专题09 带电粒子在电场中的运动 2025-2026学年高二上物理必修三人教版2019 期中复习课件知识点+习题

人教版2024必修三期中复习专题05带电粒子在电场中的运动带电粒子的分类及受力特点1

粒子微粒示例电子、质子、α粒子等。液滴、油滴、尘埃、小球等。特点一般不考虑重力。一般不能忽略重力。受力分析在匀强电场中带电粒子所受静电力为恒力(qE),在非匀强电场中带电粒子所受静电力为变力。是否考虑带电粒子的重力，需根据问题情境判断。考点01带电粒子在电场中的加速两种处理思路(1)力和运动的关系——牛顿第二定律带电粒子受到静电力作用而加速，用牛顿第二定律求解加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等。(2)功和能的关系——动能定理静电力对带电粒子做功，引起带电粒子能量发生变化，当运动过程只涉及位移、速率时，可通过功能关系分析，运用动能定理或能量转化与守恒定律求解。2考点01带电粒子在电场中的加速带电粒子的偏转1运动情况如图10-5-2所示，质量为m、带电荷量为q的粒子以速度v。沿垂直电场线的方向射入板长为1、板间距离为d、板间电压为U的两平行板中央，忽略粒子重力和电容器的边缘效应，则带电粒子在偏转电场中做类平抛运动。处理方法运动的合成与分解。受力情况只有电场力，F=qE。初速度V0≠0,v0的方向与F的方向垂直。加速度速度偏转角考点02带电粒子在电场中的偏转运动性质沿极板方向：匀速直线运动，l=v0t。垂直极板方向：初速度为零的匀加速直线运动。偏转距离说明①以相同的初速度v。进入同一偏转电场的带电粒子，无论m、q是否相同，只要m/q相同，即比荷相同，则偏转距离y和速度偏转角θ都相同。②以相同的初动能Ek₀进入同一偏转电场的带电粒子，无论m是否相同，只要q相同，则偏转距离y和速度偏转角θ都相同。考点02带电粒子在电场中的偏转两个重要推论2推论1粒子从偏转电场中射出时，其速度的反向延长线与初速度方向的交点平分沿初速度方向的位移。证明考点02带电粒子在电场中的偏转推论2不同的带电粒子(电性相同，初速度为零),经同一电场加速后，再进入同一偏转电场，则它们的运动轨迹必定重合。证明考点02带电粒子在电场中的偏转例题：某种金属板M受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的速度方向，速度大小也不相同。平行M放置一个金属网N，在M、N间连一电流表，如图（a）所示，将在电流表中检测到电流；如果在M、N之间加电压U，如图（b）所示，调节电压U的大小，观察电流表中的电流大小。下列说法正确的是（）A．图（a）中流过电流表的电流方向为从a到bB．图（b）中当U增大时，电流表的读数也增大C．图（b）中当U增大到某一值时电流表的读数可能为零D．所有电子从M板到金属网N均做匀减速直线运动C考点02带电粒子在电场中的偏转解：A.由题意可知，光打到M板上，电子从M到N，在电流表内从a到b；由电流方向为正电荷定向移动的方向，可知电流方向为从b到a,故A错误；D.由图的电压可知，电场方向为水平方向，从左向右，电子受静电力方向为水平向左；电子速度方向从M板到N板，具体方向未知，但一定是向右侧的，故光电子的速度方向与电场力方向的夹角为钝角，（当电子的速度方向沿金属板M板面方向时，静电力方向与电子速度方向间的夹角为直角，该方向射出的电子是不会在两板间运动），故电子在两板间做减速运动；匀减速直线运动的条件：合力与速度方向相反，故初始速度方向为水平向右的电子，做匀减速运动；初始速度方向斜向右上方或右下方的电子考点02带电粒子在电场中的偏转都不做匀减速直线运动，故D错误；B.由D选项分析可知，电子在运动过程中会减速，U增大，到达N极板电子速度越小；若电压足够大，则电子不能到达右侧，即到达右侧的电子数减少，电流表的读数减小，故B错误；C.若电压足够大，使水平初速度最大的电子，都不能到达右侧，则电流为0，故C正确。故选：C。考点02带电粒子在电场中的偏转示波管的结构及功能(如图10-5-5所示)(1)电子枪：发射高速电子。(2)偏转电极YY':使电子束竖直偏转(加信号电压);偏转电极XX':使电子束水平偏转(加扫描电压)。(3)荧光屏：显示作用。1考点03示波管的原理工作原理(1)偏转电极不加电压时从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏的中心点形成一个亮斑。(2)在偏转电极XX'(或YY')加电压时若所加电压稳定，则电子偏转，偏转后射到荧光屏上的某一点，形成一个亮斑(不在中心)。2考点03示波管的原理

考点03示波管的原理

考点03示波管的原理解：A．示波器可以用来观察电信号随时间的变化情况，故A正确；B．重力的施力物体是地球，方向竖直向下，故B正确；C．物体在地球附近绕地球运动时，根据万有引力定律可知，太阳的作用可以忽略，故C正确；D．根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的焦点处，故D错误。本题选不正确的，故选：D。考点03示波管的原理扫描电压扫描电压呈锯齿形状，又称锯齿电压，如图10-5-10所示。扫描电压加在XX′偏转电极上(向右为正方向),待显示的信号电压加在YY′偏转电极上。1考点04扫描电压及应用实际应用(1)仅在XX′偏转电极上加扫描电压，荧光屏上将出现一个亮斑从左向右移动，由于视觉暂留现象，会在x轴上看到一条亮线，如图10-5-11所示。2考点04扫描电压及应用(2)如果再在YY'偏转电极上加恒定电压U,屏上将看到一条平行于x轴的亮线，如图10-5-12所示。(3)在XX′间加扫描电压，在YY′间加交流信号电压，两个信号周期相同，则任何时刻两个信号同时作用于电子。实际上扫描电压的作用相当于时间轴，将U,随时间的变化展开在屏上，使屏上看到交流信号电压的波形，如图10-5-13所示。2考点04扫描电压及应用

考点01带电粒子在恒定的电场中做加速（或减速）运动

考点01带电粒子在恒定的电场中做加速（或减速）运动2.

（2025春•铜山区期中）如图甲所示，某装置由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。在t＝0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值。此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0）中央有一个电子由静止开始加速。通过设计特定的圆筒长度，使得电子可以在任意两个圆筒缝隙内运动时被加速。已知电子质量为m，电荷量为e，电压绝对值为U，周期为T，电子通过圆筒间隙的时间忽略不计，则（）D考点02带电粒子在周期性变化的电场中做直线运动

考点02带电粒子在周期性变化的电场中做直线运动

考点02带电粒子在周期性变化的电场中做直线运动3．（2024秋•荔湾区校级期中）在水平方向的匀强电场中，一带电小球仅在重力和电场力作用下于竖直面（纸面）内运动。如图，若小球的初速度方向沿虚线，则其运动轨迹为直线，若小球的初速度方向垂直于虚线，则其从O点出发运动到O点等高处的过程中（）A．动能减小，电势能增大 B．动能增大，电势能增大 C．动能减小，电势能减小 D．动能增大，电势能减小D考点03带电粒子在匀强电场中做类平抛运动解：小球的初速度方向沿虚线时，其运动轨迹为直线，根据物体做直线运动的条件可知，小球所受重力和电场力的合力方向沿虚线方向，所以电场方向水平向右，如图所示。小球的初速度方向垂直于虚线，小球做类平抛运动，小球从O点出发运动到O点等高处的过程中，合力做正功，小球的动能增加；电场力做正功，小球的电势能减小，故ABC错误，D正确。故选：D。考点03带电粒子在匀强电场中做类平抛运动4（2024秋•杭州期中）如图甲所示，某多级直线加速器由n个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，各金属圆筒依序接在交变电源的两极M、N上，序号为C的金属圆板中央有一个质子源，质子逸出的速度不计，M、N两极加上如图乙所示的电压uMN，一段时间后加速器稳定输出质子流。已知质子质量为m、电荷量为e，质子通过圆筒间隙的时间不计，且忽略相对论效应，则（）C考点04带电粒子在周期性变化的电场中偏转

考点04带电粒子在周期性变化的电场中偏转

D考点05带电粒子先后经过加速电场和偏转电场

考点05带电粒子先后经过加速电场和偏转电场6．（2024秋•北京校级期中）如图，在M、N处固定两个等量同种点电荷，两电荷均带正电。O点是M、N连线的中点，直线PQ是MN的中垂线。现有一带正电的试探电荷q自O点以初速度v0沿直线向Q点运动。若试探电荷q只受电场力作用，则下列说法正确的是（）A．q将做匀速直线运动 B．q的加速度将逐渐减小 C．q的速度先增大后减小 D．q的电势能将逐渐减小D考点06带电粒子在单个或多个点电荷电场中的运动解：ABC、根据等量同种电荷的电场特点，可知正试探电荷在向右运动的过程中，受到的电场力先变大后变小、方向始终与速度同向；即加速度先变大后变小，速度始终增大，故ABC错误；D、由电场力与速度的方向相同，可知电场力始终做正功，由功能关系，可知电势能减小，故D正确。故选：D。考点06带电粒子在单个或多个点电荷电场中的运动7．

（2024秋•南开区校级期中）如图所示，实线是电场中的一组电场线，虚线是一个试探电荷在电场中的运动轨迹，若试探电荷是从a处运动到b处，且只在电场力作用下，以下判断正确的是（）A．电荷一定带正电 B．电荷从a到b动能增大 C．电荷从a到b电势能减小 D．电荷从a到b加速度增大D考点07带电粒子的轨迹、受力、电性、电场方向的互判解：ABC.由图知，电荷做曲线运动，合力指向运动轨迹的凹侧，可知从a运动到b合力指向左下方，又因为物体做曲线运动，轨迹上该点的切线方向即速度方向，则由图可知，从a运动到b，合力和速度方向夹角为钝角，电场力做负功，则电势能增大，动能减小，因不知电场线方向，则无法确定该电荷的电性，故ABC错误；D.同一电场中，电场线越密集的地方，电场强度越大，b处电场线较密，则b处电场强度较大，由F＝qE知，带电粒子在b处受力较大，则加速度较大，则电荷从a到b加速度增大，故D正确。故选：D。考点07带电粒子的轨迹、受力、电性、电场方向的互判8．

（2024秋•江油市期中）如图所示，在水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面，斜面上有一带电金属块沿斜面滑下，已知在金属块滑下的过程中动能增加了12J，金属块克服摩擦力做功8.0J，重力做功24J，则以下判断正确的是（）A．金属块带负电荷 B．金属块的电势能减少4.0J C．金属块克服电场力做功8.0J D．金属块的机械能减少12JD考点08带电粒子（计重力）在匀强电场中的直线运动解：ABC、在金属块滑下的过程中动能增加了12J，金属块克服摩擦力做功8.0J，重力做功24J，根据动能定理得：W总＝WG+W电+Wf＝ΔEK解得：W电＝﹣4J，所以金属块克服电场力做功4.0J，金属块的电势能增加4J．由于金属块下滑，电场力做负功，所以电场力应该水平向右，所以金属块带正电荷。故ABC错误；D．在金属块滑下的过程中重力做功24J，重力势能减小24J，动能增加了12J，所以金属块的机械能减少12J，故D正确。故选：D。考点08带电粒子（计重力）在匀强电场中的直线运动9．

（2024秋•广州期中）如图所示，一根长为l的绝缘轻质细绳，一端固定于O点，另一端系着一带电小球，小球所带电荷量为﹣q，整个装置处在水平方向的匀强电场中，电场强度为E，小球在竖直平面内做圆周运动，a、b为圆周的最高点与最低点，c、d为圆周上与O点等高的两点。若不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．小球在d点时机械能最大 B．小球在c点时机械能最大 C．小球从a点到d点过程中电场力做功Eql D．小球从a点到b点过程中电场力做正功B考点09带电粒子（计重力）在匀强电场中的圆周运动解：AB．小球在竖直面内做圆周运动，只有电场力和重力做功，则小球的电势能、动能和重力势能之和守恒，因在c点时的电势能最小，可知在c点时的机械能最大，故A错误，B正确；C．小球在负电，电场力水平向左，故小球从a点到d点过程中电场力做功﹣Eql，故C错误；D．小球从a点到b点过程中：若顺时针运动电场力先做负功后做正功；若逆时针运动电场力先做正功后做负功，选项D错误。故选：B。考点09带电粒子（计重力）在匀强电场中的圆周运动

D

考点10带电粒子（计重力）在匀强电场中的曲线运动11．

（2024秋•宁河区校级期中）如图，AB是某个点电荷电场中的一条电场线，在AB线上O点由静止释放一个负电荷，它将沿电场线向B点运动，则下列判断正确的是（）A．电场线由B指向A，该电荷做加速运动，加速度越来越小 B．电场线由B指向A，该电荷做加速运动，加速度大小的变化由题设条件不能确定C．电场线由A指向B，该电荷做匀加速运动 D．电场线由B指向A，该电荷做加速运动，加速度越来越大B解：由题意知，负电荷由静止开始沿电场线向B点运动，负电荷所受电场力方向从O到B，根据场强方向与电场力方向相反，即场强方向由B指向A，负电荷从静止开始，必定做加速运动。由于电场线的分布情况未知，场强如何变化无法确定，电场力和加速度如何变化也无法确定，则电荷加速度可能越来越小，也可能越来越大，故B正确，ACD错误。故选：B。考点11带电粒子（计重力）在非匀强电场中的直线运动

D

考点12动量守恒定律在电场问题中的应用13．

（2024秋•北京校级期中）带电粒子碰撞实验中粒子B以一定初速度向初速度为零的粒子A运动。两粒子始终未接触，v﹣t图像如图所示。仅考虑静电力作用，则（）A．系统的动量和机械能都守恒 B．两粒子在t1时刻的电势能最大 C．粒子A的质量小于粒子B的质量 D．粒子B在t2时刻的加速度最大B考点13动量守恒定律在电场问题中的应用解得：A、两粒子碰撞过程动量守恒，但由于存在电场力做功，根据机械能守恒定律的条件可知，系统机械能不守恒，故A错误；B、根据能量守恒定律可知，两粒子在t1时刻速度相等，系统损失动能最大，则系统的电势能最大，故B正确；C、取B粒子的速度方向为正方向，根据动量守恒定律可得mBv0＝mAv2由于v0＞v2故mB＜