新教材高中地理 必修第一册 第一节 大气的组成和垂直分层Word文件下载.docx

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2.结合大气垂直分层示意图，说明各层的特点及成因，以及与人类活动的关系。

（综合思维、区域认知、地理实践力）

等级考（水平3－4）

1.结合对流层的逆温、雾霾等现象，运用相关原理解释其原因。

2.结合臭氧层破坏、全球变暖等实例，说明大气环境保护的必要性和重要性。

（综合思维、人地协调观）

一、大气的组成

组成

含量

作用

干洁空气

氮

占78%

地球上生物体的基本元素

氧

占21%

人类和其他生物维持生命活动所必需的物质

二氧化碳

少

绿色植物进行光合作用的基本原料，吸收地面辐射，使气温升高

臭氧

吸收太阳光中的紫外线，对生物具有保护作用

水汽

很少

产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象

杂质

作为凝结核，是成云致雨的必要条件

[判一判]　判断下列说法的正误。

①大气圈中最多的成分是氧。

（×

）

②大气圈中各种成分均匀分布。

③臭氧对人类和动物是无害的。

④空气中只要有水汽就可以形成降水。

[微思考]　你能说出人类活动使大气成分发生了哪些变化吗？

提示　人类燃烧化石燃料、砍伐森林使二氧化碳浓度升高，制冷工业排放氟氯烃使臭氧含量降低，排放的PM2.5使大气中的固体杂质增多。

二、大气的垂直分层

1.划分依据：

大气在垂直方向上温度、运动状况和密度。

2.各层特征比较

垂直分层

气温变化

大气运动

与人类关系

①对流层

随高度增加而递减

对流运动显著

云、雨、雾、雪等天气现象都发生在这一层

②平流层

随高度增加而升高

平流运动为主

A臭氧层被称为“地球生命的保护伞”；

适合航空飞行

③高层大气

随高度增加先下降后上升

——

B电离层，能反射无线电波

[连一连]　将大气层与其相关的现象连线。

[微思考]　低纬度和高纬度的对流层高度是一样的吗？

为什么？

提示　不一样。

低纬度地区受热多，对流旺盛，因此对流层的高度高（约17～18千米）；

而高纬地区受热较少，对流活动较弱，所以对流层的高度低（约8～9千米）。

说事理

水的相变

气态水、液态水、固态水三者的互相转变，产生了云、雨、雾、雪等一系列天气现象，并伴随着热量的吸收和释放。

拓知识

逆温

在一定条件下，对流层下部会出现气温随高度升高而增加的逆温现象。

逆温层可以阻碍空气对流运动的发展，使污染物难以扩散。

电离层与无线电波

无线电短波远距离传播示意

地球外80～500千米的大气层，有若干电离层。

电离层大气处于高度电离状态，它们就像一面反射无线电波的镜子，使电波在地面和电离层之间多次反射，从而实现了远距离无线电通信。

探究点一　人类活动引起的大气成分变化

情境探究

　　[情境]由于煤、石油等矿物燃料的使用越来越多，人类社会每年排放的二氧化碳总量在过去三十年里增加了一倍，再加上大量砍伐森林，减少了绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳的能力，大气中二氧化碳的浓度在过去三十年里增长了12%。

氯氟烃是一种人工合成的化合物，主要用于制冷剂、火箭推进剂等，到80年代中期为止，全球氯氟烃的年消费量已达到100万吨。

[探究]（综合思维、人地协调观）大气组成的这种变化，会产生什么影响？

提示　如果二氧化碳继续增加，地球持续不断变暖，将使极地冰雪融化、海平面上升，世界上许多的桑田将变成沧海。

氯氟烃破坏大气中的臭氧层，导致全世界皮肤癌发病率上升和全球气温增高。

素养凝练

就目前的情况而言，人类活动对大气的影响较突出的表现是二氧化碳、尘埃和污染物质的增加。

虽然，人类活动对自然界里氮和氧的循环也有一定的影响，但由于大气中氮和氧的含量占绝对优势，相对而言，这一影响是极其微小的，可以认为长期以来自然界所形成的氮、氧的动力学平衡还未遭到严重的破坏。

主要表现为：

1.原始森林被破坏，植物的光合作用减弱，使大气中二氧化碳含量增加。

2.大量的燃烧煤、石油等化石燃料，造成大气中氧的消耗和二氧化碳的增加。

3.农业的发展造成作物光合作用以空前的规模进行着，这对自然界氮、氧、二氧化碳的循环起了积极的促进作用。

4.其他方面的影响：

制冷剂中的氟氯化碳（俗称氟利昂）、灭火剂中的哈龙、超音速飞机排放的尾气及工厂排放的废气都会破坏臭氧层。

素养应用

例1：

（2019·

浙江6月学考）最新研究表明，自2005年以来南极上空臭氧层空洞有逐渐缩小趋势，其原因可能是（　　）

A.全球气候持续变暖

B.植被覆盖率提高

C.矿物燃料使用减少

D.氟利昂排放减少

解析　导致南极上空臭氧层空洞的原因主要是人类大量生产与使用的氯氟烃化合物（氟利昂），近年来南极臭氧层空洞减少，说明氟利昂排放减少，D正确；

全球气候持续变暖、植被覆盖率提高、矿物燃料使用减少对南极上空的臭氧层空洞不造成影响，A、B、C错误。

答案　D

探究点二　各大气层的气温变化和运动规律

　　[情境]由于“逆温层”的存在，大气很稳定，对流作用减弱，空气中水汽、尘埃和其他污染物不易向高空扩散，只能滞留在近地面。

[探究]（综合思维、地理实践力）张华居住在某重工业城市，他习惯于在清晨的林荫道上跑步。

根据图说明他选择的锻炼时间是否科学？

请你帮他分析原因，并说出他应该在什么时候锻炼身体最适宜。

提示　不科学。

清晨，大气逆温层存在，大气对流运动微弱，城市空气中的水汽、尘埃和其他污染物不易向高空扩散，大气污染物质浓度较高。

日出前绿色植物以呼吸作用释放二氧化碳为主，造成清晨林荫道上的空气中二氧化碳含量较高。

他应该把锻炼时间改为下午或傍晚。

1.各层气温的变化及原因

（1）对流层

①一般规律：

因为对流层大气的热量来自地面，所以气温随高度的升高而递减，即“高处不胜寒”。

一般每升高1000米，气温降低6℃。

②逆温现象：

有两种情况：

一是海拔上升气温升高；

二是海拔上升气温下降，但降温幅度小于6℃/千米（即降温幅度小于垂直递减率）。

如下图：

逆温的影响：

对天气而言：

表明大气结构稳定，对流微弱，天气晴好为主。

对环境而言：

它可以阻碍空气垂直运动的发展，使大量烟、尘、水汽凝结物聚集在其下面，使能见度降低；

但是也可以提高谷地在冬季的温度水平，冻害得以避免或减轻等。

（2）平流层

①变化规律：

随高度升高而升高

②变化原因：

臭氧能够吸收大量太阳紫外线，使大气增温，所以平流层大气的热量来自臭氧层。

（3）高层大气

①变化规律

自平流层顶部开始，由于没有吸收紫外线的臭氧，气温会下降；

随后，由于大气（氧原子）吸收了更短波长的太阳紫外线，温度又持续上升，在300千米的高空，温度可达1000℃以上。

2.各层大气的运动及影响

①对流层高度随纬度、季节而变化：

就纬度而言，因为低纬度地区受热多，对流旺盛，对流层所达高度就高（17～18千米），中纬度地区（10～12千米）和高纬度地区（8～9千米）就低；

就季节而言，因为夏季对流旺盛，所以夏季对流层高度厚而冬季较薄。

②对流层天气现象复杂多变：

随着空气的对流运动，近地面的水汽和杂质向上空输送，在上升过程中随着气温的降低，容易成云致雨。

平流层上部热下部冷，大气稳定，不易形成对流，大气以水平运动为主，平流层由此而得名。

平流层大气平稳，天气晴朗，有利于航空飞机飞行。

例2：

（2018·

山东省冬季合格考）小明在“朋友圈”写道：

“终于开启了我的莫斯科之旅……从北京起飞一个小时后，平稳飞行在万米高空，舷窗外是湛蓝的天空，机翼下是翻腾的云海……据此完成

（1）～

（2）题。

（1）最有利于飞机平稳飞行的大气层是（　　）

A.对流层B.平流层

C.电离层D.高层大气

（2）“翻腾的云海”所在大气层的特点是（　　）

A.大气对流运动显著

B.气温随高度增加而升高

C.能大量吸收紫外线

D.大气处于高度电离状态

解析　第

（1）题，因平流层大气以平流运动为主，有利于高空飞行。

第

（2）题，云所在的大气层为对流层，对流层因上部温度低，下部温度高，所以对流运动显著；

对流层的气温随着高度的增加气温降低；

能够大量吸收紫外线的是平流层中的臭氧层；

高层大气处于高度电离状态。

答案　

（1）B　

（2）A

中图版P42“活动”

空气质量

空气质量指数（AQI）是定量描述空气质量状况的数值，参与空气质量评价的主要污染物包括二氧化碳、二氧化氮、细颗粒物（PM2.5，PM为颗粒物的英文缩写），可吸入颗粒物（PM10，指大气中直径小于或等于10微米的颗粒物），一氧化碳和臭氧等6种，空气质量指数分为六级：

0～50、51～100、101～150、151～200、201～300和大于300，对应的空气质量分别为优、良、轻度污染、中度污染和重度污染和严重污染。

雾霾天气是一种大气污染状态。

雾霾主要由二氧化碳、氮氧化物和可吸入颗粒物等组成。

雾霾中的可吸入颗粒物颗粒小，富含大量的有毒，有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响大。

我国部分地区已把雾霾天气列入灾害性天气进行预警预报。

湘教版P70“阅读”

臭氧洞

20世纪70年代，科学家发现南极地区上空的臭氧量下降严重，出现了“南极臭氧洞”。

“南极臭氧洞”是一种形象的说法，指的是在南极地区上空出现了全球臭氧量最低值（低于全球臭氧平均值的30%～40%），相对于其他地区来说，就像是一个空洞。

2006年，“南极臭氧洞”面积已经超过北美洲的面积。

南极臭氧洞

鲁教版P28“知识窗”

高山反应

大多数人到了海拔较高的地区都会因缺氧而出现高山（高原）反应，症状是头痛、头晕、恶心、呼吸困难、心跳加快等。

大多数人在海拔2000米以下没有反应或者反应不明显，到了海拔3000米或者4000米以上，高山反应逐步显现出来。

这是因为随着高度的增加，空气变得越来越稀薄，氧气的含量也越来越少。

知识微网

核心要点

1.大气主要由干洁空气、水汽和杂质组成。

2.二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，能吸收地面辐射，使气温升高。

3.臭氧能吸收太阳光中的紫外线，使大气增温，并且对生物具有保护作用。

4.水汽和杂质是成云致雨的必要条件。

5.对流层的大气上部冷、下部热，有利于大气的对流运动。

6.平流层的大气上部热、下部冷，不易形成对流，主要以平流运动为主，适合航空飞行。

7.高层大气中的若干电离层能反射无线电波，对无线电通信有重要作用。

　　低层大气的组成分为三部分：

干洁空气、水汽和固体杂质，其中氮气和氧气为主要成分。

随着人类社会的发展，人类也在改变着大气的成分，进而引发了环境问题。

据此完成1～2题。

1.近些年来，随着霾天气现象出现频率越来越高，导致空气质量逐渐恶化。

霾出现频率增加是由于人类活动改变了大气组成中的（　　）

A.干洁空气成份B.水汽比重

C.固体杂质含量D.有害气体成分

2.下列现象主要与大气成分中水汽多少相关的是（　　）

A.全球变暖B.旱灾频发

C.臭氧层变薄D.酸雨加重

解析　第1题，霾是指大量烟尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象。

霾主要是空气中悬浮的细颗粒物（PM2.5），属于固体杂质，C正确。

第2题，大气中水汽减少导致降水减少，形成旱灾，B正确。

全球变暖的原因是人类大量排放二氧化碳，臭氧层变薄的原因是人类大量排放氟氯烃，酸雨加重的原因是人类大量排放硫氧化合物和氮氧化物，A、C、D错误。

答案　1.C　2.B

　　右图为大气垂直分层示意图。

读图回答3～5题。

3.图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是（　　）

A.①B.②

C.③D.④

4.对无线电短波通信具有重要意义的电离层位于（　　）

A.Ⅰ层顶部B.Ⅱ层底部

C.Ⅱ层中部D.Ⅲ层

5.我国于2016年9月发射了“天宫二号”空间实验舱，并随后发射了“神舟十一号”飞船和“天舟一号”货运飞船与之对接，计划2022年前后完成空间站建造工作。

实验舱和飞船的运行轨道所在的大气层（　　）

A.Ⅰ层B.Ⅱ层

C.Ⅲ层D.Ⅱ层顶部

解析　第3题，根据大气的密度、温度和运动特征，自下而上可将大气层分为对流层、平流层和高层大气，从温度变化趋势看，①②正确，但①曲线气温变化范围出现错误，故②正确。

第4题，高层大气（Ⅲ层）中存在若干电离层。

第5题，实验舱和飞船位于高层大气中。

答案　3.B　4.D　5.C

6.阅读图文材料，完成下列要求。

2019年4月5日清明假期，王老师一家从济南乘飞机到昆明去旅游。

起飞时还是细雨蒙蒙，起飞后不久却是晴空万里，阳光普照。

（1）为什么会出现材料所述的这种天气变化？

（2）有利于飞机飞行的大气层应具有什么样的特征？

（3）飞机起飞和降落时能不能拨打电话？

答案　

（1）起飞时细雨蒙蒙是由于飞机仍在对流层大气中，当飞机穿过对流层，进入平流层飞行时，天气晴好。

（2）大气上部热，下部冷，不易形成对流，主要以水平运动为主，大气平稳，且该层无云雨现象，天气晴朗，能见度好。

（3）不能。

在飞机上拨打电话会干扰飞机的通信、导航、操作系统及飞机与地面的无线信号联系。

合格考——大显身手

一、选择题

地球大气又称“氮氧大气”，结合地球大气圈25km以下干洁空气的主要成分表，完成1～2题。

气体成分

体积分数（%）

质量分数（%）

氮（N2）

78.08

75.52

氧（O2）

20.94

23.15

氩（Ar）

0.93

1.28

二氧化碳（CO2）

0.03（变动）

0.05

1.地球大气称为“氮氧大气”是因为两者（　　）

A.占干洁空气成分的99%

B.占大气成分的99%

C.是生命活动必不可少的物质

D.在其他天体上不存在

2.目前，导致二氧化碳变动的主要因素是（　　）

①植树造林　②大量燃烧矿物化石燃料　③新能源公交车的逐渐普及　④森林、草原开垦成农田

A.①③B.②④

C.①②D.③④

解析　第1题，氮和氧是大气的主要成分，在干洁空气成分中，氮和氧两者约占99%，故又称地球大气为“氮氧大气”。

第2题，目前，大气中的二氧化碳浓度逐渐升高，原因一是森林破坏，二是大量燃烧化石燃料。

答案　1.A　2.B

（2020·

山东济宁高一上学期期末）探空气球是充入氨气等密度较小气体的特制气球，可以把无线电探空仪携带到30～40千米的高空，探测温度、压力等气象要素。

2020年1月某日，北京天气晴朗，气象员小明释放了探空气球（图1），并绘制了四条气温垂直变化曲线（图2）。

据此完成3～4题。

3.上右图中，能正确反映当日气温垂直变化的曲线是（　　）

A.①B.②

4.气球在上升过程中（　　）

A.体积不断缩小B.体积不断膨胀

C.测定的紫外线强度减小D.测定的水汽含量增多

解析　第3题，结合所学知识可知30～40千米的高度已经进入了平流层，对流层的气温是随着高度的增加而降低的，平流层中气温是随着高度的增加而增高的，因此可知探空气球记录的随高度升高气温变化的规律可能是先递减后递增，据此判断①②③④四条气温曲线中，②符合，可知A、C、D错误，故B正确。

第4题，气球在上升过程中，气压减小，分子间隔变大，则气球的体积不断膨胀，B正确，A错误；

随着海拔的升高，空气越来越稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，则测定的紫外线强度增加，C错误；

随着海拔升高，空气越稀薄，空气中的水汽减少，因此测定的水汽含量减少，D错误，故选B。

答案　3.B　4.B

下图为某地理老师拍摄的一组模拟对流运动的演示实验照片。

完成5～6题。

5.下列照片的排序，能正确说明对流运动先后过程的是（　　）

A.①②③B.①③②

C.②①③D.③①②

6.下列现象的产生与对流运动有密切关系的是（　　）

A.极光B.雨雪

C.流星D.磁暴

解析　第5题，烧杯下热上冷，墨水作对流运动，逐步扩散，最后均匀溶入整个烧杯，故选D项。

第6题，雨雪是空气上升冷却凝结而形成的。

极光、磁暴是太阳活动的影响，流星是太阳系的流星体进入大气层形成的，故选B项。

答案　5.D　6.B

　　读南极萨布尔基地冰穴测定的大气中某种气体体积分数的历史数据，回答7～8题。

7.该气体是（　　）

A.二氧化碳B.臭氧

C.氮气D.氧气

8.造成该大气成分浓度增加的主要原因有（　　）

①空调等制冷设备的使用

②过度砍伐森林

③大量使用煤等矿物燃料

A.①②B.②③

C.①③D.①②③

解析　第7题，据图中纵坐标的含义可知，该气体浓度很低，说明该气体属于大气中的微量成分，故排除C、D两项；

工业革命以来，受人类活动的影响，大气中的二氧化碳浓度上升，臭氧含量减少，故A项正确，B项错误。

第8题，过度砍伐森林、矿物燃料的燃烧是二氧化碳浓度上升的主要原因。

答案　7.A　8.B

有人在朋友圈晒了一张客机飞行抓拍，深色为蓝天，白色为云。

据此完成9～10题。

9.此刻，客机飞行在（　　）

C.臭氧层D.高层大气

10.飞机尾气中含有大量二氧化碳气体，会加剧（　　）

A.环境污染B.全球变暖

C.荒漠化D.森林破坏

解析　第9题，天气现象如云、雾、雨雪等出现在对流层中，据材料深色为蓝天，白色为云，说明客机飞行在对流层，故A项正确。

第10题，飞机尾气中含有大量二氧化碳气体，会加剧全球变暖，B项正确。

答案　9.A　10.B

二、综合题

11.读“大气的垂直分层图”，完成下列问题。

（1）A层大气在气温、气流状况及与人类关系方面，各有哪些特点？

（2）人类生存环境的天然屏障指的是哪一层？

该层空气的主要运动方式是什么？

气温在垂直方向上如何变化？

（3）电离层分布在　　　　（填字母）；

利于高空飞行的是　　　　（填字母），为什么？

解析　第

（1）题，读图，A层是对流层，气温特点是气温随高度增加而递减。

下部热，上部冷，空气不稳定，气流特征是对流运动显著，易成云致雨。

天气现象复杂多变，与人类关系最密切。

第

（2）题，人类生存环境的天然屏障指的是B平流层。

该层中有臭氧层，能强烈吸收太阳辐射中的紫外线，使地球生命免受过量紫外线的伤害。

平流层的空气以平流运动为主。

平流层热量主要是臭氧吸收来自太阳辐射中的紫外线，在垂直方向上，气温随高度增加而增加。

第（3）题，电离层分布在图示C层，高层大气部分。

利于高空飞行的是B平流层。

该层空气以平流运动为主，大气平稳，飞行平稳。

水汽杂质少，天气晴朗，能见度好。

答案　

（1）①气温随高度增加而递减；

②对流运动显著，易成云致雨；

③天气现象复杂多变，与人类关系最密切。

（2）B平流层。

　该层中有臭氧层，能强烈吸收太阳辐射中的紫外线，使地球生命免受过量紫外线的伤害。

　该层空气以平流运动为主。

　气温随高度增加而增加。

（3）C　B　空气以平流运动为主，大气平稳，水汽杂质少，天气晴朗。

12.阅读图文材料，完成下列要求。

每年3月，西藏大部分地区的隆冬尚未结束，林芝的桃花却竞相开放，争奇斗艳，皑皑白雪与灼灼桃花相互映衬（如下图），让人领略到“雪域江南”的独特春光。

分析上述地理现象的形成原因。

解析　从地势海拔、纬度等方面分析该地气温高即可。

答案　林芝虽然地处青藏高原，但处于河谷地带，海拔较低，且所在的纬度也比较低，故3月份气温已经较高，有桃花盛开。

等级考——小试牛刀

读“地球大气垂直分层图（部分）”，完成1～2题。

1.①②③④四条曲线中，正确表示大气层气温垂直分布情况的是（　　）

2.影响该大气层气温垂直变化的主要因素是（　　）

A.地面辐射

B.CO2气体吸收地面辐射

C.臭氧吸收紫外线

D.人类活动

解析　第1题，从图中高度上可知，该层为平流层，气温随高度升高，开始变化不大，然后随着高度上升气温迅速升高。

第2题，该层大气中含有大量臭氧，它能强烈吸收紫外线导致该层大气升温。

答案　1.A　2.C

气温垂直递减率是指空气温度在垂直方向上随高度升高而降低的数值。

读“某地春季某日气温垂直递减率（℃/100米）时空变化图”，回答3～4题。

3.当天该地几乎没有对流运动发生的时段是（　　）

A.9时～17时B.18时～次日7时

C.17时～次日9时D.19时～次日8时

4.发生大气逆温现象的最大高度约为（　　）

A.100米B.200米

C.400米D.500米

解析　第3题，气温垂直递减率为正值，则表明气温随高度增加而降低（正常分布），为负值则表明气温随高度增加而升高（出现逆温）。

图中18时至次日7时，气温垂直递减率为负值，故出现了逆温现象，对流运动不会发生。

第4题，发生逆温现象的最大高度与图中等值线0的最大分布高度接近。

答案　3.B　4.C

5.阅读图文材料，完成下列要求。

图1表示近地面空气若上升到3000米高度时，理论温度为T。

3000米高空的实际温度为Ts。

当Ts≥T时，近地面空气上升将受阻，即出现了逆温现象。

图2示意某城市春季气温日变化图。

（1）若Ts稳定在－8℃，该城市气温至少要上升到　　　　℃以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为　　　　时。

（2）一般逆温结束后2小时，近地面对流才能起到“净化”空气的作用。

所以，在图示的情况下，仅考虑空气洁净的因素，上午体育锻炼的时间宜选在　　　　时以后。

解析　对流层大气温度垂直变化的规律是随高度上升，气温递减，每上升1000米，气温下降6℃。

按此理论3000米高空应比地面低18℃，3000米高空实际温度Ts为－8℃时，正常情况下地面应高于10℃，逆温现象才能结束。

据气温变化曲线，地面温度高于10℃时间应为8点钟以后，8点钟后逆温现象结束，之后2小时空气“净化”，则上午体育锻炼时间应在10点以后。

答案　

（1）10　8　

（2）10