第十章 5 带电粒子在电场中的运动-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理必修第三册练习手册（人教版）

子在水平方向的位移为1，则有h=2d④，1=d⑤， 联立①②③④⑤式解得=之m+兰gh0,1 e (2)设粒子穿过G一次就从电场的右侧飞出，则金 属板的长度最短，由对称性知，此时金属板的长度为 1-2Vg, >"5.带电粒子在电场中的运动 1.A【解析】当带电粒子在电场中只受静电力作用 时，静电力作用会产生加速度，B、C、D中的运动情况 都有加速度，而A中匀速直线运动加速度为0，不可能 出现。 2.A【解析】假设平行板间的匀强电场场强为E, 根据牛顿第二定律和运动学公式，以-9为研究对象，有 号=日光以m为研究对象，有分·织 联立可得M:m=3:2。 3.B【解析】带电粒子垂直进入匀强电场中，只在 电场力作用下，做类平抛运动。所以电场力做正功，电 势能一定减少，动能则增加。故选B。 4.9.0x103.0x10【解析】根据动能定理，有q(U- U)-m-"m心，代入数据，解得=9.0x10V。将未 速度正交分解，根据平行四边形定则，有)，=V2-品= 3.0x104m/s。 5.C【解析】电子的运动过程可分为两个阶段，即 加速和偏转。①加速：e=2mi;②偏转：L=d,h 子验综合得合品，因此要提高灵装度则 需要增大L或减小U或减小d,故选C。 6.(1)8x105m/s2(2)1.5x109s(3)不能 【解桥】()a=点-点-登8×I0m公。 (2)当电子从正中间沿着垂直于电场线方向以2×10？m/s 的速度飞人时，若能飞出电场，则电子在电场中的运动 时间为t=L=1.5x10s。(3)在AB方向上的位移为 y4.得y09m,号-05cm,所以号.故 电子不能飞出电场。 7.AD【解析】设加速电场的电压为U,偏转电场 参考答案与解析。 的板间距离为山，根据动能定理得g,=m,解得= V2②四，进人镜转电场后飞行时间：，偏转距离 分·点·八张，可见，粒子的偏转距离 与粒子的质量和电荷量均无关，所以它们会打在屏幕的 同一位置，D正确；偏转电场对粒子做功为W=qEy, 与电荷量、场强和偏转距离有关，所以A正确；三种粒 子打到屏上时的动能一样大，但它们的质量不同，所以 速度不同，B错误；粒子的质量越大，运动到屏上所用 的时间越长，C错误。 8.A【解析】电子在板间做类平抛运动，侧移y= md，飞出偏转电场后，匀速直线运动，侧移y gUL? (2)M,爽光屏上的亮点坐标y与偏转电压U成正 比，又由图像可知Uct,故Yo∝t,荧光屏上的亮点沿y 轴方向做匀速运动，A正确。 9.AB【解析】根据题述，匀强电场中等势面间距 相等，相邻等势面之间的电势差相等。设相邻等势面之 间的电势差为U,根据电子从a到d的过程中克服电 场力所做功为W=6eV,电场方向水平向右。由W山= 3eV,联立解得U=2V。已知b的电势为2V,则平面 c上的电势为0，故A正确；由于之间的电势差为 4U=8V,一电子经过a时的动能为10eV,由于题述没 有指出电子速度方向，若该电子速度方向指向左或指向 上或下，则该电子就到达不了平面f,故B正确；由于 题述没有指出电子速度方向，故C、D错误。 10.C【解析】由于不知道两粒子的电性，故不能确 定M板和N板的电势高低，故A错误；根据题意垂直 M板向右的粒子，到达N板时速度增加，动能增加，则 电场力做正功，电势能减小，故平行M板向下的粒子 到达N板时电场力也做正功，电势能同样减小，故B 错误；设两板间距离为d,对于平行M板向下的粒子刚 好从N板下端射出，在两板间做类平抛运动，有号 0d,d=之a,对于垂直M板向右的粒子，在板间做匀 加速直线运动，因两粒子相同，在电场中加速度相同， 有(V7o-2al,联立解得去，-2，放C正 确，D错误。故选C。 11.(1)4E5E al 57 N 高中物理必修第三册（人教版） (2)粒子由bc边离开电场时，E=2V(E'-E) gL 粒子由cd边离开电场时，E=E'-E gL 【解析】(1)粒子在电场中做类平抛运动，在垂直 于电场方向：L=vot, 在平行于电场方向：上分入2织， ，2m2m,4 gL 根据功能定理有gEL=Eg-E,则E=qEL+E=5Ek。 (2)若粒子由bc边离开电场，则，，=9E上gEL m 由动能定理得-m-,E=2VEE到 4E gL 若粒子由cd边离开电场，由动能定理得qEL=E'-E, 所以E=E'-E gL >专题训练三 带电粒子在周期变化 电场中的运动 1.B【解析】由于电极XX'加的是扫描电压，电极 YY'之间所加的电压是信号电压，所以荧光屏上会看到 的图形是B。 2.A【解析】粒子在第一个号内，做匀加速直线运 动，子时刻速度最大，在第二个子内，电场反向，粒 子做匀减速直线运动，到T时刻速度为0，以后粒子的 运动要重复这个过程。 3.D【解析】0子，电子向右做加速运动：子子 42 过程中电子向右减速运动，召~3江过程中电子向左加 24 速，粱-了过程中电子向左减速，D清足条件。 4.(1)0.4m(2)6x10V 【解析】(1)设质子进人漂移管B的速度为g,电 源频率、周期分别为f、T,漂移管B的长度为L,则T= },l子，联立解得L=-04m (2)设质子进人漂移管E的速度为E,相邻漂移管 间的加速电压为U,电场对质子所做的功为W。质子从 漂移管B运动到E电场做功W',质子的电荷量为q、 质量为m,则W=gU、=3,w=分mi-分mi,联 立解得U=6x10V。 5.(1)2gL,方向与的夹角为30°(2)见 3dm 58 解析 【解析】(1)打出粒子的速度都是相同的，在沿电 场线方向速度大小为，= Uq.T=UwT,所以打出速 dm 3 3dm 度大小为"=V+=1WV3L+gL2 3dm -+3dm） 2gC,设速度方向与o的夹角为6，则an6== 3dm vo V3,.6-30。 1 (2)当粒子由t=nT时刻进入电场，向下侧移最大， 则验等+胎号写监号 2dm 7qUT2 18dm 当粒子由=nT+2T时刻进入电场，向上侧移最大， 3 则s=g·(3）广=18m T2gUoT2 2dm ,在距离0中点下方 g,T至上方范围内有粒子打出。 18dm 18dm 6)06s≤1≤14s(2)子-7 【解析】()电子在A、B板内时，前子内被诚 速，后？内被加速，由图可知T=4,在0~子时间内， 当=0时，便不可以从B板穿出，由动能定理，可有 cM=7m0-E,4=120V,由U-图像，不难求得 U1≥120V的时间为0.6s≤t≤1.4s。 即在这段时间内，飞过A板的电子被瞬间截止，不能 从0，穿出，在了一T时间内，电子被加速，可穿出B板。 (2)设电子以某一最小速度”射入偏转电场刚好落 在M板右侧边缘，此条件为号-子7·品片了。 由动能定理，可求加速电场对该电子做功为W=eU=Eu Ea.E=m250 eV.eU.-F-E=130 eV, 2d =135V。由图可知，在号-7时间内，满足≥ 130V的时间为2.65~3.35s,此段时间内射人A板的电 子可穿过B板且从MN板右侧飞出。 7.(1)E=3mg(2)E=2m(d+g2) 【解析】(1)设电场强度的大小为E,小球B运动的 加速度为α。根据牛顿定律、运动学公式和题给条件，有N 高中物理必修第三册（人教版） 5.带电粒子在电场中的运动 基础练)匀 知识点面加速电场问题 电场力外不计其他力的作用)（) 1.一带电粒子在电场中只受静电力作用时， A.电势能增加，动能增加 它不可能出现的运动状态是() B.电势能减少，动能增加 A.匀速直线运动 C.电势能和动能都不变 B.匀加速直线运动 D.上述结论都不正确 C.匀变速曲线运动 4.一质量为4.0×105kg、电量为2.0×109C D.匀速圆周运动 的带正电质点，以4.0×104m/s的速度垂 2.如图所示，一充电后的平行板电容器的两 直于电场方向从a点进入匀强电场区域， 极板相距1。在正极板附近有一质量为M、; 并从b点离开电场区域。离开电场时的速 电荷量为g(g>0)的粒子；在负极板附 度为5.0x104m/s。由此可知，电场中a、 近有另一质量为m、电荷量为-g的粒子。 b两点间的电势差U= V:带电 在电场力的作用下，两粒子同时从静止开： 质点离开电场时，速度在电场方向的分量 始运动。已知两粒子同时经过一平行于正 为 ms。(不考虑重力作用) 极板且与其相距21的平面。若两粒子间 5.如图是一个示波器工作原理的示意图，电 子经电压为的加速电场后以速度o垂 相互作用力可忽略，不计重力，则M:m 直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是 为() h,两平行板间的距离为d,电势差为U2, 板长为L,为了提高示波管的灵敏度（每 单位电压引起的偏转量h)可采取的方 U 。9 法是() 第2题图 A.3:2 B.2:1 C.5:2 D.3:1 知识点2偏转电场问题 第5题图 3.带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时（除 36)练 第十章静电场中的能量 -o A.增大两板间电势差U 知识点3示波器工作原理 B.尽可能使板长L短些 7.(多选)如图所示，氕核、氘核、氚核三 C.尽可能使板间距离d小一些 种粒子从同一位置无初速地飘入电场线 D.使加速电压U1升高一些 水平向右的加速电场E,之后进入电场 6.如图所示，两块长3cm的平行金属板A、 竖直向下的匀强电场E2发生偏转，最后 B相距1cm,并与450V直流电源的两 打在屏上。整个装置处于真空中，不计 极相连接，如果在两板正中间有一电子 粒子重力及其相互作用，那么() (m=9×10-31kg,e=-1.6×10-19C),沿着垂 直于电场线方向以2×10？m/s的速度飞 入，求： (1)电子在金属板间运动时的加速度大小。 (2)如果电子能从金属板间飞出，求电子 在电场中的飞行时间。 第7题图 (3)判断电子能否从平行金属板间飞出。 A.偏转电场E2对三种粒子做功一样多 -A 0 B.三种粒子打到屏上时的速度一样大 C.三种粒子运动到屏上所用时间相同 +。 B 第6题图 D.三种粒子一定打到屏上的同一位置 ! 提升练)习 8.示波器是一种多功能电学仪器，可以在荧 处有一个与两板中心线垂直的范围很大的 光屏上显示出被检测的电压波形。它的工 荧光屏，中心线正好与屏上坐标原点相 作原理等效为下列情况：（如图甲所示） 交，电子通过极板打到荧光屏上将出现亮 真空室中电极K发出电子（初速不计）， 点，若在A、B两板间加上如图乙所示的 经过电压为U的加速电场后，由小孔S: 变化电压，则荧光屏上的亮点运动规律 沿水平金属板A、B间的中心线射入板； 是() 中。在两极板右侧且与极板右端相距D 练 37 N 高中物理必修第三册（人教版） M板中点处的粒子源发射两 个速度大小为vo的相同粒子，垂直M板 向右的粒子，到达N板时速度大小为 V2vo；平行M板向下的粒子，刚好从 N板下端射出。不计重力和粒子间的相 互作用，则() A.M板电势高于N板电势 B.两个粒子的电势能都增加 第8题图 C.粒子在两板间的加速度为a=2 A.沿y轴方向做匀速运动 B.沿x轴方向做匀速运动 D.粒子从N板下端射出的时间t= C.沿y轴方向做匀加速运动 (V2-1)L 2vo D.沿x轴方向做匀加速运动 11.如图所示，边长为L的正方形区域abcd 9.(多选)如图中虚线a、b、c、d、f代表 匀强电场内间距相等的一组等势面，已 内存在着匀强电场。电荷量为q、动能 为E的带电粒子从a点沿ab方向进入 知平面b上的电势为2V。一电子经过a 电场，不计重力。 时的动能为10eV,从a到d的过程中克 (1)若粒子从c点离开电场，求电场强 服电场力做的功为6eV。下列说法正 度的大小和粒子离开电场时的动能。 确的是() (2)若粒子离开电场时动能为E',则电 场强度为多大？ d- 第9题图 A.平面c上的电势为0 B.该电子可能到达不了平面f C.该电子经过平面d时，其电势能为4eV 第11题图 D.该电子经过平面b时的速率是经过d时 的2倍 M 10.如图所示，带等量异种电荷 的两正对平行金属板M、N 间存在匀强电场，板长为L (不考虑边界效应)。0时刻， 第10题图 38)练