Question

如圖所示為一電子射線演示儀的簡圖，Ⅰ區(qū)為加速電場，電壓大小為U，Ⅲ區(qū)為勻強的減速電場，電壓大小為2U，Ⅱ區(qū)為接地的中空金屬殼體，a．b兩點分別在Ⅱ．Ⅲ區(qū)域的中點，若a點場強為E_a，b點的電勢為φ_b，由燈絲 k加熱發(fā)射出的電子（初速忽略不計）電荷量為-e，經(jīng)加速后運動到a點的動能為E_ka，到b點的動能為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)部的場強處處為零，整個導體是一個等勢體．由圖看出，金屬殼體接地，電勢為零．由動能定理求出ab間的電勢差，即可得b點的電勢φ_b．
解答：解：A、B中空金屬殼體處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部的場強處處為零，則有E_a=0．金屬殼體接地，電勢為零，即有φ_a=0，b在Ⅲ區(qū)域的中點，其電勢高于a點的電勢，a、b間電勢差為U_ab=-U，則b點的電勢為φ_b=-U．故A正確，B錯誤．
C、D電子穿過Ⅱ區(qū)時，電場力不做功，由動能定理得：
    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
點評：本題的解題關鍵是在于抓住金屬殼體處于靜電平衡狀態(tài)的特點：內(nèi)部的場強處處為零，整個導體是一個等勢體，運用動能定理求解動能．