3.1大气的组成与垂直分层 导学案2023-2024学年高中地理湘教版（2019）必修一

第3章 第一节　大气的组成与垂直分层 导学案 （原卷+答案） 学 习 目 标 1.了解大气的组成及其作用。 2．结合大气的垂直分层示意图，认识大气的垂直分层状况，理解各层的特点及其与生产、生活的联系。 知 识 导 引 新 知 预 习 一、大气的组成 干洁空气的组成 1.干洁空气：如今的大气成分是地球　　　　的结果，在短时期内不会有明显的变化。低层大气中除去　　　　和　　　　以外的混合气体，称为干洁空气。25千米以下的干洁空气中，　　　　和　　　　合占总体积的99%，其主要成分　　　　占78%，　　　　占21%，次要成分是二氧化碳和臭氧。 2.大气的组成及其作用 成分 作用 干洁空气 氮气 氮是地球上生物体的　　　　 氧气 氧是人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质 二氧化碳 　　　　作用的基本原料；温室气体 臭氧 吸收　　　　，地球生命的“保护伞” 水汽和杂质 成云致雨的必要条件 二、大气的垂直分层 1.划分依据 根据大气的　　　　、密度和运动状况在垂直方向上的差异，自下而上依次是　　　　、平流层和高层大气。 　2.大气垂直分层 垂直分层 高度分布 主要特点 与人类的关系 对流层 高度因纬度而异：低纬度　　　千米，中纬度10～12千米，高纬度　　　千米 ①气温随高度的增加而___________； ②空气　　　　运动显著； ③天气现象复杂多变 与人类关系最密切，人类就生活在对流层底部 平流层 自对流层顶向上至　 　　　千米 ①气温随高度的增加而　　　； ②大气以　　　　运动为主，气流平稳 该层中水汽、杂质含量稀少，天气现象少见。平流层大气平稳，天气晴朗，有利于航空飞机飞行 高层大气 平流层顶以上的大气 在60～500千米的高空，大气处于高度　 　　　状态 影响无线电通信 助 学 助 记 　　1.大气中的臭氧被誉为“地球生物的保护伞”，它吸收太阳释放出来的绝大部分紫外线，使动植物免遭过量紫外线的伤害。 2 降水的条件 （1）充足的水汽, （2）有凝结核, （3）空气抬升,　遇冷凝结 3.水汽和二氧化碳具有保温作用。 4.电离层与无线电波 在60～500千米的高空，有若干电离层。电离层大气处于高度电离状态，它们就像一面反射无线电波的镜子，使电波在地面和电离层之间多次反射，从而实现了远距离无线电通信。 探究点一　大气的组成 核心归纳 1.大气 包围地球的空气称为大气。大气是多种气体的混合物。 2.低层大气 低层大气主要由干洁空气、水汽和杂质三部分组成。 主要成分 作用 低层大气 干洁空气 氧 维持人类和其他好氧生物的生命活动必需的物质 氮 地球上生物体的基本成分 二氧 化碳 绿色植物进行光合作用的基本原料；对地面起着保温作用 臭氧 强烈吸收太阳紫外线；保护地球上的生物 水汽 成云致雨的必要条件；吸收红外线，对地面起保温作用 杂质 形成降水的凝结核；削弱太阳辐射；影响大气质量 应用体验 　　大气是地球上存在高级智慧生命的必要条件，读干洁空气（25千米以下）成分的体积分数图，完成1～2题。 1.关于图中大气成分及其对地球生命活动和自然环境的作用，说法正确的是（　　） A．甲是地球上生物体的基本成分 B．乙是绿色植物光合作用的基本原料 C．丙能吸收紫外线从而保护地球生物 D．丁是人类维持生命活动的必需物质 2.丁含量增多的主要人为原因包括（　　） A．工业发展，化石燃料燃烧 B．火山喷发，引发森林大火 C．围湖造田，水域面积缩小 D．制冷剂的使用，导致臭氧层空洞 探究点二　大气的垂直分层 核心归纳 1.从近地面到太空大气的温度、密度、气压、水汽和尘埃含量的变化，如下图： 2.大气垂直分层 垂直 分层 直接 热源 温度随高 度的变化 大气运 动形式 与人类的关系 高层 大气 太阳 辐射 随高度增加气温先降后升 电离层反射无线电短波，维持短波通信 平流层 太阳 辐射 气温随高度的增加而升高（下冷上热） 水平 运动 天气晴朗，利于航空飞行；臭氧层吸收紫外线，地球生命的保护伞 对流层 地面 辐射 气温随高度的增加而下降（下热上冷） 对流 运动 与人类关系最密切；天气现象复杂多变 应用体验 　　[2024·辽宁朝阳一中月考]2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在甘肃省酒泉卫星发射中心发射，神舟十七号载人飞船与火箭成功分离，并进入预定轨道。下图示意大气垂直分层。据此完成1～3题。 1.神舟十七号载人飞船在进入预定轨道过程中，经历的气温变化情况是（　　） A．递减→递增→递减→递增 B．递增→递减→递增 C．递增→递减→递增→递减 D．递减→递增→递减 2.下列关于神舟十七号载人飞船途经的大气层说法正确的是（　　） A．①层大气热量主要来自太阳辐射 B．②层内的水汽、杂质较为集中 C．③层内大气对流运动最旺盛 D．④层内的大气密度、气压很低 3.若有一架从甘肃飞往海南的飞机，仅考虑气流状况对飞机飞行的影响，飞机在飞行过程中为保持平稳飞行，高度调节规律是（　　） A．先下降，后上升 B．先上升，后下降 C．不断上升 D．不断下降 探究点三　逆温现象 核心归纳 1.含义 在对流层，气温垂直分布的一般情况是随高度增加而降低，大约每升高100米，气温约降低0.6 ℃。这主要是因为对流层大气的主要热源是地面，离地面越高，受热越少，气温就越低。但在一定条件下，对流层中也会出现气温随高度增加而上升的现象，称为逆温现象。 2.逆温类型 ①辐射逆温：在晴朗无云的夜间或黎明，由于大气逆辐射较弱，地面辐射散失的热量多，近地面气温迅速下降，而高处大气层降温幅度较小，从而出现上暖下冷的逆温现象。这种逆温现象黎明前最明显，日出后逆温层自下而上逐渐消失。 ②平流逆温：当暖空气运动到冷的地面上时，暖空气与冷地面之间不断进行热量交换，暖空气下层受冷地面影响大，气温降低较快，上层降温较慢，从而形成逆温。该逆温现象多出现在中纬度沿海地区。 ③锋面逆温：锋面是冷暖气团之间狭窄的过渡带，暖气团位于锋面之上，冷气团在下，在冷暖气团之间的过渡带上形成逆温。 ④地形逆温：常发生在山地、盆地和谷地的夜晚。由于夜间山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来较暖的空气被冷空气抬升，从而出现温度的倒置现象。这样的逆温一般是在一定的地形条件下形成的，所以称为地形逆温。 　状元随笔 逆温的影响 （1）不利影响 ①出现多雾天气。早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系，它使大气能见度降低，给人们的出行带来不便，甚至导致交通事故。 ②加剧大气污染。由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，会造成近地面大气中的污染物不能及时扩散，从而危害人体健康。 （2）有利影响 ①抑制沙尘暴的发生。因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动。 ②逆温若出现在高空，对飞机的飞行极为有利，使飞机在飞行中不会有大的颠簸，同时也提高了大气能见度，使飞行更加安全。 　 应用体验 　　[2024·福建龙岩一中质检]逆温是指与对流层气温随高度变化规律相反的现象，能抑制空气对流上升。下图是我国北方某地某日逆温层厚度最大时，由空中拍到的景象照片，照片显示高高的烟囱伸出“云海”（低层浓雾），将工业废气烟雾排放在茫茫“云海”之上。据此完成1～2题。 1.与该城市出现茫茫“云海”现象无关的是（　　） A．水汽充足 B．阳光灿烂 C．含尘量高 D．逆温现象 2.下列四幅图，与上图景象发生时对流层气温垂直分布状况相符的是（　　） [2024·广东潮州期中]下图为北半球中纬度某地某日5次观测到的近地面气温垂直分布示意图，当日天气晴朗。据此完成3～5题。 3.由图中信息可分析出，大气较稳定的是（　　） A．8时、12时 B．12时、15时 C．5时、20时 D．5时、15时 4.在上述时刻，大气较稳定的原因是（　　） A．气温随高度上升而递减 B．气温随高度上升而递增 C．随着高度上升气温保持不变 D．天气晴朗，盛行下沉气流 5.图中最有利于近地面雾霾大气污染物扩散的是（　　） A．5时、20时 B．5时、8时 C．5时、15时 D．12时、15时 　 　　读干洁空气（25千米以下）的主要成分表，完成1～3题。 气体成分 体积分数（%） 质量分数（%） 氮气 78.08 75.52 氧气 20.94 23.15 氩气 0.93 1.28 二氧化碳 0.03（变动） 0.05 1.干洁空气中所占比例最大的成分是（　　） A．氮气 B．臭氧 C．氧气 D．氩气 2.人类大量燃烧煤、石油等矿物燃料会导致（　　） A．冰川范围缩小 B．臭氧层破坏 C．氮气增加 D．水汽含量减少 3.大气中含有少量的臭氧，臭氧能够保护地球生命，关于臭氧层说法正确的是（　　） A．臭氧层位于平流层底部 B．臭氧可吸收太阳光线中的紫外线 C．人工降雨加剧臭氧空洞 D．臭氧空洞广泛分布于大气圈中 [2024·浙江杭州阶段练习]对流层中出现气温随高度的增加而升高的现象，称为逆温现象。读某地不同高度的气温日变化图，完成4～5题。 4.下列关于对流层的叙述，正确的是（　　） A．上部热，下部冷 B．中纬厚，高纬薄 C．夏季薄，冬季厚 D．低纬薄，中纬厚 5.该地发生逆温现象的时间段大约在（　　） A．5～6点 B．6～8点 C．10～13点 D．21～24点 6.阅读图文材料，完成下列要求。 2023年暑假，上海某中学研学团队乘坐飞机从上海出发向西飞行。途经印度时，印度正在遭受严重的飓风。图1为该团队研学线路和所经过的城市，图2为大气的垂直分层结构示意图。 （1）印度遭受的飓风位于图2中大气层的　　　（填字母）层，并说出该层大气的特点：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （2）飓风对航班的影响较小，是因为飞机在图2中大气层的　　　　（填名称）飞行。说出该层大气气温的垂直变化特点及原因。 （3）说出上海到阿布扎比航段A层大气厚度的变化特点及原因。 [教材探究·活动点拨] 教材第70页　探究 1.认同。地球上的生命活动离不开太阳辐射所提供的能量，但太阳辐射中的紫外线会破坏人、动物和植物的细胞组织。臭氧层能大量吸收太阳辐射中的紫外线，避免地球生物遭受过多紫外线辐射的影响，而少量穿过臭氧层到达地面的紫外线，能起到杀菌防病的作用，并能促进人体内维生素的合成。因此，臭氧层被称为“地球生命的保护伞”。 2.除了臭氧层破坏之外，全球性大气环境问题还包括全球气候变暖和酸雨等。全球气候变暖与大气中CO2等温室气体增多有关。酸雨与大气中各种酸性气体（如二氧化硫等）不断增多有关。 教材第72页　活动 两者的组成物质不同，前者是气态和液态物质，后者是固态颗粒物；两者都能造成空气的能见度下降，前者会使空气中水平能见度低于1千米，后者则会使空气中水平能见度低于10千米；两者在日出后变化不同，雾在日出后即散，霾在日出后不会消散。 霾的危害主要有两方面：一是对人体产生的危害，如对呼吸系统、心血管系统等的影响；二是对生态环境和交通造成的危害，如霾天气时，由于空气质量差，能见度低，容易引起交通阻塞，发生交通事故。 教材第75页　活动 1.（1）对照我国地形图可知，相较于重庆、武汉、长沙、上海，贵阳虽然纬度较低，但由于其处于云贵高原，海拔较高，故夏季天气凉爽。 （2）林芝虽然处在青藏高原地区，但该地海拔较低，且所在的纬度也比较低，故3月份该地气温已经较高，有桃花盛开。 2.（1）正常情况下，对流层气温是上冷下热，容易形成对流。若对流层局部范围内出现逆温现象，则抑制了对流运动，导致近地面污染物不易扩散，进而造成大气污染。 （2）20世纪八大公害事件指因现代化学、冶炼、汽车等工业的兴起和发展，工业“三废”排放量不断增加，环境污染和破坏事件频频发生。在20世纪30年代至60年代，发生了八起震惊世界的公害事件。其中与逆温现象有关的是：①比利时马斯河谷烟雾事件；②美国多诺拉镇烟雾事件；③伦敦烟雾事件；④美国洛杉矶光化学烟雾事件。 参考答案 一、 1．长期演化　水汽　杂质　氮气　氧气　氮气　氧气 2．基本成分　光合　紫外线 二、 1．温度　对流层 2．17～18　8～9　递减　对流　50～55　上升　水平　电离 探究点一 应用体验 1～2.解析：第1题，甲占干洁空气78%，是氮气，是地球上生物体的基本成分，A正确；乙占干洁空气21%，是氧气，是生物维持生命活动的必需物质，B错误；臭氧能吸收紫外线从而保护地球生物，丙占干洁空气0.93%，是氩，C错误；丁占干洁空气的0.038%，是二氧化碳，是绿色植物光合作用的原料，D错误。故选A。第2题，结合上题可知，丁是二氧化碳，全球二氧化碳含量的增多与人类活动有着很大的关系，特别是伴随着工业化的发展，人类大量燃烧化石能源，导致大气中的二氧化碳含量升高，A正确；火山喷发和森林大火不是人为因素，B错误；围湖造田对二氧化碳含量影响很小，C错误；制冷剂的使用，其产生的氟利昂会影响臭氧层，与大气中的二氧化碳无关，D错误。故选A。 答案：1.A　2.A 探究点二 应用体验 1～3.解析：第1题，结合大气垂直分层图可知，神舟十七号载人飞船在进入对流层时，大气温度随高度增加而递减；进入平流层时，因臭氧吸收大量紫外线，大气温度随高度增加而递增；进入高层大气后，大气温度随高度增加先下降，后因大气吸收了更短波长的太阳紫外线，大气温度随高度增加又持续上升。故选A。第2题，大气垂直分层图中的①为对流层，水汽、杂质含量丰富，对流运动最为旺盛，热量主要来自地面辐射；②为平流层，大气稳定，水汽、杂质含量很少；③和④统称为高层大气，高层大气的密度和气压很低。故选D。第3题，飞机平稳飞行主要位于平流层内，位于低纬度地区的海南，对流层的高度较高，甘肃纬度较高，对流层高度较低，因此由高纬度飞往低纬度地区，对流层的高度总体不断增加，飞机为保证在平流层内飞行，需要不断上升飞行高度。故选C。 答案：1.A　2.D　3.C 探究点三 应用体验 1～2.解析：第1题，该城市出现茫茫“云海”现象主要是近地面的低层浓雾，它是空气中水汽在近地面冷却依托凝结核凝结形成，因此它与“水汽充足”“含尘量高”密切相关，排除A、C；由于此次上空有逆温现象出现，近地面浓雾很难向上扩散而集聚，形成茫茫“云海”现象，排除D；阳光灿烂会使得地面迅速增温，雾滴蒸发，并导致逆温消失，雾容易扩散消失，因此阳光灿烂与该城市出现茫茫“云海”现象无关，B符合题意。故选B。第2题，图文信息表明，高高的烟囱伸出“云海”，低层浓雾限制在烟囱口之下，说明该地此时在烟囱口之下出现逆温层(逆温现象是指对流层气温随高度增加而升高的反常现象)。图B和图C中的逆温层在烟囱口以上，且近地面气温较高，水汽不易在近地面凝结成雾，排除B、C；图A和图D中逆温层在近地面，且近地面气温低，容易凝结成雾，但图A中逆温层顶部超过烟囱口，图D中逆温层顶部在烟囱口之下，因此D符合题意，排除A。故选D。 答案：1.B　2.D 3～5.解析：第3题，由图中信息可分析出，5次观测数据中，只有5时和20时气温垂直分布是上热下冷，出现逆温，大气上下对流较弱，大气较稳定，C正确，A、B、D错误。故选C。第4题，读图，5时和20时气温垂直分布都是下冷上热，气温随高度上升而递增，不利于上下对流，大气较稳定，B正确，A、C错误；天气晴朗是大气稳定的结果而不是原因，D错误。故选B。第5题，读图可知，5次观测数据中，只有12时和15时气温垂直分布是上冷下热，大气上下对流运动旺盛，有利于将近地面污染物带到高空，通过对流扩散，稀释污染物的浓度，降低污染程度，D正确，A、B、C错误。故选D。 答案：3.C　4.B　5.D 课堂达标检测 1～3.解析：第1题，干洁空气中包括氮气、氧气、二氧化碳等，其中，氮气约占78%，所占比例最大，A正确；氧气约占20%，氩气占0.93%，臭氧占1%以下，B、C、D错误。故选A。第2题，人类大量燃烧煤、石油等矿物燃料会排放大量的废热，增加空气中二氧化碳的含量，全球气候变暖，冰川范围缩小，A正确；臭氧层破坏是因为制冷剂的使用，B错误；人类大量燃烧煤、石油等矿物燃料与氮气增加无关，C错误；人类大量燃烧煤、石油等矿物燃料跟水汽含量无关，D错误。故选A。第3题，平流层位于对流层顶部(8～18 km左右)向上至50～55 km的高空，在15～35 km范围内形成臭氧层，因此臭氧层位于平流层中下部，A错误；紫外线属于短波辐射，臭氧层能够大量吸收太阳辐射中的紫外线增温，B正确；臭氧层破坏出现臭氧空洞是因为制冷剂的使用，与人工降雨无关，C错误；臭氧空洞主要出现在极地地区，D错误。故选B。 答案：1.A　2.A　3.B 4～5.解析：第4题，根据所学知识可知，对流层大气上部冷、下部热，A错误；厚度从低纬向高纬递减，低纬厚、中纬次之，高纬薄，B正确，D错误；对流层厚度随季节变化而变化，夏季厚，冬季薄，C错误。故选B。第5题，结合图示可知，在6～8点的时间范围内，1 000米的气温高于10米处的气温，说明气温并没有随着海拔上升而降低，出现了逆温现象，B正确；5～6点、 10～13点与21～24点都没有出现逆温，A、C、D错误。故选B。 答案：4.B　5.B 6．解析：(1)飓风属于气象灾害，发生在对流层，图2中，对流层为A层。结合图示信息以及所学地理知识可知，对流层气温随海拔高度升高而降低，上部冷，下部热，大气的对流运动显著。其次，对流层水汽、杂质含量多，且受人类活动影响较强，大气污染物较多。最后，对流层多云、雨、雾、雪等。天气现象多变。(2)飓风发生在对流层，而飓风对航班的影响较小，主要是由于飞机主要在平流层中飞行。受臭氧对太阳紫外线吸收的影响，平流层气温随海拔高度的升高而升高。(3)对流层的厚度从低纬向高纬变薄，所以从上海到阿布扎比，由于纬度变低，气温升高，大气的对流运动增强，使得空气对流的高度升高，对流层的厚度增加。 答案：(1)A　上部冷、下部热，大气对流运动显著；水汽、杂质和大气污染物较多；多云、雨、雾、雪等。天气现象多变 (2)平流层　特点：随高度升高而升高。原因：该层大气存在臭氧层，臭氧吸收太阳紫外线使大气增温。 (3)特点：厚度增加。原因：从上海到阿布扎比纬度变低，气温升高；大气对流作用增强，大气对流高度升高，对流层厚度增加。 学科网（北京）股份有限公司 $$