题目
将甲烷气体充入均匀电场中,则下列说法正确的是( )A其产生束缚电荷的极化方式主要为取向极化。B总电偶极矩不为零,束缚电荷分布在界面表面。C极化后束缚电荷均匀分布在气体中。D极化后产生的附加电场能够抵消外加电场。
将甲烷气体充入均匀电场中,则下列说法正确的是( )
A其产生束缚电荷的极化方式主要为取向极化。
B总电偶极矩不为零,束缚电荷分布在界面表面。
C极化后束缚电荷均匀分布在气体中。
D极化后产生的附加电场能够抵消外加电场。
题目解答
答案
甲烷分子是正四面体结构，是非极性分子。当把它放入均匀电场中时，主要产生位移极化。
对于取向极化，一般是极性分子（如
）在电场作用下，分子的固有电偶极矩转向外电场方向而产生的极化，甲烷分子不是这种情况，所以A选项错误。
在电场作用下，甲烷分子产生位移极化，会产生感应电偶极矩，从而使介质整体出现电偶极矩，总电偶极矩不为零。
对于均匀介质，极化产生的束缚电荷分布在介质的表面，而不是均匀分布在气体中，所以B选项正确，C选项错误。
极化产生的附加电场与外加电场方向相反，但一般不能完全抵消外加电场。只有在某些特殊情况下（如静电屏蔽等），才会使内部电场为零，这里只是均匀电场中的甲烷气体极化情况，附加电场不能抵消外加电场，D选项错误。
答案是B.
解析
本题考查电介质的极化类型及极化后电荷分布。关键点在于：
- 甲烷是非极性分子，其极化方式为位移极化而非取向极化；
- 位移极化会导致总电偶极矩不为零；
- 均匀电场中极化产生的束缚电荷分布在介质表面，而非均匀分布；
- 极化产生的附加电场不能完全抵消外加电场。
选项分析
A选项
甲烷为非极性分子，无固有电偶极矩，无法通过取向极化改变分子方向，因此错误。
B选项
位移极化使甲烷分子产生感应电偶极矩，总电偶极矩不为零。极化后，束缚电荷分布在介质表面（如气体与外界的界面），因此正确。
C选项
若束缚电荷均匀分布，与极化规律矛盾，因此错误。
D选项
附加电场仅部分抵消外加电场，无法完全抵消，因此错误。