南京信息工程大學(xué)雷電學(xué)原理期末試卷

雷電原理試卷第1頁A卷2010年5月得分學(xué)生姓名學(xué)號(hào)一、單項(xiàng)選擇題(每小題1分，共20分)3.在一定的大氣條件下，大氣離子的遷11.云霧粒的荷電量主要取決于A.雷暴云的上部為正電荷，下部為負(fù)電荷；B.雷暴云的上部負(fù)電荷，下部負(fù)電荷，底部正電荷，下部負(fù)電荷，底部少量正電荷。不與大地相接觸的放電現(xiàn)象。20.地閃回?fù)羝骄俣葹?B)二、名詞解釋(每小題3分，共15分)大氣離子在單位電場作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)而形成的電流密度值。22、大氣離子遷移率大氣離子在單位電場強(qiáng)度產(chǎn)生的靜電力作用下作等速運(yùn)動(dòng)的速度值。23、地閃電矩地閃電矩即為地閃前、后積雨云的電矩變化，它表示為24、云的相對(duì)荷電譜分布(不確定)作用力方向一致。25、大氣體電荷密度一定體積大氣攜帶正電荷或凈負(fù)電荷，稱為大氣體電荷，單位取C·cm3。或者定義義為三、填空題(每小題1分，共10分)26、地閃電場的M變化是在電場的C變化上迭加有若于持續(xù)時(shí)間不到1毫秒的脈沖 狀大氣電場。27、地閃的第一閃擊是指由梯式先導(dǎo)到回?fù)暨@一完整的放電過程_。28、一般輕離子的遷移率較重離子大二個(gè)數(shù)量級(jí)29、大氣離子的遷移率與大氣的粘滯系數(shù)成反比，即與大氣的密度成反比。30、在正常情況下，陸地上大氣正離子的平均濃度為750cm-331、在正常情況下，陸地上大氣負(fù)離子的平均濃度為650cm-3。32、晴天大氣對(duì)流電流是大氣離子隨氣流移動(dòng)形成的電流。33、云霧粒子的荷電量與粒子的半徑有關(guān)，通常半徑越大，荷電量越大；34、通常對(duì)流云的荷電量較層狀云荷電量要大。35、在第一閃擊之后形成的沿第一閃擊路徑由云中直弛地面的先導(dǎo)稱四、簡答題(每小題5分，共25分)(1)地殼中鐳、鈾和釷等的放射性物質(zhì)發(fā)出的射線。(2)大氣中含有氡等微量放射性物質(zhì)。(3)宇宙射線對(duì)大氣的電離，宇宙射線主要是由能量為10°~1020"的高能質(zhì)子所組成，它可以穿透整層大氣，不僅使大氣電離，而且與大氣分子碰撞所產(chǎn)生中子和介子等高能粒子，構(gòu)成次宇宙射線。降水粒子(大粒子)和云粒子(小粒子)在受到外電場的作用而極化，由于降水粒子遠(yuǎn)大于云粒子，降水粒子向下運(yùn)動(dòng)，云粒子向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)它們相遇發(fā)生碰撞時(shí)可以交換電量。如果電場垂直向下，則粒子上半部極化為負(fù)電，下半部極化為正電。當(dāng)它們接觸時(shí)，降水粒子正電荷與云粒負(fù)電荷相交換，最后導(dǎo)致降水粒子帶負(fù)電，云粒子帶正電，通過重力分離機(jī)制，荷正電荷的云粒子向云的上部運(yùn)動(dòng)，荷負(fù)電荷的降水粒子向云的下部運(yùn)動(dòng)，從而形成云中上部為正、下部為負(fù)的電荷中心。(1)晴天大氣電場隨高度單調(diào)遞減，其數(shù)值始終為正，從地面2~3公里范圍內(nèi)，大氣電場隨高度分布的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系為Ez,=Ee式中a為系數(shù)；(2)晴天大氣電場隨高度單調(diào)遞減，其數(shù)值低層為正，至某一高度層以上，數(shù)值為零或負(fù)。大氣電場改變符號(hào)的高度為3~4公里左右。(3)晴天大氣電場隨高度單調(diào)遞增，其值為正，大約在500~700m高度范圍內(nèi)，晴天大氣電場達(dá)最大值，然后隨高度單調(diào)遞減。(4)晴天大氣電場隨高度變化較雷暴云通過測站時(shí)電場會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)變化，在雷暴云之前，地面電場為向下的正電場，當(dāng)雷暴云通過時(shí)，地面電場則改變?yōu)橄蛏系呢?fù)電場。梯式先導(dǎo)向下發(fā)展的過程是一電離過程，在電離過程中生成成對(duì)的正、負(fù)離子，從而形成一充滿負(fù)電(或正電)荷為主的通道，稱為閃電通道。五、論述題(每小題7.5分，共30分)41、論述溫差起電原理?利用溫差起電理論說明云的荷電結(jié)構(gòu)(用雹塊與冰晶摩擦說明)?對(duì)于摩擦溫差起電，雹粒系雹胚碰凍云中過冷水滴增長而成，表面較為粗糙，在它降落過程中，云中的冰晶與它碰撞摩擦增溫。由于冰的熱電效應(yīng)，溫度高的雹粒帶負(fù)電荷，溫度較低的冰晶帶正電荷。由于云中重力分離作用，帶正電荷的冰晶隨氣流上升至云體上部，而帶負(fù)電荷的雹粒因重力沉降至云下部，形成云體上部為正電荷區(qū)，云體下部為負(fù)電42、試述地閃結(jié)構(gòu)?(說明地閃各過程速度、物理現(xiàn)象特點(diǎn))地閃放電可以分為以下幾個(gè)階段：(1)梯式(級(jí))先導(dǎo)階段：通常在積雨云的下部有一負(fù)荷電中心，當(dāng)荷電中心附近局部地區(qū)的人氣電場達(dá)到10?V·cm1左右時(shí)，則該云區(qū)大氣會(huì)擊穿，而形成流光，這時(shí)電子與空氣分子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生輕度的電離，形成一條暗淡的光柱像梯級(jí)一樣逐級(jí)伸向地面，這稱之為梯式先導(dǎo)。(2)回?fù)簦寒?dāng)具有負(fù)電位的梯式先導(dǎo)到達(dá)地面附近，離地約5~50m時(shí)，可形成很強(qiáng)的地面大氣電場，并產(chǎn)生從地面向上發(fā)展的流光與其會(huì)合，形成一股明亮的光柱，沿著梯式先導(dǎo)所形成的電離通道由地面高速?zèng)_向云中，這稱為回?fù)簟Ｓ商菔较葘?dǎo)到回?fù)暨@一完整的放電過程稱為第一閃擊。(3)箭式(直竄或隨后)先導(dǎo)：緊接著第一閃擊之后，約經(jīng)過幾十毫秒的時(shí)間間隔，形成第二閃擊。這時(shí)又有第一條平均長為50m的暗淡光柱，沿著第一閃擊的路徑由云中直弛地面，這種流光稱箭式先導(dǎo)，由一次閃擊構(gòu)成的地閃稱為單閃擊地閃，由多次閃擊構(gòu)成的地閃稱為多閃擊地閃，而第一閃擊后的各閃擊稱為隨后閃擊。43、試述球形閃電的主要特點(diǎn)?(1)球狀閃電的尺度：常出現(xiàn)在強(qiáng)雷暴期間，與強(qiáng)烈的地閃同時(shí)出現(xiàn)。球狀閃電多為球形，也有環(huán)狀或放射出火花球狀閃電。(2)球狀閃電的亮度和顏色：球狀閃電發(fā)出的光并不特別明亮，但即使在白天也清晰可見，其亮度較為穩(wěn)定。球狀閃電的顏色大多呈橙色和紅色，也觀察到黃色、藍(lán)色和綠色(3)球狀閃電的氣味和聲響：球狀閃電多數(shù)不發(fā)聲，也有不少發(fā)出嘶嘶的響聲，多數(shù)球狀閃電無明顯氣味，也有發(fā)出硫磺、臭氧或二氧化氮的氣味。(4)球狀閃電的路徑：球狀閃電一般以每秒幾米的速度作水平運(yùn)動(dòng)，它的移動(dòng)路徑較為復(fù)雜，有時(shí)停滯不前、有時(shí)從空中直接向下降落、在接近地面突然改變方向。(5)球狀閃電的壽命：球狀閃電一般可以存活1~5s,個(gè)別較大的球狀閃電甚至可以維持幾分鐘之久。許多球狀閃電無聲無息地消失，但也有不少球狀閃電在消失時(shí)爆炸。(6)球狀閃電對(duì)物體和周圍物體有吸引性，如當(dāng)其吸引到金屬物體上時(shí)，它通常沿這在梯級(jí)先導(dǎo)形成之前有一看不見的引路先導(dǎo)，由于負(fù)流光形成的梯級(jí)先導(dǎo)為高度電離，因此，在梯級(jí)先導(dǎo)頂端有與云中負(fù)電荷中心相同的電位，也就是在梯級(jí)先導(dǎo)頂端前形成很強(qiáng)以大約10?cm·s'的速度向下發(fā)展，這就是引路先導(dǎo)。當(dāng)引路先導(dǎo)向下傳播時(shí)，由于引路先導(dǎo)的電場隨距離減弱，又因梯級(jí)先導(dǎo)頂端聚集了大量正電荷，使梯級(jí)先導(dǎo)通道的頂端處的電場大為減弱，局部甚至出現(xiàn)反向電場，這時(shí)引路先導(dǎo)便停止發(fā)展，而梯級(jí)先導(dǎo)局部電子會(huì)退縮回梯式先導(dǎo)的正電荷區(qū)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的復(fù)合，形成