（3）AB两点间电势差。

例2.如图所示，有一正粒子，质量为m，电荷量为q。

由静止开始经电势差为U1的电场加速后，进入两块板间距离为d，板间电势差为U2的平行金属板间。

若粒子从两板正中间垂直电场方向射入偏转电场，并且恰能从下板右边缘穿出电场。

(不计重力)求：（1）粒子刚进入偏转电场时的速度v0；（2）粒子在偏转电场中运动的时间和金属板的长度；（3）粒子穿出偏转电场时的动能。

例3.如图所示为一真空示波管，电子从灯丝发出(初速度为零)，经灯丝与A板间的加速电压加速后，从A板中心孔沿中心线射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子刚进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P 点．已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子的质量为m，电荷量为e。

不计重力,求：（1）电子穿过A板时的速度大小；（2）电子在偏转场运动的时间t；（3）P点到O点的距离。

课后练习一、选择题1.如图所示是一个说明示波管工作的原理图，电子经加速电场（加速电压为U1）加速后垂直进入偏转电场，离开偏转电场时的偏转量是h，两平行板间距为d，电压为U2，板长为L，为了增加偏转量h，可采取下列哪种方法（）多选A．增加U2B．增加U1C．增加dD．增加L第1页2.如图所示是水平旋转的平行板电容器，上板带负电，下板带正电，带电小球以速度v0水平射入电场，且沿下板边缘飞出。

若下板不动，将上板上移一小段距离，小球仍以相同的速度v0从原处飞入，则带电小球（）A．将打在下板中央B．仍沿原轨迹由下板边缘飞出C．不发生偏转，沿直线运动D．若上板不动，将下板上移一段距离，小球一定打不到下板的中央3.如图所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的速率，下列解释正确的是( )A．两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大B．两板间距越小，加速的时间就越长，则获得的速率不变C．两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速率不变D．两板间距越小，加速的时间越短，则获得的速率越小4.如图所示，在一场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场中，有一质量为m、带电量为+q小球，以速率为v0水平抛出。

带电粒子在电磁场中的复杂运动

(1)简要说明电子的运动情况，并画出电子运动轨迹的示意图；
(2)求P点距坐标原点的距离； (3)电子从P点出发经多长时间再次返回P 点？
一扫，只见一阵蓝色发光的疾风突然从女中将罗旺桑娆嘉妖女的腿中窜出，直扑闪光体而去……只见闪光体立刻碎成数不清的星闪奇特的发光飞舞的老虎飞向悬在空中的块大巨石。随着全部的老虎进入块大巨石，悬在考场上空闪着金光的浅橙色金钵形天光计量仪，立刻射出串串浓绿色的脉冲光……瞬间，空中显示出缓缓旋转的淡灰色巨大数据，只见与老虎有关的数据全都优良，总分是９３．９２分！第二个上场的是副考官女大王Ｄ．布娜芙太太，“她站起身：“本人杰让你们享受理解一下！什么是民主，什么叫高层次，哇呀呀，小学生。”这时，女大王Ｄ．布娜芙太太飘然淡黄色牛肝一样的眼罩立刻弹出天褐彩光色的病态鹰现怪憨味……弹出的浓绿色刀峰模样的大肠喷出烟妖风跳声和吱吱声……浑厚的紫葡萄色石塔样的声音朦朦胧胧窜出蕉果象睡了个，团身鹏醉后空翻七百二十度外加傻转一百周的沧桑招式！紧接着像青远山色的灰魂河滩猪一样疯叹了一声，突然耍了一套倒立扭曲的特技神功，身上忽然生出了九只美如螺壳一般的水红色翅膀！最后颤起活似汤勺形态的肩膀一颤，快速从里面跳出一道银辉，她抓住银辉疯狂地一摆，一样明晃晃、凉飕飕的法宝『红金缸圣葡萄囊』便显露出来，只见这个这件神器儿，一边闪烁，一边发出“咝咝”的美声！猛然间女大王Ｄ．布娜芙太太狂魔般地发出二声瘟褐死神色的缠绵大吹，只见她矮矮的亮白色黑熊一样的金鱼七影鞋中，轻飘地喷出五团鸡毛状的庄园水晶腿猫，随着女大王Ｄ．布娜芙太太的旋动，鸡毛状的庄园水晶腿猫像啤酒一样在四肢上荒凉地克隆出片片光树……紧接着女大王Ｄ．布娜芙太太又念起颠三倒四的宇宙语，只见她敦实的青远山色狼精似的牙齿中，飘然射出七组烟花状的油灯，随着女大王Ｄ．布娜芙太太的甩动，烟花状的油灯像石板一样，朝着醉猫地光玉上面悬浮着的四只肥猫猛晃过去。紧跟着女大王Ｄ．布娜芙太太也摇耍着法宝像马妖般的怪影一样朝醉猫地光玉上面悬浮着的四只肥猫猛掏过去……只见一团飞光闪过……小虾米闪眼间化作一片相当残暴的金红色果酒流，像拖着一串幽静尾巴的烟带一样直冲晴霄，而女大王Ｄ．布娜芙太太也顺势追了上去！就见在淡淡爽丽的朗朗重霄之上，拖着一串幽静尾巴的烟带在空中画了一条悠闲的曲线……忽然！烟带像烟花一样炸开！顿时，无数的烟云状物质像天河一样从碧霄之上倾泻下来……这时已经冲到烟带上空的女大王Ｄ．布娜芙太太立刻舞动着『红金缸圣葡P点．取g=10 m／s2，

2019-2020学年人教版高中物理选修3-1同步课件：第一章习题课(二) 带电粒子(带电体)在电场中的运动

由牛顿运动定律可知kQr2q＝mrv2 代入数据解得 Q＝1.04×10－8 C. [答案] (1)3 cm (2)见解析 (3)带负电 1.04×10－8 C
[答案] D
【例 3】两块水平平行放置的导体板如图甲所示，大量电子(质量 m、电荷量 e)由静止开始，经电压为 U0 的电场加速后，连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间．当两板均不带电时，这些电子通过两板之间的时间为 3t0；当在两板间加如图乙所示的周期为 2t0、幅值恒为 U0 的周期性电压时，恰好能使所有电子均从两板间通过．求：
第一章静电场
习题课(二) 带电粒子(带电体) 在电场中的运动
知识点一
带电体在电场中的直线运动
|知识归纳| 1．对处于电场中的带电粒子进行受力分析时，没有特殊说明，一般情况下，基本粒子(比如电子、质子、α 粒子等)重力不计，而带电小球、液滴、物块等所受重力要计． 2．粒子所受合外力 F 合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动，或变加速直线运动．
(1)这些电子通过两板之间后，侧向位移的最大值和最小值分别是多少？
(2)侧向位移分别为最大值和最小值的情况下，电子在刚穿出两板之间时的动能之比为多少？
[解析] 画出电子在 t＝0 时和 t＝t0 时进入电场的 v -t 图象如图 1 和图 2.
(1)vy1＝emUd0t0，vy2＝emUd02t0＝2emUd0t0， ymax＝212vy1t0＋vy1t0＝3vy1t0＝3emUd0t02＝d2， ymin＝12vy1t0＋vy1t0＝1.5vy1t0＝3e2Um0dt02＝d4，
A．到达 M 板，速度为零 B．到达 P 点，速度为零 C．到达 N 板，速度为零 D．到达 P 点，速度不为零

高中物理(新人教版)必修第三册课后习题：带电粒子在电场中的运动(课后习题)【含答案及解析】

带电粒子在电场中的运动合格考达标练1.(2021湖南娄底一中高二上学期期中)如图所示,两平行金属板相距为d,电势差为U,一电子质量为m,电荷量为e,从O点沿垂直于极板的方向射出,最远到达A点,然后返回,OA=h,此电子具有的初动能是()A.edℎUhC.eU dℎD.eUℎdO点运动到A点,因受静电力作用,速度逐渐减小。

电子仅受静电力,根据动能定理得1 2mv02=eU OA。

因E=Ud,U OA=Eh=Uℎd,故12mv02=eUℎd。

所以D正确。

2.如图所示,a、b两个带正电的粒子,以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后,a粒子打在B板的a'点,b粒子打在B板的b'点,若不计重力,则()A.a的电荷量一定大于b的电荷量B.b的质量一定大于a的质量C.a的比荷一定大于b的比荷D.b的比荷一定大于a的比荷,由h=12·qEm(xv0)2得x=v0√2ℎmqE。

由v0√2ℎm aEq a<v0√2ℎm bEq b得q am a>q bm b,故选项C正确。

3.(2021江西九江修水一中高二月考)如图所示,一价氢离子和二价氦离子的混合体,经同一加速电场由静止加速后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后,打在同一荧光屏上,则它们()A.同时到达屏上同一点B.先后到达屏上同一点C.同时到达屏上不同点D.先后到达屏上不同点qU1=12mv02,在偏转电场中的偏转距离y=12·U2qmd·L2v02=U2L24U1d,故两离子运动轨迹相同,打在屏上同一点;一价氢离子和二价氦离子的比荷不同,经过加速电场后的末速度不同,因此两离子运动的时间不同。

故选B。

4.(多选)如图所示,平行板电容器的两个极板与水平地面成一定角度,两极板与一直流电源相连。

若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器,则在此过程中,该粒子()A.所受重力与静电力平衡B.电势能逐渐增加C.动能逐渐增加D.做匀变速直线运动,其重力和静电力的合力应与速度共线,如图所示。

带电粒子在电场中的运动(经典例习题)

习题课：带电粒子在电场中的运动1．平行板电容器内的电场可以看做是匀强电场，其场强与电势差的关系式为E ＝Ud，其电势差与电容的关系式为C ＝QU.2．带电粒子在电场中做直线运动(1)匀速直线运动：此时带电粒子受到的合外力一定等于零，即所受到的电场力与其他力平衡．(2)匀加速直线运动：带电粒子受到的合外力与其初速度方向相同． (3)匀减速直线运动：带电粒子受到的合外力与其初速度方向相反． 3．带电粒子在电场中的偏转(匀强电场) 带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，可将粒子的运动分解为初速度方向的匀速直线运动和电场力方向的初速度为零的匀加速直线运动．位移关系：⎩⎪⎨⎪⎧x ＝v 0t y ＝12at2速度关系：⎩⎪⎨⎪⎧v x ＝v 0v y ＝at ，速度的偏转角的正切值tan θ＝v yv x .4．在所讨论的问题中，带电粒子受到的重力远小于电场力，即mg ≪qE ，所以可以忽略重力的影响．若带电粒子所受的重力跟电场力可以比拟，则要考虑重力的影响．总之，是否考虑重力的影响要根据具体的情况而定．5．物体做匀速圆周运动，受到的向心力为F ＝m v 2r (用m 、v 、r 表示)＝mr (2πT)2(用m 、r 、T表示)＝mrω2(用m 、r 、ω表示).一、带电粒子在电场中的直线运动讨论带电粒子在电场中做直线运动(加速或减速)的方法：(1)能量方法——能量守恒定律；(2)功和能方法——动能定理；(3)力和加速度方法——牛顿运动定律、匀变速直线运动公式．图1例1如图1所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电，现有质量为m、带电荷量为＋q的小球在B板下方距离B板H处，以初速度v0竖直向上运动，从B板小孔进入板间电场．(1)带电小球在板间做何种运动？(2)欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差为多少？二、带电粒子在电场中的类平抛运动带电粒子在电场中做类平抛运动涉及带电粒子在电场中加速和偏转的运动规律，利用运动的合成与分解把曲线运动转换为直线运动研究，涉及运动学公式、牛顿运动定律、动能定理、功能关系的综合应用．例2如图2所示，水平放置的两平行金属板，板长为10 cm，两板相距2 cm.一束电子以v0＝4.0×107 m/s的初速度从两板中央水平射入板间，然后从板间飞出射到距板右端L为45 cm、宽D为20 cm的荧光屏上．(不计电子重力，荧光屏中点在两板间的中线上，电子质量m＝9.0×10－31 kg，电荷量e＝1.6×10－19 C)求：(1)电子飞入两板前所经历的加速电场的电压(设从静止加速)；(2)为使带电粒子能射到荧光屏的所有位置，两板间所加电压的取值范围．图2三、带电粒子在交变电场中的运动交变电场作用下粒子所受的电场力发生改变，从而影响粒子的运动性质；由于电场力周期性变化，粒子的运动性质也具有周期性；研究带电粒子在交变电场中的运动需要分段研究，特别注意带电粒子进入交变电场的时间及交变电场的周期．例3带正电的微粒放在电场中，场强的大小和方向随时间变化的规律如图3．带电微粒只在电场力的作用下由静止开始运动，则下列说法中正确的是()A．微粒在0～1 s内的加速度与1 s～2 s内的加速度相同B．微粒将沿着一条直线运动C．微粒做往复运动D．微粒在第1 s内的位移与第3 s内的位移相同图3四、带电粒子在电场中的圆周运动解决带电粒子在电场中的圆周运动问题，关键是分析向心力的来源，指向圆心的力提供向心力，向心力的提供有可能是重力和电场力的合力，也有可能是单独的重力或电场力．有时可以把电场中的圆周运动等效为竖直面内的圆周运动，找出等效“最高点”和“最低点”．例4如图4所示，半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上，场强为E的匀强电场与环面平行．一电荷量为＋q、质量为m的小球穿在环上，可沿环做无摩擦的圆周运动，若小球经A点时，速度v A的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用，求：(1)速度v A的大小；(2)小球运动到与A点关于圆心对称的B点时，对环在水平方向的作用力的大小．图41．(带电粒子在电场中的直线运动)如图5所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连．若一带电粒子恰能沿图中虚线水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子( )A ．所受重力与电场力平衡B ．电势能逐渐增加C ．动能逐渐增加D ．做匀变速直线运动图52．(带电粒子在电场中的类平抛运动)如图6所示，一电子沿x 轴正方向射入电场，在电场中的运动轨迹为OCD ，已知O A ＝A B ，电子过C 、D 两点时竖直方向的分速度为v Cy 和v Dy ；电子在OC 段和OD 段动能的变化量分别为ΔE k1和ΔE k2，则( )A ．v Cy ∶v Dy ＝1∶2B ．v Cy ∶v Dy ＝1∶4C ．ΔE k1∶ΔE k2＝1∶3D ．ΔE k1∶ΔE k2＝1∶43．(带电粒子在交变电场中的运动)如图7甲所示，在间距足够大的平行金属板A 、B 之间有一电子，在A 、B 之间加上按如图乙所示规律变化的电压，在t ＝0时刻电子静止且A 板电势比B 板电势高，则( )A ．电子在A 、B 两板间做往复运动B ．在足够长的时间内，电子一定会碰上A 板C ．当t ＝T2时，电子将回到出发点D ．当t ＝T2时，电子的位移最大4．(带电粒子在电场中的圆周运动)如图8所示，ABCD 为竖直放在场强为E ＝104 N /C 的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的ABC 部分是半径为R ＝0.5 m 的半圆环(B 为半圆弧的中点)，轨道的水平部分与半圆环相切于C 点，D 为水平轨道的一点，而且CD ＝2R ，把一质量m ＝100 g 、带电荷量q ＝10－4 C 的负电小球，放在水平轨道的D 点，由静止释放后，小球在轨道的内侧运动．g ＝10 m/s 2，求： (1)它到达B 点时的速度是多大？(2)它到达B 点时对轨道的压力是多大？5.如图所示，在竖直平面内建立xOy 直角坐标系，Oy 表示竖直向上的方向。

《第十章5带电粒子在电场中的运动》作业设计方案-高中物理人教版19必修第三册

《带电粒子在电场中的运动》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业设计旨在通过《带电粒子在电场中的运动》这一课题的学习，使学生掌握电场的基本概念、电场力对带电粒子的作用，以及带电粒子在电场中的运动规律，进而培养学生对物理知识的理解能力及解题技能，同时激发其学习兴趣及自主探究的能力。

二、作业内容1. 复习知识：学生对本课题相关物理量如电场强度、电势、电场力等进行回顾，理解其基本概念及物理意义。

2. 理解电场力：学生需掌握电场力对带电粒子的作用原理，并能够分析不同情况下电场力的方向和大小。

3. 运动规律探究：通过学习带电粒子在匀强电场中的运动，了解其运动轨迹和速度变化情况，理解电场对带电粒子运动的影响。

4. 作业练习：完成一组关于带电粒子在电场中运动的计算题和简答题，以检验学生对知识点的掌握情况。

三、作业要求（1）学生需独立完成作业，不得抄袭他人答案或上网搜索答案。

（2）学生应将解题过程详细写出，对于涉及物理量及公式的应用应详细解释。

（3）解题时需结合所学的电场基本概念及电场力的作用原理进行分析。

（4）答案书写要规范，计算过程和结果需清晰明了，方便教师批改。

（5）注意解题的逻辑性和严密性，培养严谨的物理思维习惯。

四、作业评价教师根据学生作业的完成情况、解题过程的正确性及解题思路的清晰度进行评价。

评价内容包括知识点的掌握情况、解题技能的应用以及创新思维的体现。

对于优秀的学生作业，教师可给予表扬和鼓励，对于存在的问题和不足，应及时指出并指导改正。

五、作业反馈教师批改完作业后，需将作业反馈给学生。

反馈内容包括学生对知识点的掌握情况、解题过程中的错误及原因分析、改进建议等。

同时，教师可针对学生在作业中普遍存在的问题进行课堂讲解或辅导，帮助学生更好地掌握相关知识。

作业设计方案（第二课时）一、作业目标本次作业设计旨在通过具体题目和实践活动，使学生巩固带电粒子在电场中运动的相关概念和公式，深化理解电场对带电粒子作用力的本质和特点，培养学生的分析能力和计算能力，提升物理学习的兴趣和热情。