（作业本）第4节 带电粒子在电场中的运动（PPT课件）-【顶尖课课练】2025-2026学年高中物理必修第三册（鲁科版 2019）

1 作业本 第2章 电势能与电势差 第4节 带电粒子在电场中的运动 《顶尖课课练·物理（必修 第三册）（鲁科版）》配套课件 2 （限时45分钟） 1.下列带电粒子均从静止开始在电场力作用下做加速运动,经过相同的电 势差 后,哪个粒子获得的速度最大？( ) A A. 质子 B. 氘核 C. 粒子 D. 钠离子 解析 四种带电粒子均从静止开始在电场力作用下做加速运动，经过相 同的电势差，根据动能定理得,得 。由上式可 知，比荷 越大，速度越大；显然A选项中质子的比荷最大，故A正确。 3 2.如图所示，三个带电荷量相同、质量相等、重力不计的粒子、、 ， 从同一平行板间电场中的同一点 射入，在电场中的运动轨迹如图所示， 则下列说法中正确的是( ) D A. 三个粒子的加速度关系为 B. 三个粒子的加速度关系为 C. 三个粒子的入射速度关系为 D. 三个粒子的入射速度关系为 4 解析 三个带电粒子的电荷量相同，所受电场力相同，质量相等，故加 速度相同，选项A、B错误；三个带电粒子沿电场方向的位移 ,则运动时间 ，三个带电粒子沿平行极板方向 的位移 ,由此可得三个带电粒子入射速度关系为 ，故选项C错误，D正确。 5 3.真空中的某装置如图所示，其中平行金属板、 之间有加速电场， 、之间有偏转电场，为荧光屏。今有质子、氘核和 粒子均由 板从静止开始被加速电场加速后，垂直于电场方向进入偏转电场，最后 打在荧光屏上。已知质子、氘核和 粒子的质量之比为 ，电荷量 之比为 ，则下列判断中正确的是( ) B A. 三种粒子从 板运动到荧光屏经历的时间相同 B. 三种粒子打到荧光屏上的位置相同 C. 偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为 D. 偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为 6 解析 设加速电压为，偏转电压为 ，偏转极板 的长度为，板间距离为 ，在加速电场中，由动 能定理得，解得 ，三种粒 子从板运动到荧光屏的过程，水平方向做速度为 的匀速直线运动， 由于三种粒子的比荷不同，则不同，所以三种粒子从 板运动到荧光 屏经历的 时间不同，故A错误；根据推论 、 7 可知， 与粒子的种类、质量、电荷 量 无关，故三种粒子偏转距离相同，打到荧光屏上的 位置相同，故B正确；偏转电场的电场力做功为 ，则与 成正比，三种粒子的电荷量之 比为 ，则有电场力对三种粒子做功之比为 ，故C、D错误。 4.（多选）平行金属板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所示水平直线通过电容器，则在此 过程中，该粒子( ) BD 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 9 解析 带电粒子在平行金属板之间受到两个力的作用， 一是重力，方向竖直向下；二是电场力 ，方 向垂直于极板。因二力均为恒力，已知带电粒子做直 线运动，所以此二力的合力一定与粒子运动的直线轨 迹共线，电场力方向垂直极板向上，根据牛顿第二定律可知，该粒子做 匀减速直线运动，选项D正确，A、C错误；从粒子运动的方向和电场力 的方向可判断出，电场力对粒子做负功，粒子的电势能增加，选项B正确。 10 5.如图所示，场强大小为 、方向竖直向下的匀强 电场中有一矩形区域，水平边长为 ，竖直 边长为。质量均为、带电荷量分别为 和 的两粒子，由、两点先后沿和 方向以速 B A. B. C. D. 率 进入矩形区域（两粒子不同时出现在电场中），不计重力，若两粒 子轨迹恰好相切，则 等于 ( ) 11 解析 根据对称性，两粒子轨迹的切点位于矩形区域 的中心，则在 水平方向有，在竖直方向有，解得 。 故选项B正确，选项A、C、D错误。 12 6.虚线、 间存在如图所示的水平匀强电场，一带电粒子质量为 、电荷量为，从 点由静止开始 经电压为的电场加速后，垂直进入匀强电场中，从虚线 上的某点（图中未画出）离开匀强电场时速度方向与电场方向成 角。已知、间距为 ，带电粒子的重力忽略不计。求： 13 （1）带电粒子刚进入匀强电场时的速率 ； 答案 解析 由动能定理得 , 代入数据得 。 14 （2）水平匀强电场的场强大小； 答案 解析 粒子沿初速度方向做匀速运动： 。 粒子沿电场方向做匀加速运动： 。 由题意得 。 由牛顿第二定律得 。 联立以上各式并代入数据得 。 15 （3）、 两点间的电势差。 答案 解析 由动能定理得 。 联立以上各式并代入数据得 。 16 7.如图所示，三个质量相等的、分别带正电、负电和不带电的小球，以 相同速率在平行放置的带电金属板间的 点沿垂直于电场方向射入电场， 落在、、 三点，则( ) D A. 落到点的小球带正电、落到 点的小球带负电、 落到 点的小球不带电 B. 三小球在电场中运动时间相等 C. 三小球到达正极板的动能关系是 D. 三小球在电场中的加速度关系是 17 解析 在平行金属板间不带电小球、带正电小球和带 负电小球的受力分析如图所示： 三小球在水平方向上做匀速直线运动，则落在板上时 水平方向的距离与运动时间成正比，所以球运动时间最长， 球运动 时间最短，故B错误；由于竖直位移相同，根据,得 球竖直方 向的加速度最小，故球带正电，球加速度最大，故球带负电，则 球不带电，故A错误，D正确；三个球中，球的合力最小， 球的合力 最大，故三个球的合力做功关系 ,根据动能定理，三小 球到达正极板的动能关系是 ,故C错误。 18 8.（多选）如图所示，、 是真空中的两块平行金属板， 质量为、电荷量为的带电粒子，以初速度 由小孔进入 电场，当、间电压为时，粒子恰好能到达 板，如果 要使这个带电粒子到达、板间距的 后返回，下列措施 中能满足要求的是（不计带电粒子的重力）( ) BD A. 使初速度减为原来的 B. 使、 间电压加倍 C. 使、 间电压提高到原来的4倍 D. 使初速度和、间电压都减为原来的 19 解析 由，知,当 时， ,选项A错误；由,得 ，选项 B正确，C错误；当电压时，由 ,得 ,选项D正确。 20 9.在如图甲所示平行板电容器的、 两极板上加上如图乙所示的交变 电压，开始板的电势比 板高，这时两极板正中间原来静止的电子在 电场力作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说 法正确的是（不计电子重力）( ) C A. 电子先向板运动，然后向 板运 动，再返回 板做周期性来回运动 B. 电子一直向 板运动 C. 电子一直向 板运动 D. 电子先向板运动，然后向 板运 动，再返回 板做周期性来回运动 21 解析 由运动学和动力学规律画出如图所示的 图像，可知电子一直 向 板运动，C正确。 22 10.如图所示，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两极板间， 距下极板。两极板间的电势差为 。若两极板间电势差 减小到，则带电小球运动到极板上需要多长时间?取 答案 23 解析 选带电小球为研究对象，设它所带电荷量为 ,带 电小球受重力和静电力的作用。当 时，小球受力平衡，则有 。 当 时，带电小球向下极板做匀加速直线运 动 , 。 联立可得 。 24 11.半径为的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为 且 带正电荷的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如图所示，珠子所受 电场力是其重力的，将珠子从环上最低位置 点由静止释放，取 ， ,则： 25 （1）珠子所能获得的最大动能是多大? 答案 26 解析 珠子在等效最低点 时，受力如图。 设与之间的夹角为 ，则 , 可得 。 珠子在等效最低点 时具有最大动能。 27 珠子从到 的过程，电场力和重力做功，由动能定理得 。 解得珠子所能获得的最大动能 。 （2）珠子对环的最大压力是多大? 答案 29 解析 分析可得，珠子在等效最低点 处受到的压力最 大。 重力和电场力的合力 。 根据牛顿第二定律有 。 。 所以 。 根据牛顿第三定律知，珠子对圆环的最大压力是 。 30 ? �? �? �? �? �? �? �? �? �? �? �? �?3???e??7:2_??1Y?��?{ܡ??u??�?k?qw?cBⱬ??d?ۘU???6?g?^޵˲;?Nٶ????z??L??^l?�??�?a?h�:?>?�??DŽ?cY?�ɈE[?6?�;~??��t/?PNG � $$