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第二节　大气的组成与垂直分层
基础过关练
题组一　大气的组成
　　大气是地球自然环境的重要组成部分。据此完成下面两题。
1.下列不属于干洁空气组成成分的是(　　)
A.氮气　　　 B.氧气
C.二氧化碳　　　D.水汽
2.关于干洁空气主要成分作用的叙述,正确的是(　　)
A.氧元素是生物体内蛋白质和很多复杂化学物质的组成部分
B.氮气能吸收太阳辐射中的紫外线,对地表生物具有保护作用
C.臭氧对地面具有保温作用
D.二氧化碳是绿色植物进行光合作用的重要原料
题组二　大气的垂直分层
　　(2025江西鹰潭余江一中期中)我国于2023年12月14日在酒泉卫星发射中心发射的一架可重复使用试验航天器,连续在轨飞行268天后,已成功返回预定着陆场。下图示意甘肃酒泉大气垂直分层。据此完成下面三题。
3.图示各大气分层(　　)
A.①层大气密度大,对流运动较少
B.②层内臭氧含量达到最大值
C.③层杂质含量多,平流运动为主
D.划分的依据主要是分布高度
4.该试验航天器返回时经历的大气温度随高度下降而升高的次数是(　　)
A.2次　　　B.3次　　　
C.4次　　　D.5次
5.图中Q最接近(　　)
A.6　　　B.8　　　C.11　　　D.18
　　(2024天津红桥期中改编)2021年10月16日,神舟十三号载人飞船与距离地表400~450千米的空间站组合体完成自主快速交会对接。读大气垂直分层示意图,完成下面三题。
6.图中正确表示大气层温度垂直变化曲线的是(　　)
A.①　　　B.②　　　
C.③　　　D.④
7.Ⅰ层气温随高度变化而相应变化,原因是该层大气的直接热源是(　　)
A.太阳紫外线　　　B.地面
C.电离层　　　 D.Ⅱ层
8.Ⅱ层是航空最佳飞行层的主要原因是该层(　　)
A.气温下部高上部低,大气平稳
B.水汽含量较多,但尘埃少,天气晴朗
C.大气处于电离状态,有利于保持与地面短波通信
D.空气大多做水平运动,大气平稳
　　(2024山东济宁月考改编)某登山队某年7月从拉萨出发攀登珠穆朗玛峰。据此回答下面三题。
9.登山队在全程登山途中处在大气层的(　　)
A.电离层　　　B.平流层 C.对流层　　　D.高层大气
10.下列关于该层大气特点的叙述,正确的是(　　)
A.太阳辐射是该层大气的直接热源
B.集中了大气圈大部分水汽和杂质
C.存在一定厚度的电离层,利于通信
D.气温随高度升高而降低,气流平稳
11.拉萨海拔约3 600米,7月平均气温为16℃,7月珠峰峰顶(珠峰最高点)的气温大约是(　　)
A.-30℃　　　B.-46℃　　　C.16℃　　　D.-15℃
12.(创新题　新情境)阅读图文材料,完成下列各题。(12分)
　　材料一　2023年10月,经有关部门审批后,几名大学生前往辽宁阜新和内蒙古通辽交界处,用氮气球将一只玩具熊送上了高空,并用运动相机将整个过程记录了下来。在距离地球约2.8万米的高空与地球拍下了合影后,玩具小熊在26分钟后落地。
　　材料二　下图为“大气垂直分层示意图”。
(1)玩具小熊在上升过程中经历的温度变化和空气密度变化分别是什么 (4分)
(2)合影时,玩具小熊到达了　　　　(填“甲”/“乙”/“丙”)层,该层　　(单选)。(4分)
A.空气对流旺盛　　　
B.水汽杂质较多
C.大气高度电离　　　
D.大气相对稳定
(3)如果由你设计此项目,请你说出两种氮气球可能携带的仪器设备,并解释其用途。(4分)
能力提升练
题组一　大气组成、垂直分层与人类活动
　　(2025天津河西期中)某市气象台于2023年3月7日7时30分发布雾霾黄色预警信号:预计未来12小时内城市中心区域将出现重度雾霾。读“该市2023年3月7日15时实时空气质量指数图”(指数越大,表示空气质量越差),完成下面两题。
1.该日,该市大气(　　)
A.水汽所占比重不断下降 B.干洁空气比重持续上升
C.空气质量较优 D.固体杂质数量较多
2.雾霾可能导致该市(　　)
①大气能见度变差　　　
②旅行人数增多
③呼吸系统疾病增多　　　
④用水环境改变
A.①②　　　B.①③　　　C.②③　　　D.③④
　　(2026江西鹰潭贵溪一中期中)飞机颠簸是指飞机在飞行中遇到乱流而突然出现的忽上忽下、左右摇晃及机身震颤现象。下图为多年来我国飞机颠簸发生高度平均统计图。据此完成下面两题。
3.关于飞机颠簸多发高度所在大气层,下列说法正确的是(　　)
A.直接热源是太阳辐射
B.所含臭氧能吸收紫外线
C.气温随高度升高而升高
D.高度随纬度、季节变化
4.关于飞机颠簸的成因,分析正确的是(　　)
A.空气对流运动　　　
B.极光干扰飞行设备
C.受逆温影响　　　
D.受电离层扰动干扰
　　目前载人热气球飞行高度的世界纪录是2005年由印度飞行冒险家创造的,飞行高度超过2.1万米。据此完成下题。
5.多年来,热气球载人飞行的世界纪录仍无人打破,主要是因为在这个高度上(　　)
A.大气对流运动强烈
B.气压远高于近地面
C.低温、缺氧、空气稀薄
D.多风雨雷电等复杂天气
　　(2024河南济源四中月考)无动力翼装飞行是指运动员穿戴着拥有双翼的飞行服装和降落伞设备,从高处一跃而下,用肢体动作来掌控滑翔方向,用身体进行无动力空中飞行的运动,在到达安全极限的高度,运动员将打开降落伞平稳着陆。无动力翼装飞行进入理想飞行状态后,飞行时速通常可达到200千米。翼装飞行的滑降比约为3∶1,即在每下降1米的同时前进约3米。据此完成下面两题。
6.假如当无动力翼装飞行运动员从中纬度30千米高空下降,下降到对流层时,其水平滑行距离约(　　)
A.18千米　　　B.33千米
C.44 千米　　　D.54千米
7.假如无动力翼装飞行运动员在下降过程中,感觉到水平滑行距离比理论值偏大,则其可能位于(　　)
A.高层大气　　　B.平流层
C.电离层　　　 D.对流层
8.(2025广东部分学校期中)阅读图文材料,完成下列要求。(18分)
　　小峰与家人从广州前往上海旅行,出发时由于雨势过大,飞机晚点。雨势转小后,飞机顺利起飞,升至万米高空后,小峰发现机窗外是蓝天白云。下图示意小峰在万米高空看到的景观。
(1)指出飞机起飞时所处的大气层,并说明判断理由。(4分)
(2)说出飞机降落过程中机舱外温度和湿度的变化,并分析原因。(8分)
(3)简述暴雨会影响飞机飞行的原因。(6分)
题组二　对流层逆温现象
　　(2024山东菏泽一中月考)下图为某地大气温度随高度变化示意图。读图,完成下面三题。
9.图示大气层中,出现逆温现象的是(　　)
A.Ⅰ　　　B.Ⅱ　　　C.Ⅲ　　　D.Ⅰ、Ⅲ
10.Ⅱ处气温分布特征最可能导致(　　)
A.大气对流运动增强 B.大气平流运动
C.吸收紫外线能力增强 D.太阳辐射增多
11.Ⅰ处空气中污染物含量较高的主要原因有(　　)
①近地面空气水平运动受抑制
②近地面空气对流上升受抑制
③近地面大气中的降水量较大
④近地面人类排放污染物较多
A.①②　　　B.①③　　　C.③④　　　D.②④
答案与分层梯度式解析
第二节　大气的组成与垂直分层
基础过关练
1.D　水汽是大气的组成成分,但不是干洁空气的组成成分。
2.D　氮元素是生物体内蛋白质和很多复杂化学物质的组成部分,A错;臭氧能吸收太阳辐射中的紫外线,对地表生物具有保护作用,B错;二氧化碳是绿色植物进行光合作用的重要原料,对地面具有保温作用,C错、D对。
3.B　图中①②③分别表示对流层、平流层和高层大气。①对流层中水汽、杂质含量多,大气密度较大,大气以对流运动为主,A错误;②平流层中臭氧含量达到最大值,存在臭氧层,大气以平流运动为主,B正确;③高层大气杂质、水汽含量很少,大气密度、气压很小,C错误;大气层的划分主要依据的是大气的温度、运动状况和密度在垂直方向上的差异,D错误。
4.A　航天器又称空间飞行器、太空飞行器,主要运行在高层大气中,则该试验航天器返回时是从高层大气向下到达地面。结合下面分析可知,A正确。
5.C　甘肃酒泉位于中纬度地区,结合所学知识可知,中纬度地区对流层高度为10~12 km,故选C。
规律总结
　　对流层的高度因纬度而异,在低纬度地区为17~18千米,在中纬度地区为10~12千米,在高纬度地区仅为8~9千米。这是因为纬度越低,气温越高,对流运动就越强,对流层的高度越高。
6.B　大气温度垂直变化:由图中三个大气分层的位置判断,Ⅰ层为对流层,地面是对流层大气的直接热源,所以对流层的气温随高度增加而降低,④曲线在对流层的温度变化不符合,可排除,D错误;Ⅱ层为平流层,平流层气温随高度的增加而升高,①曲线在平流层的气温变化为先降后升再降,③曲线在平流层的气温变化为先降后升,②曲线在平流层的气温变化为持续上升,则A、C错误,B正确。
7.B　Ⅰ层为对流层,位于地球大气的最底层,该层大气温度随高度的增加而降低,说明地面是该层大气的直接热源,B正确。
8.D　Ⅱ层大气气温上部高下部低,空气大多做水平运动,大气平稳,有利于航空飞行,A错、D对;Ⅱ层水汽、杂质含量极少,天气晴朗,B错;Ⅲ层中存在电离层,大气处于电离状态,C错。
9.C　珠穆朗玛峰位于中纬度地区,对流层在中纬度地区的高度为10~12千米,登山途中的最高点珠穆朗玛峰的高度为8 848.86米,没有超出对流层的高度范围,C正确。
10.B　由上题可知,该大气分层为对流层。地面是对流层大气的直接热源,A错误;对流层占据了大气质量的3/4和大气中水汽和杂质的绝大部分,B正确;电离层位于高层大气,C错误;对流层大气在垂直方向上的对流运动十分显著,D错误。
11.D　珠穆朗玛峰高度为8 848.86米,拉萨海拔约3 600米,两地海拔相差5 250米左右;海拔每上升100米,气温平均下降0.6℃;拉萨7月平均气温为16℃,则珠峰峰顶的平均气温约为16℃-(5 250÷100)×0.6℃=-15.5℃。故选D。
12.答案　(1)温度变化:先降低后升高。空气密度变化:持续降低。
(2)乙　D
(3)温度测量记录设备,测量并记录温度变化;高度测量记录设备,测量并记录高度变化;定位装置,便于找回从高空返回的小熊和仪器等;运动相机,记录小熊上升和下降的过程。
解析　(1)(2)由材料可知,玩具小熊到达距离地球约2.8万米的高空,即距地球28千米,辽宁阜新和内蒙古通辽交界处位于中纬度地区,对流层厚度为10~12千米,平流层位于对流层顶部向上到距地球50千米处的区域,故玩具小熊到达了平流层(图中乙层),对流层温度随着海拔升高而降低,平流层温度随海拔升高而升高,因此玩具小熊上升过程中温度先降低后升高;空气密度随着海拔升高而逐渐减小。空气对流旺盛与水汽杂质较多是对流层的特征,A、B错误;大气高度电离是高层大气的特征,C错误;大气相对稳定是平流层的特征,D正确。
(3)氮气球上升过程中温度不断变化,携带温度测量记录设备可以测量并记录温度变化;携带高度测量记录设备可以测量并记录高度变化;小熊落地位置无法确定,携带定位装置,便于找回从高空返回的小熊和仪器;携带运动相机可以记录小熊上升和下降过程。
能力提升练
1.D　结合材料和图片可知,该日该市出现了严重的雾霾天气,则大气固体杂质数量较多,空气质量较差,D正确、C错误;雾霾天气出现时,大气中固体杂质和水汽比重上升,干洁空气比重下降,A、B错误。
2.B　雾霾天气出现时,大气中固体杂质增多,大气能见度变差,①正确;雾霾中的有害颗粒,会导致呼吸系统病变,呼吸系统疾病增多,③正确;雾霾天气能见度较差,大气质量差,旅行人数减少,②错误;雾霾对用水环境影响较小,④错误。故选B。
3.D　图中显示飞机颠簸多发高度为7~11 km,而我国主要位于对流层高度为10~12 km的中纬度地区,因此飞机颠簸多发高度所在大气层为对流层。对流层大气的直接热源是地面,对流层大气对波长较短的太阳辐射吸收较少,A错误;臭氧主要集中在平流层,对流层的臭氧含量少,B错误;对流层气温随高度升高而降低,C错误;对流层厚度主要取决于对流强度,对流强度随纬度、季节变化,因此对流层高度随纬度、季节变化,D正确。
4.A　对流层中气温随高度升高而降低,上面冷的空气易下沉,下面热的空气易上升,因此空气对流运动强烈,从而导致飞机颠簸,A正确;极光、电离层扰动主要发生在高层大气,与对流层中的飞机颠簸无关,B、D错误;逆温层大气稳定,大气以水平运动为主,有利于飞机平稳飞行,不会导致飞机颠簸,C错误。
5.C　该高度处于平流层,空气做水平运动,气压远低于近地面,A、B错;平流层海拔高,空气稀薄,低温,缺氧,所以该纪录难以被打破,C对;风雨雷电等复杂天气发生在对流层,D错。
6.D　中纬度地区对流层的高度约为12千米。根据材料“翼装飞行的滑降比约为3∶1,即在每下降1米的同时前进约3米”可知,假如当无动力翼装飞行运动员从中纬度30千米高空下降,下降到对流层时,需要下降的垂直距离约为18千米,所以其水平滑行距离约18×3=54千米,故选D。
7.B　无动力翼装飞行运动员在下降的过程中,感觉到水平滑行的距离比理论值偏大,说明可能出现了下列情况中的一种:一是在水平方向上受到的空气阻力较小,说明空气以平流运动为主,因此可能位于平流层;二是在垂直方向上受到的空气顶托作用较强,即空气为上升运动,空气为上升运动说明空气在进行对流运动,可能位于对流层,但对流层除了有空气的上升运动,还有空气的下沉运动。对比两种情况的发生概率进行判断,假如无动力翼装飞行运动员在下降过程中,感觉到水平滑行距离比理论值偏大,则其位于平流层的可能性更大,故选B。
8.答案　(1)对流层。理由:对流层存在成云致雨的天气现象。
(2)变化:温度逐渐升高,湿度逐渐增大。
原因:对流层大气的直接热源是地面辐射,距离地面越近,气温越高,故飞机降落过程中,机舱外温度逐渐升高;低空中的水汽含量较高,随着飞机下降进入低空,水汽含量增加,湿度增大。
(3)暴雨导致跑道积水;大气能见度低;多大风,影响飞行设备运行。
解析　(1)根据题意,分析如下:
(2)由材料可知,飞机升至万米高空后,小峰发现机窗外是蓝天白云,说明飞机在万米高空时位于对流层顶部,在下降的过程中距离地面越来越近,温度越来越高;低空中的水汽含量较高,随着飞机的降落,水汽含量增加,湿度增大。
(3)暴雨会导致跑道积水,不利于飞机起飞与降落;暴雨时大气中水汽增多,大气能见度低;暴雨多伴随着大风,会影响飞行设备运行。
9.B　读图并根据所学知识可知,图示高度范围属于对流层,对流层气温随着高度的升高而降低。而Ⅱ处气温随高度的升高而升高,说明Ⅱ处出现逆温现象。
10.B　Ⅱ处气温分布特征为上部高下部低,最可能导致大气平流运动,B对;对流运动是大气上冷下热导致的,A错;平流层中的臭氧能够吸收太阳辐射中的紫外线,而Ⅱ处位于对流层,C错;气温分布特征对太阳辐射没有影响,D错。
11.D　近地面空气在垂直方向上对流运动显著,但是其上层区域出现平流运动,导致近地面空气对流上升受抑制,不利于空气中污染物的扩散,①错、②对;降水量大不利于污染物的积累,③错;近地面人类排放污染物较多,因此近地面空气中污染物含量较高,④对。故选D。
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