3.1 大气的组成和垂直分层（含解析）

3.1大气的组成和垂直分层（同步练习）
一．选择题:本大题共15小题，在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
2021年11月10日，一名28岁的法国男子站在父亲驾驶的热气球顶部，随着气球缓缓上升，最终在气球上升到4016米时，拍下了精彩瞬间，打破了自己曾经创造的该项目的世界纪录。如图为该男子当时自拍的照片。完成下面小题。
1．该名男子拍照时所在的大气层（ ）
A．臭氧含量较多 B．适合航空飞行
C．厚度大致均匀 D．天气复杂多变
2．大气中（ ）
A．氧是地球生物体的基本成分 B．二氧化碳是光合作用的基本原料
C．氮是维持生命活动必需的物质 D．杂质不参与天气变化
读下图，完成下面小题。
3．①、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
4．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
读“大气垂直分层示意图”，完成下面小题。
5．关于B层的叙述，错误是（ ）
A．气温随着海拔的升高而升高 B．大气运动以水平运动为主
C．靠臭氧吸收紫外线而增温 D．能反射无线电短波
6．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……”。“翻腾的云海”所在大气层的描述正确的是（ ）
A．大气对流运动显著 B．飞机通常在此大气层飞行
C．能大量吸收紫外线 D．大气处于高度电离状态
7．“我欲乘风归去，又恐琼楼玉宇，高处不胜寒”说明（ ）
A．对流层空气上热下冷，空气不稳定 B．对流层气温随风向越来越低
C．对流层大气的热量直接来自地面辐射 D．对流层大气的热量主要来自太阳辐射
读北半球大气上界太阳辐射分布图，完成下面小题。
8．图中关于“大气上界”的说法正确的是（ ）
A．高空25km以下 B．2000-3000km的高空
C．80-120km的高空 D．50-55km的高空
9．大气上界太阳辐射的分布规律是（ ）
A．北半球由低纬向高纬递减 B．南半球由高纬向低纬递减
C．北半球由低纬向高纬递增 D．南半球由高纬向低纬不变
研究表明，对流层顶高度与对流活动强弱密切相关。下图示意青藏高原对流层顶气压的月平均变化。据此完成下面小题。
10．导致青藏高原地区春季对流层顶高度变化的主要原因是（ ）
A．太阳辐射增强 B．植被覆盖率提高 C．大气降水增多 D．冷空气势力增强
11．青藏高原地区对流层顶高度最大的月份是（ ）
A．2月 B．5月 C．7月 D．12月
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。
12．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
13．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
北京时间2023年2月23日19时49分，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将中星26号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。下图为载人飞船穿越的大气垂直分层示意图。据此完成下面小题。
14．载人飞船在穿越大气层②层时气温随高度变化的主要原因是（ ）
A．水汽和二氧化碳吸收地面辐射而增温
B．大气直接吸收太阳辐射而增温
C．臭氧吸收紫外线而增温
D．云层反射太阳辐射而降温
15．能保护地球生物免受宇宙射线伤害的是（ ）
A．①层 B．②层 C．③层 D．④层
二．非选择题：本大题共2个小题。
16．读大气垂直分层示意图，回答下列各题。
（1）A是 层，该层气温随高度的变化特点是 。
（2）B是 层，该层气流平稳，适合 飞行。
（3）地球人造卫星在轨运行期间，主要是在大气中的 中运行，其返回时，在距地面1000米的高度内，所经历的气温变化特点是 。
（4）300千米以上的大气层气温高达1000℃以上，但其中运行的人造卫星不会被烧毁，主要原因是（ ）
A．卫星与大气处于相对静止状态
B．卫星在大气中高速运行，能很好地散热
C．该层大气稀薄，卫星从中吸收的和与之摩擦产生的热量都有限
D．该层大气密度很大，有利于卫星散热
17．阅读图文材料，完成下列要求。
材料2021年4月22日，习近平主席以视频方式出席领导人气候峰会，发表《共同构建人与自然生命共同体》的重要讲话。强调中国坚持走生态优先、绿色低碳的发展道路，力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。下图是近150年来二氧化碳含量的变化及气温的变化。
[问题探究]
（1）简述近150年来二氧化碳含量的变化与全球气温变化特点。
（2）分析大气中二氧化碳增多的主要原因。
（3）为实现“碳达峰”和“碳中和”承诺，作为中学生，你可以采取哪些行动？
【答案】1. D 2．B
【解析】1．根据题意，男子拍摄照片的高度为4016米，而对流层在低纬度地区平均高度为17～18千米，在中纬度地区平均为10～12千米，极地平均为8～9千米，所以男子拍照时所在的大气层为对流层，对流层天气现象最复杂，D正确；臭氧层位于平流层，A错误；平流层适合航空飞行，B错误；对流层的厚度随地理纬度和季节而变化，C错误。故选D。
2．氧是维持生命活动必需的物质，氮是地球生物体基本成分，A错误；二氧化碳是光合作用的基本原料，B正确；氮是地球生物体的基本成分，不是维持生命活动必需的物质，C错误；大气中的杂质是降水形成中的凝结核，参与了天气变化，D错误。故选B。
【点睛】地球上的大气，有氮、氧、氩等常定的气体成分，有二氧化碳、一氧化二氮等含量大体上比较固定的气体成分，也有水汽、一氧化碳、二氧化硫和臭氧等变化很大的气体成分。其中还常悬浮有尘埃、烟粒、盐粒、水滴、冰晶、花粉、孢子、细菌等固体和液体的气溶胶粒子。
【答案】 3．A 4．D
【解析】3．读图可知，该层大气的高度介于12~50千米，应表示平流层，平流层气温随海拔高度的升高而升高，而③ ④曲线表示气温随高度升高而降低，因此不能正确表示大气层气温垂直分布状况，排除C、D；在平流层下部，气温随海拔升高的变化幅度不大，在平流层中上部，由于臭氧大量吸收紫外线，气温随高度增加而迅速上升，①曲线变化符合该特点，②曲线变化不符合该特征，A符合题意，排除B。故选A。
4．根据前题分析可知，图中大气层为平流层。电离层位于高层大气，平流层中无电离层，①错误；平流层气温随高度升高而升高，平流层空气上部热，下部冷，结构稳定，空气以平流运动为主，有利于高空飞行，②正确，③错误；平流层中含量大量臭氧，具有浓度较大的臭氧层，臭氧能吸收紫外线增温，④正确。综上所述，D符合题意，排除ABC。故选D。
【点睛】平流层的特点：（1） 气温的垂直分布除下层随高度变化很小外，在 30 千米以上，气温随高度增加迅速上升，这是因为平流层中的臭氧大量吸收太阳紫外线而使气温升高；（2）大气以水平运动为主，平流层上部热下部冷，大气稳定，不易形成对流；（3）水汽、杂质含量极少，云、雨现象近于绝迹，大气平稳，天气晴朗，对高空飞行有利。
【答案】5．D 6．A 7．C
【解析】5．根据图示， A 为对流层， B 层为平流层。平流层中的臭氧吸收太阳紫外线增温，紫外线分布在平流层的上部，因此平流层气温随着海拔的升高而升高，排除AC；平流层大气由于温度随海拔升高而升高，因此大气运动以水平运动为主，排除B；在地球大气层中，电离层能反射无线电短波，平流层不能，D符合题意。故选D。
6．根据题意可知，飞机在平流层飞行，飞机下面是对流层。在对流层气温随海拔升高气温降低，大气对流运动显著，A正确；对流层天气多变且对流运动容易使飞机颠簸，因此飞机通常不在此层飞行，B错误；能大量吸收紫外线的是臭氧，臭氧分布在平流层，C错误；在电离层，大气处于高度电离状态，属于高层大气，D错误。故选 A 。
7．对流层空气下热上冷，A错误。对流层气温与风向没有直接关系， B错误。对流层大气的热量直接来地面，所以海拔越高，得到的热量越少，气温越低，出现“高处不胜寒”， C正确。对流层大气的热量从根本来说主要来自太阳辐射，但是本题考查的是对流层大气的直接热源，D错误。故选C 。
【点睛】地球大气从地面向上，可延伸到数千千米高空。根据温度、运动状况和密度，大气自下而上可以划分为对流层、平流层和高层大气。对流层：天气现象复杂多变，与人类关系最密切；平流层：臭氧吸收紫外线升温;有利于高空飞行；高层大气：电离层反射无线电波。
【答案】 8．B 9．A
【解析】8．根据所学知识可知，太阳辐射进入大气后会被削弱，图中大气上界指的是2000～3000公里的高空，这个高度大气密度与星际气体密度约基本一致，在这里太阳辐射未进入大气层，不会被削弱，B正确；高空25km以下为低层大气，A错误；80-120km的高空属于高层大气，空气密度小，但未接近星际密度，C错误；50-55km的高空，为平流层，D错误；故选B。
9．据图可知，北半球大气上界太阳辐射由低纬14×109J/m2递减至高纬度5×109J/m2，A正确，C错误；同理可推知，南半球大气上界太阳辐射的分布规律是由低纬向高纬递减，BD错误；故选A。
【点睛】根据已学知识可知，太阳辐射在地球大气上界不受大气的削弱作用，其分布规律与纬度的关系是由低纬向高纬递减。
【答案】10．A 11．C
【解析】10．由材料及所学知识可知，对流层顶的气压值下降，说明对流层顶高度上升；根据图中曲线，春季气压值下降，说明青藏高原地区对流层顶高度上升。春季，直射点北移，太阳辐射增强，北半球各地气温回升，导致对流层顶高度上升，A正确；植被覆盖率提高和大气降水增多会造成近地面温度回升减缓，不是主要原因，BC错误；冷空气势力减弱，D错误。故选A。
11．由材料及所学知识可知，在垂直方向上，海拔升高，气压降低；说明对流层顶的气压越低，对流层顶高度越大。根据图中曲线，7月气压值最低，青藏高原地区对流层顶高度最高，C正确，ABD错误。故选C。
【点睛】对流层它的下界是地面，上界因纬度和季节而不同。据观测，在低纬度地区其上界为17-18公里；在中纬度地区为10-12公里；在高纬度地区仅为8-9公里。夏季的对流层厚度大于冬季。
【答案】12．A 13．B
【解析】12．平流层中上部由于有臭氧层强烈吸收太阳辐射中的紫外线，导致气温随着海拔升高而升高，气温下冷上热，存在逆温现象，大气稳定，大气以平流运动为主，同时，平流层的水汽含量和杂质含量稀少，天气晴朗，大气的能见度好，有利于飞机巡航飞行，A正确，BD错误。电离层位于高层大气，C错。
13．飞机的起飞和降落需要穿越对流层，绝大部分时间位于平流层，所以飞机从起飞到中途到最终降落，飞行的大气层依次是对流层—平流层—对流层，B正确，ACD错误。故选B。
【答案】14．C 15．B
【解析】14．依据所学知识读图可知，②是平流层，气温随高度的增加而上升，是由于平流层中上部有臭氧层吸收了大量紫外线而增温，C正确；水汽和二氧化碳主要分布在①对流层，A错误；大气对可见光的直接吸收能力很弱，B错误；云层反射太阳辐射而降温，主要发生在①对流层，D错误。故选C。
15．臭氧能吸收由太阳放射出来的宇宙射线和紫外线，保护地球上的生物不受宇宙射线损害，它位于②平流层大气层，B正确，ACD错。故选B。
【点睛】卫星发射基地的区位条件：1、纬度低线速度大，航天器的初速度大，节省燃料，降低发射成本；2、气候干燥，降水少，多晴天，空气能见度高；3、地形平坦开阔，相对周围地区地势较高，地质结构稳定；4、交通便利，便于仪器和设备运输；5、人口稀少，保证安全，一般建于山区、沙漠地区。
16【答案】（1） 对流 气温随高度的增加而降低
（2） 平流 飞机
（3） 高层大气 气温逐渐升高
（4）C
【详解】（1）从图中各层高度数值可以看出，A是对流层，气温随高度的增加而降低。
（2）B是平流层，大气以平流运动为主，适于飞机高空飞行。
（3）地球人造卫星在轨运行期间，主要是在C层即大气中的高层大气中运行；其返回时，在距地面1000米的高度内，所经历的气温变化特点是气温逐渐升高。这是因为近地面大气主要的直接热源是近地面，越靠近地面，大气所获得的地面辐射热量越多。
（4）卫星与大气相对静止但是仍在不停的运动，故不是人造卫星不会烧毁的原因，故A不符合题意；空气密度很小，气压很低，故与人造卫星摩擦产生的热量有限，而非散热好，故B不符合题意；高层大气空气密度很小，气压很低，故与人造卫星摩擦产生的热量有限，故人造卫星未烧毁，故C正确；高层大气密度较小，故D不符合题意，故选C。
17.【答案】（1）二氧化碳含量：持续上升，1950年以来上升更快。气温：波状上升。
（2）燃烧化石燃料和毁林开荒。
（3）节约能源资源；践行绿色消费；选择低碳出行；分类投放垃圾；减少污染产生；呵护自然生态等。
【详解】（1）根据图中信息可知，150年来二氧化碳含量明显增加，呈现出持续上升态势，尤其是1950年以来，二氧化碳含量上升速度加快。全球气温变化呈现波动上升态势。
（2）根据所学知识，大气中二氧化碳含量增加主要在于人为原因，尤其是人类大量燃烧化石燃料，产生大量二氧化碳；以及毁林开荒破坏植被，使得二氧化碳吸收量减少，使大气中二氧化碳增多。
（3）根据所学知识，作为中学生，可以在生活中选择低碳出行，减少乘坐私家车，多乘坐公共交通；对垃圾进行分类投放，实现资源回收再利用；节约生活中的能源资源；践行生活中绿色消费，减少一次性材料的使用；呵护自然生态环境等等