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

作业大赛模板（通用版） 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 【高二年级】 教材版本 【2019人教版】 对应内容 【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_30_分钟 设计者 【张忠龙】 二、设计背景与意图 1. 课标与教材分析 · 课标要求：本作业通过对带电粒子在电场中加速、偏转问题的分析，强化学生对带电粒子在电场中运动的分析能力、推理能力，培养学生的科学思维 · 教材地位： 在上一章“静电场”和本章“静电场中的能量”学习了电场力、电场强度、电势差、电场力做功等基础知识后，本节是这些知识在具体问题中的综合应用和深化。它促使学生将抽象的电场概念转化为分析具体运动过程的工具。通过本节学习，学生将掌握分析带电粒子在电场中运动的基本方法。这些方法（如运动的合成与分解、功能关系）是后续学习带电粒子在磁场中运动、复合场中运动以及电磁感应等更复杂问题奠定基础。 · 教学重难点： 重点：1.带电粒子在电场中的加速问题（动能定理法）； 2.带电粒子在匀强电场中的偏转问题（类平抛运动规律）； 3.示波管的工作原理。 难点： 1.是否考虑重力的判断； 2.类平抛运动的分解——垂直电场方向匀速、沿电场方向匀加速； 3."加速+偏转"组合模型中侧移量和偏转角与m、q无关的结论推导。 2. 学情分析 维度 具体描述 已有基础 学生已经学习了电场力、电场强度、电势差、电场力做功等基础知识，在必修二中掌握了运动的分解方法和运动学基础公式 现有困惑 学生虽然学过平抛运动，但面对电场中的偏转时，无法顺利将运动分解为“沿初速度方向的匀速直线运动”和“沿电场力方向的初速度为零的匀加速直线运动”。学生会过度依赖牛顿第二定律和运动学公式，缺乏优先使用能量观点（动能定理、能量守恒）解题的意识。因为加速极板和偏转基板尺度都是很小的，学生很难想象电子、质子等微观粒子在电场中运动的速度、加速度和时间尺度。 差异分析 · 优秀学生对牛顿运动定律、平抛运动公式、动能定理、能量守恒等力学核心概念掌握得非常牢固。他们能迅速将力学中的“平抛运动”模型迁移到电场中，实现“类平抛”的顺利建构。 · 薄弱学生力学基础本身就存在漏洞。分不清平抛运动中水平方向和竖直方向的独立性，对动能定理的适用条件模糊。当这些缺陷遇到电场这个新情境时，就会被放大，导致他们无法建立正确的物理模型。 3. 设计意图（一段话讲清即可） 本作业为了加强学生对带电粒子在电场中加速与偏转的模型的建设，通过分层设问，培养学生运动的合成与分解思想及能量观念，提升综合解题能力。 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 识记/复述/解释/辨别 带电粒子在电场中加速和偏转的规律及公式 物理观念 正确率、概念复述 能力运用 B 运用 运动的合成与分解（类平抛）及动能定理 方法/策略解决 加速、偏转 科学思维 过程记录、方法选用 思维发展 C 比较、概括、推理、评价、创新 不同电场情境（如恒定电场与交变电场）下粒子的运动规律与能量转化关系 科学探究 论证思路、创意思维体现 情感态度 D 认同/体验 物理学在现代科技（如粒子加速器、喷墨打印机）中的文化/价值，形成 将物理知识应用于实际生活的意识或习惯 科学态度与责任 反思语、作品倾向 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 单选题 不同比荷的粒子在同一电场中加速 A 让学生理解不同比荷的粒子在同一电场中加速后的动能只与电荷与质量的比值有关 参考答案B/动能定理的初步应用 2 单选题 带电平行板电容器，从负极静置释放一个电子，分析到达正极板时的速度和加速度，若将平行板电容器电容器距离增大为原来的2倍，到达正极板时的速度和加速度与第一次有何不同 A、B 本题主要考查了牛顿第二定律及动能定理的应用，知道平行板电容器充电后与电源断开，此时电容器极板上的电荷量不变；改变两极板间距，则场强不变 参考答案D/考查电容器动态分析与带电粒子加速运动 3 单选题 两个电荷量不同的带电粒子以相同速度垂直进入平行板电容器中发生偏转，两带电粒子均打在同一极板上，分析两个粒子的质量和运动时间 B 本题主要考查带电粒子在电场中偏转的知识，知道带电粒子运动时间与垂直电场线运动的距离有关，平行电场线做初速度为零的匀加速直线运动。 参考答案D/考查类平抛运动的分解与综合计算 4 单选题 平行板电容器中加上随周期变化的电场，带电粒子由静止释放后，平行板电容器中运动方向的判断 B、C 本题考察带电粒子在平行板电容器中加速和减速运动的判断，正向电压下加速，反向电压会减速，但是要判断清楚加速时间和减速时间，再能确定运动的方向。 参考答案C/考查交变电场中粒子运动过程分析 5 单选题 粒子在直线粒子加速器，由于周期变化电场的作用，要使粒子每次在两个金属筒之间加速，在金属筒中做匀速，每个金属筒的长度也都是要符合一定规律的，本题需要让学生会判断在进入不同金属筒的速度和金属筒的长度。 B、C  本题考察粒子在直线粒子加速器中加速情况，需要让学生理解，粒子进入每个金属筒的速度和每个金属筒的长度都是要符合一定规律 参考答案B/考查多过程加速与匀速运动的综合分析 6 多选题 喷墨打印机工作原理，不计重力的墨汁微粒，带电后在偏转电场中偏转后，最终打在直面上 A、C 本题考察学生的审题，题中明确说明，墨汁微粒不计重力且带负电，做类平抛运动，轨迹是抛物线，向正极板偏转 参考答案AC/考查理论联系实际的能力 7 单选题 电子先在U1电场中加速，之后进入U2电场中偏转，分析电子离开偏转电场的偏转角 B、C 本题考察带电粒子先加速后偏转的问题，考察学生对公式的推到和应用 参考答案B/考查加速与偏转的综合推导 8 计算题 在匀强电场中，电子以一定的初速度从确定的坐标点偏转出电场，判断电场的大小和方向，计算运动时间 B、C 本题考察学生对粒子在匀强电场中偏转，s让学生熟练应用运动学公式解决问题 参考答案【见解析】/考查综合计算与逻辑推理能力 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 1、 质子（）、α粒子（）、钠离子（Na＋）三个粒子分别从静止状态经过电压为U的同一电场加速后，获得动能最大的是（　　） A．质子（） B．α粒子（） C．钠离子（Na＋） D．都相同 2、 如图所示，一个平行板电容器充电后与电源断开，从负极板处静止释放一个电子(不计重力)，设其到达正极板时的速度为v1，加速度为a1.若将两极板间的距离增大为原来的2倍，再从负极板处静止释放一个电子，设其到达正极板时的速度为v2，加速度为a2，则( ) A． ， B． B．， C． ， D． D．， 3、 如图所示，带电量之比为的带电粒子A、B，先后以相同的速度从同一点射入平行板电容器中，不计重力，带电粒子偏转后打在同一极板上，水平飞行距离之比为，则带电粒子的质量之比以及在电场中飞行时间之比分别为(    ) A．1：1， 2：3 B．2：1， 3：2 C．1：1 ，3：4 D．4：3， 2：1 4、 在如图甲所示的平行板电容器A、B两板上加上如图乙所示的交流电压，开始时B板的电势比A板的高。这时在两板中间的电子由静止在静电力作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下列说法正确的是（不计电子重力）（　　） A．电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性运动 B．电子一直向A板运动 C．电子一直向B板运动 D．电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做周期性运动 5、 粒子直线加速器在科学研究中发挥着巨大的作用，简化如图所示：沿轴线分布O（为薄金属环）及A、B、C、D、E5个金属圆筒（又称漂移管），相邻漂移管分别接在高压电源MN的两端，O接M端。质子飘入（初速度为0）金属环O轴心沿轴线进入加速器，质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为T，在金属圆筒之间的狭缝被电场加速，加速时电压U大小相同。质子电量为e，质量为m，不计质子经过狭缝的时间，则（　　） A．质子从圆筒E射出时的速度大小为 B．圆筒E的长度为T C．MN所接电源是直流恒压电源 D．金属圆筒A的长度与金属圆筒B的长度之比为 6、 喷墨打印机的简化模型如图所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上。则微滴在极板间电场中（　　） A．向正极板偏转 B．电势能逐渐增大 C．运动轨迹是抛物线 D．运动轨迹与电荷量无关 7、 如图所示，电子在电势差为U1的电场中由静止加速后，垂直射入电势差为U2的偏转电场。在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是（　　） A． U1变大，U2变大 B．U1变小，U2变大 C.U1变大，U2变小 D．U1变小，U2变小 8、 如图所示，在xOy平面的第I象限内有与y轴平行的有界匀强电场。一电子以垂直于y轴的初速度v0从P（0，2L）点射入电场中，并从A（2L，0）点射出电场。已知电子的电荷量大小为e，质量为m，不计电子的重力。求： (1)判断第I象限内电场的方向； (2)电子从P点运动到A点的时间； (3)匀强电场的电场强度大小。 7、 答案与解析 1、 【B】 【解析】由动能定理得 可知U相同，α粒子带的正电荷多，电荷量最大，所以α粒子获得的动能最大。 故选B。 2、 【D】 【解析】平行板电容器充电后与电源断开，将两板间距离增为原来的2倍，此时电容器极板上的电荷量不变，根据 ，C=Q/U和E=U/d可知电场强度 ，则E不变，则根据牛顿第二定律得：a=qE/m，则a1∶a2=1∶1；将两板间距离增为原来的2倍，则C变为原来的一半，则极板之间的电势差是原来的2倍，电子从负极移动到正极的过程中运用动能定理得：，解得：，速度： ，故D正确，ABC错误．故选D． 3、 【D】 【解析】两个带电粒子垂直射入电场中做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，则水平方向有 相等，所以，则得： 竖直方向有： 因为E、y、v0相等，则得： 故选D。 4、 【C】 【解析】在前半个周期内，B板的电势高，电场的方向向右，电子受到的电场力方向水平向左，电子向左做初速度为零的匀加速直线运动，在后半个周期，电场水平向左，电子所受的电场力水平向右，电子向左做匀减速直线运动直到速度为零，然后进入第二个周期，重复之前的运动，由此可知，电子在每个周期内先向左做初速度为零的匀加速直线运动，然后向左做匀减速直线运动，如此反复，由图示图象 所以电子一直向B板运动。 故选C。 5、 【B】 【解析】A．质子从O点沿轴线进入加速器，质子经5次加速，由动能定理可得 质子从圆筒E射出时的速度大小为 选项A错误； B．质子在圆筒内做匀速运动，所以圆筒E的长度为 选项B正确； D．同理可知，金属圆筒A的长度 金属圆筒B的长度 则金属圆筒A的长度与金属圆筒B的长度之比为，选项D错误； C．因由直线加速器加速质子，其运动方向不变，由题图可知，A的右边缘为负极时，则在下一个加速时需B右边缘为负极，所以MN所接电源的极性应周期性变化，选项C错误。 故选B。 6、 【AC】 【解析】A．由于微滴带负电，电场方向向下，因此微滴受到的静电力方向向上，微滴向正极板偏转，故A正确； B．偏转过程中静电力做正功，根据静电力做功与电势能变化的关系，电势能减小，故B错误； CD．微滴在垂直于电场方向做匀速直线运动，位移x=vt 沿电场反方向做初速度为零的匀加速直线运动，位移 ，， 解得 此为抛物线方程，并从式中可以看出，运动轨迹与电荷量q有关，故C正确，D错误。． 故选AC。 7、 【B】 【解析】带电粒子在电场中的加速，由动能定理得 设偏转电场两板间间距为，板长为，则电子通过偏转电场的时间 电子在偏转电场中的加速度大小为 电子射出偏转电场时与电场垂直方向的速度大小为 电子射出偏转电场时偏转角的正切值为 所以U1变小，U2变大一定能使电子的偏转角变大。 故选B。 8、 【(1)竖直向上；(2)；(3)】 【解析】 (1)因电子做类平抛运动向下偏转，则其所受电场力竖直向下，电子带负电，受力方向和电场强度的方向相反，故第一象限的电场强度竖直向上； (2)电子从P点运动到A点受恒力与初速度垂直，做类平抛运动， 水平方向为匀速直线运动 可得运动时间为 (3)电子在竖直方向做匀加速直线运动，由 ， 联立可得 学科网（北京）股份有限公司 $