新教材人教版高中物理必修第三册 带电粒子在电场中运动的综合问题 2022新高考一轮复习课件
人教版高一物理必修第三册第十章 10.5带电粒子在电场中的运动 -习题
1 普通高中教科书物理必修第三册第十章第5节
《带电粒子在电场中的运动》习题
执笔：天津市葛沽第一中学 刘李斌
【基础练习】
1．如图所示，M和N是匀强电场中的两个等势面，相距为d，电势差为U，一质量为m(不计重力)、电荷量为－q的粒子以速度v0通过等势面M射入两等势面之间，则该粒子穿过等势面N的速度应是( )
A．2qUm B．v0＋2qUm
C．v20＋2qUm D．v20－2qUm
2．如图所示，在匀强电场(电场强度大小为E)中，一带电荷量为－q的粒子(不计重力)的初速度v0的方向恰与电场线方向相同，则带电粒子在开始运动后，将( )
A．沿电场线方向做匀加速直线运动
B．沿电场线方向做变加速直线运动
C．沿电场线方向做匀减速直线运动
D．偏离电场线方向做曲线运动
3．电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍能使电子穿过该电场。则电子穿越平行板间的电场所需时间 ( )
A．随电压的增大而减小
B．随电压的增大而增大
C．与电压的增大无关
D．不能判定是否与电压增大有关
4．让质子和氘核的混合物沿与电场垂直的方向进入匀强电场，要使它们最后的偏转角相同，这些粒子进入电场时必须具有相同的 ( )
A．初速度 B．初动能 C．加速度 D．无法确定
5．(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
2 ( )
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
6．一束电子流在经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d＝1.0 cm，板长l＝5.0 cm，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]加速过程，由动能定理得eU＝12mv20 ①
进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动l＝v0t ②
2022届高考物理一轮复习 专题八 带电粒子在磁场中运动的临界和多解问题学案 新人教版
2022届高考物理一轮复习 专题八 带电粒子在磁场中运动的临界和多解问题学案 新人教版
- 1 - / 17- 1 - 专题八 带电粒子在磁场中运动的临界和多解问题
考点一 带电粒子在磁场中运动的临界极值问题
多维探究
解决带电粒子在磁场中的临界极值问题的关键
(1)以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口，运用动态思维，寻找临界点，确定临界状态，由磁场边界和题设条件画好轨迹、定好圆心，建立几何关系．
(2)寻找临界点常用的结论：
①刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．
②当速度v一定时，弧长(或弦长)越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长．
③当速度v变化时，圆心角越大，运动时间越长．
题型1|求运动时间的极值
例1 [2020·全国卷Ⅰ，18]一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，𝑎𝑏̂为半圆，ac、bd与直径ab共线，ac间的距离等于半圆的半径．一束质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子，在纸面内从c点垂直于ac射入磁场，这些粒子具有各种速率．不计粒子之间的相互作用．在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为( )
A. 7π𝑚6𝑞𝐵 B. 5π𝑚4𝑞𝐵 C. 4π𝑚3𝑞𝐵 D. 3π𝑚2𝑞𝐵
题型2|求磁感应强度的极值
例2 [2020·全国卷Ⅲ，18]真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和2022届高考物理一轮复习 专题八 带电粒子在磁场中运动的临界和多解问题学案 新人教版
- 2 - / 17- 2 - 3a的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示．一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场．已知电子质量为m，电荷量为e，忽略重力．为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为( )
A. 3𝑚𝑣2𝑎𝑒 B. 𝑚𝑣𝑎𝑒
【步步高】2020年高考物理大一轮 第六章 专题6 带电粒子在电场中的运动 新人教版选修3-1
专题6 带电粒子在电场中的运动
导学目标 1.能利用动能定理、能量守恒分析解决带电粒子的加速与偏转问题.2.能利用分解运动的方法处理带电粒子的类平抛运动．
一、带电粒子在电场中的加速
[基础导引]
如图1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，下列说法正确的是
( )
①两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大
②两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大
③与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关
④以上解释都不正确
[知识梳理]
带电粒子在电场中加速，若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子________的增量．
(1)在匀强电场中：W＝qEd＝qU＝12mv2－12mv20或F＝qE＝qUd＝ma.
(2)在非匀强电场中：W＝qU＝12mv2－12mv20.
思考：带电粒子在电场中的运动是否考虑重力？
二、带电粒子在电场中的偏转
[基础导引]
分析带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场后的运动性质(如图2 图1 所示)． [知识梳理]
1．进入电场的方式：一个质量为m、带电荷量为q的粒子，以初速度v0________于电场线方向进入两平行金属板间的匀强电场，两板间的电势差为U.
2．受力特点：粒子所受电场力大小________，且电场力的方向与初速度v0的方向垂直．
3．运动特点：做________________运动，与力学中的平抛运动类似．
4．运动规律(两平行金属板间距离为d，金属板长为l)：
三、示波管
[知识梳理]
1．构造：(1)____________，(2)____________．
2．工作原理(如图3所示)
图3
(1)如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线运动，打在荧光屏________，在那里产生一个亮斑．
(2)YY′上加的是待显示的____________．XX′上是机器自身产生的锯齿形电压，叫做
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.𝑒𝑑ℎ𝑈 h
C.𝑒𝑈𝑑ℎ D.𝑒𝑈ℎ𝑑
答案D
解析电子从O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12𝑚𝑣02=eUOA。因E=𝑈𝑑,UOA=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
答案C
解析粒子在电场中做类平抛运动,由h=12·𝑞𝐸𝑚(𝑥𝑣0)2得x=v0√2ℎ𝑚𝑞𝐸。由v0√2ℎ𝑚𝑎𝐸𝑞𝑎𝑞𝑏𝑚𝑏,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
答案B
解析在加速电场中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(
高中物理(新人教版)必修第三册课后习题：第十章习题课 带电粒子在电场中运动的四种题型【含答案及解析】
习题课:带电粒子在电场中运动的四种题型
合格考达标练
1.
如图,两平行的带电金属板水平放置。若在两板中间a点从静止释放一带电微粒,微粒恰好保持静止状态,现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°,再由a点从静止释放一同样的微粒,该微粒将( )
A.保持静止状态
B.向左上方做匀加速运动
C.向正下方做匀加速运动
D.向左下方做匀加速运动
答案D
解析两平行金属板水平放置时,带电微粒静止,有mg=qE,现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°后,两板间电场强度方向逆时针旋转45°,静电力方向也逆时针旋转45°,但大小不变,此时静电力和重力的合力大小恒定,方向指向左下方,故该微粒将向左下方做匀加速运动,选项D正确。
2.(2021山东潍坊联考)空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随x变化的图像如图所示(沿x轴正方向为电场强度正方向)。下列说法正确的是( )
A.O点的电势最低
B.x2点的电势最高
C.x1和-x1两点的电势相等
D.x1和x3两点的电势相等
答案C
解析由题图可得电场线以O点为中心指向正、负方向,沿电场线方向电势逐渐降低,所以O点的电势最高,选项A、B错误;E-x图像与横轴所围的面积表示电势差,因图像关于O对称,所以从O点到x1点和从O点到-x1点电势降落相等,故x1和-x1两点的电势相等,选项C正确;x1、x3两点的电场强度大小相等,沿电场线方向电势逐渐降低,电势不相等,选项D错误。
3.如图所示,一个平行板电容器充电后与电源断开,从负极板处释放一个电子(不计重力),设其到达正极板时的速度为v1,加速度为a1。若将两极板间的距离增大为原来的2倍,再从负极板处释放一个电子,设其到达正极板时的速度为v2,加速度为a2,则( )
A.a1∶a2=1∶1,v1∶v2=1∶2
B.a1∶a2=2∶1,v1∶v2=1∶2
C.a1∶a2=2∶1,v1∶v2=√2∶1
必修三第十章第5节带电粒子在电场中的运动
必修三第十章第5节《带电粒子在电场中的运动》说课稿
今天我说课的内容是新人教版高中物理必修三第十章第5节《带电粒子在电场中的运行》。本章是高中物理电学内容的第二章。前一章从力的视角来研究电场性质，而本章则从能的视角进一步研究电场的性质。物理学中的“电能”究竟说的是什么，本章将给学生一个清晰的认识;初中所说的“电压”是什么，学了本章之后，会真正了解电压的物理意义。带电粒子在电场中的运动，实际上是第九、十两章最后的应用小结。它汇集了带电粒子运动与静电力的制约关系、系统电势能与机械能的转化等问题，是提升“运动与相互作用观”“能量观”的很好载体。本课教学承担着实现本单元教学目标的任务，为了更好地教学，下面我将从课程标准、教材分析、教学目标和学科核心素养、教学重难点、学情分析、教学方法、教学准备、教学过程等方面进行说课。
一、说课程标准
普通高中物理课程标准（2017版2020年修订）【内容要求】：“3.1.5知道匀强电场中的电势差与电场强度的关系。能分析带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的物理现象。”
二、说教材分析
在前面研究静电场性质的基础上，本节处理带电粒子在电场中运动的问题。本节内容由带电粒子在电场中的加速、带电粒子在电场中的偏转、示波管的原理三部分组成。教学内容的梯度适当，安排也符合学生的认知规律。其中示波管的原理为拓展学习内容，不仅对力学、电学知识的综合能力有较高的要求，而且要求有一定的空间想象能力。
三、说教学目标
1、会从运动和力的关系的角度、从功和能量变化的关系的角度分析带电粒子在匀强电场中的加速问题。
2、知道带电粒子垂直于电场线进入匀强电场运动的特点，并能对偏移距离、偏转角度、离开电场时的速度等物理量进行分析与计算。
3、了解示波管的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响。
4、通过解决带电粒子在电场中加速和偏转的问题，加深对从牛顿运动定律和功能关系两个角度分析物体运动的认识，以及将匀变速直线运动分解为两个方向上的简单运动来处理的思路的认识。
2022物理第八章静电场第2节电场能的性质学案
20222
- 1 - 第2节 电场能的性质
必备知识预案自诊
知识梳理
一、静电力做功和电势能
1。静电力做功
（1）特点：静电力做功与 无关,只与电荷量和电荷移动过程始、末位置间的电势差有关。①
(2）计算方法
①W=qEd，只适用于匀强电场,其中d为带电体在沿
的位移.
②WAB=qUAB，适用于 。
2。电势能
(1）定义:电荷在电场中具有的 ,称为电势能.
(2）说明:电势能具有相对性，通常取无穷远或大地为电势能零点。
3。静电力做功与电势能的关系
（1)静电力做的功等于电荷 ,即WAB=𝐸p𝐸−𝐸p𝐸。
(2）通过WAB=𝐸p𝐸−𝐸p𝐸可知:静电力对电荷做多少正功，电荷电势能就减少多少;静电力对电荷做多少负功,电荷电势能就增加多少.
（3)电势能的大小:由WAB=𝐸p𝐸−𝐸p𝐸可知,若令𝐸p𝐸=0，则𝐸p𝐸=WAB，即一个电荷在电场中某点具有的电势能，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置过程中静电力所做的功。 20222
- 2 - 二、电势、等势面
1。电势
（1）定义:电荷在电场中某一点的 与它的
的比值。
（2)定义式：φ=𝐸p𝐸。
(3）相对性：电势具有相对性,同一点的电势因 的选取不同而不同.②
②注:电势是标量,有正负之分，其正(负）表示该点电势比零电势高(低）。
2。等势面
(1)定义:电场中 的各点构成的面.
（2)等势面的特点
①等势面一定与电场线 ,即与电场强度的方向 .
②在 上移动电荷时电场力不做功。
③电场线总是从 的等势面指向 的等势面.
④等差等势面越密的地方电场强度越 ，反之越 .
三、电势差
1.定义:电荷在电场中,由一点A移到另一点B时,电场力所做的功WAB与移动的电荷的电荷量q的比值。
2.定义式:UAB=𝐸𝐸𝐸𝐸。③
2022届高中物理新教材同步必修第三册 模块综合试卷(一)
模块综合试卷(一)
(满分：100分)
一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)
1．(2021·江苏宿迁市高一期中)关于电场强度，下列认识正确的是( )
A．若在电场中的P点不放试探电荷，则P点的电场强度为0
B．点电荷的电场强度公式E＝kQr2表明，点电荷周围某点电场强度的大小，与该点到场源电荷距离r的二次方成反比
C．电场强度公式E＝Fq表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍
D．匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同
答案 B
解析 电场强度取决于电场本身，与有无试探电荷无关，A错误；点电荷的电场强度公式E＝kQr2表明，点电荷周围某点电场强度的大小，与点电荷的电荷量成正比，与该点到场源电荷距离r的二次方成反比，B正确；场强公式E＝Fq只是为研究电场的方便，采用比值法下的定义，所以电场强度的大小与该点所放试探电荷的电荷量不成反比，C错误；据场强方向的规定，正电荷所受静电力的方向与该点的场强方向相同，负电荷所受静电力的方向与该点的场强方向相反，故D错误．
2.(2019·全国卷Ⅰ)如图1，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则( )
图1
A．P和Q都带正电荷
B．P和Q都带负电荷
C．P带正电荷，Q带负电荷
D．P带负电荷，Q带正电荷 答案 D
解析 对P、Q整体进行受力分析可知，在水平方向上整体所受静电力为零，所以P、Q必带等量异种电荷，选项A、B错误；对P进行受力分析可知，Q对P的库仑力水平向右，则匀强电场对P的静电力应水平向左，所以P带负电荷，Q带正电荷，选项C错误，D正确．
3.(2020·黄山市高二期末)某区域的电场线分布如图2所示，M、N、P是电场中的三个点，则下列说法正确的是( )
图2
A．P、N两点场强不等，但方向相同
2022版新教材高考物理一轮复习第7章静电场及其应用第1讲库仑定律电场强度学案鲁科版
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- 1 - / 17 第1讲 库仑定律 电场强度
课标要求 考情分析
3.1.1通过实验，了解静电现象。能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象。
3.1.2 知道点电荷模型。知道两个点电荷间相互作用的规律。体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法。
3.1.3 知道电场是一种物质。了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法。会用电场线描述电场。
3.1.4 了解生产生活中关于静电的利用与防护。
3.1.5 知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势和电势差的含义。知道匀强电场中电势差与电场强度的关系。能分析带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的物理现象。
3.1.6 观察常见的电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象。能举例说明电容器的应用。 1．新高考例证
2020年某某高考卷第10题，考查同种电荷电场线的分布情况，比较圆周上各点电势高低及引入带负电的试探电荷后比较电势能的大小。
2．新高考预测
(1)以选择题的形式考查电场力的性质、电场能的性质及电容器的基本特点和规律。
(2)在计算题中把电场力的性质和能的性质与牛顿运动定律、功能关系结合起来，以带电粒子在电场中运动为模型进行综合考查。
知识体系
第1讲 库仑定律 电场强度 word文档
- 2 - / 17
一、电荷及电荷守恒定律
1．元电荷、点电荷
(1)元电荷：e×10－19 C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍。
(2)点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点电荷。点电荷是一种理想化模型。
2．电荷守恒定律
(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。
(2)三种起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。
高考物理第一轮复习方略 8.3带电粒子在复合场中的运动
1 《全程复习》2014届高考物理全程复习方略（人教版-第一轮）课时提能演练（含详细解析）8.3带电粒子在复合场中的运动 B
(40分钟 100分)
一、选择题(本题共8小题，每题9分，至少一个答案正确，选不全得5分，共72分)
1.利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域.如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差UCD,下列说法中正确的是( )
A.电势差UCD仅与材料有关
B.若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UCD＜0
C.仅增大磁感应强度时，电势差UCD变大
D.在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平
2.场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场正交，复合场的水平宽度为d，竖直方向足够长，如图所示.现有一束带电荷量为+q、质量为m的粒子以各不相同的初速度v0沿电场方向射入场区，则那些能飞出场区的粒子的动能增量ΔEk可能为( )
A.dq(E+B) B.qEdB
C.qEd D.0
3.如图，空间某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域沿直线运动，从C点离开区域;如果这个区域只有电场，则粒子从B点离开场区;如果这个区域只有磁场，则粒子从D点离开场区;设粒子在上述三种情况下，从A到B点、A到C点和A到D点所用的时间分别是t1、t2和t3，比较t1、t2和t3的大小，则有(粒子重力忽略不计)( )
A.t1=t2=t3 B.t2＜t1＜t3
C.t1=t2＜t3 D.t1=t3＞t2
4.(2012·南京模拟)如图所示，从S处发出的热电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转.设两极板间电场强度为E，磁感应强度为B.欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是( ) 2