学年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
[学生用书P37]
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。
（
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