题目
如果发生闪电,假设击穿大气的电场强度可以达到1万伏/厘米,云层的宽度为5km,高度是10km,距离地面的高度为2km,云层和地面之间是一个匀强电场,则云层和地面间电势差为( )A 20亿伏 B 30亿伏C 40亿伏 D 10亿伏
如果发生闪电,假设击穿大气的电场强度可以达到1万伏/厘米,云层的宽度为5km,高度是10km,距离地面的高度为2km,云层和地面之间是一个匀强电场,则云层和地面间电势差为( )
A 20亿伏
B 30亿伏
C 40亿伏
D 10亿伏
题目解答
答案
匀强电场中电势差的计算公式:匀强电场中电势差U = Ed,其中E是电场强度,d是沿电场方向的距离。
已知电场强度
云层距离地面的高度d =2千米 = 2000米
由U = Ed可得:
伏,即20亿伏。
答案:A.
解析
本题考查匀强电场中电势差的计算,核心公式为 $U = Ed$,其中 $E$ 是电场强度,$d$ 是沿电场方向的距离。解题关键点在于:
- 正确识别有效距离:云层与地面间的垂直高度(2 km)才是计算中的有效距离,云层宽度和高度为干扰信息。
- 单位统一:需将电场强度单位从伏/厘米转换为伏/米,距离单位转换为米。
步骤1:确定有效距离
云层与地面间的垂直高度为 $d = 2 \, \text{km} = 2000 \, \text{m}$,这是沿电场方向的距离。
步骤2:单位转换
电场强度 $E = 1 \, \text{万伏/厘米} = 1 \times 10^4 \, \text{伏/厘米}$。
将单位转换为伏/米:
$1 \, \text{伏/厘米} = 100 \, \text{伏/米} \quad \Rightarrow \quad E = 1 \times 10^4 \times 100 = 1 \times 10^6 \, \text{伏/米}.$
步骤3:代入公式计算
匀强电场中电势差公式为:
$U = E \cdot d = (1 \times 10^6 \, \text{伏/米}) \cdot (2000 \, \text{米}) = 2 \times 10^9 \, \text{伏} = 20 \, \text{亿伏}.$