地理必修 第一册第一节 大气的组成和垂直分层课后测评

第5课  大气的组成和垂直分层

知识点01  大气的组成

（一）大气的组成

1，低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体，称为干洁空气。

2，25千米以下的干洁空气中，氮气和氧气合占总体积的99%。氧是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质；氮是地球上生物体的基本元素。

3，二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料。另外，它吸收地面辐射的能力强，使气温升高。臭氧能吸收太阳光中的紫外线，使大气增温；减少到达地面的紫外线，对生物具有保护作用。

4，大气中水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象，同时伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度。大气中的杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。大气中的水汽和杂质含量，因时因地而异。

（二）人类活动与大气

1，人类活动排放的污染物进入大气，会影响大气的成分和含量，产生大气污染。

2，近300年，大气中二氧化碳的体积分数增加了40%多，基本上来自化石燃料的燃烧和森林的破坏。

3，科学研究发现，适当的缺氧环境有利于激发运动员的运动潜力，但含氧量太低会危害人体健康甚至危及生命。

【即学即练1】云雨现象主要分布在对流层，原因是（   ）

①气压较高，密度较大②二氧化碳含量较多

③上冷下热，对流明显④水汽、杂质含量多

A．①② B．②③ C．③④ D．①④

【答案】C

【详解】

根据所学知识，对流层大气的主要的、直接的热源是地面，气温随着高度的升高而递减。该层下热上冷，对流运动显著，近地面的水汽和固体杂质得以向上输送，易成云致雨，天气现象复杂多变，故③④正确；云雨现象和近地面的气压以及二氧化碳含量无关，故①②错误，所以该题选C。

【点睛】

降水的条件：充足的水汽供应、气流上升达到过饱和状态、足够的凝结核。

知识点02  大气的垂直分层

（一）对流层

1、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。

2、对流层是大气圈的最底层，集中了大气圈质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质，大气中的污染物也多集中在这一层。对流层的高度因纬度而异，在低纬为17-18千米，在高纬仅为8-9千米。对流层气温随高度的升高而递减。

3、对流层的大气上部冷、下部热，有利于大气的对流运动。低纬度地区受热多，对流旺盛，对流层的高度就高。近地面的水汽和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。

4、云、雨、雾、雪等天气现象都发生在对流层，人类生活在对流层的底部。

（二）平流层

1、平流层范围自对流层顶部至50-55千米高空。平流层气温随高度升高而升高，下部气温随高度变化很小，但是在30千米以上，气温随高度增加而迅速上升，因为臭氧吸收大量太阳紫外线。

2、在22-27千米范围内，臭氧含量达到最大值，形成臭氧层，使地球上的生命免受过多紫外线的伤害，被称为“地球生命的保护伞”。

3、平流层大气上部热、下部冷，不易形成对流，以平流运动为主。该层大气中水汽和杂质含量很少，无云雨现象，能见度好，适合航空飞行。

（三）高层大气

1、平流层以上的大气统称高层大气。自平流层顶部开始，由于没有吸收紫外线的臭氧，气温会下降；随后，由于大气吸收了更短波长的太阳紫外线，温度又持续上升。在300千米的高空，温度可达1000℃以上。

2、在80-120千米的高空，多数来自太空的流星体会燃烧，成为流星。在80-500千米的高空，有若干电离层。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，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用。

3、高层大气的密度很小。在2000-3000千米的高空，大气的密度已经与星际空间的密度非常接近。这里的一些高速运动的空气质点经常散逸到宇宙空间，这个高度可以看作是地球大气的上界。

【即学即练2】2020年11月24日凌晨，“嫦娥五号”探测器在海南文昌卫星发射场顺利升空。这是我国探月工程的第六次任务。“嫦娥五号”升空过程中，将依次穿过地球大气层的（   ）

A．对流层、高层大气、平流层 B．对流层、平流层、高层大气

C．平流层、对流层、高层大气 D．平流层、高层大气、对流层

【答案】B

【详解】

由所学知识可知，地球大气层分为三层，随海拔高度增加依次是对流层、平流层、高层大气，B对。故选B。

【点睛】

解答该题时要看清“升空”二字，说明这是按照随海拔高度增加的顺序。

考法01   大气的组成

1，大气的组成

（1）大气的主要成分：氮和氧。

（2）大气的其他成分：二氧化碳、臭氧、水汽、杂质等。

（3）大气主要成分的作用。

（4）人类活动对大气的影响，以及大气中含氧量对人类活动的影响。

【典例1】 下表为干洁空气的主要成分（25千米以下），完成下面小题。

干洁空气中体积占比最大的是（   ）

A．氮气（N2） B．氧气（O2） C．氩气（Ar） D．二氧化碳（CO2）

【答案】A

【分析】

大气的主要成分为干洁空气、水汽和固体杂质。其中干洁空气当中含量最大的是氮气，其次为氧气，选A。

考法02  大气的分层

1，大气的分层

（1）大气的分层常以示意图的形式出现，要求学生识记每一层的名称、位置等。

（2）对流层主要考查其不同纬度的厚度及形成的原因，对流层的气温变化规律。

（3）平流层主要考查气温变化规律及其原因，臭氧层的作用以及平流层的特征和对人类的影响。

（4）高层大气主要考查气温变化规律及原因，流星的形成与电离层的作用。

【典例2】平流层是航空的理想空域，其原因是（   ）

①气流稳定②能见度高③水汽多但杂质少④很少飞鸟出现

A．①②③④ B．①②③ C．①②④ D．②③④

【答案】C

【详解】

平流层气温随海拔高度升高而升高，气流以水平运动为主，气流平稳，①正确；水汽和固体杂质含量少，大气能见度高，②正确，③错误；平流层高度高，很少飞鸟出现，④正确；因此平流层是航空的理想空域。①②④正确，故选C。

题组A  基础过关练

探空气球是将探空仪器带到高空进行气象要素测量的工具，下图示意一个探空气球由地面上升至38千米处。完成下面小题。

1．探空气球记录的随高度升高气温变化的规律可能是（   ）

A．先递增后递减 B．先递减后递增

C．先递减后递增再递减 D．先递减后递增再递减最后递增

2．探空气球上升途中经各层大气的特点叙述正确的是（   ）

①水汽最集中的大气层天气现象复杂②大气层温度上冷下热利于航空飞行③对流层高度随纬度、季节而变化④电离层能反射无线电短波通讯⑤低层大气的主要成分是氮气和水汽

A．①② B．①③ C．②③ D．④⑤

【答案】

1．B

2．B

【分析】

1．对流层顶高度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；自对流层顶到55千米高度左右为平流层。由材料可知，探空气球由地面上升至38千米处，因此经过的大气层依次为对流层和平流层。对流层气温随海拔升高而降低；平流层气温随海拔升高而升高，B正确。故选B。

2．探空气球上升途中先后经过对流层和平流层。水汽集中于对流层，对流层天气复杂多变，①正确；大气层温度上冷下热的为对流层，天气复杂多变，不利于航空飞行，②错误；对流层高度随纬度、季节而变化：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；夏季高于冬季，③正确；电离层位于高层大气，④错误；大气是多种气体的混合物，低层大气是由干洁空气、水汽和固体杂质组成，⑤错误。故选B。

【点睛】

对流层高度之所以会随纬度、季节而变化，是因为近地面气温越高对流越旺盛，则对流层高度越高。

    2020年11月24日，“嫦娥五号”探测器成功发射升空。12月17日凌晨，“嫦娥五号”携带月壤返回地球并安全着陆。下图为“嫦娥五号”返回路线示意图。完成下面小题。

3．“嫦娥五号”升空过程中依次经过的大气层是（   ）

A．对流层、平流层、高层大气 B．高层大气、平流层、对流层

C．平流层、对流层、高层大气 D．对流层、高层大气、平流层

4．“嫦娥五号”返回途中，可能发生的现象是（   ）

A．甲－乙段出现雷雨天气 B．乙－丙段出现了臭氧层

C．丙－丁段空气对流显著 D．丁－戊段空气密度增大

【答案】

3．A

4．D

【分析】

3．“嫦娥五号”升空最后到达月球，因此此过程中生穿越了地球大气层，地球大气层自下而上依次是对流层、平流层、高层大气，“嫦娥五号”升空过程中依次经过的大气层是对流层、平流层、高层大气，A正确。故选A。

4．“嫦娥五号”返回途中，甲－乙段位于120km----60km，平流层顶部是50km处，因此甲－乙段不是对流层，没有雷雨天气，A错误。乙－丙位于60km----100km，平流层顶部是50km处，乙－丙位于高层大气，臭氧层位于平流层，B错误。丙－丁段位于100km----10km，平流层顶部是50km处，对流层平均厚度约为12公里，丙－丁段空气对流不显著，C错误。丁－戊段位于10km----地表，应该是对流层中，对流层往下空气密度增大，D正确。故选D。

    读下图，完成下面小题。

5．图中的曲线表示的是（   ）

A．臭氧层的高度 B．对流层的高度

C．对流层气温的变化规律 D．平流层气温的变化规律

6．对图中甲、乙两处的正确叙述是（   ）

A．热量直接来自太阳短波辐射的是甲处

B．乙处以大气垂直运动为主

C．甲处的水汽含量高于乙处

D．甲处以大气水平运动为主

【答案】

5．B

6．C

【分析】

本题以统计图为背景，考查大气垂直分层的特点。

5．读图可知，曲线随着纬度升高，高度在降低，范围大约在8-18千米内，结合大气垂直分层可知是对流层的高度。直选B。臭氧层的高度在22-27千米，A错误； 未体现气温的变化，C错误； D错误；故选B。

6．结合第1题结论可知，甲、乙两处分别是中纬度地区的对流层、平流层，热量直接来自太阳短波辐射的是平流层乙处，A错；乙处以大气平流运动为主，B错；对流层甲处的水汽含量高于平流层乙处，C正确；对流层甲处以大气垂直运动为主，D错；故选C。

【点睛】

第1题，注意观察坐标含义和曲线变化规律；第2题，熟悉对流层、平流层的特征。

题组B  能力提升练

2020年11月24日4时30分，中国探月工程嫦娥五号探测器 在我国海南文昌航天发射场顺利升空，火箭飞行约2 200秒后顺 利将探测器送入轨道，开启我国首次地外天体采样返回之旅。结合下图完成下面小题。

1．嫦娥五号探测器返回时进入图示②层至地面所经历的大气温度 变化情况是（   ）

A．不断升高 B．不断下降 C．先下降后升高 D．先升高后下降

2．图示大气圈层中（   ）

A．①层大气层内有云雨雾雪等天气现象 B．②层大气处于高度电离状态

C．③层大气能见度好，适合航空飞行 D．④层中存在臭氧层

【答案】

1．C

2．A

【分析】

1．读图分析，嫦娥五号探测器返回时进人图示②层平流层后，随高度下降温度下降；进入①层对流层后，随高度下降温度升高，C正确。

2．①层为对流层，天气现象复杂多变，常见云雨等现象，A正确；③层和④层大气处于高度电离状态，B错误；平流层大气稳定，能见度适合航空飞行，②层为平流层，③层为高层大气，C错误；臭氧层分布在平流层，②层为平流层，④层为高层大气，D错误。故选A。

【点睛】

掌握大气的垂直分层及各层的特点是解答本题的关键。

    游客的旅行日记中写道：“北京—巴黎国际航班，飞机正平稳地飞行在1万米的高空，透过窗外看到纯净湛蓝的天空，而在飞机下方则是翻腾的云海……”。据此完成下面小题。

3．此刻，该旅客乘坐的飞机正飞行在（   ）

A．对流层底部 B．平流层底部 C．高层大气 D．对流层顶部

4．在飞机上看到的“翻腾的云海”所在大气层的大气运动的显著特点是（   ）

A．对流运动显著 B．水平运动显著 C．上升运动显著 D．下沉运动显著

【答案】

3．B

4．A

【分析】

3．由所学知识可知，北京—巴黎在中纬度地区，对流层平均高度为10～12千米，“飞机正平稳地飞行在1万米的高空”，即平流层底部，平流层里的空气比对流层稀薄得多了，水汽和尘埃的含量非常少，气流平稳，适合飞机飞行，B正确。对流层大气对流运动显著，不适合飞机飞行，AD错误。电离层存在于高层大气中，50千米以上，不适合飞机飞行，C错误。故选B。

4．由1题分析可知，“翻腾的云海出现在对流层，这一层，由于近地面气温高，高空气温低，对流运动显著，A正确。B、C、D错误。故选A。

【点睛】

对流层大气对流运动显著，平流层水汽和尘埃的含量非常少，气流平稳，适合飞机飞行，高层大气中存在电离层。

    下图为“大气垂直分层示意图”，据此完成下列小题。

5．推测《西游记》里风、雨、雷、电四位神仙作法的位置在（   ）

A．甲层 B．乙层的顶部 C．乙层的底部 D．丙层

6．下列说法正确的是（   ）

①甲层适合飞机飞行②甲层上部热、下部冷，空气对流旺盛③乙层中的臭氧对生物具有保护作用④极光、流星多出现在丙层

A．②③ B．①② C．③④ D．①④

【答案】

5．A

6．C

【分析】

5．图中甲层属于对流层、乙层属于平流层、丙层属于高层大气。风、雨、雷、电的出现，说明对流运动旺盛，主要位于对流层。A选项正确；其余选项不符合题意。故选A。

6．由上题知甲层属于对流层，飞机飞行主要在平流层，即乙层，①错误；对流层气温随着海拔的升高而降低，应该是上冷下热，②错误；臭氧层主要在平流层，能够吸收紫外线，减小紫外线对生物的影响，③正确；极光、流星多出现在高层大气，即丙层，④正确。故选C。

42．读大气垂直分层图，回答下列问题。

（1）大气垂直分层的依据是____。

（2）A层是____层，B层是____层，C层是____。

（3）A层气温随高度____，因为____；B层气温随高度____，原因是____。

（4）对无线电短波通讯有影响的是____层，发射的人造卫星在____层中运行。在____层中可发现极光（填代号）。

（5）飞机飞行的大部分时间会在平流层为什么____。

【答案】温度、密度和大气运动状况    对流    平流    高层大气    升高而递减    地面是对流层大气的主要的直接热源，离地面越高，气温越低    增高而上升    该层的气温基本上不受地面影响，而是靠臭氧吸收大量太阳紫外线增温的    C    C    C    平流层水汽和固体杂质少，天气晴朗，大气平稳，有利于高空飞行，飞机升至平流层比较安全。   

【分析】

本题主要考查了大气的垂直分层及其特点。

【详解】

（1）由所学知识可知，大气温度的垂直变化状况决定了空气的垂直运动情况，随海拔高度的上升空气变得越来越稀薄，到2000米~3000米高空，大气的密度已与星际密度非常接近。依据温度、密度和大气运动状况，将大气划分了三层。

（2）由所学知识及第1题分析可知，依据温度、密度和大气运动状况，将大气划分了三层，A层是对流层，B层是平流层，C层是高层大气。

（3）由图中气温曲线及所学知识可知，A层大气的主要的直接热源地面，离地面越高，气温越低，气温随高度随海拔升高而递减。B层中有大量的臭氧，臭氧吸收太阳紫外线，高度增加，紫外线越强，温度越高。所以其气温随高度升高而上升。

（4）由所学知识可知，高层大气中存在电离层，太阳活动产生的强烈射电能扰乱地球大气的电离层，使无线电短波通讯中断或衰减，即图中的C层；发射的人造卫星在海拔50千米以上运行，即在高层大气C层中；太阳活动的带电粒子流，运动速度能脱离太阳活动的引力飞出宇宙空间到达地球时，受地球磁场的作用，偏向极地上空，在那里轰击高层大气，使大气电离，生产生极光，即极光发生在高层大气C层中。

（5）由所学知识可知，平流层大气中的水汽和固体杂质少，天气晴朗；上层气温高，下层气温低，大气平稳，有利于高空飞行，所以飞机在平流层飞行比较安全。

题组C  培优拔尖练

 1．探空气球可直接测量并实时传回30km高空的气象数据，假设在下列各地同时释放探空气球，并以同样的速度上升，最先测得平流层数据的是（   ）

A．海口（20°N） B．广州（23°N） C．上海（31°N） D．哈尔滨（45°N）

【答案】D

【详解】

平流层位于对流层以上。若同时释放探空气球，并以同样的速度上升，最先测得平流层数据的地点应该是对流层厚度最小的地点。对流层高度因纬度而不同，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，高纬度地区平均为8~9千米；对流层厚度规律大致是从低纬度向高纬度减小。因此同时释放探空气球，并以同样的速度上升，纬度最高的城市对流层厚度小，最先测得平流层数据，哈尔滨（45°N）纬度最高，最先测得平流层数据，D正确。ABC错误。故选D。

    2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，运动员从飞机、热气球、悬崖绝壁、高楼大厦等高处一跃而下，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落。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公里/小时左右，翼装飞行的滑降比约3:1，即在每下降一米的同时前进约三米。阅读材料结合下图完成下列题。

2．当运动员在中纬度30千米高空下降时，下降到对流层，滑行的水平距离约（   ）

A．18千米 B．33千米

C．48千米 D．57千米

3．运动员在下滑过程中，感觉到水平滑行距离比理论值偏大，可能进入了（   ）

A．高层大气 B．平流层

C．电离层 D．对流层

4．运动员在滑行过程中，在和A、B层比C层最需要准备的是（   ）

A．防辐射衣 B．御寒服

C．氧气瓶 D．雨衣

【答案】

2．D

3．B

4．A

【分析】

2．中纬度对流层高度约为10~12km（取11km），根据材料信息可知，每下降1m的同时前进约3m，运动员从中纬度30km高空下降至对流层，下降了19km，因此滑行的水平距离约57km，故选D。

3．运动员在下滑的过程中，感觉到水平滑行的距离比理论值偏大，表明空气水平阻力相对较小，空气以平流运动为主，最可能进入平流层，B正确，ACD错，故选B。

4．与A、B两层相比，C层高度更高，受太阳辐射的影响更强，需要准备防辐射衣，A正确； 注意关键词“和A、B两层相比”，A层中上部以及B层气温均较低，氧气含量低，也需要准备御寒服和氧气瓶，BC错；降雨属于对流层的天气现象，C层无需准备雨衣，D错。故选A。

【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。

 一般情况下，对流层大气离地面越远，气温越低，但在一定条件下，对流层的某一高度有时也会出现气温随高度增加而升高的现象，这种气温逆转的现象就是逆温。下图示意某地大气温度随高度的变化。据此完成下列小题。

5．图示大气逆温层的出现，主要原因可能是（   ）

A．大气保温作用弱 B．下层东北风较上层温度低

C．雨雪天气复杂多变 D．近地面大气运动活跃

6．图中易出现雾霾现象的大气层是（   ）

A．甲 B．乙 C．丙 D．丁

【答案】

5．B

6．A

【分析】

5．近地面大气吹东北风，气温在0℃以下，高空大气为西南风，气温在0℃以上，形成大气逆温层，结合图示天气为雨雪天气判断，图示地点是冷锋过境，故而大气逆温层形成的主要原因是西南风（暖气团）爬升到东北风（冷气团）之上所致｡B正确；图示逆温现象的形成与大气保温作用弱、雨雪天气复杂多变、近地面大气运动活跃无关，ACD错误。故选B。

6．结合上题分析，甲大气层气温随海拔上升而上升，形成逆温，抑制气流的上升运动，不利于近地面的大气污染物扩散而易形成雾霾天气，A正确；乙、丙、丁层大气温度随高度增加而降低，对流旺盛，有利于大气污染物的扩散，不易出现雾霾现象，BCD错误。故选A。

44．读“地球外部圈层示意图”和“大气的垂分层图”，完成下列要求。

（1）说明在图中画出大气圈水圈、岩石圈三个圈层的界线不是很容易画的原因。

（2）有人说“生物圈只包括各种不同的生物”。你同意吗?请说说明理由。

（3）指出图中A层大气的直接热源。

（4）简析B层大气气温随高度增加上升的原因。

【答案】（1）在地球表面附近，这几个圈层是互相渗透、相互重叠的。
（2）不同意。生物的生存环境也属于生物圈的范畴。
（3）地面(地面辐射)
（4）臭氧层吸收紫外线升温。
 

【分析】

本题组主要考查地球的外部圈层结构、大气的垂直分层的有关知识。难度系数就不高，只要熟悉课本的内容。

【详解】

（1）在左图中很难画出大气、水圈、岩石圈三个圈层的界线，主要是因为各圈层之间是相互联系、相互制约的，从而形成自然环境，三个圈层的界线并不明确。

（2）生物圈是地球表层生物及其生存环境的总称，生物的生存环境也属于生物圈的范畴，因此该说法错误。

（3）大气层由下向上可分为对流层、平流层和高层大气，A为对流层，该层大气的直接热源是地面辐射。

（4）从飞机起飞到平稳飞行，依次经过对流层、平流层。平流层的22-27千米处，有一个臭氧层，可以大量的吸收太阳辐射中的紫外线，使得平流层的大气气温随高度上升而上升。

45．阅读图文资料，回答问题.

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800km/h的速度飞行至青藏高原东南边缘9800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。

（1）描述飞机发生事故时所在的大气层的特征。

（2）分析引起机舱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。

【答案】（1）气温随高度的升高而递减；大气在垂直方向上对流运动显著；水汽和固体杂质多，天气复杂多变；贴近地面，与人类关系最密切。

（2）海拔高，气温低；位于高空，气压低；风力强劲（大）。

（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成都双流机场。

【分析】

本题考查大气的垂直分层、高空大气环境条件及备降机场的选择。

【详解】

（1）根据所学可知，9800米高空属于对流层。根据所学可知对流层的特征为：气温随高度的升高而递减；对流运动显著；水汽和固体杂质多，天气现象复杂多变；贴近地面，与人类关系最密切。

（2）大气环境条件要从气温、气压、风力等角度描述。9800米高空，海拔高，气温低；9800米高空，气压低；高空摩擦力小，风力强劲。

（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，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。