第二章 第二节 大气的组成与垂直分层（教参word）-【步步高】2025-2026学年高一地理必修第一册学习笔记（中图版）

本讲义聚焦大气的组成与垂直分层核心知识点，系统梳理干洁空气成分及作用、大气垂直分层（对流层、平流层、高层大气）的特点与成因，延伸逆温现象的表现、形成过程及影响，构建从基础组成到分层特征再到特殊现象的学习支架。 该资料以人地协调观为引领，结合人类活动对大气的影响（如二氧化碳增多、臭氧破坏），通过图表分析各层与人类活动的联系，培养综合思维。融入神舟十六号返回、探空仪升空等实例，提升地理实践力，课中辅助教师直观教学，课后助力学生通过练习题巩固知识、查漏补缺。

第二节　大气的组成与垂直分层 课程标准 运用图表等资料，说明大气的组成和垂直分层，及其与生产和生活的联系。 学习目标 1.结合图表资料，说明大气的组成和垂直分层及人类活动对大气环境的影响。2.利用大气垂直分层图，说明各层大气的特点及成因，结合实例分析其对人类活动的影响。 一、大气的组成 1．大气的组成：由干洁空气、固体杂质和水汽等组成。 2．大气成分的主要作用 组成成分 占大气体积 作用 干 洁 空 气 氮气 78% 生物体健康生长必不可少的元素 氧气 21% 生物生命活动必需的物质 二氧化碳 很少 ①植物进行光合作用的重要原料；②一种重要的温室气体，对地面具有保温作用；③近几十年来，二氧化碳浓度升高使“温室效应”加剧 臭氧 很少 ①能吸收太阳辐射中的紫外线，使地面上的生物免受紫外线伤害；②使大气增温；③在低层大气中，臭氧浓度增高会对人体健康造成一系列不利影响 水汽 很少，随时间和地点的不同而变化 影响天气变化的重要因素。当大气中的水汽凝结成液体微滴或者凝华成冰晶时就形成了云。如果这些小颗粒变得足够大，它们就以雨、雪等形式降落 固体杂质(气溶胶、污染气体) ①反射太阳辐射，降低地表温度；②作为凝结核，有利于云、雨的形成；③影响人的呼吸系统，对人体健康造成损害 [拓展延伸]　人类活动对大气的影响 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，对生态系统和人类生存造成不利影响。例如： (2024·重庆万州期末)地球大气又被称为“氮氧大气”。结合“地球大气圈25千米以下干洁空气的主要成分表”，完成1～2题。 成分 体积分数(%) 氮气(N2) 78 氧气(O2) 21 氩气(Ar) 0.934 二氧化碳(CO2) 0.038(变动) 1.地球大气被称为“氮氧大气”是因为氮气和氧气(　　) A．占干洁空气总体积的99% B．是组成生命体的基本元素 C．是生命活动必不可少的物质 D．在其他天体上不存在 2．目前，为应对大气中臭氧含量减少的问题，人类应采取的措施是(　　) A．减少化石燃料的使用 B．减少制冷剂的使用 C．减少工业废气的排放 D．大力植树造林 答案　1.A　2.B 解析　第1题，氮气和氧气是地球大气的主要成分，占干洁空气总体积的99%，故又称地球大气为“氮氧大气”，A正确。第2题，氯氟烃等制冷剂会破坏大气中的臭氧层，使臭氧含量减少，所以应对大气中臭氧含量减少的问题，人类应减少使用含有氯氟烃的制冷剂，B正确。减少化石燃料的使用、大力植树造林是应对大气中二氧化碳增加的主要措施，A、D错误。减少工业废气的排放是缓解大气污染的主要措施，C错误。 在过去80万年的绝大多数时间里，大气中二氧化碳体积分数的变化相对平缓。然而，从1740年到2011年，短短不到300年的时间里，二氧化碳体积分数显著增加。读“二氧化碳体积分数的变化图”，回答3～5题。 3．从1740年到2011年，二氧化碳体积分数增加了约(　　) A．150% B．50% C．40% D．30% 4．下列关于二氧化碳作用的叙述，正确的是(　　) A．地球上生物体的基本元素 B．吸收地面辐射能力强，使气温升高 C．人类和其他生物维持生命活动所必需的物质 D．二氧化碳作为凝结核，是成云致雨的必要条件 5．大气中二氧化碳体积分数增加的主要原因是(　　) ①全球气候变暖　②化石燃料的燃烧　③人类大量毁坏森林　④两极冰山的融化 A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 答案　3.C　4.B　5.B 解析　第3题，读图可知，2011年二氧化碳体积分数大致为390×10－6，与1740年的(约275×10－6)相比，增加了约40%，C项正确。第4题，地球上生物体的基本元素是氮，A项错误；二氧化碳能大量吸收来自地面的长波辐射，使气温升高，B项正确；人类和其他生物维持生命活动所必需的物质是氧，C项错误；大气中的杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件，D项错误。第5题，大气中二氧化碳体积分数增加的主要原因：一是人类大量燃烧煤、石油等化石燃料；二是人类对森林的大量破坏导致森林对二氧化碳的吸收量减少，②③正确。全球气候变暖和两极冰山的融化是二氧化碳体积分数增加的影响，而不是原因，①④错误。故选B项。 二、大气的垂直分层 1．划分依据：根据大气在垂直方向上的物理性质和运动状况，可以将大气分为对流层、平流层和高层大气。 2．大气垂直分层示意图 3．各层特征比较 分层 高度范围 主要特点 特点成因 与人类的关系 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降低(高度每上升100米，气温平均下降0.6 ℃) 地面是对流层大气的直接热源 人类生活在对流层底部，对流层与人类关系最为密切 空气对流运动显著 该层上冷下热 天气现象复杂多变 绝大部分水汽和杂质集中在该层，对流运动易成云致雨 平流层 从对流层顶至离地面约50千米高空 温度随高度增高而升高 该层大气的热量主要来自臭氧对太阳紫外线的吸收 人类生存环境的天然屏障；适合航空飞行 以水平运动为主 该层大气上部热下部冷，大气稳定 天气晴朗，能见度好 水汽、杂质含量极少，无云雨现象 高层 大气 从平流层顶到约3_000千米的高空 大气密度非常小 距地面远，受到引力小 电离层能反射无线电波，对无线电通信有重要作用 有电离层 大气被太阳高能辐射和宇宙射线作用，呈现高度电离状态 [拓展延伸]　对流层厚度的变化 (1)随季节变化：夏季厚，冬季薄。 (2)随纬度变化 不同纬度对流层厚度不一样，低纬度地区地面受热多，对流活动旺盛，因此，对流层的厚度厚；而高纬度地区地面受热较少，对流活动较弱，所以，对流层的厚度薄；中纬度地区则居中。如下图所示： 北京时间2023年10月31日8时11分，“神舟十六号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，飞行任务取得圆满成功。下图示意大气垂直分层。 1．描述“神舟十六号”返回舱返回过程中大气温度的变化特点。 答案　递减→递增→递减→递增。 2．简述对流层大气的主要特点。 答案　集中了整个大气圈质量的3/4和绝大部分的水汽、杂质；气温随高度的升高而递减；大气对流运动显著；天气现象复杂多变。 3．说明大型客机多在平流层飞行的原因。 答案　平流层大气上部热、下部冷，不易形成对流，大气以平流运动为主，气流平稳；水汽、杂质含量少，无云雨现象，天气晴朗，能见度高。 4．某大型客机起飞后不久遭遇雷暴天气，该飞机驾驶员该怎样操作？ 答案　驾驶飞机爬升至平流层。 (2025·江西九江期末)下图示意大气的垂直分层。完成1～2题。 1．甲层大气的物理性质是(　　) A．厚度随纬度增大而增大 B．气温随高度升高而升高 C．水汽随高度升高而增多 D．密度随高度升高而降低 2．下列关于各层大气与人类生产和生活的联系说法正确的是(　　) A．甲层天气复杂多变，与人类活动关系密切 B．乙层大气高度电离，可利用无线电波通信 C．丙层能吸收紫外线，为地表生物提供保护 D．丙层能见度非常好，适宜民航客机的飞行 答案　1.D　2.A 解析　第1题，地球大气自下而上依次划分为对流层、平流层和高层大气，图中甲层位于最下层，为对流层。对流层大气厚度因对流运动强弱而不同，一般低纬度地区受热多，对流强，对流层厚度较厚，高纬则较薄，A错误；对流层气温随高度的升高而递减，B错误；对流层集中了绝大部分水汽，且多来源于海洋，并不是随高度升高而增多，C错误；对流层大气的密度随高度升高而降低，D正确。故选D。第2题，根据图示可知，甲层为对流层，天气复杂多变，且与人类活动关系密切，A正确；乙层为平流层，无电离现象，B错误；能够吸收紫外线，且适宜民航客机飞行的大气层为平流层，丙层为高层大气，C、D错误。故选A。 (2024·山西长治期中)2024年7月4日，青岛国家高空气象观测站释放的首个北斗导航系统探空仪，飞升终止在3万米的高空。完成3～4题。 3．北斗导航系统探空仪在升空过程中(　　) A．气温经历了降低→升高→降低 B．上升初期可能经历云雨等变化 C．平流层可能会遭遇强对流天气 D．气压经历了降低→升高→降低 4．在北斗导航系统探空仪飞升终止的大气层(　　) A．地球引力小，大气粒子全部逸散 B．存在臭氧层，能够吸收太阳辐射 C．杂质含量低，能发生极光现象 D．存在电离层，能反射无线电信号 答案　3.B　4.B 解析　第3题，对流层的平均厚度为12千米，对流层顶部至50～55千米高空为平流层，由材料“飞升终止在3万米的高空”可知，升空过程中经历了对流层、平流层。对流层气温随高度升高而降低，平流层气温随高度升高而升高，故气温经历了降低→升高，A错误；水汽和固体杂质主要分布在对流层的底部，再加上对流层对流运动显著，天气现象复杂多变，因此，该探空仪上升初期可能经历云雨等变化，B正确；平流层大气以水平运动为主，天气晴朗，不会遭遇强对流天气，C错误；气压随海拔升高不断降低，D错误。故选B。第4题，由上题分析可知，探空仪上升至3万米时所在大气层为平流层。平流层存在臭氧层，能够吸收太阳辐射中的紫外线，B正确。受地球引力小，在2 000～3 000千米的高空，大气粒子经常散逸到宇宙空间；杂质含量低，能发生极光现象；存在电离层，能反射无线电信号，这些都是高层大气的特点，排除A、C、D。故选B。 三、逆温 1．逆温现象的表现 (1)海拔上升，气温升高。 (2)海拔上升，气温下降，但幅度小于每上升1 000米，温度降低6 ℃，即气温下降幅度小于垂直递减率(如下图B、C之间)。 2．辐射逆温形成过程 (1)图a为对流层正常气温垂直分布状况。在晴朗无云或少云的夜晚，地面很快冷却，贴近地面的大气也随之降温。离地面越近，降温越多；离地面越远，降温越少，因而形成了自地面开始的逆温(图b)。 (2)随着地面辐射冷却的加剧，逆温层逐渐向上扩展，黎明时达到最强(图c)。 (3)日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，逆温层便自下而上逐渐消失(图d)，最终恢复正常(图e)。 3．逆温现象的影响 (1)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逆温出现在高空，有利于飞机的飞行。 (2)不利影响 ①逆温时大气结构比较稳定，容易加重大气污染。 ②对天气的影响：容易产生大雾等不利天气。 ③对交通的影响：能见度降低，地面湿滑。 (2025·广西桂林期末)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。完成1～3题。 1．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 2．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 3．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 答案　1.C　2.B　3.D 解析　第1题，由图中信息可知，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。故选C。第2题，根据上题分析可知，大气较稳定的原因是出现逆温现象，气温随高度上升而递增，不利于空气对流，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。第3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，有利于近地面雾霾大气污染物扩散。故选D。 (2024·浙江宁波期中)晴朗无风的夜晚，地面因辐射而失去热量，近地面大气层冷却强烈，较高大气层冷却较慢，气温从地面开始向上递增，称为辐射逆温。读图，完成4～5题。 4．图中a表示辐射逆温形成前的气温垂直分布，一般出现在午后；b表示辐射逆温形成后，一般出现在黎明以前。则c出现的时间最可能是(　　) A．上午 B．正午 C．傍晚 D．凌晨 5．当c情况出现时，近地面污染物不易扩散的主要原因是(　　) A．人类排放污染物增多 B．抑制了②层空气的对流运动 C．增强了③层空气的对流上升 D．阻挡了①层空气的对流运动 答案　4.A　5.B 解析　第4题，由材料可知，辐射逆温主要是由于夜晚的地面因辐射而失去热量，使得近地面大气层冷却强烈，较高大气层冷却较慢而形成，可推知逆温最强时为日出前后，此后地面逐渐升温，逆温现象逐渐减弱并由地面向高空方向消失，直至午后完全恢复。而c显示逆温现象尚存，但地面已经恢复正常气温变化，可知此时是在日出之后，午后之前，即上午，A正确；正午，由于太阳的照射，逆温应该消失，B错误；傍晚、凌晨逆温还比较弱或者处于发展阶段，C、D错误。故选A。第5题，结合图示，当出现逆温现象时，②层上热下冷，对流运动受阻，抑制了近地面空气对流上升，大气较稳定，不利于近地面空气中污染物扩散。故选B。 　　　 　课时对点练　 [分值：100分] (选择题1～8题，每小题6分，共48分) 美国科学家在新泽西州的一家农场里，利用二氧化碳对不同作物不同生长期的影响进行了大量的试验研究，他们发现二氧化碳在农作物的生长旺盛期和成熟期作用最显著。在这两个时期，如果每周喷射两次二氧化碳气体，喷上4～5次后，蔬菜可增产90%，水稻增产70%，大豆增产60%，高粱甚至可以增产200%。据此完成1～2题。 1．干洁空气中，二氧化碳的特征是(　　) A．约占大气总重量的0.038% B．25 km以上的高空大气中含量更高 C．在全球不同地区分布不均匀 D．是地球生物体的基本组成元素 2．施用二氧化碳气体可以使农作物增产，主要是因为二氧化碳(　　) A．是绿色植物光合作用的基本原料 B．能吸收紫外线使植物不受到伤害 C．能吸收地面辐射使大气温度升高 D．直接影响地面温度，增加降水量 答案　1.C　2.A 解析　第1题，二氧化碳约占干洁空气总体积的0.038%，A错误；25 km以上的高空大气中含量较多的是臭氧，B错误；经济发达和人类生产、生活燃烧大量矿物燃料的地区及毁林严重的地区，二氧化碳含量较高，反之，二氧化碳含量较低，所以二氧化碳在全球不同地区分布不均匀，C正确；氮是地球生物体的基本组成元素，D错误。故选C。第2题，二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，可以使农作物增产，A正确；臭氧能吸收紫外线使植物不受其伤害，B错误；大气中的二氧化碳和水汽吸收地面长波辐射，使大气增温，但与农作物增产无直接关系，C错误；二氧化碳含量会影响地面温度，但不一定增加降水，D错误。故选A。 (2025·青海西宁期末)读“某地大气中臭氧随高度分布图”，完成3～4题。 3．a层大气气温垂直变化规律是(　　) A．随高度增加而降低 B．随高度增加先升高后降低 C．随高度增加而升高 D．随高度增加先降低后升高 4．关于b层大气的描述正确的是(　　) A．厚度与纬度呈正相关 B．大气密度大，与小天体摩擦，多流星现象 C．臭氧含量较高 D．气温下热上冷，有利于空气对流 答案　3.C　4.D 解析　第3题，读图可知，a层大气海拔高度范围在15～35千米，为平流层，平流层大气气温垂直变化规律是随高度增加而升高。故选C。第4题，读图可知，b层海拔范围在0～15千米，为对流层，其特点是气温下热上冷，有利于空气对流，D正确；对流层厚度与纬度呈负相关，A错误；与小天体摩擦，多流星现象的是高层大气，B错误；读图可知，b层大气臭氧含量较低，C错误。故选D。 (2025·四川成都期末)下图为“大气垂直分层示意图”。据此完成5～6题。 5．读图可知(　　) A．气温随高度的升高而降低 B．①层气温随高度变化率比②层大 C．①层气温变化趋势与③层相同 D．离太阳越近，气温越高 6．有关②层大气的描述，正确的是(　　) A．热量主要来自地面辐射 B．空气以垂直运动为主 C．存在对生物具有保护意义的臭氧层 D．存在对短波通信具有重要意义的电离层 答案　5.B　6.C 解析　第5题，根据图示信息可知，①层是对流层，气温随着高度增加而递减，②层是平流层，气温随着高度升高而增加，从变化率看，①层气温随高度变化率比②层大，B对、A错；①层气温变化趋势是随着高度升高而降低，③层气温变化趋势是随着高度增加，气温先降低后增加，C错；对流层的气温变化受地面影响大，D错。第6题，根据图示信息可知，②层为平流层，其下层气温随高度变化很小，30千米以上气温随高度升高而迅速增加，原因是15～35千米的大气层中的臭氧大量吸收太阳光中的紫外线，为生物生存环境的天然屏障。平流层大气稳定，以平流运动为主。平流层大气不存在电离层，A、B、D错误。故选C。 臭氧是地球大气中重要的微量成分。下图示意部分大气层的臭氧浓度分布。完成7～8题。 7．图示甲层(　　) A．温度随高度的增加而降低 B．天气晴朗有利于飞机飞行 C．水汽和杂质的含量较乙层高 D．主要靠臭氧吸收红外线增温 8．图示乙层中的臭氧主要是各种废气(主要是汽车尾气)在阳光(主要是紫外线)作用下，发生光化学反应形成的。下列对乙层中臭氧的描述，正确的是(　　) A．我国夏季浓度较冬季高 B．是植物进行光合作用的基本原料 C．夜间浓度往往较白天高 D．是乙层大气主要的直接热源 答案　7.B　8.A 解析　第7题，由图可知，甲层为平流层。该层气温随高度的增加而升高，A错误；该层下冷上热、气流以平流运动为主，水汽和杂质的含量极少，大气平稳，天气晴朗，有利于飞机飞行，B正确，C错误；该层主要靠臭氧吸收紫外线增温，D错误。故选B。第8题，由所学知识可知，我国夏季太阳辐射强，紫外线强烈，同时气温高，故近地面臭氧浓度较高，A正确；白天汽车等使用较多，且白天紫外线强烈，故白天近地面臭氧浓度较高，C错误；二氧化碳是植物进行光合作用的基本原料，B错误；乙层是对流层，其大气主要的直接热源是地面，D错误。故选A。 (选择题9～13题，每小题7分，共35分) (2024·北京海淀期中)宇宙尘埃和固体块等在高速穿越地球大气层时会摩擦产生光迹，这种现象被称为流星，一般发生在距地面80～120 km的高空。读“大气垂直分层示意图”，完成9～11题。 9．在出现流星现象的高空中(　　) A．杂质和污染物集中分布 B．空气的密度比对流层小 C．随高度增加温度无变化 D．水汽充足，易成云致雨 10．图中气温变化规律可以解释的地理现象是(　　) A．山顶比山麓气温低 B．晴天比阴天气温高 C．低纬比高纬气温高 D．冬季比夏季气温低 11．对流层与人类关系最为密切，其原因是(　　) ①人类就生活在该层的底部　②该层天气现象多变，影响人们的生活和生产　③该层大气密度大、含氧量高　④该层有电离层，可以传输无线电短波通信 A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④ 答案　9.B　10.A　11.A 解析　第9题，由材料可知，出现流星现象的是高层大气，而杂质和污染物集中分布在对流层，A错误；高层大气空气稀薄，空气的密度比对流层小，B正确；高层大气随高度增加温度先降后升，C错误；水汽充足，易成云致雨发生在对流层，D错误。故选B。第10题，图中显示，对流层随高度增加气温降低；山顶海拔更高，气温低于山麓，与图中气温变化规律一致，A正确。第11题，人类就生活在对流层的底部，对流层天气现象多变，影响人们的生活和生产，对流层大气密度大、含氧量高，适合人类生存，所以对流层与人类关系最为密切，①②③正确；高层大气中有电离层，可以传输无线电短波通信，对流层无电离层，④错误。故选A。 (2024·安徽合肥开学考试)一般情况下，对流层大气温度随着高度增加而下降，可是在某些天气条件下，地面上空的大气结构会出现气温随高度增加而升高的反常现象，气象学上称之为“逆温”，发生逆温现象的大气层称为“逆温层”。下图为我国华北某地区某日逆温情况。据此完成12～13题。 12．据图可知，此日该地区(　　) A．逆温层日出前结束 B．平流层无逆温现象 C．逆温现象持续时间长 D．白天没有逆温现象 13．逆温对环境的影响有(　　) ①空气质量变差　②利于形成雾　③容易造成冻害　④利于形成沙尘天气 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 答案　12.C　13.A 解析　第12题，从图中可以看出，此日该地区逆温现象在10时左右结束，并不是在日出前结束，并且白天有逆温现象，A、D错误；图中最大高度为300 m，属于对流层，无法确定平流层的逆温状况，B错误；逆温现象从16时持续到次日10时，持续时间较长，C正确。第13题，逆温出现时，大气状况较为稳定，风力较弱，污染物不易扩散，空气质量变差，易形成雾，①②正确；逆温可能出现在任何季节，不一定会造成冻害，③错误；逆温出现时对流运动较弱，不利于形成沙尘天气，④错误。故选A。 14.读图，完成下列问题。(17分) (1)该图反映的是______纬度地区大气的垂直分层，并说明判断理由。(3分) (2)概括A层天气现象复杂多变的原因。(4分) (3)补绘B层气温变化曲线。在该层22～27 km的高度范围内，__________含量达到最大值，形成____________层，成为人类生存环境的天然屏障。(3分) (4)在图中50～85 km高度范围内，气温随高度变化的特点是________________， 依据所学的知识可以推测该高度范围内大气运动以__________运动为主。(2分) (5)C层中有__________层，____________爆发时，会引起该层的扰动，此时传播的________________信号会被部分或全部吸收。(3分) (6)人类生活在________(名称)层的底部。(1分) (7)A→B→C大气密度的变化趋势是____________________________________。 (1分) 答案　(1)中　该地对流层的高度为12 km，而对流层的高度在低纬度为17～18 km，在高纬度为8～9 km。 (2)该层集中了大气中绝大部分的水汽和杂质；空气对流运动显著。 (3)补绘曲线略(气温随高度增加而上升)　O3(臭氧)　臭氧 (4)气温随高度上升而下降　对流 (5)电离　太阳活动(耀斑)　无线电短波 (6)对流　(7)逐渐变小 学科网（北京）股份有限公司 $