2.课时跟踪检测练 第十章 静电场中的能量 07 十一 带电粒子在电场中的运动（课件PPT）-【满分思维】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）配套课件

该高中物理课件聚焦带电粒子在电场中的运动，通过质子疗法、示波管等实际情境导入，系统整合动能定理、类平抛运动等知识，衔接电场力与能量观念，为学生构建从基础到综合应用的学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过模型建构（如类平抛运动分析）和科学推理（动能定理应用）解析问题，结合细胞膜电位等实例渗透科学态度与责任。分层设计基础、综合、创新题，助力学生提升解题能力，也为教师提供丰富教学资源。

十一　带电粒子在电场中的运动 (40分钟　70分) (选择题1~6题,8~10题,每小题6分,共54分) 【基础全面练】 1.(2025·酒泉高二检测)某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中,质子先被加速到具有较高的能量,然后被引向轰击肿瘤,杀死其中的恶性细胞,如图所示。若质子的加速长度为x,质量为m,电荷量大小为e,质子由静止被加速到v,则加速匀强电场的电场强度大小为(　　) A. B. C. D. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解析】选A。加速质子过程中,由动能定理可得eEx=mv2-0,解得加速匀强电场的电场强度大小为E=,故选A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 2.如图所示,A、B为匀强电场中同一条电场线上的两点,一个带负电荷的粒子从A点由静止释放,仅在静电力的作用下从A点运动到B点。以下图像中能正确描述位移x、静电力F、速度v和加速度a各物理量随时间变化的是 (　　) √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解析】选D。从A点由静止释放,仅在静电力的作用下从A点运动到B点,则粒子受电场力恒定做初速度为零的匀加速直线运动,则x=at2,位移随时间变化图像为抛物线,故A错误;在匀强电场中,受电场力恒定,故B错误;粒子受电场力恒定做初速度为零的匀加速直线运动,速度随时间均匀增加,故C错误;粒子受力恒定,加速度不变,故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 3.(2025·中山高二检测)如图所示,一平行板电容器两极板间距离为d,极板间电势差为U,一个电子从O点沿垂直于极板的方向射入两极板间,最远到达A点,然后返回。已知OA两点相距为h,电子质量为m,电荷量为e,重力不计。下列说法正确的是 (　　) A.电子在O点的电势能高于在A点的电势能 B.电子返回到O点时的速度与从O点射入两极板间时的速度相同 C.电子从O点射出时的速度v0= D.OA间的电势差UOA=U √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解析】选D。电子在A点的动能的最小,根据能量守恒,电子在A点的电势能的最大,故电子在O点的电势能低于在A点的电势能,故A错误;电子在运动过程中,只受到电场力作用,故电势能与动能之和不变,故返回到O点时的电势能与从O点射入两极板间时的电势能相同,故返回到O点时的速度大小与从O点射入两极板间时的速度大小相同,但是方向相反,故B错误;根据动能定理eh=m,解得电子从O点射出时的速度为v0=,故C错误;OA间的电势差为UOA=U,故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 4.如图所示是一个示波管工作的原理图,电子经过加速后以速度v0垂直进入偏转电场,离开电场时偏转量是h,两个平行板间距离为d,电势差为U,板长为l,每单位电压引起的偏转量()叫示波管的灵敏度。若要提高其灵敏度,可采用下列哪种办法(　　) A.增大两极板间的电压 B.尽可能使板长l做得短些 C.尽可能使板间距离d减小些 D.使电子入射速度v0大些 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解析】选C。竖直方向上电子做匀加速运动,故有h=at2=,则=,可知,只有选项C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 5.带电粒子沿水平方向靠近上极板射入匀强电场,当偏转电压为U1时,带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出;当偏转电压为U2时,同一带电粒子沿②轨迹落到B板中间;设粒子两次射入电场的水平速度相同,则两次偏转电压之比为 (　　) A.U1∶U2=1∶8 B.U1∶U2=1∶4 C.U1∶U2=1∶2 D.U1∶U2=1∶1 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解析】选A。带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,水平位移为x=v0t,两次运动的水平位移之比为2∶1,两次运动的水平速度相同,故运动时间之比为t1∶t2=2∶1,由于竖直方向上的位移为h=at2,h1∶h2=1∶2,故加速度之比为1∶8,又因为加速度a=,故两次偏转电压之比为U1∶U2=1∶8,故A正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 6.(2025·达州高二检测)如图,有HHe(质量之比为1∶4,电荷量之比为1∶2)两种带正电粒子分别在电压为U1的加速电场中的O点由静止开始加速,然后射入电压为U2的平行金属板间的偏转电场中,入射方向与极板平行,在重力大小不计,两带电粒子均能射出平行板电场区域的条件下(　　) A.两种粒子在离开加速电场时速度之比为1∶1 B.两种粒子在离开加速电场时速度之比为1∶2 C.两种粒子在偏转电场中的竖直位移之比为1∶1 D.两种粒子在偏转电场中的竖直位移之比为1∶2 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解析】选C。 选项 选项剖析 对错 A 粒子在加速电场中,由动能定理可得qU1=mv2, v=,得= × B × C 粒子在偏转电场中做类平抛运动,由L=v0t,y=at2,a=,得y=,与比荷无关,得= √ D × 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 7.(16分)(2025·杭州高二检测)如图所示,有一电子(电荷量为e、质量为m)由静止开 始经电压为U1的电场加速后,在两平行板正中央处垂直进入平行板间的匀强电场, 并且恰能从下板右边缘飞出电场。两板间距为d,板长为l,不计电子重力。 (1)求电子经过U1加速后获得的速度大小。(5分) 答案:(1)　 【解析】(1)电子加速过程,根据动能定理有eU1=m 解得v0= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 (2)若U1=1 500 V,d=2.0 cm,l=5.0 cm,则两平行极板所加偏转电压U2为多大。(5分) 答案:(2)480 V　 【解析】(2)电子在偏转电场中l=v0t,y=at2,又a==,y=,解得U2==480 V (3)求电子经过下板右边缘时的动能大小。(答案用字母符号e、U1、U2表示,无须 代入数据)(6分) 答案:(3)eU1+eU2 【解析】(3)电子经加速和偏转全过程,根据动能定理有Ek=eU1+eU2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【综合应用练】 8.(2025·廊坊高二检测)如图所示,人体的细胞膜由磷脂双分子层组成,双分子层之间存在电压(医学上称为膜电位),使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内。初速度为v0的正一价钠离子仅在电场力的作用下,从细胞膜外A点刚好运动到细胞膜内B点。将膜内的电场看作匀强电场,已知正一价钠离子质量为m,电子电荷量为e,细胞膜的厚度为d。下列说法正确的是(　　) A.B点电势高于A点电势 B.膜内匀强电场的场强E= C.钠离子匀减速直线运动的加速度大小a= D.钠离子在B点的电势能为EpB=m √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解析】选A。初速度为v0的正一价钠离子仅在电场力的作用下,从细胞膜外A点刚好运动到细胞膜内B点,可知电场力做负功,电场方向由B指向A,根据沿电场线方向电势逐渐降低,可知B点电势高于A点电势,故A正确;正一价钠离子做匀减速直线运动,刚好到达B点,即到达B点时速度为零,根据运动学公式可得0-=-2ad,解得加速度大小为a=,根据牛顿第二定律可得eE=ma,可得E=,故B、C错误;设A点电势为φA,由于只受电场力作用,所以动能与电势能之和保持不变,则有m+ eφA=0+EpB,可得钠离子在B点的电势能为EpB=m+eφA,由于不清楚A点电势是否为0,故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 9.(多选)(2025·福州高二检测)如图所示,示波管由电子枪、竖直方向偏转电极YY'、水平方向偏转电极XX'和荧光屏组成。电极XX'的长度为l、间距为d、两极板间电压为U,电极XX'的右边缘距荧光屏的水平距离为s。YY'极板间电压为零,电子枪加速电压为10U。电子刚离开金属丝的速度为零,从电子枪射出后沿OO'方向进入偏转电极。已知电子电荷量为e,质量为m,则电子 (　　) A.以v0=的速度水平进入偏转电极XX' B.离开偏转电极XX'时的速度为v= C.打到荧光屏上的位置距O'点的水平距离为x=d+ D.从进入偏转电极XX'开始到打到荧光屏所经历的时间为t=(l+s) √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解析】选A、D。根据动能定理10Ue=m,解得电子水平进入偏转电极XX'的速度v0=,选项A正确; 电子在偏转电极XX'时有l=v0t,a=,离开偏转电极时有vy=at==,合速度为v==,选项B错误;离开偏转电极时速度的偏转角tanθ==,打到荧光屏上的位置距O'点的水平距离为x=(s+)tanθ=(s+),选项C错误;从进入偏转电极XX'开始到打到荧光屏上,水平方向一直做匀速运动,则所经历的时间为t= =(l+s),选项D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【拓展创新练】 10.(多选)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(+q,m)、(+q,2m)、(+3q,3m)、(-q,m),它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中,电场方向与y轴平行,不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正确的是(　　) √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解题指南】解答本题从以下三方面入手: (1)粒子沿x轴正方向做匀速直线运动,沿y轴方向做初速度为零的匀加速直线运动; (2)求出t时刻竖直方向偏转位移的大小; (3)根据电场线方向向上、向下两种情况进行分析判断。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解析】选A、D。带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,加速度为a=,由类平抛运动规律可知,带电粒子在电场中运动时间为t=,离开电场时,带电粒子的偏转角的正切值为tanθ===,因为四个带电的粒子的初速度相同,电场强度相同,极板长度相同,所以偏转角只与比荷有关,前面三个带电粒子带正电,一个带电粒子带负电,所以一个粒子与另外三个粒子的偏转方向不同;(+q,m)粒子与(+3q,3m)粒子的比荷相同,所以偏转角相同,轨迹相同,且与(-q,m)粒子的比荷也相同,所以(+q,m)、(+3q,3m)、(-q,m)三个粒子偏转角相同,但(-q,m)粒子与前两个粒子的偏转方向相反;(+q,2m)粒子的比荷比(+q,m)、(+3q,3m)粒子的比荷小,所以(+q,2m)粒子比(+q,m)、(+3q,3m)粒子的偏转角小,但都带正电,偏转方向相同,故选A、D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 $