题目
一个金属球壳,表面带有均匀的正电荷。球壳表面的电势是相同的,下面哪个陈述是正确的A. 球壳的表面处电势最低。B. 球壳的几何中心处电势最高。C. 球壳的几何中心处电势最低。D. 球壳中心的电势和表面的电势相同。
一个金属球壳,表面带有均匀的正电荷。球壳表面的电势是相同的,下面哪个陈述是正确的
A. 球壳的表面处电势最低。
B. 球壳的几何中心处电势最高。
C. 球壳的几何中心处电势最低。
D. 球壳中心的电势和表面的电势相同。
题目解答
答案
D. 球壳中心的电势和表面的电势相同。
解析
考查要点:本题主要考查静电场中导体静电平衡时的电势分布规律,特别是金属球壳表面及内部电势的关系。
解题核心思路:
- 导体静电平衡性质:导体内部电场强度为零,整个导体为等势体。
- 电势连续性:导体表面与内部的电势是连续的,不存在突变。
- 均匀带电球壳的电势特性:球壳内部任意点的电势与表面电势相等,且由外部电荷产生的电势决定。
破题关键点:
- 明确金属球壳内部(空腔)的电场为零,但电势与表面相同。
- 区分电场与电势的关系:电场为零不代表电势为零,电势由电场分布决定。
选项分析:
-
选项A:球壳表面电势最低。
- 错误。导体内部电场为零,电势是连续的,表面与内部电势相等,不存在“最低”或“最高”的差异。
-
选项B:球壳中心电势最高。
- 错误。中心属于导体内部,电势与表面相同,不存在高低之分。
-
选项C:球壳中心电势最低。
- 错误。同理,中心电势与表面相等,不存在“最低”。
-
选项D:球壳中心电势与表面相同。
- 正确。导体内部电场为零,电势处处相等,且与表面电势连续,因此中心电势等于表面电势。
关键结论:
- 导体内部电势处处相等,且与表面电势相同。
- 均匀带电球壳的电势分布具有对称性,内部任意点的电势由外部电荷决定。