2.1 大气组成与垂直分成——2023-2024学年高一地理人教版（2019）必修第一册课前导学案（含解析）

2.1 大气组成与垂直分成———2023-2024学年高一地理人教版（2019）必修第一册课前导学
【知识速递】
1.大气组成及其作用
大气组成 主要作用
干洁空气 主要 成分 N2 _________的基本元素
O2 维持_________的必需物质
微量 成分 CO2 绿色植物_________的基本原料；吸收地面辐射的能力强，使气温_________，对地面具有_________作用
O3 吸收_________，使大气增温；使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害
水汽 成云致雨的必要条件，对地面具有保温作用
杂质 作为_________，成云致雨的必要条件
2.大气的垂直分层
（1）划分依据：温度、运动状况和密度。
（2）各层特征比较
垂直分层 高度 主要特点 特点成因
对 流 层 低纬17～18千米，中纬10～12千米，高纬8～9千米 气温随高度的增加而 _________（每升高100米，温度大约降低0.6℃） 地面是对流层大气主要的直接热源，离地面越近，受 _________越多
空气_________运动显著 该层上部_________、下部_________，有利于空气对流运动
天气现象_________ 几乎全部_________、固体杂质集中在该层，_________易成云致雨
平 流 层 对流层顶到50～ 55千米 下层气温随高度变化小；30千米以上随高度增加而_________ 该层中的臭氧大量吸收太阳紫外线
气流以_________运动为主 该层大气上热下冷，大气稳定
有利于高空飞行 水汽、杂质极少，云雨绝迹，能见度好
高 层 大 气 平流层以 上的大气 气压很低，密度很小 离地面远，引力小
气温随高度的升高_________ 高层大气底部随海拔升高臭氧减少，吸收紫外线能力降低，温度降低；高层大气呈电离状态，氧原子吸收太阳紫外线，温度又持续上升
80～500千米高空有若干电离层，能反射 _________ 电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态
【重难扩展练】
1.大气层的特点、成因及其与人类的关系
分层 海拔范围 主要特点 特点成因 与人类的关系
对 流 层 低纬：17千～18千米； 中纬：10～12千米； 高纬：8～9千米 气温随高度的增加而降低（每升高100米，温度大约降低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
空气对流运动显著 该层上部冷、下部热
天气现象复杂多变 集中了整个大气质量的3/4和几乎全部的水汽与杂质，对流运动易成云致雨
平 流 层 从对流层顶部至50～55千米 气温随海拔增加而升高 该层中的臭氧吸收太阳紫外线 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
以水平运动为主 该层大气上热下冷，大气稳定
天气晴朗 水汽、杂质极少，气流平稳
高 层 大 气 从平流层顶到2000～3000千米的高空 气温随海拔增加先降低后增加；大气密度极小 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氧原子吸收了短波长的紫外线；距地面远，受到引力小 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
【练1】下图为“大气的垂直分层示意图”。据此完成下面小题。
（1）下列关于图中A层叙述正确的（ ）
①天气现象复杂多变
②热量直接来自太阳辐射
③以对流运动为主
④温度随海拔升高而升高
A.①② B.②④ C.①③ D.③④
（2）臭氧层位于图中（ ）
A.A层 B.B层
C.C层 D.C层以上大气层
2.逆温现象及其影响
（1）逆温现象的表现
一般情况下，气温随海拔升高而降低，每升高100，气温约下降0.6℃，但有时会出现气温随海拔升高而上升的现象，即出现了逆温现象（如下图所示B、C之间），根据其成因分为辐射逆温、平流逆温和地形逆温。
（2）逆温现象的形成及消失过程
（3）逆温对地理环境的主要影响
成雾 早晨易出现多雾天气，降低大气能见度，影响人们的出行，易导致交通事故
大气污染 逆温使空气垂直对流受阻，造成近地面污染物不能及时扩散（如雾霾），从而危害健康，如果位于盆地内，将会更加严重
沙尘暴 逆温时不利于沙尘扬起
对航空造成影响 低空逆温造成的多雾天气给飞机起降带来麻烦，而高空逆温对飞机飞行极为有利。原因是高空逆温会阻碍空气垂直对流的发展，飞机在飞行中不会有大的颠簸，飞行平稳；同时提高了能见度，使飞机更加安全
【练2】如果对流层大气出现“上热下冷（即随高度上升，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。这种现象称为逆温。有人说，逆温是雾霾的帮凶，据此完成下面小题。
3.上图中，出现逆温现象的大气层次是（ ）
A.① B.② C.③ D.②③
4.对于逆温现象的意义论述正确的是（ ）
A.出现晴好天气，交通能见度更好 B.高空出现逆温层不利于飞机飞行
C.污染物不容易扩散，加重雾霾天气 D.逆温现象可以增加沙尘暴现象的出现
【习题演练】
读下图，据此完成1~2题。
1.①、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.① B.② C.③ D.④
2.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.①② B.②③ C.③④ D.②④
2020年5月27日，我国科考队员成功登顶珠穆朗玛峰，在海拔8830米处架设了世界海拔最高的自动气象站。下图为“大气垂直分层示意图”。据此完成3~4题。
3.此次科考架设的自动气象站位于大气中的（ ）
A.电离层 B.高层大气 C.平流层 D.对流层
4.此次科考对研究气候变暖有重要意义。下列有利于减缓全球气候变暖的措施是（ ）
A.使用清洁能源 B.发展重化工业 C.砍伐原始森林 D.增加煤炭使用量
某同学为了了解大气的受热过程，在夏天做了如下实验：先准备两个规格相同的玻璃器皿，在其中一个器皿底部放一层沙粒，在另一个器皿底部放相同体积的清水。将两个器皿放置在阴凉处，等到两个器皿中温度计的值相同时，完全密闭，然后把两个器皿一起放在阳光下照射。读下图，据此完成5~6题。
5.30分钟后再次观察两个器皿中的温度计，可能的结果是（ ）
A.两个温度计的值相同 B.甲温度计的值较高
C.两个温度计的值降低 D.乙温度计的值较高
6.该实验可以验证（ ）
A.纬度高低对气温的影响 B.海拔高低对气温的影响
C.下垫面差异对气温的影响 D.大气运动对气温的影响
飞机颠簸指飞机在飞行中遇到乱流而突然出现的忽上忽下、左右摇晃及机身振颤现象。飞行颠簸层高度一般不超过海拔1000米，强颠簸层高度只有几百米，颠簸层水平范围多数在100km以内。下图为2006年我国某航空公司西南高原航线飞行颠簸次数年内变化图。据此完成7~8题。
7.由青藏高原飞往云贵高原的飞机发生颠簸的概率会（ ）
A.逐渐增大 B.逐渐减小
C.先增大，后减小 D.先减小，后增大
8.若飞行员正在低空飞行时屏幕上显示前方有强颠簸区，应采取的措施是（ ）
A.加速前行 B.调头返回 C.迅速爬升 D.向下俯冲
9.阅读图文资料，完成下列问题。
2020年12月17日，嫦娥五号完成月球采样任务，在内蒙古四王子旗预定区域安全着陆，图为嫦娥五号部分返回路线示意图。
（1）判断乙、丙两层中属于对流层的是____，说出对流层气温变化特点，并分析形成这一特点的原因____。
（2）嫦娥五号返回过程中依次穿过甲、乙、丙三个层次，比较三个层次的气压大小____，并说明理由____。
（3）有利于高空飞行的是____层，解释原因____。
答案以及解析
【知识速递】
1.生物体；生命活动；光合作用；升高；保温；紫外线；凝结核；
2.（2）递减；热；对流；冷；热；复杂多变；水汽；对流运动；迅速上升；平流；先降低后升高；无线电波
【重难扩展练】
【练1】（1）答案：C
解析：读图可知，图中大气层A层位于最底层，是对流层，水汽、杂质几乎都位于该层，雨雪冰雹等天气现象复杂多变，①正确；A对流层大气热量的直接来源是地面辐射，而不是太阳辐射，②错误；根据以上分析可知，A层大气以对流运动为主，因此叫做“对流层”，③正确；因为A对流层大气热量的直接来源是地面辐射，所以近地面气温高，距离地面越高获得的地面辐射越少，气温越低，④错误；C正确，A、B、D错误。故选C。
（2）答案：B
解析：读图可知，图中大气层A是对流层，B是平流层，C是高层大气。臭氧层位于B平流层，臭氧吸收太阳辐射中的紫外线而升温，因此，B层大气温度随着海拔的升高而升高，B正确，A、C、D错误。故选B。
【练2】（1）答案：B
解析：根据材料可知，逆温是对流层大气出现了上热下冷（即随高度上升，气温也上升）的现象。据图可知，图中②出现了随高度上升，气温也上升的现象，B正确，其他层次均未出现该现象，ACD错误。故选B。
（2）答案：C
解析：根据材料和所学知识可知，逆温出现时，大气稳定，空气对流运动减弱，不利于污染物的扩散，易出现或加重雾霾天气，能见度差，A错误，C正确；高空出现逆温层，大气稳定，对流运动弱，有利于飞机飞行，B错误；逆温出现时，大气稳定，对流运动弱，不易起风沙，减少沙尘暴的出现，D错误。故选C。
【习题演练】
1.答案：A
解析：根据图示的垂直高度判断，该大气层为平流层，平流层底部的气温约为-50℃，随高度升高，平流层气温升高，平流层顶部气温大约0℃，①线正确，A正确。故选A。
2.答案：D
解析：结合上题分析该层为平流层，电离层位于高层大气，①错误；垂直方向的气温上热下冷，故大气稳定，平流运动为主，有利于高空飞行，有臭氧层，能吸收大量的紫外线，③错误，②④正确，D正确。故选D。
3.答案：D
解析：此次科考架设的自动气象站的海拔8830米，而图中显示，对流层平均高度约为12千米，因此该自动气象站位于大气中的对流层，D符合题意，排除B、C；电离层位于高层大气，高度在远高于该自动气象站的海拔，排除A。故选D。
4.答案：A
解析：使用清洁能源，可以减少温室气体的排放，从而减缓全球气候变暖，A符合题意；发展重化工业和增加煤炭使用量，会增加温室气候的排放量，从而加剧全球变暖的趋势，排除B、D；砍伐原始森林，会减少植被对二氧化碳等温室气体的吸收固定，从而增加大气中温室气体的含量，加剧全球变暖，排除C。故选A。
5.答案：B
解析：沙子比热容小，升温降温都快；水的比热容大，升温降温都慢。接受相同的太阳辐射，30分钟后，底部放一层沙粒甲的气温值比底部放相同体积清水的乙高，B正确，A、C、D错误。故选B。
6.答案：C
解析：根据上题分析可知，由于下垫面性质不同，从而产生了气温的差异，C正确；该实验没有验证纬度、海拔、大气运动对气温的影响，A、B、D错误。故选C。
7.答案：A
解析：青藏高原纬度和海拔较高，对流较弱，飞机颠簸概率较小：云贵高原纬度和海拔较低，且地势自西北向东南降低，对流较强且逐渐增强，飞机颠簸概率较大。因此，由青藏高原飞往云贵高原的飞机发生颠簸的概率会逐渐增大，A正确，B、C、D错误。故选A。
8.答案：C
解析：飞机平稳飞行在平流层，飞行员在低空飞行发现或发生最暗时，说明该区域对流层厚度大，应向上迅速爬升进入平流层，C正确；加速前行可能会造成危险，A错误；掉头返回会影响旅客行程，通常不会采取这样的方式，B错误；俯冲向下，低空对流湍流更强烈，更易发生飞机颠簸，D错误。故选C。
9.答案：（1）丙；特点：气温随高度升高而降低；成因：对流层大气的直接热源是地面辐射，故距离地面越远，获得的地面辐射越少，气温越低。
（2）甲＜乙＜丙；理由：海拔越高，气压越低
（3）平流层或乙层；原因：以水平运动为主，大气平稳；水汽和杂质少，无云雨现象，能见度高
解析：（1）根据地球大气层的划分，最靠近地面的大气层是对流层，因此图中乙、丙两层大气，乙是平流层，丙是对流层。对流层气温垂直变化规律是随着海拔的升高而降低，原因是对流层大气的直接热源是地面辐射，距离地面越远，获得的地面辐射越少，气温越低。
（2）大气是因为地球引力作用被聚集在地球周围，随着距离地球越来越远，引力作用越来越小，大气层的空气密度随高度而减小，气压越来越低。因此，嫦娥五号返回过程中依次穿过甲、乙、丙三个层次时，气压越来越高。
（3）图中甲、乙、丙三个层次中，最有利于飞机飞行的是乙层大气。因为乙是平流层，大气对流弱，以平流运动为主，飞机在其中飞行平稳，不颠簸；其次，平流层水汽、悬浮固体颗粒、杂质等极少，天气比较晴朗，能见度很高，便于高空飞行；飞鸟飞行的高度一般达不到平流层，飞机在平流层中飞行就比较安全。
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