利用电场可以控制电子的运动,这一技术在现代设备中有广泛的应用,已知电子的质量为

,电荷量为

,不计重力及电子之间的相互作用力,不考虑相对论效应。

(1)在宽度一定的空间中存在竖直向下的匀强电场,一束电子以相同的初速度

沿水平方向射入电场,如图1所示,图中虚线为某一电子的轨迹,射入点

处电势为

,射出点

处电势为

。
①求该电子在由

运动到

的过程中,电场力做的功

;
②请判断该电子束穿过图1所示电场后,运动方向是否仍然彼此平行?若平行,请求出速度方向偏转角

的余弦值

(速度方向偏转角是指末速度方向与初速度方向之间的夹角);若不平行,请说明是会聚还是发散。
(2)某电子枪除了加速电子外,同时还有使电子束会聚或发散作用,其原理可简化为图2所示。一球形界面外部空间中各处电势均为

,内部各处电势均为

,球心位于

轴上

点。一束靠近

轴且关于

轴对称的电子以相同的速度

平行于

轴射入该界面,由于电子只受到在界面处法线方向的作用力,其运动方向将发生改变,改变前后能量守恒。
①请定性画出这束电子射入球形界面后运动方向的示意图(画出电子束边缘处两条即可);
②某电子入射方向与法线的夹角为

,求它射入球形界面后的运动方向与法线的夹角

的正弦值

。