2.1大气的组成和垂直分层课时作业(含解析)

第一节　大气的组成和垂直分层
必备知识基础练 进阶训练第一层
　
如图为“干洁空气成分的体积分数示意图”。读图，完成1～2题。
1．下列对图中字母所代表的成分及其作用的叙述正确的是(　　)
A．a—氧气，氧是生物体的基本元素
B．a—氮气，吸收紫外线，保护地球生命
C．b—氧气，地球生物维持生命活动所必需的物质
D．b—氮气，吸收地面辐射，具有保温作用
2．下列关于大气成分作用的叙述错误的是(　　)
A.臭氧能吸收紫外线，有“地球生命的保护伞”之称
B.氮气为绿色植物的光合作用提供了原料
C．二氧化碳吸收地面辐射，具有保温作用
D．水汽和杂质是成云致雨的必要条件
2021年1月6日，我国研发的无人机“甘霖－1”带数百公斤增雨剂在4 500米高度的云层实施人工增雨。据此完成3～4题。
3．该高度属于大气层的(　　)
A．对流层 B．平流层
C．电离层 D．高层大气
4．在这一高度上(　　)
A．大气对流运动旺盛
B．大气以水平运动为主
C．臭氧含量较大
D．能反射无线电波
下图为大气的垂直分层示意图。据此完成5～7题。
5．大气垂直分层的主要依据是(　　)
①组成成分　②运动状况　③温度　④密度
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．②③④
6．关于高层大气的叙述，正确的是(　　)
A．有若干电离层　
B．气温随高度升高而降低
C．密度随高度升高而增大
D．天气现象复杂多变
7．与b层相比，a层(　　)
A．空气密度大 B．存在臭氧层
C．吸收紫外线多 D．利于飞机飞行
探空气球是充入氦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示意)，并根据回传数据绘制了气温垂直变化(图2示意)。据此完成8～9题。
8．图2中，与小明绘制的气温垂直变化曲线相吻合的是(　　)
A．① B．②
C．③ D．④
9．气球在上升过程中(　　)
A．体积不断缩小
B．测定的紫外线强度减小
C．体积不断膨胀
D．测定的水汽含量增多
10．阅读材料，回答下列问题。
2012年10月14日，奥地利“坠落人”鲍姆加特纳在美国西南部乘坐太空舱升空。约3小时后，他上升至39千米高空。随后，他从那里跳下，4分钟后才打开降落伞，成为第一个自由落体速度超音速的人。他配备的特制宇航服，外表绝缘，密封的内层中填充加压氧气；头盔内有液氧系统，护目镜中装有温度调节器。
(1)鲍姆加特纳从39千米高空跳下，则他起跳的位置属于大气的________层。简述该大气层的主要特点。
(2)鲍姆加特纳自39千米高空跳下至落地的过程中，气温的变化过程是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)鲍姆加特纳配备的特制宇航服，外表绝缘，密封的内层中填充加压氧气；头盔内有液氧系统，护目镜中装有温度调节器。说出特制宇航服特点的主要作用，完成下表中的内容。
宇航服的主要特点 主要作用
头盔内有液氧系统 ①
护目镜中装有温度调节器 ②
(4)根据鲍姆加特纳跳伞过程中大气环境的主要特点，为了维护鲍姆加特纳的身体健康，推测特制宇航服具备的其他功能。
关键能力综合练 进阶训练第二层
　
地球大气又称“氮氧大气”。下表是地球大气圈25 km以下干洁空气的主要成分表。据此完成1～2题。
气体成分 氮(N2) 氧(O2) 氩(Ar) 二氧化碳(CO2)
体积分数/% 78.08 20.94 0.93 0.03(变动)
1.地球大气称为“氮氧大气”是因为两者(　　)
A．是成云致雨的条件
B．约占干洁空气成分的99%
C．在其他天体上不存在
D．是生命活动必不可少的物质
2．目前，导致全球二氧化碳浓度升高的主要因素是(　　)
①植树造林　②新能源汽车的逐渐普及　③森林、草原开垦成农田　④大量燃烧矿物化石燃料
A．①② B．①③
C．②④ D．③④
研究大气的垂直分层，有助于了解各层特点，更好地服务于人类。下图示意大气垂直分层。据此完成3～4题。
3．影响图中②层气温垂直变化的主要因素是(　　)
A．地面辐射 B．大气成分
C．下垫面 D．天气变化
4．飞机最适合在②层飞行，但民航飞行的实际高度却多位于①层和②层衔接部。主要是考虑(　　)
A．飞行距离 B．氧气含量
C．大气能见度好坏 D．通讯安全
民航客机在飞行过程中，机身后面往往会留下一个长“尾巴”(即飞机尾迹，又叫飞行云)，有时这个“尾巴”又细又长且在天空长时间停留，有时又会很短且很快消失。民航航线的位置和高度一般是固定的。下图示意民航客机飞行时留下的“尾巴”。据此完成5～7题。
5．民航客机水平飞行时，其所在大气层的特点是(　　)
A.氧气含量高，空气对流作用强
B．空气强烈上升，节省飞行燃料
C．大气稳定，利于飞机安全飞行
D．臭氧含量高，利于燃料充分燃烧
6．民航客机在高空飞行时留下的飞机尾迹是(　　)
A．飞机尾气中的水汽在高空遇冷凝结而成的
B．飞机在飞行过程中，把天空的云划成了条痕状
C．飞机在飞行过程中燃料不完全燃烧排放的气体
D．飞机在飞行时为了美观有意排出的烟雾
7．影响民航客机尾迹在天空中停留时间长短的主要自然因素是大气的(　　)
A．温度、透明度和运动状态
B．温度、湿度和透明度
C．湿度、透明度和运动状态
D．温度、湿度和运动状态
积云的形成受下垫面影响强烈。空气在对流过程中，气流携带来自下垫面的水汽上升，温度下降至凝结温度时，水汽凝结成云。如图为积云形成示意图。据此完成8～9题。
8．积云形成于大气中的(　　)
A．对流层 B．平流层
C．中间层 D．高层大气
9．下列城市中，积云出现频率最高的是(　　)
A．北京 B．广州
C．上海 D．哈尔滨
10．阅读图文材料，回答下列问题。
电影《中国机长》改编自真实事件。2018年5月14日7：06四川航空3U8633航班以800 km/h的速度飞行至青藏高原东南边缘9 800米高空时，驾驶舱挡风玻璃突然爆裂，飞机剧烈抖动。机长临危不乱，用冻得发紫的双手迅速手动操作迫降，34分钟后飞机安全降落成都机场，119名乘客无一伤亡，创造了民航史上的一次史诗级壮举。下图示意川航3U8633航班飞行轨迹及周边地貌。
(1)飞机发生事故时位于________(平流层/对流层/高层大气)，描述飞机发生事故时所在的大气层的特征：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)分析引起飞机的挡风玻璃爆裂的大气环境条件。
(3)飞机出现突发状况时，冒险急转向左备降成都，而没有选择康定机场。请分析其中原因。
第一节　大气的组成和垂直分层
必备知识基础练
1～2.答案：1.C　2.B
解析：第1题，a比例占78%，应为氮气，b比例占21%，应为氧气，氧气是地球生物维持生命活动所必需的物质。第2题，二氧化碳为绿色植物的光合作用提供了原料。
3～4.答案：3.A　4.A
解析：第3题，大气层由下而上依次为对流层、平流层和高层大气，其中对流层上界高度约为12 km，平流层为对流层顶部至50 km范围，50 km以上为高层大气，里面含有电离层。根据无人机“甘霖－1”带数百公斤增雨剂在4 500米高度的云层高度进行判读，该高度属于对流层。第4题，结合上题分析该大气层为对流层，对流层温度随海拔的升高而降低，下部热，上部冷，大气以对流运动为主。
5～7.答案：5.D　6.A　7.A
解析：第5题，根据大气的温度、密度和运动状况在垂直方向上的差异，将大气共分为三层，自下而上依次是对流层、平流层和高层大气。故②③④正确。第6题，高层大气有电离层，有利于无线电通讯，A正确。气温随高度升高而降低是对流层气温的分布特点，高层大气的气温随高度的升高先降低后升高，B错误。大气密度随高度升高而减小，C错误。天气现象复杂多变是对流层的特点，D错误。第7题，a层是对流层，b层是平流层。对流层是贴近地面的大气最低层，整个大气质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质都集中在这一层，空气密度大。
8～9.答案：8.B　9.C
解析：第8题，结合所学知识可知30～40千米的高度已经超过了对流层的高度，且超过对流层已经进入了平流层，可知在对流层的气温是随着高度的增加而降低的，在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，①②符合，小明所在地北京1月地面气温应在0 ℃以下，排除①，故选B。第9题，由于分子之间有间隔，气压越小，则分子间隔越大，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，C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，B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。
10．答案：(1)平流　气温随高度的升高而升高，下层气温随高度变化很小，上层气温随高度增加而迅速上升；空气平流运动为主；大气中水汽和杂质含量很少；在22～27千米范围内臭氧含量达到最大值，形成臭氧层。
(2)随着高度的下降，气温先降低；进入对流层后，气温逐渐升高，但大部分时间气温都在0 ℃以下
(3)①鲍姆加特纳在平流层跳下，那里氧气稀薄，头盔内的液氧系统可以为他提供氧气　②鲍姆加特纳下降过程中，大部分时间气温低，护目镜中装有温度调节器，可以调节气温，保护眼睛
(4)抗大气压力、防过强的太阳光线等。
解析：(1)根据所学知识可知，39千米高空应位于平流层。根据所学内容答出平流层特征。(2)鲍姆加特纳自39千米高空跳下到落地过程中，起跳位置是平流层，气温随高度下降而降低；后进入对流层，气温随高度的下降而升高，但大部分时间气温都在0 ℃以下。(3)由材料可知，鲍姆加特纳是从39千米高空向下跳，起跳位置位于平流层，平流层氧气稀薄，头盔内的液氧系统可以为他提供氧气；鲍姆加特纳下降过程中，大部分时间气温低，护目镜中装有温度调节器，可以调节气温，保护眼睛。(4)由材料可知，鲍姆加特纳是从39千米高空向下跳，起跳位置位于平流层，空气稀薄，太阳辐射强，因此宇航服还应抗大气压力，防过强太阳光线等。
关键能力综合练
1～2.答案：1.B　2.D
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，植树造林对二氧化碳的吸收增加，会导致全球二氧化碳浓度降低，①错误。新能源汽车的逐渐普及有利于减少二氧化碳的排放量，②错误。森林、草原开垦成农田，对二氧化碳的吸收减少，导致全球二氧化碳浓度升高，③正确。大量燃烧矿物化石燃料，导致二氧化碳排放量增多，④正确。
3～4.答案：3.B　4.B
解析：第3题，由所学知识可知，平流层大气中含有臭氧，臭氧可以强烈吸收紫外线，导致气温上升；对流层的大气成分中对太阳短波辐射的吸收能力弱，其中二氧化碳和水汽等成分对地面长波辐射的吸收能力强，热量主要直接来自地面，因此气温随高度增加而递减。由此判断，导致平流层和对流层的气温垂直变化存在差异的根本因素是大气成分。第4题，读图可知，①层是对流层，②层是平流层；由所学知识可知，随飞行高度增加，空气密度减小可导致大气中氧气压力的降低，从而造成人体组织和器官的氧含量降低；如果空气的密度严重下降的话，机翼在同样的速度下产生的升力就会急剧降低，飞机就难以飞行，所以民航飞机飞行于对流层顶部到平流层底部。
5～7.答案：5.C　6.A　7.D
解析：第5题，根据大气的垂直分层，大型客机飞行一般在平流层，海拔高，氧气含量低，空气平流作用强，A错误。平流层下冷上热，平流为主，节省飞行燃料，B错误，C正确。客机选择平流层飞行的主要原因是透明度高，结构稳定，利于飞机安全飞行，不是为了利用臭氧层臭氧，臭氧层在平流层中上部，客机飞行高度一般达不到臭氧层高度，D错误。第6题，飞机燃料燃烧后，产生大量水蒸气，尾气中的水汽在高空遇冷凝结而成的小水滴或小冰晶，从而呈现云状。第7题，民航客机尾迹云为水蒸气凝结而成的雾状痕迹，在天空中停留时间长短的主要自然因素是大气的温度、湿度和运动状态，温度适宜，水蒸气易凝结，湿度较小，天空晴朗，尾迹较明显，大气稳定，形成的云雾不易被吹散，停留时间长。
8～9.答案：8.A　9.B
解析：第8题，根据材料，积云是空气在对流过程中，气流携带来自下垫面的水汽上升，温度下降至凝结温度时，水汽凝结成云。积云是对流过程中形成的，所以积云形成于大气中的对流层。第9题，根据材料，积云是空气在对流过程中形成的，所以积云出现频率最高的是对流运动最强的地方，四个选项中广州纬度最低，热量条件最好，对流运动最强，积云出现频率应该最高。
10．答案：(1)对流层　气温随海拔升高而递减；大气在垂直方向上对流显著；水汽和固体杂质多，天气复杂多变
(2)海拔高，气温低；位于高空，气压低；风力强劲。
(3)备降康定机场需要翻越多座高山，自然条件恶劣，危险性高；康定机场规模小，医疗、消防、救援和安全保障不及双流机场。
解析：(1)根据所学知识可知，9 800米高空应位于对流层。根据所学内容答出对流层特征。(2)大气环境条件要从气温、气压、风力等角度描述。(3)据图可知，备降康定机场需要翻越多座高山，气象等自然条件比较复杂，在驾驶舱挡风玻璃已经爆裂的情况下，备降康定机场危险性比较高；飞机上人员已经受伤，康定机场等级低，规模小，医疗、消防、救援和安全保障不及成都双流机场，所以选择备降成都，而没有选择康定机场。