第十章 第5节 第2课时 带电粒子在电场中运动的应用-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版2019 江苏专用）

在点则片立得宁些司 所以电场右边界线与b点的距离为0. 第二种情况：如图2，如果6点在电场内，电y1 场的右边界在b点的右方，设电场左边界 a 线与b点的距离为x,则1=，因为L=1 I gE x2 2mL ,则电场左 2·m·2,所以x=0NE】 图2 边界线位于b点左方√ L 处，右边界线位于b点右方 gE )处 第三种情况：如图3，整个电场都在b点的y1 1,qE.2 左方，一定有%2·m <L 注意到少5，· x to m vo 可求得x= o L962 gEs 见电场的右边界在6点左方 L92 g2m6 处 第2课时带电粒子在电场中运动的应用 白题 基础过关 1,A解析：设经加速电场后的速度为粒，由动能定理有 2心，由牛顿第二定律有a胎由运动学公式可得 y=,=上联立可得y=4,所以可得子= 1 U.L 石4d0,由表 达式可知，提高灵敏度的方法为增大L或减小d或减小U, 与U2无关故选A 2.D解析：在0~2。时间内，扫描电压扫描一次，信号电压完 成个周期的变化，当U为负的最大值时，电子打在荧光 屏上有负的最大位移，此时Ux为负，电子打在荧光屏上水 平方向有负的位移：当U为正的最大值时，电子打在荧光 屏上有正的最大位移，此时Ux为正，电子打在荧光屏上水 平方向有正的位移，故D正确，ABC错误故选D. 3.D解析：粒子在电场中加速，由电场力做功，有gU= 1 2可，在偏转电场中做类平抛运动，山=，y 2m, 2 ,a-9.vd mdK2,由此可得92d GP,故选n 4.A解析：设周期为T时，正离子从左极板向右运动，先做？ 的匀加速运动，再做！的匀减速运动，到达右极板时，速度 恰好减为零 必修第三册 根据图像可知，加速和诚速运动的加速度相同，位移相同，是 Ug 完全对称的运动.其加速度为a= dm 则根据匀加速运动的速度公式-0==.T dm 4 又由动能定理得2-0=之山，解得T=√ m 为使该离子能在两极间来回振动而不撞在两极上，则T< ,品故选九 5.-600V≤U≤2600V解析：微粒恰好从A,B极板右侧边 缘飞出时，水平方向做匀速直线运动，可得L=:,竖直方向 做类平抛运动，可得子=a,联立解得a=16?,由牛 顿第二定律可得，当粒子从A板右侧边缘飞出时满足 U 9 d-mg=ma, 当粒子从B板右侧边缘飞出时满足mg-9=ma, 联立解得U,=2600V,U2=-600V, 故A、B间电压U的取值范围为-6O0V≤U≤2600V. 黑题 应用提优 1,A解析：根据亮延的位置可知电子在偏转电极间的电场 中分别向X极和Y极偏转，所以电子在两个电场中受到电 场力的方向应分别朝向X极和Y极，所以极板X和极板Y 都应带正电.故选A. 2,C解析：A.墨汁微粒在偏转电场中做类平抛运动，出偏转 电场后做匀速直线运动，选项A错误：BC.墨汁微粒出偏转 电场后做匀速直线运动，且反向延长线平分水平位移，如图 所示，由图可知m0=,m0=’,又g,=a=吗 l,t= L,联立解得两偏转板间的电压是U=5.0x10V,B错误， C正确：D.由以上式子整理得y,(L+ ,为了使纸 2mdv 上的字体放大10%，可以把偏转电压提高10%，D错误故 选C 信号输入 偏转电场 纸」 回流槽 墨金带电室 3.A解析：AB. 2 ~T时间内的加速度为a,0~T小球在竖 直方向上的位移为零，根据运动学公式可得yr= ()g()(任'=0. U 解得a=3g,F=4,E= 黑白题20 根据牛顿第二定律可得受mg=m,联立解得口：4物测 A正确，B错误； C小球在T时刻在竖直方向的分速度为，=一g2 T a2=g, 小球从0点射出时在竖直方向有分速度，故速度方向不可 能水平，C错误； D=乙时刻，小球竖直方向速度大小为号，运动方向向下。 2 将继续向下运动，不是最低点，D错误故选A 压轴挑战 1 4.B解析：A根据g心，=2m6,粒子离开加速器时速度为 2网0，故A错误； B.粒子平移器电场中的偏转量为=2， 又g2=ma,b=g,得-4 故B正确； C.根据类平抛运动的特点和对称性，粒子在两平移器之间 做匀速直线运动的轨迹延长线分别过平行板中点，根据几何 关系可知△d=L,故C错误： D.偏转位移y,= U。L 由A选项可知当加速电压增大时，粒 2mva 子进入平移器的速度增大，粒子在平移器中竖直方向偏转量 变小，粒子可以离开平移器，位置比原来靠下，故D错误故 选B. 专题探究四带电体在不同类型电场中的运动 黑题 专题强化 1.A解析：A.因为带电微粒做直线运动，则微粒受力平衡，根 器平衡条件有9兰，得U:号负电有受电场力方向向 上，所以电场方向竖直向下，则pw>,所以U=mg吧 故A错误；B重力做功mgd,微粒的重力势能诚小，由于微粒 做匀速直线运动，动能不变，根据能量守恒定律得，微粒的重 力势能减小了mg4,故B正确；C.电容器的电容C=?- ,放C正确；D.在Q不变时，仅将极板N向下平移，由E= mgd V==4把知，电场强度不变，微粒仍受力平衡，微粒仍 d Cd sS 沿直线从极板间射出，故D正确.本题选择错误的，故选A 2.D解析：小球做圆周运动的等效最高点与A点关于圆心对 称，当小球在等效最高点且速度最小时，绳子的拉力为零，此 参考答案与解析 时的合力F=心0=2g,根据牛顿第二定律得2g: m,解得=√2L,从等效最高点到等效最低点，由动 能定理可得2mg·2L= d-配解得4Vg, 1 故ABC错误，D正确.故选D. 3,C解析：AB.将小球的运动沿水平和竖直方向正交分解，水 平分运动为初速度为零的匀加速直线运动，竖直分运动为竖 直上抛运动，根据对称性，可知小球从A到M与从M到B的 时间相等，而水平方向为初速度为零的匀加速直线运动，在 连续相等的时间间隔内位移之比为1：3，则小球水平位移 x2与x,的比为3：1，AB错误；CD.物体从A到M水平方向 恒力做功W,=Fx,=6J,则从A到B,W=F(1+x2)= 4W,=24」，根据能量守恒可知小球到达B点时的动能为 Eg=Eo+W'=8J+24J=32J,C正确，D错误故选C. 4.C解析：微粒在上面的电场中匀速下落，受重力和电场力 平衡，进人下面电场，电场力变大，根据牛顿第二定律，微粒 具有向上的加速度，所以微粒做匀减速运动到速度为0，又 返回做匀加速直线运动，进人上面的电场又做匀速直线运 动，速度大小仍然等于.故C正确，ABD错误故选C. 5.C解析：由题意知，粒子在B点速度垂直于电场方向，所以 从A到B的过程中在竖直方向先加速后减速，故电场力先 做正功后做负功，故A错误：粒子从A到B在竖直方向发生 了位移，故AB的连线与电场方向不垂直，故B错误；粒子在 水平方向一直做匀速直线运动，所以在A、B两点处动能相 等，故C正确：在区域1内由牛顿第二定律得4，-，离开 m 区城I时由速度公式得？，=a41,在区城Ⅱ内由牛顿第二定 律得4，=，由速度公式得g,=,,因B,=2E,所以 刀 4=2a4=2,放D错误.故选C 6.C解析：将小球的运动沿着水平方向和竖直方向进行分 解，水平方向不受外力，故小球在水平方向一直以速度，做 匀速直线运动，故A正确：小球在电场区时，受到竖直向下 的重力和竖直向上的电场力，若电场力与重力大小相等，二 力平衡，小球能做匀速直线运动，故B正确：若场强大小为 ，则电场力等于mg,在电场区小球所受的合力为零，在无 q 电场区小球做匀加速运动，故经过每个电场区时小球匀速运 动的速度均不等，因而小球经过每一电场区的时间不等，故 C错误；当场强大小为2m8时，电场力大小等于2mg,在电场 区小球所受的合力大小等于mg,方向竖直向上，加速度大小 等于g,方向竖直向上，根据运动学公式，经过第一个无电场 1 区d=2所，=，经过第-个电场区d=h25, 1-2,联立解得4=2，”2=0，接下来小球的运动重复前面 黑白题21第2课时 带电粒子在电场中运动的应用 白题 限时：l7min 题型1示波管的原理 Uz d U:2d 1.如图所示为示波管的示意 A.U L B.U 图.左边为加速电场，右边水 Uz d CU⑦ U 2d 平放置的两极板之间有竖 D.U L 直方向的偏转电场.电子经电压为U,的电场加 速后，射入偏转电压为U,的偏转电场，离开偏 转电场时，电子离荧光屏中心0的侧移为y 单位偏转电压引起的偏转距腐（亿）称为示波 (第3题) (第4题) 器的灵敏度.设极板长度为L,极板间距为d, 4.如图甲所示，一平行板电容器两板间距为d, 通过调整一个参量，下列方法可以提高示波器 在一板内侧附近有一带电量为q、质量为m的 的灵敏度的是 ) 正离子，为使该离子能在两极间来回振动而 ( A.增大LB.增大dC.增大U1D.减小U 不撞在两极上，在两极间加上如图乙所示交 2.如图甲所示为示波管原理图，若其内部竖直偏 变电压，此交变电压的周期应有 ( ) 转电极Y之间的电势差按照如图乙所示的 A.T<4d B.T>4d m 规律变化，水平偏转电极XX'之间的电势差按 照如图丙所示的规律变化，则在荧光屏上会看 D.T>2d m 到的图形是 C.read 5.两平行金属板A、B水平放置，一个质量为m= 电子枪： 5×106kg,电荷量为q=2.0×109C的带负电 微粒（重力影响不能忽略），以v。=2m/s的水 偏转电极】 平速度从两板正中位置射入电场，如图所示 A、B间距为d=4cm,板长L=10cm.要使该微 粒能穿过电场，求A、B间电压UB的取值范 围.(g取10m/s2) 题型2带电粒子在电场中的临界问题 3如图所示，一个重力不计的带电粒子，从粒子 源飘入（初速度很小，可忽略不计）电压为U 的加速电场，经加速后从小孔S沿平行金属板 A、B的中心线射入，A、B板长为L,相距为d, 电压为U2则带电粒子能从A、B板间飞出，应 该满足的条件是 ( 必修第兰册引黑白题038 黑题 应用提 限时：20min 1.(2024·宁夏银川期中)示波管由电子枪、偏3.如图甲所示，两平 转电极和荧光屏组成，如图所示.如果在荧光 行金属板A、B放 A 0-----0 屏上P点出现亮斑，那么示波管中的( 在真空中，间距为 亮斑 d,00'为板间水 电子枪！9 平中线，AB板间的电势差U随时间t的变化情 况如图乙所示有一个质量为m、电荷量为g的 :偏转电极 带电小球，从0点以。的速度水平射入电场.T A.极板X应带正电，极板Y应带正电 时刻小球恰好从O'点射出电场，小球运动过程 B.极板X'应带正电，极板Y应带正电 中未与极板相碰则下列说法正确的是( C.极板X应带正电，极板Y应带负电 D.极板X'应带正电，极板Y应带负电 A.板间电压U=4mgd 9 2.喷墨打印机的结构原理如图所示，其中墨盒可 B.板间电压U= 3mgd 以发出半径为1×105m的墨汁微粒.此微粒 2 经过带电室时被带上负电，带电的多少由计算 C.小球从O'点射出时速度方向水平 机按字体笔画高低位置输入信号加以控制.带 D.t=一时刻，小球运动到最低点 2 电后的微粒以一定的初速度进入偏转电场，经 压轴挑战 过偏转电场发生偏转后，打到纸上，显示出字 体.无信号输入时，墨汁微粒不带电，沿直线通 4.如图装置是由粒子加速器和平移器组成，平 移器由两对水平放置、间距为△d的相同平行 过偏转电场而注入回流槽流回墨盒.设偏转极 金属板构成，极板间距离和板长均为L加速 板长L,=1.6cm,两板间的距离d=0.50cm,偏 电压为U。,两对极板间偏转电压大小相等均 转板的右端到纸的距离L2=2.4cm.若一个墨 为U。,电场方向相反.质量为m,电荷量为+q 汁微粒的质量为1.6×10~0kg,所带电荷量为 的粒子无初速地进入加速电场，被加速器加 1.25×10-2C,以20m/s的初速度垂直于电场 速后，从平移器下板边缘水平进入平移器，最 方向进入偏转电场，打到纸上的点与原射入方 终从平移器上板边缘水平离开，不计重力.下 向的距离是1.0mm(不计空气阻力和墨汁微 列说法正确的是 粒的重力，可以认为偏转电场只局限在平行板 △d +Uo L 电容器内部，忽略边缘电场的不均匀性)，下 列说法正确的是 ( m 信号棉入 ,偏转电场 纸 U.o 回流袖 A.粒子离开加速器时速度大小。= 墨盒带电室 m A.墨汁从进入偏转电场到打在纸上，做类平 B.粒子通过左侧平移器时，竖直方向位移大 抛运动 B.两偏转板间的电压是2.0×103V 小号 C.两偏转板间的电压是5.0×102V C.△d与2L相等 D.为了使纸上的字体放大10%，可以把偏转 D.只增加加速电压，粒子将不能从平移器离开 电压降低10% 进阶突破拔高练PO6 第十章黑白题039