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试卷云
富兰克林为研究雷电现象，设计了如图甲所示的装置。帽形金属钟A上面与较长的避雷针相接，下面用等长细导线悬挂两个金属小球，形成验电器D，帽形金属钟B接地，两钟之间有一个用绝缘丝线悬挂的金属小球C。不带电时三个金属小球均静止下垂。若带负电的云层靠近避雷针时，金属小球C会左右来回撞击A、B钟发出响声，同时看到验电器D上的两个金属小球张开一定角度。
(1)验电器D上的两个金属小球因带 电（填“正”或“负”）而张开。与金属钟B相连的接地线中电子定向移动方向是 （填“自上而下”或“自下而上”）。
(2)如图乙，验电器D上的两个金属小球位置等高，质量均为m，相距为L，且可视作点电荷。悬线与竖直方向的夹角均为θ，已知重力加速度为g，静电常量为k，不考虑金属钟与小球间的作用力，求
（ⅰ）两球间的库仑力大小；
（ⅱ）假设两个金属小球各带有相同的电荷量，求此电荷量的大小。
【答案】(1) 负 自上而下
(2) 
【知识点】感应起电与验电器、库仑定律表达式和简单计算
【详解】（1）[1] 根据异种电荷相互吸引、同种电荷相互排斥，可知若带负电的云接近避雷针顶端时，避雷针顶端带正电，由静电感应规律可知，验电器D上的两个金属小球因带负电而张开。
[2] 根据异种电荷相互吸引、同种电荷相互排斥，可知与金属钟B相连的接地线中电子定向移动方向是自上而下。
（2）[1] 两球间的库仑力大小
[2]由库仑定律
解得
