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第二章 地球上的大气
一、单项选择题(每小题3分,共48分)
某年8月新疆塔城惊现“蘑菇云”,引起人们极大关注。事实上这是夏日限定“砧状云”,强烈上升的水汽形成高大的云山,其顶部遇到阻力向四周散开,其白色透光的边缘由冰晶组成,也预示着暴风雨的到来。上图示意“砧状云”景观图。据此完成1~3题。
1.“砧状云”顶上部为大气垂直分层的( )
A.对流层 B.平流层
C.电离层 D.高层大气
2.“砧状云”边缘白色透光的冰晶,其形成是由于“砧状云”顶部( )
A.水汽充足 B.凝结核多
C.温度较低 D.风速较快
3.强烈上升的水汽形成云山,其动力直接来源于( )
A.太阳辐射 B.大气辐射
C.大气逆辐射 D.地面辐射
气象上通常用气球把探空仪器带到高空,对温度、大气压力、湿度、风速、风向等气象要素进行测量。下图示意中纬度某高空气象站释放的探空气球,从近地面上升至万米高空的飘移数据(图中坐标表示水平方位)。据此完成4~6题。
4.在探空气球升空过程中( )
A.气球体积逐渐变小
B.气球周围水汽含量增多
C.气球记录的气温不断降低
D.气球升至最高处可探测到臭氧层
5.如果探空气球升空期间水平气压梯度力方向不变,则导致飘移方向变化的主要原因是( )
A.地转偏向力随海拔的升高而变大
B.地面摩擦力随海拔的升高而变小
C.水平气压梯度力随海拔的升高而变大
D.大气温度随海拔的升高而变低
6.该气象站的位置可能在( )
A.南半球 B.北半球
C.赤道地区 D.无法判断
在我国古诗词或谚语中不乏描述地理现象、揭示地理规律的诗句。下图为大气受热过程示意图。据此完成7~8题。
7.俗话说“大树底下好乘凉”,大树下方气温较低的直接原因是( )
A.①减弱 B.②减弱
C.③减弱 D.④减弱
8.“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”,产生这一现象的主要原因是( )
A.白天①弱,夜晚②弱
B.白天④强,夜晚②强
C.白天①强,夜晚③强
D.白天④弱,夜晚③弱
“日愁暴雨夜愁霜”是夏季西宁谷地(如图)天气特征的真实写照。据此完成9~10题。
9.下图能够正确示意西宁谷地白天和夜间热力环流的是( )
A.甲、丙 B.甲、丁
C.乙、丙 D.乙、丁
10.西宁谷地“夜愁霜”的主要原因是( )
①海拔高,空气稀薄 ②谷地内热量不易散失 ③夜间大气保温作用弱 ④夜间地面长波辐射强
A.①② B.①③
C.②③ D.②④
冷池是指冷空气从山地较高处向下流动,在地势低洼的山谷汇集的冷空气池。浙江省西湖龙井产区为冷池易发区。下图为某年2月20—21日西湖龙井产区甲、乙两个气象站的气温变化曲线图,甲站位于谷底,乙站位于山顶。据此完成11~12题。
11.西湖龙井产区冷池强度最大的时间为( )
A.20日16:00左右
B.21日12:00左右
C.21日6:00左右
D.20日18:00左右
12.西湖龙井产区发生冷池现象时的大气运动状况是( )
游客从广州飞往哈尔滨,飞机起飞1小时后,机上显示飞行高度为12千米,游客发现机舱外晴空万里、阳光普照,而机身下方却乌云密布。下图示意此刻飞机所处的气压场(单位:百帕)。据此完成13~14题。
13.推测此时飞机飞行在( )
A.对流层,空气对流旺盛
B.平流层,水汽、杂质含量少
C.平流层,空气上冷下热
D.电离层,空气处于电离状态
14.图示时刻,机身受到的风向为( )
A.正北风 B.正西风
C.东北风 D.西南风
等压线图是了解天气状况和天气变化,并进行天气预报的重要依据。下图示意我国部分地区某年12月22日8时和12月26日8时海平面等压线分布(单位:hPa)。据此完成15~16题。
15.与22日8时相比,26日8时风向变化最明显的城市是( )
A.潍坊 B.兰州
C.银川 D.哈尔滨
16.26日8时,图中风速最大的城市是( )
A.重庆 B.兰州
C.潍坊 D.哈尔滨
二、综合题(共52分)
17.(15分)阅读图文材料,完成下列各题。
2024年4月25日,搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭成功发射升空。整流罩是运载火箭的重要组成部分,可以保护飞船免受气动加热(是指物体与空气或其他气体作高速相对运动时所产生的高温气体对物体的传热过程)的影响。下图为飞船升空示意图。
(1)指出飞船上升至④位置时所处大气层的温度、密度及大气运动特征。(6分)
(2)高层大气局部温度可达1 000 ℃以上,但火箭飞行过程中整流罩在到达高层大气之前就会脱离,请简析原因。(4分)
(3)指出飞船升空过程中对广播信号传输影响最大的大气层名称,并说明原因。(5分)
18.(22分)阅读图文材料,完成下列各题。
泉州某校地理兴趣小组开展项目式学习:大气的受热过程相关气温观测的探究实践。
探究实践1:不同地表状况近地面(距地面80厘米)气温观测
表1 10月12日(晴,微风)近地面气温记录表
(单位:℃)
地表状况
时刻
7:00
10:00
14:00
16:00
19:00
22:00
沙地
24.3
37.2
38.7
34.1
32.7
26.8
塑胶跑道
24.2
37.8
40.2
36.3
31.4
27.5
草坪
26.0
37.3
37.9
36.2
32.2
28.1
根据探究实践1,完成以下观测报告观测报告(一)
(1)表1中不同地表状况近地面气温变化幅度不同,指出其原因。(3分)
(2)10:00—16:00近地面气温较高,运用大气受热过程原理加以说明。(8分)
探究实践2:该校某同学在10月13日再次观测了不同地表状况近地面(距地面80厘米)气温,虽然操作规范,但数据结果让他有些疑惑。
表2 10月13日(晴转多云,微风)近地面气温记录表
(单位:℃)
地表状况
时刻
7:00
10:00
14:00
16:00
19:00
22:00
沙地
24.2
38.2
36
33.1
32.8
26.9
塑胶跑道
24.1
38.8
37
35.4
31.5
27.6
草坪
26.1
38.1
34.9
35.3
32.3
28.2
探究实践3:以上实践探究激发了同学们强烈的学习兴趣,该同学查阅资料得知天山山脉中段北坡7月份平均气温随海拔的变化情况(表3)。
表3
海拔/m
500
1 000
2 000
3 000
气温/℃
27.4
24
17.3
10.5
根据探究实践,继续完成观测报告观测报告(二)
(3)结合表1、表2数据,根据气温日变化规律,推断该同学的疑惑,并运用大气受热过程原理分析原因。(6分)
(4)根据表3数据可以得出怎样的结论?请运用大气受热过程原理解释。(5分)
19.(15分)阅读图文材料,完成下列各题。
庐山是我国四大避暑胜地之一,山上植被茂密,雨雾较多,年均雨日达168天,年均雾日达192天。鄱阳湖西濒庐山,湖岸周边地区湖陆风现象明显。下图示意鄱阳湖和庐山的位置。
(1)运用热力环流原理,在下图中补绘该湖区湖陆风的气流方向。(3分)
(2)说明庐山的山谷风对甲地湖陆风的影响。(6分)
(3)多雨雾天气是庐山成为避暑胜地的重要原因之一。从大气受热过程的角度加以分析。(6分)
参考答案
1.B 2.C 3.D 解析 第1题,“砧状云”顶是云层上升的最大高度,而几乎所有的天气现象都集中在对流层,在对流层之上是平流层,也是云层的最大高度附近,所以“砧状云”顶上部为大气垂直分层的平流层。第2题,“砧状云”顶部遇到阻力向四周散开,形成冰晶,对流层范围内海拔越高,气温越低,“砧状云”顶部是对流层海拔最高处,气温极低,所以水汽凝结为冰晶;水汽充足处水可以凝结成液态,不一定是冰晶;凝结核是提供物质条件,并不是水汽凝结的直接原因;风速快与冰晶关系不大。第3题,地面辐射是近地面大气的直接热量来源,强烈的上升气流就是因为近地面大气受热上升;地面辐射的热量来源是太阳辐射,太阳辐射是气流上升的根本动力,但不是直接动力;大气辐射和大气逆辐射的能量直接来源是地面辐射,大气辐射不是气流上升的直接动力。
4.C 5.B 6.A 解析 第4题,读图结合材料可知,中纬度某高空气象站释放的探空气球,需测量大气压力,故其气球体积不会发生变化;随海拔上升,气球周围水汽含量减少;该地为中纬度,对流层高度约为12千米,此时气球升至最高处仍在对流层,随海拔升高,气球记录的气温不断降低,但不可探测到臭氧层。第5题,如果探空气球升空期间水平气压梯度力方向不变,导致飘移方向变化的主要原因是随着海拔的升高,所受的地面摩擦力逐渐减小;地转偏向力与水平气压梯度力不会随海拔的升高而变大;大气温度随海拔的升高而变低,但并不会影响风向变化。第6题,根据气象站探空气球的飘移方向的变化,可以看出地转偏向力向左偏,故为南半球。
7.B 8.D 解析 第7题,根据图示信息可知,①为太阳辐射,②为地面辐射,③为大气逆辐射,④为大气削弱作用,地面辐射量的多少对近地面大气温度有直接影响,大树下方气温较低的直接原因是地面辐射量少。第8题,“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”描述的现象是昼夜温差大,白天气温高,夜晚气温低。白天大气对太阳辐射削弱少(④弱),太阳辐射较强(①强),气温高,夜晚大气保温作用弱,大气逆辐射弱(③弱)。
9.B 10.B 解析 第9题,读图,白天日出后山坡受热,空气增温膨胀上升,而山谷中同一高度的空气,由于距地面较远,增温较慢,气流下沉,因而产生由山谷指向山坡的气压梯度力,风由山谷吹向山坡,甲正确、乙错误;夜晚,山坡辐射冷却,气温降低,形成下沉气流,而谷中同一高度的空气冷却较慢,冷气流沿山坡下沉并在谷底堆积,谷底暖气团抬升,形成与白天相反的热力环流,丁正确、丙错误。第10题,西宁位于第一级阶梯,海拔高,空气稀薄,夜间大气逆辐射弱,大气的保温作用弱,降温幅度大,气温降低到霜点以下,水汽易在物体或地面上形成霜,①③正确;谷地内热量不易散失,夜间地面长波辐射强,都会使夜晚的气温较高,②④错误。
11.C 12.D 解析 第11题,据材料可知,甲站位于谷底,谷底气温最低时,冷池强度最大,图中21日6:00左右气温最低,说明冷池强度最大。第12题,冷池是指冷空气从山地较高处向下流动,在地势低洼的山谷汇集的冷空气池。结合所学知识,夜晚,山坡降温快,形成高压,气流从山坡流向山谷,山谷降温慢,垂直方向上气流上升;冷池出现在夜晚。
13.B 14.A 解析 第13题,由材料可知,飞行高度为12千米,游客发现机舱外晴空万里、阳光普照,而机身下方却乌云密布,说明飞机已经位于对流层以上,飞行至平流层;平流层大气上热下冷,层结稳定,水汽和杂质较少,晴天多。第14题,飞机的飞行高度为12千米,应属高空风,高空风向与等压线平行。高压中心位于飞机西北方向,北半球受地转偏向力影响向右偏转至与等压线平行,可知最终风向为正北风。
15.D 16.B 解析 第15题,读图可知,22日8时和26日8时潍坊的水平气压梯度力(垂直等压线,由高压指向低压)均由西南指向东北,在地转偏向力等共同作用下风向右偏转,形成偏西风;同理判断,22日8时和26日8时兰州风向均为偏东风,银川两时刻均为偏北风,22日8时哈尔滨为西北风,而26日8时哈尔滨为西南风,因此图示两时刻哈尔滨风向变化最明显。第16题,水平气压梯度力是形成风的直接动力,其大小可决定风速的大小,在等压线分布图中,等压线疏密表示水平气压梯度力的大小。读图可知,重庆、兰州、潍坊、哈尔滨四个城市中,26日8时兰州附近的等压线最密集,水平气压梯度力最大,因此风速最大。
17.答案 (1)气温随高度升高而降低;密度随高度增加而减小;以对流运动为主。
(2)高层大气中大气稀薄,受气动加热影响小。
(3)高层大气中的电离层。电离层处于高度电离状态,可以反射无线电波。
解析 第(1)题,飞船上升至④位置时还处于对流层,结合所学知识可知,对流层大气气温随高度升高而降低;密度随高度增加而减小;大气上冷下热,大气不稳定,以对流运动为主。第(2)题,结合材料信息可知,整流罩是运载火箭的重要组成部分,可以保护飞船免受气动加热的影响。而高层大气中大气稀薄,受气动加热影响小。第(3)题,结合所学知识可知,在高层大气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,可以反射无线电波,对无线电通信具有重要作用。
18.答案 (1)地表状况(下垫面)不同,比热容不同,气温的变化幅度不同。
(2)太阳辐射是大气受热的根本热源,白天有太阳辐射,太阳将热量传递给地面,大气吸收地面辐射而升温,因而10:00—16:00气温较高。
(3)该日最高温没有出现在午后2:00左右;由于该日的天气状况为晴转多云,午后2:00左右恰逢多云,云层对太阳辐射有反射作用,大气对太阳辐射的削弱作用较强,因而到达地面的太阳辐射减少,气温较低。
(4)气温随海拔升高而降低。地面长波辐射是近地面大气主要、直接的热源。
解析 第(1)题,沙地、塑胶跑道、草坪对应的下垫面性质不同,接受太阳辐射的效率不同,另外三种下垫面比热容也有差别,这导致增温和降温幅度不同,所以近地面气温变化幅度不同。第(2)题,太阳辐射是大气受热的根本热源,白天的太阳辐射将热量传递给地面,地面升温之后也变成一个热源体,但其辐射的能量是长波辐射,大气能吸收地面长波辐射而升温,所以在白天的10:00—16:00气温较高。第(3)题,一般情况下,一天中的最高气温在14时左右,但该日最高温没有出现在该时刻,这与天气有直接关系,如果是晴朗的天气则一日内的最高气温在14时左右,但由于该日的天气状况为晴转多云,14时左右恰逢多云,云层对太阳辐射有反射作用,大气对太阳辐射的削弱作用较强,因而到达地面的太阳辐射减少,气温较低。第(4)题,据表中数据可知气温随海拔升高而降低,这是因为这些海拔依然在对流层范围内,而地面长波辐射是近地面大气主要、直接的热源。
19.答案 (1)
(2)白天,庐山的谷风与甲地的湖风同向,谷风增强了湖风;夜晚,庐山的山风与甲地的陆风同向,山风增强了陆风。
(3)雨雾天气云(雾)层厚,云雾对太阳辐射的削弱作用强;地面吸收的太阳辐射少,地面温度低,大气吸收的地面辐射少,导致气温低。
解析 第(1)题,高压处等压面上凸,低压处等压面下凹。根据图可知,近地面陆地的等压面上凸,在陆地形成高压,垂直方向气流下沉;近地面湖泊的等压面下凹,在湖泊形成低压,垂直方向气流上升;水平方向上,气流由高压流向低压,近地面风从陆地吹向湖泊,高空风由湖泊吹向陆地,形成逆时针方向的热力环流。第(2)题,白天山坡较同高度的山谷上空升温快,形成低压,风从谷底吹向山顶,形成谷风;夜间山坡降温快,形成高压,风从山坡吹向谷底,形成山风。因此白天,庐山吹谷风,风从湖泊吹向山顶,与甲地的湖风同向,谷风增强了湖风;夜晚,庐山吹山风,风从山顶吹向湖泊,与甲地的陆风同向,山风增强了陆风。第(3)题,从两个方面考虑,一是大气对太阳辐射的削弱作用,二是地面辐射是近地面大气主要的、直接的热源。雨雾天气云(雾)层厚,云雾对太阳辐射的削弱作用强,到达地面的太阳辐射少;地面吸收的太阳辐射少,地面温度低,大气吸收的地面辐射少,导致气温低。
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