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课时作业(五) 大气的组成和垂直分层
(建议用时:30分钟)
大气是由干洁空气、固体杂质和水汽等组成的混合物。据此完成1—3题。
1.保护地球上的生物免受过多紫外线伤害的物质主要存在于大气中的( )
A.对流层 B.平流层
C.电离层 D.高层大气
2.关于大气组成成分及其作用的叙述,正确的是( )
A.水汽和固体杂质不会影响地面的温度
B.干洁空气的主要成分是氧和氢
C.二氧化碳对地面有保温作用
D.臭氧能大量吸收太阳红外线
3.人类活动造成的大气污染导致大气中的一些成分比例变化明显,主要表现在( )
A.臭氧增多 B.二氧化碳增多
C.水汽增多 D.氧气增多
答案 1.B 2.C 3. B
解析 第1题,由所学知识可知,保护地球上的生物免受过多紫外线伤害的物质主要是臭氧,主要存在于大气中的平流层,B项正确。第2题,由所学知识可知,水汽和固体杂质含量虽少,却是成云致雨的关键,同时也会影响地面和大气的温度,A项错误;干洁空气的主要成分是氧和氮等,B项错误;二氧化碳既是植物光合作用的重要原料,又对地面有保温作用,C项正确;臭氧主要吸收太阳紫外线,D项错误。第3题,人类活动造成大气中的一些成分比例变化明显,主要表现为大量燃烧矿物燃料,使得空气中二氧化碳的比例明显上升,B项正确。
航空的理想空域要求大气中水汽和杂质含量低,阴雨少,能见度高。民航客机的最大飞行高度除尽可能地接近理想空域外,还需考虑飞行成本等因素。下表为部分民航班次信息。据此完成4—6题。
航线
起点坐标
终点坐标
飞行时间
最大飞行高度
Ⅰ
(31°N,121°E)
(28°N,113°E)
2.1小时
8 400米
Ⅱ
(25°N,102°E)
(24°N,118°E)
2.3小时
9 270米
Ⅲ
(36°N,117°E)
(38°N,106°E)
2.0小时
8 100米
Ⅳ
(31°N,121°E)
(61°N,149°E)
6.3小时
11 315米
4.航空的理想空域最可能处于( )
A.对流层 B.平流层
C.电离层 D.高层大气
5.航线Ⅱ和航线Ⅲ的航程相近,造成二者最大飞行高度差异的原因最可能是航线Ⅱ( )
A.航程所在纬度低
B.飞行方向与地球自转方向相同
C.沿途空域气压低
D.飞行方向与高空风向相同
6.根据最大飞行高度,仅有航线Ⅳ选择在理想空域航行。这主要是由于该航线( )
A.起止点温差大 B.近地面风力强劲
C.起止点距离远 D.沿途对流上升强
答案 4.B 5.A 6. C
解析 第4题,据材料可知,航空的理想空域要求大气中水汽和杂质含量低,阴雨少,能见度高,而平流层大气以水平运动为主,满足以上要求,较为适合航空飞行,B项正确。第5题,航线Ⅱ主要位于低纬度地区,航线Ⅲ主要位于中纬度地区。低纬度地区的热量比中纬度地区更丰富,空气的对流运动更强,使对流层高度更高,故飞机需要飞到更高的高度来减少对流的影响。因此二者最大飞行高度存在差异的主要原因是航线Ⅱ航程所在纬度低,A项正确。第6题,Ⅳ航线起点为(31°N,121°E),终点为(61°N,149°E),起止点距离远,飞行时间长,所以相比于其他航线,更需要稳定的飞行环境,因此会选择在理想空域航行。而其他三条航线路程明显较短,不在理想空域飞行,方便起落,同时也减少飞行成本。C项说法正确。
为减少近地轨道的报废卫星对正常工作卫星的影响,科学家研制了离轨帆。卫星报废后,离轨帆展开(下图),增加了卫星受到的阻力,加快了卫星减速降轨,使其在距地近百千米的大气层中开始销毁。据此完成7—9题。
7.报废卫星对正常工作卫星造成的最大影响是( )
A.阻挡光照 B.干扰信息传输
C.阻碍观察 D.增加撞击风险
8.加快报废卫星减速降轨的动力主要来源于离轨帆受到的( )
A.地球引力 B.太阳辐射
C.空气阻力 D.天体撞击
9.报废卫星开始销毁于( )
A.高层大气 B.平流层
C.臭氧层 D.对流层
答案 7.D 8.C 9. A
解析 第7题,一般的报废卫星会在近地轨道上继续绕转,而报废卫星数量的增多,会大大增加对正常工作卫星的撞击风险,D项正确。卫星体积小,阻挡光照、干扰正常工作卫星与地面信息传输和阻碍观察的能力弱。第8题,加快报废卫星减速降轨的动力主要来源于离轨帆展开后卫星受到的阻力,高层大气虽然稀薄,但仍有部分气体存在,对报废卫星施加反方向的阻力,C项正确。第9题,据材料可知,报废卫星开始销毁于距地近百千米处,该处属于高层大气,A项正确。
10.读大气的垂直分层示意图,完成下列要求。
(1)A层是__________,B层是__________,C层是____________。
(2)A层气温随高度升高而____________,原因是_______________________ ___________________________________________________________________。
(3)B层气温随高度升高而____________,原因是__________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)对流运动强烈的是________层,有利于飞机飞行的是________层,发射的人造卫星在________层中运行。(填字母)
解析 第(1)题,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,故A层为对流层,B层为平流层,C层为高层大气。第(2)题,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。对流层大气的主要直接热源是地面辐射,即热量来自地面。故对流层的气温随高度的升高而递减。第(3)题,平流层气温随高度升高而升高,该层大气的下层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,这是因为平流层中的臭氧吸收大量太阳紫外线,使大气增温。在22—27千米范围内,臭氧含量达到最大值,形成臭氧层。第(4)题,对流层的大气上部冷下部热,有利于大气的对流运动。平流层的大气上部热、下部冷,不易形成对流,主要以平流运动为主,利于飞机飞行。高层大气的密度很小,在2 000—3 000千米的高空,大气的密度已经与星际空间的密度非常接近,这里可以看作地球大气的上界,所以发射的人造卫星主要在高层大气中运行。
答案 (1)对流层 平流层 高层大气
(2)降低 地面辐射是近地面大气的直接热源
(3)升高 22—27千米处臭氧含量达到最大,大量吸收紫外线使大气增温
(4)A B C
对流层是地球大气圈的最底层,该层大气上部冷、下部热,有利于大气的对流运动。下图示意1957—1993年南极布伦特冰架上的哈雷站(约75°S,30°W)1月和7月低层大气平均气温随高度变化。据此完成11—12题。
11.1月份,哈雷站对流层上界高度约为( )
A.15千米 B.8.5千米
C.12.5千米 D.22.5千米
12.a月,高度1.5千米以下气温垂直变化的原因是哈雷站所在地( )
A.大气削弱太阳辐射 B.冰面强烈辐射冷却
C.冰架融化消耗热量 D.冰面反射太阳辐射
答案 11.B 12. B
解析 第11题,读图可知,a月各高度平均气温普遍低于b月,故a月属于南半球冬季,即7月;b月属于南半球夏季,即1月。1月地面以上至约8.5千米处,对流层大气平均气温随高度增加而降低,符合对流层大气平均气温随高度变化的一般规律,B项正确。第12题,据上题分析可知,a月即7月,1.5千米以下大气平均气温随高度增加而上升,属于对流层大气逆温现象,主要是冰面强烈辐射冷却形成的,B项正确。7月,南极圈内大部分地区出现极夜现象,位于75°S的哈雷站极夜时,没有大气削弱太阳辐射和冰面反射太阳辐射现象;读图可知,哈雷站7月近地面大气平均气温低于-20℃,冰架不会融化。
北京时间2024年4月25日20时58分57秒,搭载神舟十八号载人飞船的火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。26日5时4分,神舟十八号航天员顺利入驻中国空间站。据此完成13—14题。
13.神舟十八号载人飞船发射过程中( )
A.会依次经过平流层、对流层、高层大气
B.气温先降低,后升高,再降低,再升高
C.外部空气密度越来越大,气压越来越高
D.超过50千米后各种天气现象才逐渐消失
14.有关中国空间站所处的大气层的叙述,正确的是( )
A.臭氧含量极高,能够大量吸收紫外线
B.空气以对流运动为主,有利于空间站在轨运行
C.我们夜晚看到的流星现象多发生在这里
D.宇宙射线作用下,大气处于电离状态,对无线电通信产生不利影响
答案 13.B 14. C
解析 第13题,据所学知识可知,神舟十八号载人飞船发射过程中,会依次经过对流层、平流层、高层大气,A项错误。从对流层到高层大气,气温先降低,后升高,再降低,再升高,B项正确。随飞船高度上升,外部空气密度越来越小,气压越来越低,C项错误。天气现象复杂多变是在对流层,对流层平均高度仅12千米,D项错误。第14题,中国空间站运行于距地面400—500千米的轨道,位于高层大气,而臭氧层在平流层,A项错误。对流层空气以对流运动为主,不利于飞机飞行,而高层大气空气稀薄,大气运动较弱,对飞船运行影响较小,B项错误。夜晚看到的流星现象多发生在80—120千米的高层大气,C项正确。宇宙射线作用下,该层大气处于电离状态,能反射无线电波,对无线电通信有重要作用,D项错误。
15.读大气垂直分层图,完成下列要求。
(1)图中________曲线能正确表示大气温度的垂直变化情况,判断理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)A层厚度变化的特点是________________________________________,主要原因是_____________________________________________________________ _______________________________________________________________。
(3)天气现象复杂多变的是________层(填字母),原因是___________________ ____________________________________________________________________。
(4)太阳辐射中的紫外线部分主要在______层(填字母)被________所吸收。
(5)适于高空飞行的是________层(填字母),原因是_____________________ _______________________________________________________________________________________________________。
解析 第(1)题,大气自下而上分为对流层、平流层、高层大气。近地面大气平均温度大于0℃,对流层温度随海拔升高而降低,平流层气温随海拔的升高而升高,所以图中①曲线能正确表示大气温度的垂直变化情况。第(2)题,A层靠近地面,为对流层,地面辐射是其主要热量来源,故纬度越高,气温越低,对流运动越弱,对流层厚度越薄。第(3)题,对流层空气上部冷、下部热,空气以对流运动为主,同时对流层集中了大部分的水汽和固体杂质,所以天气现象复杂多变。第(4)题,平流层中含有臭氧层,臭氧能够吸收紫外线。对流层的上部B层为平流层。第(5)题,B层为平流层,平流层大气的温度随海拔升高而升高,空气以平流运动为主。平流层中水汽和固体杂质少,大气透明度高,适合高空飞行。
答案 (1)① 近地面大气平均温度大于0℃,对流层气温随海拔的升高而降低,平流层气温随高度的升高而升高
(2)随纬度的升高,对流层厚度逐渐降低 纬度越高,气温越低,对流运动越弱
(3)A 水汽、尘埃多;大气对流运动显著
(4)B 臭氧
(5)B 水汽、尘埃少,能见度高,天气晴朗;大气以水平运动为主
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