Question

如圖所示為一電子射線演示儀的簡(jiǎn)圖，Ⅰ區(qū)為加速電場(chǎng)，電壓大小為U，Ⅲ區(qū)為勻強(qiáng)的減速電場(chǎng)，電壓大小為2U，Ⅱ區(qū)為接地的中空金屬殼體，a．b兩點(diǎn)分別在Ⅱ．Ⅲ區(qū)域的中點(diǎn)，若a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為E_a，b點(diǎn)的電勢(shì)為φ_b，由燈絲 k加熱發(fā)射出的電子（初速忽略不計(jì)）電荷量為-e，經(jīng)加速后運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)的動(dòng)能為E_ka，到b點(diǎn)的動(dòng)能為E_kb．則（ ）

A．E_a=0，φ_b=-U
B．E_a=0，φ_b=U
C．E_ka=eU，E_kb=0
D．E_ka=eU，E_kb=2eU

Answer 1

【答案】分析：中空金屬殼體處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零，整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體．由圖看出，金屬殼體接地，電勢(shì)為零．由動(dòng)能定理求出ab間的電勢(shì)差，即可得b點(diǎn)的電勢(shì)φ_b．
解答：解：A、B中空金屬殼體處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零，則有E_a=0．金屬殼體接地，電勢(shì)為零，即有φ_a=0，b在Ⅲ區(qū)域的中點(diǎn)，其電勢(shì)高于a點(diǎn)的電勢(shì)，a、b間電勢(shì)差為U_ab=-U，則b點(diǎn)的電勢(shì)為φ_b=-U．故A正確，B錯(cuò)誤．
C、D電子穿過Ⅱ區(qū)時(shí)，電場(chǎng)力不做功，由動(dòng)能定理得：
    k→b過程：-e（-U）-eU_ab=E_kb-0，
    k→a過程：-e（-U）=E_a，
又U_ab=-U，
解得：E_a=eU，E_kb=0
故選AC
點(diǎn)評(píng)：本題的解題關(guān)鍵是在于抓住金屬殼體處于靜電平衡狀態(tài)的特點(diǎn)：內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零，整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，運(yùn)用動(dòng)能定理求解動(dòng)能．