Question

我國(guó)今年大部分地區(qū)雷電頻發(fā)，已造成多人死亡，財(cái)產(chǎn)損失巨大．雷電發(fā)生時(shí)常常先看到閃電，后聽(tīng)到雷聲．根據(jù)衛(wèi)星統(tǒng)計(jì)，全球每分鐘約發(fā)生300次左右的閃擊，其中云閃和地閃之比在中緯度約為2.5：1，一次雷電產(chǎn)生的巨大聲波，可以殺死空氣中的細(xì)菌和微生物，使空氣變得潔凈起來(lái)，有利于我們的健康．雷電還能產(chǎn)生臭氧，我們都知道臭氧是地球生物的保護(hù)傘，它可以吸收大量的紫外線，使得生物免遭紫外線的傷害．另外雷電還能振松土壤，有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)．然而一次閃電產(chǎn)生的能量非常大，就是一個(gè)中等程度的閃擊，耗散的功率也有10萬(wàn)千瓦，相當(dāng)于一個(gè)小型核電站的輸出功率，如果這些雷電活動(dòng)一旦對(duì)大地產(chǎn)生放電，便會(huì)引起巨大的熱效應(yīng)、電效應(yīng)和機(jī)械力，而造成破壞和災(zāi)難．若每次閃電的平均持續(xù)時(shí)間為1×10^-3s，電流約為2×10⁴A，電壓約為1×10⁸V．試問(wèn)：
（1）雷電發(fā)生時(shí)，為什么先看到閃電后聽(tīng)到雷聲？
（2）為了防止雷電引起的災(zāi)害，請(qǐng)你提出兩條防雷措施．
（3）雖然雷電會(huì)給人類帶來(lái)災(zāi)害，但是也會(huì)給人類帶來(lái)有利的一面，請(qǐng)舉出兩例．
（4）每次閃電釋放的能量約為多少焦？

Answer 1

分析：（1）光在空氣的速度大約3×10⁸m/s，而聲音在空氣的速度為340m/s，故在發(fā)生閃電時(shí)，是先看到閃電，后聽(tīng)到雷聲的．
（2）天空中的云有的帶正電荷，有的帶負(fù)電荷，當(dāng)帶有正負(fù)電荷的云朵相遇時(shí)，就會(huì)釋放出大量能量，從而產(chǎn)生雷電，釋放的大量能量會(huì)使空氣振動(dòng)，也會(huì)有電流經(jīng)過(guò)，從而對(duì)人類帶來(lái)危害．為了防止這些能量對(duì)人類的傷害，因此把這些能量轉(zhuǎn)移走或避開(kāi)的角度分析．
（3）雖然雷電會(huì)給人類帶來(lái)災(zāi)害，但是也會(huì)給人類帶來(lái)有利的一面，從雷電對(duì)空氣、大地及雷電產(chǎn)生的臭氧的方面來(lái)分析．
（4）已知閃電的電流、電壓和持續(xù)時(shí)間，根據(jù)公式W=UIt可求每次閃電釋放的能量．

解答：解：（1）閃電和雷聲是同時(shí)發(fā)生的，根據(jù)傳播速度表可知，聲音的傳播速度是340米/秒，光的傳播速度是3×10⁸米/秒，那么我們先看到閃電，后聽(tīng)到雷聲的原因是空氣中光的傳播速度大于聲音的傳播速度．
答：光在空氣中的傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于聲音在空氣中的傳播速度．
（2）發(fā)生雷暴天氣時(shí)，為了預(yù)防雷電引起的災(zāi)害，從避開(kāi)雷電為入手點(diǎn)，預(yù)防措施有：
①高大建筑物要安裝避雷針；
②雷雨天不能接打手機(jī)；
③雷雨天不能在空曠的地上行走；
④雷雨天不能在樹(shù)下避雨．
（3）發(fā)生雷暴天氣時(shí)，雷電對(duì)空氣、大地及雷電產(chǎn)生的臭氧來(lái)分析，有利的有：
①可以殺死空氣中的細(xì)菌和微生物，使空氣變得潔凈起來(lái)，有利于我們的健康．
②雷電還能產(chǎn)生臭氧，可以吸收大量的紫外線，使得生物免遭紫外線的傷害．
③雷電還能振松土壤，有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)．
④一次雷電釋放的能量很大，如果能加以利用，會(huì)成為新的能源．
（4）W=UIt=1×10⁸V×2×10⁴A×1×10^-3s=2×10⁹ J，
答：每次閃電釋放的能量約為2×10⁹ J．

點(diǎn)評(píng)：生活中處處有物理現(xiàn)象，要理論聯(lián)系實(shí)際，多觀察、多分析，在分析中進(jìn)一步掌握所學(xué)知識(shí)．其中光速和聲速這兩個(gè)物理常量要記牢，在以后的計(jì)算題中也經(jīng)常要用到．此題還考查雷電的預(yù)防和利用，注意是考慮雷電產(chǎn)生時(shí)釋放的能量，因此要從能量入手．