人教版 (2019)必修 第一册第一节 大气的组成和垂直分层习题

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01
目标任务
02
预习导学
1．高原跑步训练
很多专业的长跑运动员喜欢去高原地区训练，尤其是国家队的马拉松运动员，每年都会去海拔2000多米的丽江训练基地训练。高原是指海拔高度在1000米以上，相对高度在500米以上的地区，地势相对平坦或者有一定起伏的广阔地区，比如青藏高原，云贵高原。高原地区最基本的特征是海拔高，气压低，氧气含量少。
在1968年的墨西哥奥运会上，由于举办地为高原城市墨西哥，来自非洲高原的长跑运动员，夺得了中长跑和马拉松在内的多项冠军，从此以后，高原训练就成了中长跑等耐力项目必须进行的训练。
高原训练可以提高运动员的无氧能力、抗乳酸能力、肺活量、心肌能力。
高原海拔高，氧气稀少，在运动过程中，血液中的红细胞进行氧气的输送，由于氧气的缺少，体内的红细胞会增加，提高了血液输送氧气的能力，经过一段时间的训练，当运动员来到平原参加比赛的时候，就会感觉到更轻松，比赛成绩也能得到提高。
在高原缺氧条件下，身体在跑步的时候在进行有氧代谢同时还会进行无氧代谢，代谢产生乳酸，乳酸的不断积累对肌肉收缩起了一定的抑制作用，从而提高了抗乳酸能力。
高原环境下跑步，为了吸入更多的氧气，呼吸频率会得到提高，肺部的毛细血管会增加，使能够进行气体交换接触的面积更大，从而让呼吸更高效，进一步提升了肺活量。
高原上跑步，心率会高于平原，这需要泵出更多的血液来获得足够的氧气，经过一段时间的训练，心肌功能会显著提高，心脏泵血能力增强，同样的心率下，可以输出更多的血液。

2．臭氧层空洞现状
臭氧层的健康状况与地球上生物的生存息息相关。氟利昂这种物质对臭氧层是最具有破坏性的。氟利昂源自煤炭的燃烧、空调的使用以及汽车排放的尾气等等。当年由于环境污染问题突出，造成了不少氟利昂气体的产生，因此南极臭氧层也出现了空洞。这是一个让全世界都感到惶恐不安的消息。因为臭氧层关乎紫外线对地球的照射问题。臭氧层被破坏越严重，就意味着照射到地球上的紫外线越多。地球上的所有生物都会受到强幅度紫外线的威胁，甚至是丧失生命。当年在南极被紫外线照射引发失明的一些动物就是一个警示灯。人类也更加紧张与重视环境污染对臭氧层破坏的问题。多年之后，臭氧层已经是另一番面貌。经过当年的教训之后，人类不断进行技术革新，利用科学技术提高了废弃物等的利用率，净化空气，提高了空气质量。空调等电器也被升级为无氟利昂的产品。氟利昂气体排放量大大减少，臭氧层空洞问题，不仅没有恶化，还得到了改善。臭氧层空洞正在逐渐缩小，状态稳定，或许几十载后就没有臭氧层空洞了。臭氧层问题得到改善是全世界共同努力的结果。地球只有一个，是我们共同的家园，我们应当努力保护好它。保护环境，从你我做起。
知识点一 大气的组成
低层大气的组成： 、少量水汽和杂质。
干洁空气的成分和作用
：地球上生物体的基本元素。
氧：人类和其他生物维持生命活动必须物质。
二氧化碳：植物进行光合作用的基本原料，对地面有 作用。
臭氧：吸收太阳光中的 ，保护地球上的生物。
水汽
水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象。
伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的 。
4.杂质：作为 ，是成风致雨的必要条件。
5.人类活动对大气的影响
（1）燃烧矿物燃料会导致大气中 含量增加。
（2）广泛使用空调，空调中的制冷剂氟氯氧会造成大气中 含量减少。
知识点二 大气的垂直分层
1.划分依据：大气的 、 和密度。
2.分层
（1）对流层：①高度：低纬度17-18千米；中纬度10-12千米；高纬度8-9千米。
②特点：气温随高度的增加而 ；空气 显著；天气现象复杂多变。
③成因：地面是低层大气主要的直接热源；上部 ，下部 ；对流运动易成云致雨。
（2）平流层：①高度：从对流层顶部至50-55千米。
②特点：气温随高度增加而 ；气流以 为主；无云雨现象。
③成因：上冷夏热，大气 ；水汽、杂质少，气流平稳。
高层大气：①高度：从平流层顶到3000千米的高空。
②特点：气温随高度增加 ；大气密度极低。
1．自主判断
（1）低层大气主要由氧气、氢气、二氧化碳、臭氧、水汽和杂质等组成。( )
（2）水汽和杂质是成云致雨的充分条件。( )
（3）组成大气的成分是固定不变的,人类难以改变。( )
（4）对流层气温随着高度增加而降低。( )
（5）平流层天气复杂多变。( )
（6）与人类关系最密切的是高层大气。( )
03
核心整合
核心01低层大气的组成和作用
【核心整合】
低层大气是由干洁空气、水汽和杂质组成的，其组成成分的作用如下表所示：
【小试牛刀】
下表是地球低层大气中干洁空气的主要成分表。读表，完成下面小题。
（1）表格中未显示，但却对地球生命有重要保护作用的气体是（ ）
A．甲烷B．氨C．一氧化碳D．臭氧
（2）地球大气中的二氧化碳（ ）
A．植物光合作用的产物B．大量吸收太阳紫外线
C．含量少，可有可无D．对地面有保温作用
核心02大气的垂直分层
【核心整合】
【小试牛刀】
我国神舟十四号载人飞船于2022年6月5日发射升空，该载人飞船在距离地面150km以上的轨道上运行半年，于2022年12月4日返回地球。读大气垂直分层示意图，完成下面小题。

（1）神舟十四号载人飞船从飞行轨道降落到地面的过程中依次经过（ ）
A．对流层、臭氧层、平流层B．平流层、对流层、高层大气
C．高层大气、平流层、对流层D．电离层、对流层、平流层
（2）下列关于神舟十四号载人飞船从飞行轨道降落到地面过程中大气环境的叙述，正确的是（ ）
A．二氧化碳浓度越来越小B．臭氧浓度先增加再减小
C．固体杂质含量基本不变D．气温先下降再升高
04
重难拓展
一、大气主要成分对大气环境影响的因果关系
(1)二氧化碳：CO2→吸收长波辐射(地面辐射)→升温同时释放热能→射向地面的热量→保温作用。
(2)臭氧和氧原子
①高层大气中的O3→吸收波长较短的紫外线→升温使大气电离→形成电离层。
②平流层中的O3→吸收波长较长的紫外线→升温的同时阻挡到达地面的紫外线→保护地球上的生物免受紫外线伤害。
(3)水汽
①近地面水汽吸收地面热量→大气升温。
②水汽温度变化→吸热或放热→水的相变→云、雨、雾、雪等天气现象的发生。
(4)杂质
①尘埃物质→吸附水汽→雾或降水；②尘埃物质→削弱太阳光→大气能见度降低。
〔典例〕2022年10月，我国首个大气边界层（距离地表1～2千米左右的大气层区域）顶部生态环境观测站投入使用。该观测站可对大气中的温室气体进行高精度监测，支撑国家的“碳中和”战略。据此，完成下面小题。
（1）大气边界层在大气垂直分层中所处的位置及其特点是（ ）
A．平流层，其中的电离层可反射无线电波
B．平流层，上热下冷，气流以水平运动为主
C．对流层，通常气温随高度的升高而降低
D．对流层，主要的直接热源是太阳短波辐射
（2）该观测站重点监测的大气成分及其主要作用是（ ）
A．氧气，反射太阳短波辐射B．氮气，吸收长波辐射
C．水汽，是大气运动的动力D．二氧化碳，可对地面保温
二、对流层逆温现象及其影响
(1)逆温概念
一般情况下，气温随海拔的升高而降低，称为气温垂直递减率R，R＝0.60℃/100米，但此种气温的梯度变化并非固定不变。实际上，有时可能出现温度随高度上升而增高现象，导致空气“头轻脚重”，气象学上称为气温逆温，简称逆温。出现逆温的大气有一定的厚度，这层大气称为逆温层。
(2)逆温的类型
a．辐射逆温：经常发生在晴朗无云的夜间，由于地面有效辐射很强，近地面层气温迅速下降，而高处气层降温较少，从而出现上暖下冷的逆温现象。这种逆温黎明前最强，日出后自下而上消失。辐射逆温的形成过程，如下图：
①图a为对流层正常气温垂直分布状况。在晴朗无云或少云的夜晚，地面很快冷却，贴近地面的大气也随之降温。离地面越近，降温越多；离地面越远，降温越少，因而形成了自地面开始的逆温。(图b)
②随着地面辐射冷却的加剧，逆温层逐渐向上扩展，黎明时达到最强。(图c)
③日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，逆温层便逐渐自下而上消失。(图d、e)
b．地形逆温：常发生在山地、盆地和谷地中。晚上，由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来较暖的空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象。这样的逆温主要是在一定的地形条件下形成的，所以称为地形逆温。如美国的洛杉矶因周围三面环山，每年有两百多天出现逆温现象。
c．平流逆温：由于暖空气水平移动到冷却的地面、水面或气层之上时，底层空气因受下垫面的影响迅速降温，上层空气因距离较远，降温较少，于是产生逆温。逆温的强弱，主要由暖空气和冷地表的温差决定，温差越大，逆温越强。
d．锋面逆温：对流层中，暖空气运移到冷空气之上，形成冷暖相交的锋面， 暖气团位于锋面之上，冷气团在下。在冷暖气团之间的过渡带上，若锋面上下暖冷空气的温差较大，便形成逆温。如下图所示：

(3)逆温现象对人类生产生活的影响
〔典例〕辐射逆温是低层大气因地面强烈辐射冷却导致气温随高度增加而升高的现象。黄河源地区位于青藏高原腹地，平均海拔4000多米，冬季辐射逆温现象多发。下图为辐射逆温的生消过程图，据此完成下面小题。

（1）冬季易加强辐射逆温的地形是（ ）
A．山峰B．平原C．谷地D．丘陵
（2）黄河源地区辐射逆温常出现的时间和天气状况是（ ）
A．日落前后，大风呼啸B．正午时刻，雨雪交加
C．午夜时分，浓云密雾D．日出之前，晴朗无风
05
知识总结
06
强化训练

考点01大气的组成
下图是干洁空气成分的体积分数（25千米以下）图。读图完成下面小题。

1．干洁空气的成分中，体积约占78％的是（ ）
A．氮气B．氧气C．二氧化碳D．稀有气体
2．空气是一种宝贵的资源，干洁空气中体积约占21％的是（ ）
A．二氧化碳B．氮气C．氧气D．稀有气体
3．干洁空气中有极少的二氧化碳和臭氧，下列关于两者的叙述，正确的有（ ）
①二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料
②二氧化碳吸收太阳辐射，使大气温度升高
③臭氧能吸收太阳光中的紫外线
④近些年来，高纬地区易出现“臭氧空洞”现象
A．①②③B．①③④C．①②④D．②③④
考点02大气的垂直分层
读下图，完成下面小题。

4．①、②、③、④四条曲线中，能正确表示图示大气层气温垂直分布情况的是（ ）
A．①B．②C．③D．④
5．有关图示大气层的叙述，正确的有（ ）
①有电离层，对无线电通信有重要作用
②有利于高空飞行
③上部冷下部热，大气稳定，以平流运动为主
④有臭氧层，能吸收大量的紫外线
A．①②B．②③C．③④D．②④
民航客机飞行分起飞阶段、降落阶段、巡航阶段。北京时间2021年9月25日，孟晚舟女士乘坐的政府包机国航CA552航班从加拿大起飞，飞跃北极上空，当晚顺利降落深圳（22°32′N，114°03′E）宝安国际机场，在被加拿大非法拘押1028天后，终于回到祖国的怀抱。据此完成下面小题。
6．平流层适宜飞机巡航的主要原因是（ ）
A．大气以平流运动为主，大气的能见度好
B．水汽含量多，但杂质少，水汽不易成云致雨
C．存在多个电离层，有利于保持与地面的短波通信
D．气温下高上低，大气稳定
7．孟晚舟女士回国乘坐的包机，其飞行经过的大气层依次是（ ）
A．一直在平流层飞行B．对流层—平流层—对流层
C．平流层—对流层—平流层D．一直在对流层飞行

2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入高度约400千米的预定轨道。7月4日空间站的航天员首次实现出舱，刘伯明、汤洪波身着中国自主研制的新一代“飞天”航天服进行舱外作业。9月17日返回舱顺利返回地球。完成下面小题。
1．运行中的空间站所处的地球大气垂直分层是（ ）
A．对流层B．平流层
C．臭氧层D．高层大气
2．返回舱返回过程中（ ）
A．大气温度不断升高B．大气密度不断增大
C．空气对流不断减弱D．水汽含量不断减少
随着电影《中国机长》的热映，川航3U8633紧急迫降的事迹展现在大众面前。飞机从重庆起飞，在9800米高空，风挡玻璃无预警脱落，刘传健机长借助自己一百多次来回飞川藏线的经验和从业27年的技术，成功于成都迫降，拯救了全机人的生命。据此完成下面小题。
3．风挡玻璃脱落时，飞机正处于大气的（ ）
A．平流层B．中间层
C．对流层D．高层大气
4．机长迫降时面临的困难可能有（ ）
①被风挡玻璃砸伤②机内温度过低③飞机颠簸强烈④太阳辐射强
A．①③B．②③
C．①④D．②④
大气中氧气的含量对人体健康至关重要，不同的含氧量对人体既有有利影响，又有不利影响。据此完成下面小题。
5．目前世界上最优秀的中长跑运动员主要来自非洲的埃塞俄比亚和肯尼亚等国，其原因主要是这些国家（ ）
A．地处热带地区，运动员耐高温能力强
B．地处高原地区，有适宜的缺氧环境
C．多是黑人运动员，体质好耐力强
D．运动员训练刻苦，持之以恒
6．下列关于我国以下省级行政区可以建中长跑运动员训练基地的原因，叙述正确的是（ ）
A．内蒙古——地形平坦，场地开阔
B．西藏——海拔高，空气稀薄
C．海南——气温高，适合锻炼运动员耐高温能力
D．云南——高原地形，缺氧环境适宜
北京时间2022年7月24日14时22分，问天实验舱在海南文昌成功发射，在距地面400千米高度与天宫空间站成功对接。完成下面小题。
7．梦天实验舱（ ）
A．应用遥感技术实现与空间站对接B．与月球构成最低级别天体系统
C．在高层大气层与天宫空间站对接D．上升过程中大气温度持续下降
8．天宫空间站所处的大气层的特点是（ ）
A．气温随高度升高而递减B．臭氧吸收紫外线增温明显
C．大气吸收紫外线增温明显D．空气密度大出现流星现象
探空气球主要用于把无线电探空仪携带到高空，进行温度、压力、湿度和风等气象要素的探测。探空气球用橡胶或塑料等材料制成球皮，充以氢、氦等比空气轻的气体，可直接测量并实时传回30km高空的气象数据。完成下面小题。
9．探空气球升空过程中测到的气温变化是（ ）
A．一直降低B．一直升高C．先下降后上升D．先上升后下降
10．假设释放同一探空气球，以同样的速度上升，最先测得平流层数据的是（ ）
①夏季②冬季③低纬度④高纬度
A．①③B．②③C．①④D．②④
11．阅读图文资料，完成下列要求。
臭氧层是大气层中臭氧浓度较高的区域，主要位于距离地面约20一30千米的高空。据科学家研究，大气中的臭氧含量每减少1%，到达地面的紫外线辐射就增加2%。

(1)指出臭氧层在大气垂直分层中的主要位置及其作用。
(2)人类生产生活主要在对流层。说明对流层的特点。
12．阅读图文材料，回答问题。
材料2022年10月29日09时01分，长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心成功将试验二十号C卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。
[问题探究]
(1)我国的酒泉卫星发射中心所在地区的对流层厚度相对于我国东部地区来说是较厚还是较薄？为什么？
(2)长征二号丁运载火箭点火发射刚离开地面升空时，其所经历的气温变化特点是什么？
课程标准
学习目标
运用图表等资料,说明大气的组成和垂直分层及其与生产和生活的联系。
1.运用图表资料,说出大气的组成成分,并说明其作用。
2.结合大气垂直分层示意图,说明各层的特点、成因及与人类活动的关系。
3.结合对流层的逆温、雾霾等现象,运用相关原理解释其原因。
4.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。
组成成分
占大气体积
作用
氮
25千米以下的干洁空气中，二者合占总体积的99%，其中氮气占大气的78%，氧气占大气的21%
地球生物体内蛋白质和很多复杂化学物质的重要组成部分；是地球上生物体的基本元素
干洁
空气
氧
人类和其他生物维持生命活动所必需的物质
二氧
化碳
很少
是绿色植物进行光合作用的原料，对地面起保温作用
臭氧
极少
能大量吸收紫外线，使大气增温；其形成的臭氧层使地球上生物免受过多紫外线的伤害，臭氧还可以杀菌
水汽
很少，因时因地而异(水汽约占大气比重的5%)
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
气体成分
体积分数/%
质量分数/%
氮（N2）
78.08
75.52
氧（02）
20.94
23.15
氢（Ar）
0.93
1.28
二氧化碳（CO2）
0.03（变动）
0.05
海拔范围
特征
成因
与人类关系
对
流
层
对流层的高度因纬度而异（低纬度地区17～18千米，中纬度地区10～12千米，高纬度地区8～9千米）
气温随高度的升高而递减（每升高100米，气温约下降0.6℃）
地面是低层大气主要的、直接的热源。
人类生活在对流层底部，与人类关系最密切。
大气对流运动显著。
对流层的大气上部冷、下部热。
天气现象复杂多变。
近地面的水汽与杂质通过对流运动向上输送，在上升过程中随着气温降低，容易成云致雨。
平
流
层
自对流层顶部至50～55千米高空。
气温随高度升高而升高。
平流层中的臭氧吸收大量太阳紫外线，使大气增温。
大气水平运动有利于高空飞行；臭氧具有保护地球生物的作用。
以平流运动为主。
平流层的大气上部热、下部冷，不易形成对流。
天气晴朗。
水汽和杂质少，以平流运动为主。
高
层
大
气
自平流层顶到2 000～3000千米的高空。
气温随高度升高先降低、后升高。
大气密度很小。
底部无臭氧吸收紫外线，其热源主要来自平流层，随后气温随海拔增加而上升是因为大气吸收了更短波长的太阳紫外线。
在80～500千米有若干电离层，电离层能反射无线电波，对无线电通信有重要作用。
影响
表现
有利
影响
抑制沙暴
沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动
减少冻害
逆温现象可看作一种气象资源并加以利用，主要是在一些山坡或河谷地区。例如，在我国新疆伊犁河谷，逆温从10月持续至次年3月，长达半年之久，有效提高了谷地在冬季的温度，多年生果树越冬可以避免冻害
不利
影响
成雾
早晨多雾的天气大多与逆温有密切关系，浓雾使大气能见度降低，给人们的出行带来不便，使交通事故的发生概率增加
大气污染
逆温现象使空气对流受阻，会造成近地面污染物不能及时扩散，从而危害人体健康
辩证
影响
影响交通
能见度降低，地面湿滑
航空飞行
逆温出现在低空，多雾天气给飞机起降带来不便。逆温出现在高空，有利于航空飞行，因为大气以平流运动为主，航空飞行中不会有较大颠簸