第七讲大气层与气温

平流层 12～55km 气温随高度的上升而上升
中间层 55～85km 气温随高度的上升而下降
暖层 85～500km 气温随高度的上升而上升
外层 500km 以上 气温随高度的上升而上升
3．大气的温度一直呈逐渐上升的趋势的高度下界在( D ) A．8km B．12km C．28km D．85km
【解析】暖层以上，气温随高度上升而上升，暖层下界为 85km。
4．大气垂直分层中，天气现象复杂多变的是( D ) A．高层大气 B．电离层 C．平流层 D．对流层
【解析】要形成云、雨、雾等复杂多变的天气现象必须具备：足够的 水汽、适量的凝结核、空气的上升运动。平流层气温是上热下冷，无空气 对流运动，且缺乏水汽和固体杂质，因而无复杂的天气现象。只有对流层 既有空气对流运动，又集中了几乎全部的水汽和固体杂质，因而形成了复 杂多变的天气现象。
夯实基础
选择题 1．关于大气组成成分及其作用的叙述，正确的是( C ) ①二氧化碳对地面有保温作用； ②干洁空气的主要成分是氧和氢； ③水汽和固体尘埃集中在高层大气中； ④臭氧能大量吸收太阳紫外线 A．①② B．①③ C．①④ D．②④
【解析】低层大气由干洁的空气、水汽和悬浮在大气中的固体杂质组 成。干洁空气由氧、氮、二氧化碳、惰性气体等组成。氮是地球上生物体 的基本成分；氧是人类和一切生物维持生命活动所必需的物质；二氧化碳 是植物进行光合作用的重要原料，对地面有保温作用；臭氧能大量吸收太 阳光线中的紫外线，使地面上的生物免受紫外线的伤害，而少量穿透大气 到达地面的紫外线对人和生物恰是有利的。
(3)此温度计的液柱高度还受外界的大气压强的影响，当外界压强增 大时，管内液柱也会随着升高，可能会误认为是温度降低了。
【例 5】 液体温度计是利用液体热胀冷缩的性质制成的。用两种不 同的液体做成两支温度计，刻度的方法，都按照摄氏度的方法。现在用这 两支温度计分别去测量两个物体的温度，下列说法正确的是( C )
2．一些重大污染事件的发生，除因污染严重外，还与重要现象“逆 温”有关，逆温层的存在使空气处于稳定状态，空气中的垂直运动受到抑 制，工厂里烟煤燃烧排放的烟尘、汽车尾气和地面上扬起的尘埃等有害气 体聚集在空中不易向上扩散和稀释，造成严重的空气污染。
【例 1】 已知在大气的对流层离地面越高，大气压强越小，温度也 越低，现有一气球由地面向上缓慢升起，则大气压强与温度对此气球体积 的影响是( D ) A．大气压强减小有助于气球体积增大，温度降低有助于气球体积增大 B．大气压强减小有助于气球体积减小，温度降低有助于气球体积减小 C．大气压强减小有助于气球体积减小，温度降低有助于气球体积增大 D．大气压强减小有助于气球体积增大，温度降低有助于气球体积减小
A．只要两支温度计的读数相等，被测两物体的实际温度就相等 B．如果两支温度计读数相等，被测两物体实际温度肯定不等 C．最少存在两个温度值，读数如相等，被测两物体的实际温度也相 等 D．最多只存在一个温度值，读数如相等，被测两物体的实际温度也 相等
【解题思路】 设这两支温度计分别为温度计 A，温度计 B。因为不 同液体膨胀率不同，而刻度又是相同的，当用两支温度计 A、B 测第一个 物体时，可以得到两个不同的温度 CA1、CB1，测第二个物体时得到 CA2、 CB2，CA1 一定不等于 CB1，CA2 一定不等于 CB2，故选项 A、B 错误。当两 个物体实际温度相等时：CA1＝CA2、CB1＝CB2；故选项 C 正确。当两个物 体实际温度不等时，存在三种可能：①四个温度值都不相等。②CA1＝CB2， CA2 一定不等于 CB1。③CA2＝CB1，CA1 一定不等于 CB2。最多存在 4 个温 度值，故选项 D 错误。综上所述，故选 C。
温度(℃)
17 19 21 23 25 27
高度 h(cm)
30.0 24.9 19.7 14.6 9.4 4.2
相邻高度的高度差 Δh(cm)
5.1 5.2 5.1 M 5.2
(1)在不同温度下，课题组分别测出了对应的水柱高度 h，记录的实验 数据如上表所示：根据表中数据，计算出空格 M 内的相邻高度的高度差 数值为________m。
2．气象探测气球可以从地面上升到 30000m 的高空，气球在上升过 程中一路遇到的情况可能是( D )
A．气温越来越高 B．气温越来越低 C．一直处于对流层 D．可到达对流层和平流层
【解析】大气层的层序、高度和气温分布特点见下表：
层序 高度
气温分布特点
对流层 0～12km 气温随高度的上升而递减
三、温度计的发展史 【例 4】 我市某中学有一个“温度计探究”综合课题小组，开展了 有关温度计的专题探究。他们通过查阅资料得知世界上最早的温度计是意 大利科学家伽利略(1564－1642)于 1593 年发明的。其结构为：一根麦秆 粗细的玻璃管，一端与鸡蛋大小的玻璃泡相连，另一端竖直插在水槽中， 并使玻璃管内吸入一段水柱，根据管内水柱高度的变化，可测出相应的环 境温度。为了探究“伽利略温度计”的工作过程，课题小组的同学按照资 料中的描述，自制了如图所示的测温装置，图中 A 为一个小塑料瓶，B 为 饮料吸管，通过一个软木塞与 A 连通，吸管的下端竖直插在一个大水槽中， 使吸管内外的水面有一高度差 h。经过讨论，课题组精心设计了一份实验 方案，并认真地进行实验探究：
_______________________________________________________________ _________(至少写出一点)。
【答案】(1)0.052 (2)①降低 ②由小到大 (3)管中的水柱高度还会 受到外界大气压的影响
【解题思路】 (1)根据表中的数据 h4＝14.6cm 和 h5＝9.4cm 可以计 算出空格 M 内的相邻高度的高度差值 Δh4＝h4－h5＝14.6cm－9.4cm＝ 5.2cm＝0.052m。
【例 6】 如图所示，把两支相同的温度计并列在一起，把其中一支 温度计下端玻璃泡包上湿纱布并将纱布浸在水中，就制成了“干湿温度 计”。
把干湿温度计放在教室里，两支温度计示数较低的是________球温度 计(选填“干”或“湿”)。其原因是: ______________________________ ______________________________________________________________。
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科学
第二章 天气与气候
内容索引
第七讲 大气层与气温
讲解部分 秘密 1．大气层高度与温度气压的关系：
大气的铅直温度廓线 注：开尔文温度(K)和人们习惯使用的摄氏温度相差一个常数 273.15， 即 T＝t＋273.15(t 是摄氏温度的符号)。
(2)①从表中的数据，当温度为 17℃、19℃、21℃、23℃、25℃、27℃ 时，对应的水柱高度 h 分别为：30.0cm、24.9cm、19.7cm、14.6cm、9.4cm、 4.2cm。可以得出水柱高度随着温度的升高而降低；
②由①可以得出，当水柱越低时，温度越高，因此从上往下看，温度 值由小变大。
(1)刻度盘上的温度值沿顺时针方向是增大还是减小？
(2)现在知道细铜棒的长度随温度的变化关系式为 L＝L0(1＋at)，a＝ 1.7×10－5/℃，指针的总长度为 7cm，且 ab＝bc＝1cm。当细铜棒的温度 为 0℃时，指针指在刻度盘的中央 0 刻度的地方，细铜棒的左端正好和指 针上的 b 点相接触，指针有 0 刻度的两侧能够转过的角度均为 30°。求此 温度计的测量范围。
【例 3】 在地球的南极上空出现的臭氧空洞，其元凶是( B ) A．地球的温室效应 B．人类使用的空调化石燃料，逸出的氟利昂、氯氟烷等物质 C．阳光中的大量紫外线作用 D．大气中的二氧化碳浓度超标
【解题思路】 在地球的南极上空出现的臭氧空洞，其主要原因是人 类使用的空调、冰箱中逸出的氟利昂、氯氟烷等物质。故选 B。
【答案】(1)温度值沿顺时针方向是增大； (2)可测量的温度范围是－169.7℃至 169.7℃。
【解题思路】 (1)因为温度升高时，体积膨胀，推动指针顺时针旋 转，所以刻度盘上的温度值沿顺时针方向是增大；
(2)如图，Δx＝bc×tan30°＝1cm×0.577＝0.577cm＝5.77×10－3m， 因为 L＝L0(1＋at)， 温度升高时，2m＋5.77×10－3m＝2m×(1＋1.7×10－5t1)……① 温度降低时，2m－5.77×10－3m＝2m×(1＋1.7×10－5t2)……② 联立①②，解得：t1＝169.7℃，t2＝－169.7℃，
5．人类大量使用氟利昂作制冷剂，使得臭氧层遭到破坏，假如大气 中的臭氧层完全消失，下列猜想最有可能成为现实的是( B )
A．对流层的空气将不再对流 B．平流层的气温将随高度的增加而降低 C．飞机不能在平流层里飞行 D．陨石经过大气层将不会被烧毁 【解析】对流层空气的气温是上冷下热，因此形成对流；因为臭氧层 吸收紫外线的能量，使得平流层气温随高度的增加而升高，如果没有臭氧 层对紫外线能量的吸收，则平流层气温特点将与中间层气温特点相似；飞 机选择在平流层飞行，是因为平流层没有对流层那样显著的对流运动，与 臭氧层没有太大的关系；空气中的氧气能使陨石燃烧，只要氧气存在，陨 石仍将被烧毁。
【解题思路】 对流层中，暖空气盖在冷空气上会形成“逆温”。即 在对流层的某高度上，高度越高，气温越高，只有 B 符合。故选 B。
二、臭氧层空洞问题 臭氧(O3)，在常温下，它是一种有特殊气味的淡蓝色气体。臭氧主要 存在于距地球表面 20～50km 的同温层下部的臭氧层中。在常温常压下， 稳定性较差，可自行分解为氧气。臭氧具有青草的味道，吸入少量对人体 有益，吸入过量对人体健康有一定危害(不可燃，纯净物)。氧气通过电击 可变为臭氧。
(2)通过表中数据分析，可得出结论： ①水柱高度 h 随温度的升高而________(选填“升高”“降低”或 “不变”)； ②若在不同的高度，吸管上刻有对应的温度值，则吸管上温度的数值 从上往下看，依次是____________(选填“由大到小”或“由小到大”)。 (3)通过实验探究，课题组同学还发现，若用此“伽利略温度计”来 测温度，还存在一些不足之处，其中主要的不足之处是