Question

17．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，長度為d，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，則有（　�。� 
①E_a=0，φ_b=-U ②E_a=$\frac{U}0a6oqyk$，φ_b=U ③E_ka=eU，E_kb=2eU ④E_ka=eU，E_kb=0．

• A． ①③
• B． ②④
• C． ②③
• D． ①④

Answer 1

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(dǎo)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：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①正確．
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④正確；
故選：D．

點評 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：內(nèi)部的場強處處為零，整個導(dǎo)體是一個等勢體，運用動能定理求解動能．