学年新教材高中地理 第三章 地球上的大气 31 大气的组成与垂直分层学案 湘教版必修第一册.docx
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学年新教材高中地理第三章地球上的大气31大气的组成与垂直分层学案湘教版必修第一册
第一节 大气的组成与垂直分层
一、大气的组成
1.干洁空气
(1)氮:
地球上生物体的基本成分。
(2)氧:
人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质,并参与有机物的燃烧、腐败和分解过程。
(3)二氧化碳:
绿色植物进行光合作用的基本原料,对地面起着保温作用。
(4)臭氧:
能强烈吸收太阳紫外线,臭氧层可保护地球上的生物免受过量紫外线的伤害;到达地面的少量紫外线具有杀菌治病的作用。
2.水汽
(1)分布:
(2)作用:
产生云、雾、雨、雪等一系列天气现象。
3.杂质
(1)分布:
陆地多于海洋,城市多于农村,冬季多于夏季。
(2)作用
(1)大气中的水汽和杂质含量随时间、地点、天气条件而变化。
(2)人类活动会影响大气成分的变化。
二、大气的垂直分层
根据大气的温度、密度和运动状况,自下而上可以将其划分为对流层、平流层和高层大气。
1.对流层
(1)范围:
贴近地面的大气最低层。
(2)特点
①物质组成复杂,空气密度大
集中了大气质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质,大气中的污染物也多集中在这一层。
②对流层的高度因纬度而异
在低纬度地区高17~18千米,中纬度地区高10~12千米,高纬度地区仅8~9千米。
③气温随高度的升高而递减,一般高度每上升1000米,温度约下降6℃。
(1)温度越高,对流层厚度越大。
故同一地区夏季对流层厚度大,冬季厚度小。
(2)地面是对流层大气主要的直接热源,故随高度升高气温下降。
④空气对流运动显著。
⑤天气现象复杂多变,云、雨、雾、雪等天气现象都发生在这一层。
⑥人类生活在对流层的底部,对流层与人类的关系最为密切。
2.平流层
(1)范围:
自对流层顶向上至50~55千米高度。
(2)特点
①气温随高度的增加而迅速上升。
原因:
平流层中的臭氧吸收大量太阳紫外线,使大气增温。
②空气主要以平流运动为主。
③水汽和杂质含量很少,无云雨现象,能见度好,适合航空飞行。
(1)臭氧集中在15~35千米的气层中,形成臭氧层。
(2)平流层的热量来自臭氧吸收太阳紫外线。
3.高层大气
(1)范围:
平流层顶以上的大气。
(2)特点
①气温随高度升高先下降后持续上升。
②电离层大气处于高度电离状态,能反射无线电波,对远距离无线电通信有重要作用。
③高层大气气压很低,密度很小。
一、判断题
1.氧是地球上生物体的基本元素。
( )
2.臭氧能强烈吸收太阳辐射中的红外线,被誉为“地球生命的保护伞”。
( )
3.水的相变直接影响地面和大气的温度。
( )
4.对流层的大气上部热、下部冷,有利于大气的对流运动。
( )
5.平流层的热量主要来自平流层中的臭氧吸收大量太阳紫外线。
( )
答案:
1.× 2.× 3.√ 4.× 5.√
二、选择题
6.对流层大气的温度随高度升高( )
A.逐渐升高
B.先升高后降低
C.逐渐降低
D.先降低后升高
答案:
C
7.下列关于平流层的叙述,正确的是( )
A.平流层的温度随高度升高而降低
B.空气以水平运动为主
C.天气现象复杂多变
D.臭氧层位于30km以上
答案:
B
8.能反射无线电波的大气层是( )
A.对流层B.平流层
C.臭氧层D.电离层
答案:
D
9.下列关于大气层的叙述,正确的是( )
A.自下而上温度越来越高
B.自下而上温度越来越低
C.自下而上密度越来越大
D.自下而上密度越来越小
答案:
D
10.流星现象发生在地球大气的( )
A.对流层B.平流层
C.臭氧层D.高层大气
答案:
D
大气的组成[学生用书P38]
【情景导入诱思】
阅读材料,探究下列问题。
地球形成之初,大气的主要成分是二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨,缺少氧气,如今的大气成分是地球长期演化的结果,在短时间内不会有明显变化。
但是随着人类的生产、生活等一系列活动,人类排放的大量污染物进入大气,会影响大气的成分和含量,产生大气污染,对生态系统和人类生存造成了不利影响。
(1)现在大气的主要成分有哪些?
并说明其主要作用。
(2)举例说明人类活动对大气成分的影响,并分析由此带来的环境问题。
提示:
(1)干洁空气(氮、氧、二氧化碳、臭氧)、水汽和杂质等。
氮是地球上生物体的基本元素;氧是人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质;二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料,并且能吸收地面辐射,对地面起着保温作用;臭氧能大量吸收太阳光中的紫外线,保护地球上生物免受伤害;水汽能产生云、雨、雾、雪等天气现象,伴随着热量的吸收和释放,直接影响地面和大气的温度;杂质作为凝结核,是成云致雨的必要条件。
(2)人类排放大量二氧化碳,导致全球气候变暖;人类排放大量的二氧化硫,导致酸雨发生;人类大量使用制冷剂,导致大气中含有大量氟氯烃,造成臭氧空洞等。
【核心考点突破】
大气的主要组成成分及其作用
组成成分
占大气
体积
作用
干洁空气
氮
78%
地球生物体内蛋白质的重要组成部分;是地球上生物体的基本元素
氧
21%
人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质
二氧
化碳
很少
是绿色植物进行光合作用的基本原料,并能调节地表温度
臭氧
极少
能大量吸收紫外线,使生物免受过多紫外线的伤害
水汽
很少,因时因地而异
水的相变,产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象,直接影响地面和大气的温度
固体杂质
作为凝结核,是成云致雨的必要条件
【对点跟踪训练】
读干洁空气的主要成分表(25km以下),回答1~3题。
气体成分
体积分数(%)
质量分数(%)
氮(N2)
78
75.52
氧(O2)
21
23.14
氩(Ar)
0.93
1.28
二氧化碳(CO2)
0.038(变动)
0.0456
1.干洁空气中人类和一切生物维持生命活动所必需的物质是( )
A.氮(N2) B.氧(O2)
C.氩(Ar)D.二氧化碳(CO2)
2.对地面起到保温作用的是( )
A.氮(N2)B.氧(O2)
C.氩(Ar)D.二氧化碳(CO2)
3.低层大气中除干洁空气外,主要还有( )
A.臭氧(O3)
B.氨气(NH3)
C.甲烷(CH4)
D.水汽和杂质
答案:
1.B 2.D 3.D
大气的垂直分层[学生用书P39]
【情景导入诱思】
读大气垂直分层示意图,探究下列问题。
(1)分析对流层大气的运动形式及原因。
(2)分析对流层高度随纬度的变化规律及原因。
(3)分析平流层适宜飞机飞行的原因。
(4)分析高层大气中电离层的形成及作用。
提示:
(1)以对流运动为主。
对流层大气上部冷,下部热,易形成对流,故对流运动显著。
(2)随着纬度的升高,对流层高度逐渐降低。
纬度越低,气温越高,对流越旺盛,对流层所达到的高度就越高;纬度越高,气温越低,对流越不旺盛,对流层所达到的高度就越低。
(3)平流层大气主要以平流运动为主;大气中水汽和杂质含量很少,无云雨现象,能见度好。
(4)电离层大气受太阳紫外线和宇宙射线的作用,处于高度电离状态。
作用:
研究电离层,对地球上的通信、广播、全球导航、雷达探测等,都具有重要意义。
【核心考点突破】
1.大气的垂直分层
分层
高度范围
主要特点
特点成因
与人类的关系
对流层
低纬:
17~
18km;
中纬:
10~
12km;
高纬:
8~9km
气温随高度的增加而降低(每升高1km气温大约下降6℃)
地面是低层大气主要的、直接的热源
人类就生活在对流层的底部,对流层与人类的关系最密切
空气对流运动显著
该层上部冷、下部热
天气现象复杂多变
集中了大气质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质;对流运动易成云致雨
平
流
层
自对流
层顶向
上至50
~55km
高空
气温随高度升高而升高
该层中的臭氧吸收太阳紫外线
平流运动有利于高空飞行;臭氧层有保护地球生命的作用
以平流运动为主
该层大气上部热、下部冷,大气稳定
无云雨现象,能见度好
水汽、杂质少,气流平稳
高层
大气
平流层
顶以上
的大气
气温随高度增加先降低后增加;空气密度很小
距地面远,受到的引力小
60~500km的高空,有若干电离层,电离层能反射无线电短波,对无线电通信有重要作用
2.逆温现象
(1)逆温现象的几种情况
在对流层中,气温是随着海拔的升高而逐渐降低的,但在某些特殊的情况下,对流层气温会出现下列情况:
①海拔上升,气温升高。
②海拔每上升1000米,气温下降幅度小于6℃,这就是逆温现象。
如下图所示,图中甲属于情况②,乙、丙、丁属于情况①。
(2)逆温现象对人类生产、生活的影响
①出现多雾天气。
早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系,它使能见度降低,给人们的出行带来不便,甚至造成交通事故。
②加剧大气污染。
由于逆温现象的存在,空气垂直对流受阻,就会使近地面污染物不能及时扩散,从而危害人体健康。
如果位于盆地内,将会更加严重。
③对航空造成影响。
逆温现象如果出现在低空,多雾天气给飞机起降带来麻烦。
而逆温现象如果出现在高空,却对飞机飞行极为有利,因为逆温现象的出现会阻碍空气垂直对流运动,飞机在飞行中不会有大的颠簸,飞行平稳。
【对点跟踪训练】
中国首枚X射线天文望远镜“慧眼”在550km高的近地圆轨道上,成功监测到引力波源所在的天区,参与监测首个引力波电磁对应体。
下图为大气的垂直分层示意图。
据此回答1~2题。
1.影响对流层大气气温垂直变化的主要原因是( )
A.大气对太阳辐射有削弱作用
B.地面是大气主要的、直接的热源
C.高山地区海拔高,空气稀薄
D.地面对太阳辐射有反射作用
2.“慧眼”望远镜运行轨道所处大气层的特点是( )
A.气温随高度的增加而递减
B.对流现象显著,多云雨天气
C.气流平稳,天气晴朗,有利于飞机飞行
D.存在电离层,可反射无线电波
解析:
第1题,在对流层,地面是大气主要的、直接的热源,海拔越高,距离地面越远,大气吸收地面辐射的能量越少,气温越低,B正确。
第2题,由材料并结合图可知,“慧眼”望远镜运行轨道所处大气层为高层大气,存在电离层,可反射无线电波,D正确。
气温随高度的增加先降低后增加;对流现象显著,多云雨天气为对流层的特征;气流平稳,天气晴朗,有利于飞机飞行为平流层的特征。
故A、B、C错误。
答案:
1.B 2.D
[学生用书P40]
考点一 大气的组成
1.下列关于大气中二氧化碳作用的叙述,正确的是( )
A.能吸收太阳光中的紫外线,增加大气温度
B.能分解氧分子与氮分子为原子,使大气强烈增温
C.能吸收并放射长波辐射,对地面起到保温作用
D.能反射和散射太阳辐射,增加大气温度
解析:
选C。
二氧化碳能强烈吸收地面长波辐射,使气温升高,对地面有保温作用。
2.关于大气成分的叙述,正确的是( )
A.低层大气是由氮气、氧气和二氧化碳等气体组成
B.氮气是大气中最重要的温室气体
C.臭氧大量吸收紫外线,被誉为“地球生命的保护伞”
D.杂质主要分布在高空,是成云致雨的必要条件
解析:
选C。
大气是多种气体的混合物,低层大气是由干洁空气、水汽和固体杂质组成,故A错误;二氧化碳是大气中最重要的温室气体,能强烈吸收长波辐射,故B错误;臭氧能大量吸收紫外线,保护地球上的生命免受过量紫外线的伤害,被誉为“地球生命的保护伞”,故C正确;杂质几乎全部分布在对流层大气,故D错误。
考点二 大气的垂直分层
读大气垂直分层示意图,回答3~4题。
3.图中能正确表示大气层气温垂直变化的曲线是( )
A.① B.②
C.③ D.④
4.下列关于大气对流层特点的描述,正确的一组是( )
①气温随高度升高而降低
②空气对流运动显著
③低纬地区厚度小于高纬地区
④天气现象复杂多变
A.①③B.①②④
C.②③④D.①②③④
解析:
第3题,Ⅰ层为对流层,气温随高度的增加而降低;Ⅱ层是平流层,气温随高度的增加而升高,在平流层顶部气温约为0℃;在Ⅲ层中气温先降后升。
故②曲线能正确表示大气层气温的变化。
正确答案是B。
第4题,对流层大气的直接热源是地面,故气温随高度升高而降低,①正确;空气上冷下热,故对流运动显著,②正确;纬度高低不同,气温的差异导致了对流运动的高度不同,故低纬地区对流层厚度大于高纬地区,③错误;对流运动旺盛,且该层集中了大量的水汽和固体杂质,容易成云致雨,天气现象复杂多变,④正确。
正确答案是B。
答案:
3.B 4.B
2016年入冬以来,雾霾天气在我国频繁出现,空气质量问题已引起全社会高度关注。
下图是气温垂直分布的四种情形。
读图回答5~6题。
5.假设四幅气温垂直分布图反映了一次雾霾天气的生消过程,则正确反映雾霾天气生消过程的是( )
A.①→②→③→④B.④→①→②→③
C.③→④→①→②D.②→③→④→①
6.图中最有利于大气污染物扩散的情形是( )
A.① B.②
C.③ D.④
解析:
第5题,大气越稳定,越有利于雾霾的形成,而逆温出现时大气较稳定,故雾霾的生消过程与逆温过程大体一致。
②→③→④→①是逆温由出现到消失的过程,所以D项正确。
第6题,读图可知,①情形时气温随高度的增加而降低,利于空气对流运动及大气污染物的扩散,故A项正确。
②③④情形时均存在气温随高度的增加而升高的情况,即三幅图中大气均存在逆温层。
逆温层底部气温低、顶部气温高,不利于空气的对流运动,大气污染物不易扩散。
答案:
5.D 6.A
[学生用书P99(单独成册)]
[学考合格练]
臭氧在大气中的含量虽少,但对地球生命至关重要。
据此回答1~2题。
1.臭氧层对地球生命起到保护作用,这是因为臭氧层能够( )
A.降低大气温度 B.吸收太阳紫外线辐射
C.促发光化学反应D.分解人类活动排放的废气
2.据观测,地球上空臭氧空洞现象最为严重的地方出现在( )
A.青藏高原上空B.北极附近上空
C.南极附近上空D.北美大陆上空
答案:
1.B 2.C
3.下列关于大气各层与人类关系的叙述,正确的是( )
A.对流层大气对流运动显著,有利于飞机飞行
B.对流层大气复杂多变,不利于人类生存
C.因为平流层中的臭氧能吸收太阳紫外线,平流层成为人类生存环境的天然屏障
D.高层大气中水汽、杂质极少,有利于高空飞行
解析:
选C。
对流层大气对流运动显著,多云雨天气,不利于飞机飞行,A错;对流层中有多变的天气现象,易形成云、雨、风等,对人类的农业生产带来一定的好处,B错;高层大气水汽、杂质极少,但是对流旺盛,不利于飞机飞行,D错;平流层中因臭氧吸收太阳紫外线,使地球上的人类及其他生物免遭紫外线的伤害,C对。
故选C。
读大气垂直分层高度、温度和气压的变化图,回答4~6题。
4.关于图中①②层大气的正确叙述是( )
A.①层大气厚度随纬度增加而减小
B.②层因氢原子吸收紫外线而增温
C.①层大气平稳,利于大型飞机飞行
D.②层大气与人类关系最密切
5.关于图中内容的正确叙述是( )
A.大气垂直分层的依据是大气温度和气压的变化
B.随高度的增加,气温和气压均越来越低
C.距地面20km处气压降为地面的一半
D.对流层垂直方向上的温度变化范围大致是-60~20℃
6.我国发射的“天宫二号”空间实验室运行轨道所在的大气层( )
A.气压很低、空气密度很小
B.最高气温约为40℃
C.气流以平流运动为主
D.有时会发生云、雨、雾、雪等天气现象
解析:
第4题,图中①层是对流层,大气厚度随纬度增加而减小,A对;②层是平流层,因臭氧吸收紫外线而增温,B错;②层大气平稳,利于大型飞机飞行,C错;①层大气与人类关系最密切,人类生活在对流层底部,D错。
第5题,大气垂直分层的主要依据是温度、密度、大气运动状况,气压的变化不是划分依据,A错;在对流层,随高度的增加,气温和气压均越来越低,平流层随着高度增加,气温升高,B错;气压是单位面积上空气柱产生的压强,结合图示纵轴数值,距地面20km处空气稀薄,气压不到地面的十分之一,C错;对流层垂直方向上温度变化范围大致是-60~20℃,D对。
第6题,我国发射的“天宫二号”空间实验室运行轨道所在的大气层属于高层大气,气压很低、空气密度很小,A对;根据图示曲线判断,高层大气最高气温约为0℃,B错;气流以平流运动为主的是平流层,C错;不会发生云、雨、雾、雪等天气现象,D错。
答案:
4.A 5.D 6.A
一位游客的旅行日记中这样写道:
“飞机平稳地飞行在万米的高空,透过窗外看到纯净湛蓝的天空,而在飞机下方则是翻腾的云海……”据此回答7~8题。
7.该游客乘坐的飞机正在大气层中的________中飞行( )
A.对流层B.平流层
C.高层大气D.电离层
8.在飞机上看到的“翻腾的云海”所在大气层的大气运动特点是( )
A.对流运动显著B.水平运动显著
C.上升运动显著D.下沉运动显著
解析:
第7题,大气垂直分层分为三层,从地面到高空依次为对流层、平流层和高层大气。
其中天气现象发生在对流层,平流层大气以水平运动为主,适合高空飞行。
故选B。
第8题,据上题分析可知,“翻腾的云海”所在大气层为对流层,底部热、上部冷,对流运动显著。
故选A。
答案:
7.B 8.A
9.一探空气球升到30km的高度,测得由地面到30km高度的气温变化是( )
A.逐渐降低B.逐渐升高
C.先降低后升高D.先升高后降低
解析:
选C。
探空气球由地面到高空30km的高度,先经过对流层,再经过平流层,对流层气温随高度升高而降低,平流层气温随高度升高而升高,所以气温变化是先降低后升高。
10.读图,回答下列问题。
(1)该图反映的是________纬度大气的垂直分层,理由是什么?
(2)A层大气的直接热源是________,该层大气天气现象复杂多变的原因:
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________。
(3)补绘B层气温变化曲线。
该层在20~30km范围内,________含量达到最大值,形成________层,成为人类生存环境的天然屏障。
(4)A、B、C大气密度变化的趋势是________。
解析:
(1)据图中对流层的高度为12km可判断该图反映的是中纬度大气的垂直分层。
(2)地面辐射是对流层大气的直接热源。
该层集中了大气中几乎全部的水汽和杂质,且空气对流运动显著,水汽易成云致雨,因此天气现象复杂多变。
(3)据图可知,B层为平流层,气温随高度增加而增加。
该层在20~30km范围内,臭氧含量达到最大值,形成臭氧层,成为人类生存环境的天然屏障。
(4)据图可知,A、B、C依次为对流层、平流层、高层大气。
大气的密度越往上越小,空气越来越稀薄。
答案:
(1)中 对流层厚度为12km。
(2)地面 该层集中了大气中几乎全部的水汽和杂质
空气对流运动显著
(3)
臭氧 臭氧
(4)逐渐变小
[学考等级练]
奥地利探险家鲍姆加特纳在美国的新墨西哥州罗斯韦尔地区,于当地时间2012年10月14日9时30分(西六区)乘氢气球到达距地面39044m后,从太空舱里跳下,于北京时间15日凌晨2时12分03秒成功落地。
据此回答1~2题。
1.鲍姆加特纳跳下时的高度处于( )
A.对流层B.平流层
C.电离层D.高层大气
2.从跳下到落地,鲍姆加特纳经历的大气温度变化是( )
A.逐渐降低B.逐渐升高
C.先升高后降低D.先降低后升高
解析:
第1题,距地面39044m的高度处于大气层的平流层。
选B正确。
第2题,对流层的温度由地面向高空降低,平流层的温度向高空升高;所以从跳下到落地,鲍姆加特纳经历的大气温度变化是先降低后升高。
选D正确。
答案:
1.B 2.D
如果对流层大气出现“上热下冷(即随海拔上升,气温也上升)”现象时,空气对流运动减弱,不利于污染物的扩散。
读下图,回答3~5题。
3.对流层气温随高度变化而相应变化,原因是该层的主要直接热源是( )
A.太阳辐射B.地面辐射
C.大气辐射D.地面反射
4.图中符合题干中所示现象的大气层是( )
A.①②B.②
C.②③D.③
5.下列措施能缓解城市雾霾现象的是( )
A.外出戴口罩B.多吃润肺食物
C.错时上下班D.使用空气净化器
解析:
第3题,对流层气温随高度变化而相应变化,原因是该层主要的、直接的热源是地面辐射,距地面近,获得的热量多,气温高,B对;大气直接吸收的太阳辐射很少,A错;大气辐射是大气释放热量,C错;地面反射的是太阳辐射,大气吸收很少,D错。
第4题,题中所示现象是“上热下冷”,即随海拔上升,气温也上升,图中符合该现象的大气层是②(平流层),B对。
第5题,错时上下班可减少交通拥堵,减少尾气排放,从而减轻雾霾现象,C对。
外出戴口罩、多吃润肺食物、使用空气净化器可以减少雾霾吸入,但不能缓解雾霾现象,A、B、D错。
答案:
3.B 4.B 5.C
读下图,回答6~7题。
6.从大气垂直分层看,图示大气层是( )
A.低纬度的对流层B.中纬度的平流层
C.高纬度的平流层D.低纬度的平流层
7.该层大气( )
A.随高度增加,温度增幅变小
B.能够大量吸收紫外线长波辐射
C.以平流运动为主,有利于飞机高空飞行
D.受强烈的太阳辐射而呈电离状态
解析:
第6题,图示大气层从12km高空向上气温逐渐升高,故图示大气层是中纬度的平流层,B正确。
第7题,平流层大气以水平运动为主,有利于飞机高空飞行,C正确;随高度增加,温度迅速升高;能够大量吸收紫外线短波辐射;呈电离状态的是电离层。
A、B、D错误。
答案:
6.B 7.C
2017年9月8日,在俄罗斯阿德勒上空,一架飞机与龙卷风狭路相逢,三条大小不一的风柱从天际垂到海面,飞机在极其危险的距离内躲过了这股自然之力,平安飞越该区域,成功着陆。
据此回答8~9题。
8.飞机与龙卷风狭路相逢时,飞机正位于地球大气层中的( )
A.对流层B.平流层
C.电离层D.高层大气
9.该飞机在下降过程中,周围大气整体温度变化正确的是( )
A.逐渐下降B.逐渐上升
C.先上升后下降D.先下降后上升
解析:
第8题,龙卷风是大气中最强烈的涡旋现象,常发生于夏季的雷雨天气时,尤以下午至傍晚最为多见。
由此判断龙卷风多发生在对流运动旺盛的对流层,飞机与龙卷风相逢,说明相逢于对流层,故答案选A。
第9题,对流层的热量主要来自地面,随着高度的上升,温度逐渐降低。
因此飞机在下降过程中,周围大气整体温度应该逐渐上升,B正确。
答案:
8.A 9.B
10.读大气的垂直分层示意图,回答下列问题。
(1)依次写出图中字母A