2020 动力气象学(沈阳农业大学) 最新满分章节测试答案

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本课程起止时间为:2020-02-25到2020-06-26
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【作业】第二章 大气运动的基本方程组 第二章作业

1、 问题:计算60°N跟随地球一起旋转的空气微团的牵连速度。
评分规则: 【 正确给出牵连速度的表达式
，,    将，纬度代入得到结果注意：速度是矢量，所以结果应包括大小和方向两部分。带入计算过程可以不加单位，但最后结果必须有单位！ 另一种方法：利用矢量叉积定义先计算大小；然后根据右手螺旋法则，判断方向为：与纬圈相切，指向东。大小计算： 评分原则：无方向，扣1分；无单位，扣1分；结果错误看过程，可扣2~4分。注意：矢量的大小，用该矢量符号（如）去掉箭头表示（r），或模的形式（）。等式左右两边必须同是矢量或同是标量。如是错误的，扣1分。
】

2、 问题:设地球是球形，求在地表面纬度为处重力与引力之间的夹角。其最大值是多少？(重力加速度g=9.8m/s)
评分规则: 【 画出示意图，地球引力和重力的夹角为，利用三角形正弦定理，和二倍角公式评分：如果结果错误，给出惯性离心力公式和正弦定理公式，可得2~4分
结果：夹角的最大值为0.099°或，都可以评分：如果结果错误，给出时，夹角最大；根据数据计算情况，可得2~4分
】

3、 问题:试计算赤道上地球同步人造卫星的高度。若用绳子将此卫星与地面连接，再用同样长的绳子将第二颗人造卫星与第一颗卫星连接，并使第二颗卫星在第一颗卫星的上空以同样的角速度旋转。若不计绳子的质量，求绳子作用于单位质量卫星的张力的大小。
评分规则: 【 设赤道上空地球同步卫星高度为h，结果：解析：依据第一颗卫星所受引力和惯性离心力平衡，得评分：结果正确未加单位，扣1分；结果错误，引力, 惯性离心力 , ，正确给出公式，可得1~3分
结果：张力F=0.349N/kg解析：第二颗卫星受力平衡关系 评分：结果正确未加单位，扣1分；结果错误，引力, 惯性离心力 ，正确给出公式，可得1~3分
】

4、 问题:一个物体在45°N处由1000m高度自由下落，若不计空气阻力，只考虑重力和科里奥利力作用，试求该物体着地时向东偏移的距离。（提示：不考虑u在y方向产生的位移，依据x方向的运动方程，重力加速度g=9.8m/s）
评分规则: 【 解析：x方向运动方程对时间t进行两次积分可得。初始条件：t=0, u(0)=0,x(0)=0, z(0)=100m过程用到u,w定义，,自由落体公式其中z(t)=0m评分：若未得到的正确表达式，可根据上述的公式，给过程分2~5分
结果：0.49m解析：由自由落体公式可得t=14.29s，,代入表达式计算评分：结果正确，无单位，扣1分；结果错误，若正确给出,可得2分
】

5、 问题:假设地球表面处的大气压为1000hPa，求大气总质量。
评分规则: 【 由气压定义，单位面积上的大气质量, 为地球表面气压
结果：解析：地球表面积为评分：结果正确，无单位，扣1分
】

第二章 大气运动的基本方程组 第二章单元测验

1、 问题:下列物理量及其对应的单位符号，正确的有
选项：
A:加速度 
B:功 
C:力 
D:比热 
答案: 【功 ;
力 ;
比热 】

2、 问题:表征大气运动的基本定律包括
选项：
A:牛顿第二运动定律
B:质量守恒定律
C:理想气体定律
D:热力学第一定律
答案: 【牛顿第二运动定律;
质量守恒定律;
理想气体定律;
热力学第一定律】

3、 问题:关于惯性坐标系和旋转坐标系，以下说法正确的有
选项：
A:惯性坐标系和旋转坐标系中，矢量的时间导数是不同的
B:与惯性坐标系中的运动方程相比，旋转坐标系运动方程仅多了一项惯性离心力
C:大气运动方程中必须考虑地球旋转的作用，这种旋转作用通过视示力力反映出来
D:惯性坐标系和旋转坐标系中，连续方程的形式是相同的
答案: 【惯性坐标系和旋转坐标系中，矢量的时间导数是不同的;
大气运动方程中必须考虑地球旋转的作用，这种旋转作用通过视示力力反映出来;
惯性坐标系和旋转坐标系中，连续方程的形式是相同的】

4、 问题:局地直角坐标系具有以下哪些特征
选项：
A:可以用来讨论全球范围的大气运动
B:不考虑球面曲率的作用
C:x轴指向东，y轴指向北，z轴与地球旋转轴的方向相同
D:既有笛卡尔坐标系的特点，又含有球坐标系的特点
答案: 【不考虑球面曲率的作用;
既有笛卡尔坐标系的特点，又含有球坐标系的特点】

5、 问题:科里奥利参数 f 具有哪些特征
选项：
A:对于小尺度的大气运动，可将f简化为常数
B:在大尺度的大气运动中，需考虑f的变化所引起的运动变化
C:在中高纬度，f的大小约为
D:在赤道附近，f的大小约为零
答案: 【对于小尺度的大气运动，可将f简化为常数;
在大尺度的大气运动中，需考虑f的变化所引起的运动变化;
在赤道附近，f的大小约为零】

6、 问题:由于坐标系旋转而引起的视示力为
选项：
A:科里奥利力
B:惯性离心力
C:气压梯度力
D:万有引力
答案: 【科里奥利力;
惯性离心力】

7、 问题:p坐标的优点有哪些
选项：
A:能够更好地适应等压面分析的需要
B:方程组中减少了密度这个变量
C:气压梯度力项变为线性项
D:方程组的下边界条件更加简单
答案: 【能够更好地适应等压面分析的需要;
方程组中减少了密度这个变量;
气压梯度力项变为线性项】

8、 问题:如何理解p坐标系下垂直速度的含义
选项：
A:定义式为 dp/dt，即气压的个别变化率
B:可理解为空气团的气压随时间的变化率
C:当等于零，表明气团没有垂直运动
D:当大于零，表明气团上升
答案: 【定义式为 dp/dt，即气压的个别变化率;
可理解为空气团的气压随时间的变化率】

9、 问题:关于p坐标系中的运动方程，以下正确的说法是
选项：
A:p坐标中的个别变化项（d/dt）与z坐标中的形式相同
B:p坐标系连续方程的形式与不可压流体连续方程的形式相同
C:p坐标系垂直运动方程即为静力平衡关系
D:p坐标系运动方程组可用于预报垂直加速度
答案: 【p坐标中的个别变化项（d/dt）与z坐标中的形式相同;
p坐标系连续方程的形式与不可压流体连续方程的形式相同;
p坐标系垂直运动方程即为静力平衡关系】

10、 问题:关于科里奥利力，以下说法正确的是
选项：
A:不会改变运动的大小
B:在全球大气的运动中，科里奥利力均使得大气运动方向右偏
C:只有当气块具有相对地球的运动速度时，科氏力才会起作用
D:是引起大气涡旋运动产生的原因之一
答案: 【不会改变运动的大小;
只有当气块具有相对地球的运动速度时，科氏力才会起作用;
是引起大气涡旋运动产生的原因之一】

11、 问题:关于拉格朗日观点，以下说法正确的是
选项：
A:以流体中的个别流点为研究对象
B:以流体空间中的固定点为研究对象
C:测风气球是拉格朗日观点的一个实例
D:便于研究大气污染物扩散，但解决问题时常会遇到数学上的困难
答案: 【以流体中的个别流点为研究对象;
测风气球是拉格朗日观点的一个实例;
便于研究大气污染物扩散，但解决问题时常会遇到数学上的困难】

【作业】第三章 自由大气中的平衡运动 第三章作业

1、 问题:在靠近北纬45°的一个局部区域内，500hPa等压面上等位势高度线呈现东西走向，相邻等位势高度线（位势高度相差60m）的间隔是300km，同时等位势高度值是向北减小的，试求地转风的大小和方向。(g=9.8m/s)
评分规则: 【 正确给出p坐标系下地转风矢量或分量形式表达式或
结果：大小：19.0m/s；方向：向东（西风）解析：, 或  代入上面关系式中计算。分值分配及评分原则：大小2分（结果正确，无单位，扣1分）；方向2分（无方向或方向错误，扣2分）；计算过程2分。
】

2、 问题:一陆龙卷以等角速度ω逆时针旋转，设它满足旋转风方程，证明其中心的气压为：其中p0是离中心距离为r0处的气压，T是气温，设为常数。若T＝288K，r0＝100m处的气压p0＝1000hPa，风速100m/s。龙卷风中心气压是多少？
评分规则: 【 旋转风方程  （公式1）      (1分)逆时针旋转，   (公式2）      (1分)由状态方程（公式3）   (1分)， 将公式2，3带入1，整理得                       (1分)令气旋中心r=0处气压为p，距气旋中心处气压为对上式积分, 改写得证      （2分）  
结果：940hPa解析：评分原则：结果正确，无单位，扣1分。结果错误，看代入计算过程，酌情给1~2分。
】

3、 问题:750～500hPa间的平均温度向东每100km降低3K，求热成风的大小和方向。如果750hPa面上的地转风是20m/s的东南风，求500hPa面上的地转风的大小和方向。()
评分规则: 【 画出示意图，正确给出热成风风矢量或分量形式表达式或,  ,  
结果：热成风大小34.9m/s；方向：向南（北风）解析：方法一：直接矢量形式求大小，,  。方法二：从分量形式出发：由题已知分值分配及评分原则：大小2分（结果正确，无单位，扣1分）；方向2分（无方向或方向错误，扣2分）；计算过程2分。
依据热成风定义,   
结果：地转风大小25.1m/s；方向：34.2°解析：方法一：方法二：,  分值分配及评分原则：大小2分（结果正确，无单位，扣1分）；方向2分（无方向或方向错误，扣2分）；计算过程2分。
】

4、 问题:根据以下资料，计算每一层上的垂直速度w。假定大气为T＝260K的等温大气，且1000hap面上的w＝0。(g=9.8m/s)
评分规则: 【 给出垂直速度计算公式
结果：w(850)=-0.010m/s；w(700)=-0.019m/s；w(500)=-0.031m/s例：分值分配：结果3分，计算过程3分。
】

第三章 自由大气中的平衡运动 第三章 单元测验

1、 问题:下列哪项是地转偏差
选项：
A:梯度风与水平风的差
B:水平风与梯度风的差
C:地转风与水平风的差
D:水平风与地转风的差
答案: 【水平风与地转风的差】

2、 问题:下面说法正确的是
选项：
A:负变压中心周围有辐合气流，天气晴好
B:正变压中心周围有辐合气流，天气恶劣
C:负变压中心周围有辐散气流，天气晴好
D:正变压中心周围有辐散气流，天气晴好
答案: 【正变压中心周围有辐散气流，天气晴好】

3、 问题:气压平均分布均匀时，科里奥利力和惯性离心力相平衡，称为
选项：
A:地转平衡
B:惯性平衡
C:旋转平衡