10.5 带电粒子在电场中的运动 课后作业 -安徽2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

安徽高二上学期物理课后作业 （人教版必修三 第十章第5节带电粒子在电场中的运动） 一、作品基础信息 项目 填写内容 作品名称 带电粒子在电场中的运动——课后作业 学段学科 高中物理 适用年级 高二 教材版本 人教版 对应内容 必修三 第十章 第5节 带电粒子在电场中的运动 作业类型 课后作业 完成时长 总时长 45 分钟 设计者 李贞 二、设计背景与意图 1. 课标与教材分析 课标要求：《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》在必修课程“静电场”主题中要求：了解带电粒子在电场中的运动，能用动能定理分析带电粒子的加速，理解带电粒子在匀强电场中的偏转。对应物理观念与科学思维两方面核心素养，学业质量水平三。 教材地位：本节是静电场一章的综合应用课，把电场力、电场强度、电势差与动能定理、类平抛运动结合起来，是“力与运动”“功与能”两条主线的交汇点，也为示波管、质谱仪、离子注入等现代技术内容提供原理支撑。 · 教学重难点： 重点：带电粒子在电场中加速与偏转的规律。 难点：偏转阶段加速度由电场力决定，需与平抛的 g 相区分；多过程问题中初速度的衔接与临界条件的判断。 · 2. 学情分析 维度 具体描述 已有基础 已掌握匀强电场的场强与电势差关系、动能定理、平抛运动的分解方法，能处理不计重力的带电微粒问题。 现有困惑 加速与偏转两个阶段的能量关系容易混淆；对偏转加速度 的来源不清晰；对能否射出极板的临界问题缺乏判断方法。 差异分析 中等偏上学生能在提示下完成两段式分析；约三成学生对多过程与临界类问题仍感困难，需通过分层设置降低起步难度。 3. 设计意图 以“电场控制带电微粒”为主线，用离子推进器、静电除尘、喷墨打印、静电喷涂四个真实工业情境串联加速与偏转两类基本模型，在解决具体问题的过程中巩固动能定理与类平抛方法。分层设置使不同水平学生都有可完成的起点，拓展题通过开放性设问引导迁移应用。 三、作业目标 目标维度 编号 具体目标 对应核心素养 评价证据 知识理解 A 能说出带电粒子在电场中加速、偏转的受力与运动特点，写出相应基本关系式 物理观念 正确率、概念复述 能力运用 B 能运用动能定理求解加速问题，用类平抛方法求解偏转问题 科学思维 过程记录、方法选用 思维发展 C 能对加速与偏转的多过程问题建立模型，判断粒子能否射出极板 科学思维、科学探究 论证思路、临界判断过程 情感态度 D 体会电场控制带电微粒在工业与航天中的应用，形成用物理解释技术现象的意识 科学态度与责任 反思语、方案表述 四、作业内容与目标对应表 题号 题型 题目概要 对应作业目标编号 设计意图 参考答案/评价要点 1 计算题 氙离子经电压加速，求动能与出射速度 A、B 巩固加速模型与动能定理 见答案解析 2 计算题 带电颗粒在板间偏转，求加速度、侧移量与临界电压 A、B、C 巩固偏转模型，含临界判断 见答案解析 3 计算题 带电墨滴的加速与偏转组合 B、C 两段式过程的衔接与信息提取 见答案解析 4 计算题 由侧移量反求偏转电压 B、C 反向设问，考查公式变形能力 见答案解析 5 计算题 示波管中电子束的加速、偏转与屏上偏移 C、D 多过程综合，临界判断与逆向求解 见答案解析 五、作业评价 维度 A（优秀） B（良好） C（待改进） 权重 得分 知识理解 基础题全对，概念精确 少量细节错误 较多基础错误 20% 能力运用 方法恰当，过程清晰，理由充分 方法基本正确 方法不当或缺失 30% 思维发展 观点明确，论证充分，有独创性 表达清楚，欠缺深度 思路混乱，缺乏证据 30% 情感态度 主动投入，积极交流，乐于协作；学习目标明确，能主动反思改进 态度端正，能按要求完成任务；基本参与合作 学习态度消极，被动完成任务，合作意识弱 20% 6、 试题详情 第一部分 基础巩固（必做） 1．（原创）某离子推进器用于航天器姿态调整，其原理是把氙原子电离后，将离子经电场加速后喷出。一价氙离子（视为初速度为零）经电压的电场加速后射出。已知氙离子的质量为，电荷量为，不计重力和离子间的相互作用。 (1) 求氙离子离开加速电场时的动能； (2) 求氙离子喷出时的速度大小（结果保留 2 位有效数字）。 2．（原创）工业静电除尘装置中，一质量为、电荷量为的粉尘颗粒，以水平速度沿两平行金属板的中线射入板间。板长，板间距，板间电压，板间电场视为匀强电场，忽略重力和空气阻力。 (1) 求颗粒在板间运动的加速度大小； (2) 求颗粒离开电场时的侧移量； (3) 若要使颗粒恰好从金属板边缘飞出，板间电压最大不能超过多少？ 第二部分 能力提升（必做） 3．（原创）喷墨打印机通过给墨滴带电并用电场控制其落点。一质量为、电荷量为的墨滴，由静止经电压的电场加速后，沿垂直于电场方向进入偏转电场。偏转极板长，板间距，偏转电压，不计重力。 (1) 求墨滴进入偏转电场时的速度大小（结果保留 2 位有效数字）； (2) 求墨滴离开偏转电场时的侧移量。 4．（原创）汽车静电喷涂中，带电漆雾颗粒在电场作用下被吸附到车身表面。一质量为、电荷量为的漆雾颗粒，由静止经电压的电场加速后，沿垂直于电场方向进入偏转电场。偏转极板长，板间距，不计重力。 (1) 求颗粒进入偏转电场时的速度大小； (2) 要使颗粒离开偏转电场时偏离入射方向的距离为，偏转电压应为多大？ 第三部分 拓展探究（选做） 5．（原创·综合题）示波管是电学实验中的基本仪器，其简化结构如图。电子从阴极逸出后，由静止经电压的电场加速，再沿两平行偏转极板的中线垂直进入偏转电场。极板长、板间距，偏转电压为；极板右端到荧光屏的距离。已知电子的质量为、电荷量为，不计重力及电子间的相互作用，离开偏转电场后做匀速直线运动。 (1) 求电子进入偏转电场时的速度大小（结果保留 2 位有效数字）； (2) 当时，求电子打在荧光屏上的位置与屏中心的距离； (3) 若要使电子恰好从极板边缘飞出，最大不能超过多少？ (4) 若要求电子打在屏上的位置与屏中心的距离为，应调到多大？请判断该电压下电子能否射出偏转电场，并说明理由。 7、 答案与解析 1． 【答案】(1)；(2)。 【解析】 离子在加速电场中只受电场力作用，电场力做正功，粒子的动能增加。 (1)由动能定理得 代入数据得 (2)由得 代入数据得 易错提示：加速过程的位移未知，不能用或求解。一段加速电场求末速度，优先考虑动能定理。 2． 【答案】(1)；(2)；(3)最大不能超过。 【解析】 颗粒垂直进入匀强电场，做类平抛运动：沿板长方向匀速，垂直板面方向初速度为零、加速度恒定。 (1)板间场强，颗粒所受电场力，由牛顿第二定律得 代入数据得 (2)颗粒在板间的运动时间由沿板长方向的匀速运动决定， 垂直板面方向的侧移量 (3)恰好从金属板边缘飞出时，侧移量等于半板间距，即。由解出板间电压 代入数据得 所以板间电压不能超过。 易错提示：临界条件是侧移量等于半板距，而不是整个板距。侧移超过后颗粒已经打到板上，此后不再做类平抛运动，不能再套用同一个公式外推。 3． 【答案】(1)；(2)。 【解析】 (1)墨滴在加速电场中由静止出发，由动能定理得 解得并代入数据 (2)偏转阶段为类平抛运动，离开偏转电场时的侧移量 把代入，得化简形式 代入、得 方法提示：先加速后偏转的题目统一用，结果与粒子的电荷量、质量无关。若把第(1)问保留两位有效数字的代回定义式计算，会引入约 1.5% 的误差。 4． 【答案】(1)；(2)。 【解析】 (1)由动能定理得 代入数据得 (2)同第 3 题的化简关系，变形得 代入、、、得 易错提示：本题是反向设问，公式变形时容易把极板长与板间距写反。先写出正向关系式再整体移项，不要凭记忆代换。 5． 【答案】(1)；(2)；(3)不能超过；(4)，此时电子能射出偏转电场。 【解析】 (1)电子在加速电场中由静止出发，由动能定理得 代入数据得 (2)电子在偏转电场中做类平抛运动，加速度，运动时间，离开极板时的侧移量 出射速度的反向延长线过极板中点，故打在屏上的偏移量 消去得 代入、、、得 即打在荧光屏上的位置离屏中心。 (3)恰好从极板边缘飞出时。由解出偏转电压 代入数据得 所以偏转电压不能超过。 (4)由变形得 代入得 判断能否射出：此时电子在极板间的侧移量 因为，所以该电压下电子能射出偏转电场。 方法提示：示波管有两条通用结论——（与被加速粒子的电荷量、质量无关）和（屏离极板越远，同样的偏转量被放大得越多，这正是示波管灵敏度高的原因）。判断能否射出，只需比较与。 学科网（北京）股份有限公司 $