冷热不均引起大气运动重点练习解析

- 1 -第二章 地球上的大气第一节 冷热不均引起大气运动目标定位1运用图示说明大气的受热过程。2.通过实验说明热力环流的形成，并且能够用事实解释自然界中的热力环流。3.运用图示解释风的形成。4.结合物理上力的合成原理进行图文分析，形成跨学科综合分析能力。核心点一 大气的受热过程由图可知：(1)“太阳暖大地”：太阳辐射能是地球最主要的能量来源。太阳辐射在穿过大气层时，部分能量被吸收( 臭氧和氧原子吸收大部分波长较短的紫外线，水汽和二氧化碳吸收一部分波长较长的红外线) 和反射( 云层和大颗粒尘埃反射作用较强 )；大部分透过大气层射到地面，地面因吸收太阳辐射能而增温。(2)“大地暖大气”：地面增温的同时向外辐射热量。相对于太阳短波辐射，地面辐射是长波辐射，除少数透过大气返回宇宙空间外，绝大部分被近地面大气中的水汽和二氧化碳吸收，使大气增温。(3)“大气还大地”：大气在增温的同时，也向外辐射热量，既向上辐射，也向下辐射，其中大部分朝向地面，称为大气逆辐射，大气逆辐射把热量还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到了保温作用。方法技巧图示法记忆太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射与大气温度变化的关系- 2 -核心点二 热力环流的形成与常见的热力环流1 热力环流的形成2常见的热力环流(1)海陆风白天在太阳照射下，陆地增温快，气温比海上高，空气膨胀上升，高空气压升高，空气由陆地流入海洋；近地面，陆地形成低气压，海洋上空因有空气下沉，形成高气压，使近地面空气由海洋流入陆地，形成海风(如图 a)。夜间，陆地降温快，气温比海上低，空气冷却收缩，地面气压比海面高，使近地面空气由陆地吹向海洋，形成陆风(如图 b)。(2)山谷风白天，山坡接受太阳辐射强，空气增温强烈，暖空气沿坡爬升，形成谷风(如图 c)；夜间因山坡空气迅速冷却，密度增大，因而沿坡下滑，流入谷底，形成山风(如图 d)。(3)城市风城市人口集中，工业发达，居民生活、工业生产和交通工具消耗大量的煤、石油、天然气等燃料，释放出大量的人为热，因而导致城市气温高于郊区，使城市犹如一个温暖的岛屿，人们称之为“城市热岛” 。由于城市热岛的存在，引起空气在市区上升，在郊区下沉，下沉气流又从近地面流向城市中心，在市区和郊区之间形成了小型的热力环流(如下图) ，称为城市风。- 3 -思维拓展 热力环流是大气运动的一种最简单的形式，它是空气在立体空间的运动形式。这部分内容的难点在于对垂直方向上气压分布的分析。突破这一难点，需要牢记两点：第一，垂直方向上气压随高度增加而递减；第二， “高气压”和“低气压”是指同一水平面相比较。核心点三 大气的水平运动大气水平运动(风)的方向受水平气压梯度力、地转偏向力、 摩擦力的共同作用。1水平气压梯度力(1)方向：垂直于等压线，从高压指向低压。(2)影响：大气水平运动的原动力，既决定风向，又影响风速。只受水平气压梯度力的作用，风向垂直于等压线并指向低压(这种风仅在空气质点做水平运动的初始状态存在) 。水平气压梯度力越大，风速越大。如下图：2地转偏向力(1)方向：与风向垂直，北半球偏右，南半球偏左。(2)影响：只影响风向，不影响风速；北半球右偏，南半球左偏。在水平气压梯度力的作用下，风速增大，地转偏向力也增大，当地转偏向力与水平气压梯度力大小相等，方向相反，即二力达到平衡状态时，风向与等压线平行不再偏转。这种风仅在高空( 摩擦力较小，忽略不计 )存在。如下图：3摩擦力(1)方向：与风向相反。(2)影响：既减小风速，也影响风向。近地面的风在水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力的共同作用下，风向与等压线之间成一夹角。当摩擦力、地转偏向力的合力与水平气压梯度力达到平衡(三力的合力为 0)时，风向斜穿等压线。如下图：- 4 -方法技巧等压线图判读时注意的问题(1)在等压线图上，确定任一点的风向。在等压线图中，过某点作等压线的垂线(由高压指向低压，并非一定指向低压中心) ，该方向为水平气压梯度力的方向。确定南、北半球后，面向水平气压梯度力方向向右(北半球) 或向左(南半球)偏转30 45角，画出实线箭头，即为经过该点的风向。如下图。(2)根据等压面(线) 的凸凹确定气压的高低。气压变化的基本规律：气压随海拔高度上升而下降。 若等压线向上凸(即向气压变低的方向凸)，则表明该处气压比同一海拔高度上的其他地方高，反之则低( 高低规律：凸高为高，凸低为低) ，如下图。在图上取一最大凸点 A，过 A 点作一水平线(即代表一等高面)，与其他一系列等压面相交，通过与各交点的值相比较可以看出，A 处气压值最大 (水平等压线的高低判断也符合规律)。类型 1 大气的受热过程和保温效应读“大气的保温作用示意图” ，完成下列问题。(1)上图中 A 表示 辐射， B 表示 辐射，C 表示 辐射。(2)由图可知，大气对地面之所以具有保温作用，就是因为大气吸收 使大气增温，同时又以 的形式把热量归还给地面的缘故。(3)太阳辐射和地面辐射相对而言，辐射波长较长的是 。(4)在寒冷的冬天，农民往往在麦田边燃烧大量的湿草来防御寒潮，试用所学知识解释其原理。答案 (1)太阳 地面 大气逆(2)地面辐射 大气逆辐射- 5 -(3)地面辐射(4)燃烧湿草可产生大量的浓烟，它可以强烈吸收地面辐射，然后又以大气逆辐射的形式把部分热量返还给地面，从而使地面辐射热量损失减少，降温减慢，减少寒潮造成的损失。解析 由图可以看出地面辐射的热量大部分被大气吸收，并以大气逆辐射的形式将部分热量返还地面，从而对地面起保温作用；天空中有云或烟雾，可以更多地吸收地面辐射，使大气逆辐射作用加强。云层和大颗粒尘埃的反射作用最强，故多云的白天或者扬沙天气时，太阳辐射弱，气温较晴朗的白天稍低。空气中的二氧化碳和水汽对长波辐射吸收强烈，其含量较大时，大气吸收的地面长波辐射较多，大气逆辐射增强，保温作用明显，故多云的夜晚比晴朗的夜晚气温稍高。变式练习 1 下图是“我国某地区两天的气温日变化曲线图” ，读图回答下列问题。(1)A、B 两条曲线中，表示阴天时气温变化的是 。(2)白天阴天，气温比晴天时较 ，这是由于 。(3)夜晚阴天，气温比晴天时较 ，这是由于 。(4)霜冻多出现在晴天夜里是因为_ 。答案 (1)B (2) 低 云的反射减少了到达地面的太阳辐射 (3)高 有云的夜晚，大气逆辐射更强，补偿了地面损失的热量 (4)晴天夜间大气逆辐射弱，地面降温幅度大解析 云量的多少既影响大气对太阳辐射的削弱作用，也影响大气对地面的保温效应。阴天时，白天大气对太阳辐射的削弱量大，夜晚对地面保温作用强，故昼夜温差小；晴天时，由于白天削弱量少，故气温高，而夜间逆辐射弱，故气温低，昼夜温差大，故夜间易发生霜冻。类型 2 热力环流的形成及高低气压判断下图为“北半球某地区上空等压面状况图” ，读图分析回答下列问题。(1)a、b 两个等压面中数值较大的是 ，理由是 。(2)在近地面，陆地与海洋比较，气压较高的是 。(3)仅考虑热力因素，在图中画出海陆间的热力环流。(4)此时，北半球为 季( 节)，判断理由是 。答案（1）b 近地面空气密度大 （2）海洋 （3）- 6 -(4)夏 陆地为低压，仅考虑热力因素，低压是因为大气受热膨胀上升而产生的，所以陆地气温高于海洋，为夏季。解析 本题主要考查学生对等压面知识的理解和应用。由图可知与海洋对应的高空等压面下凹，近地面等压面上凸，然后结合“高高低低”规律，即等压面向“高”空弯曲，此处气压比同一水平面上其他各点“高” ；等压面向“低”空弯曲，此处气压比同一水平面上各点“低” 。季节的判断需依据海陆热力性质的差异。第(1) 题，同一地区地面与高空比较，总是近地面气压高于高空气压。因为越往高空大气越稀薄，气压越低。第(2)题，解答该题要注意两点，一是可用“高高低低”规律，即等压面向“高”空弯曲，此处气压比同一水平面上其他各点“高” ，等压面向“低”空弯曲，此处气压比同一水平面上各点“低” ；二是高、低压的比较前提是同一水平面上的比较。第(3)题，热力环流的绘画切入点是根据等压面知识找出近地面海洋、陆地何处气压低，何处遇热，何处受冷，进而根据热力环流四过程即受热不均垂直运动同一水平面气压差异水平运动画出。第(4) 题，判断季节时，还应该理解海陆热力性质差异海水热容量大于陆地，海水升温慢降温也慢，陆地则相反，这样冬季气温海洋高于陆地，夏季气温海洋低于陆地。等压面图的判断（1）无论高空还是近地面，等压面向上凸起的地方是高气压，等压面下凹的地方是低气压（可简化为“上凸高压，下凹低压” ） ，因近地面与高空气压类型相反，故同一地区近地面与高空的等压面凹凸方向相反。（2）在水平方向上，气流是从等压面上凸的地方（高压区）水平流向下凹的地方（低压区） ；在同一地点的竖直方向上，高空的高压也比低空的低压气压低。（3）热力环流中，近地面温度较高的地点为低气压区。变式练习 2 下图是“某地高空等高面与等压面关系示意图” 。读后完成下列问题。(1)图中点至点，气压最高的是 ，气压最低的是 。(2)A、B 两地受热的是 ，该地空气垂直运动的原因是 ；冷却的是 ，该地空气垂直运动的方向是 。(3)用带有方向的箭头画出热力环流。答案 (1) (2)B 受热膨胀 A 下沉 (3)近地面由 A 流向 B，高空由 B 地的高空流向 A 地的高空；垂直方向是 A 地下沉，B 地上升。图示如下：解析 本题主要考查有关热力环流形成的知识。解答本题的关键是从高空等压面的凸凹- 7 -入手，逐步推理。从图中可以看出在 A 地 3 000 米高空附近等压面下凹， B 地等压面上凸，B 地高空的气压高于 A 地高空的气压(或点气压大于点气压，、三点气压相等，点气压又大于点气压，故点气压大于点气压)，这说明 A 地空气下沉，B 地空气上升，从而可以判断 A 地冷却，B 地受热，高空气流从 B 地高空流向 A 地高空，近地面气流从 A地流向 B 地。类型 3 等压线图中风向的确定与风力大小比较读“北半球近地面风向示意图” ，分析回答下列问题。(1)力的名称：a ，c ，d (2)a 力的指向与等压线之间呈现什么关系？ ，其方向由 指向 。(3)若无 d，只受 a、c 影响，b 最终将与 平行。(4)在实际大气中，b 与等压线之间_。答案 (1)水平气压梯度力 地转偏向力 摩擦力(2)垂直于等压线 高压 低压(3)等压线(4)并不完全平行，而是有个交角解析 从图中可以看出，箭头 a 是垂直于等压线，并且从高压指向低压，所以是水平气压梯度力。箭头 b 是大气实际水平运动的方向(风向) 。由图可见，风向与等压线或水平气压梯度力(a)之间有一个交角，与地转偏向力 (c)呈 90夹角，与摩擦力 (d)的方向相反，在实际大气中，b 同时受到三种力的作用，它与等压线斜交(北半球向右偏) ，假设 b 同时只受到水平气压梯度力和地转偏向力两种力的作用，b 的方向将最终与等压线平行，不会继续右偏。判断风向要注意以下几个要素：（1）是高空还是近地面。（2）是北半球还是南半球。（3）等压线的数值是如何变化的。（4）等压线的疏密程度与风力大小的关系。变式练习 3 读图，完成下列问题。(1)图中甲点处的箭头表示甲点空气运动及受力状况，则各箭头分别表示：A ，B ，C ，D 。(2)该图分布在 (南、北 )半球。(3)画出图中乙点的风向。(4)该气压系统为 (高、低 )气压的一部分。(5)甲、乙两地风力较大的是 。答案 (1)水平气压梯度力 风向 地转偏向力 摩擦力(2)南 (3)略(西北风) (4)高 (5)乙- 8 -解析 由图可知，A 与等压线垂直，为水平气压梯度力，故 B 为风向；C 与风向垂直，为地转偏向力；D 与风向相反，为摩擦力。相对于水平气压梯度力左偏，为南半球。由 A 的方向可知，该系统为高气压的一部分(即高压脊) 。乙处等压线较甲处密集，风力较大。1近地面大气的直接热源是( )A地面辐射 B大气辐射 C太阳辐射 D大气逆辐射答案 A解析 大气对太阳辐射的直接吸收能力很弱，而对地面辐射的吸收能力很强，地面是近地面大气的直接热源。2关于热力环流的叙述错误的是( )A热的地方在近地面形成低压，高空为高压B在热力环流形成后，水平方向上气流由高压区流向低压区C热力环流是大气运动的一种最简单的形式D在热力环流系统中，气流不一定由高压流向低压答案 A解析 在热力环流系统中，在垂直方向上由于空气冷却，会出现由低压流向高压的现象。热的地区不一定在近地面形成低压，如副热带地区。3下列辐射中波长最短的是( )A地面辐射 B太阳辐射 C大气逆辐射 D大气辐射答案 B解析 看波长的长短，可比较温度的高低，一般来说，温度越高，物体辐射波长越短。4下列四个箭头能表示北半球近地面风向的是( )Aa Bb Cc Dd答案 C解析 根据风向是由高压区指向低压区，可判断 C、D 选项可能正确，又由于是北半球，在地转偏向力的作用下，风向右偏，故排除 D，选 C 项。由于城市人口集中，工业发达，释放出大量的人为热量，导致城市气温高于郊区，从而引起城市和郊区之间的小型的热力环流，称之为城市风。读“城市风示意图” ，回答 57 题。5市区与郊区相比，近地面( )A气温高，气压高 B气温高，气压低- 9 -C气温低，气压低 D气温低，气压高6若在图中布局化工厂，为了减少城市风对市区空气的污染，应选择( )A.甲 B乙 C丙 D丁7根据城市风的原理，今后城市造林的重点应该在( )A市区 B近郊区 C远郊 D农村答案 5.B 6.C 7.B解析 由于城市人口集中、工业发达，释放出大量的人为热，因此市区气温比郊区高，空气受热上升，近地面气压低于郊区。近地面风由郊区吹向市区。为了防止城市风把污染物带入市区，在只考虑城市风的前提下，新建化工厂应该布局在城市风环流之外。而近郊区是城市风吹向市区的必经之路，若在近郊区植树造林，对于改善城市大气质量有很大帮助。下图中各箭头及其代表符号、表示太阳、地面、大气、宇宙空间之间的热力作用，其中包括太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射、大气对太阳辐射的削弱作用( 吸收、反射和散射)。读图回答 89 题。8我国青藏高原的纬度比云贵高原高，但年太阳辐射总量比云贵高原大，其原因主要与图中的哪个因素数值大小有关( )A B C. D9四川盆地与青藏高原纬度相当，但年平均气温比青藏高原高得多，其原因与图中的哪个因素数值大小有关( )A B C D答案 8.A 9.C 解析 第 8 题，从图中可看出是大气对太阳辐射的削弱作用，是太阳辐射，是地面辐射，是大气逆辐射，是大气辐射。青藏高原太阳辐射强主要原因是地势高、空气稀薄，从而导致大气削弱作用较小，使到达地面的太阳辐射较多。第 9 题，四川盆地由于地势低，导致冷空气不易进入，暖空气与外界交换慢则气温较高；与青藏高原相比主要是地势不同导致大气密度、水汽含量等不同，则大气对地面的保温作用不同，具体说就是大气逆辐射的差异导致两地气温差异。10读“等压线图”(单位：百帕 )，回答问题。(1)假设此图是近地面等压线图，A 处吹东北风，则 A 点位于 (南或北)半球。(2)假设此图是高空等压线图，A 处吹正南风，则 A 点位于 (南或北)半球。(3)如果此图位于中国河南省，在不考虑摩擦力和地转偏向力的情况下，A 点吹风。答案 (1)南 (2) 北 (3) 东- 10 -解析 由题目可以获得以下主要信息：在不同半球，不同地区风向不一定相同；影响风向的因素有地转偏向力、水平气压梯度力、摩擦力。解决本题的关键是分清三种力对风的具体影响。第 (1)题，风是指大气的水平运动，其方向受三种力的影响即水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力。当三种力平衡时，近地面风向与等压线成一夹角，北半球右偏，南半球左偏。已知风向为东北风，逆向推理可知 A 点位于南半球。第 (2)题，假设条件是“高空等压线” ，因此可以不考虑摩擦力，根据已知风向同样可以逆向推理得知 A 点位于北半球。第(3)题，解答的关键是排除定向思维的干扰，因为题干已说明不考虑摩擦力和地转偏向力，在这个假设条件下，风向垂直于等压线由高压吹向低压。2009 年 3 月 15 日晚到 16 日晨，北京市区出现大雾，大部分地区能见度小于 500 米，有些地方的能见度只有几十米。大雾严重影响了人们的户外活动。据此回答 12 题。1初冬时节北京等地区时有大雾的原因是( )A昼夜温差减小，水汽易凝结，但风力微弱，水汽不易扩散B昼夜温差减小，水汽不易凝结，直接悬浮于大气中C昼夜温差较大，水汽不易凝结，直接附着在地面上D昼夜温差较大，水汽易凝结，且该季节晴朗天气多，有利于扬尘产生2白天的大雾天气使空气能见度降低的主要原因是( )A大雾削弱了地面辐射 B大雾对太阳辐射具有反射作用C大雾改变了太阳辐射的波长 D大雾增强了大气逆辐射答案 1.D 2.B解析 第 1 题，北京等地区深秋、初冬时节，晴朗天气多，昼夜温差大，并且降水少，扬尘较多，水汽易凝结，从而形成大雾。第 2 题，白天的雾通过反射削弱了到达地面的太阳辐射，因而空气能见度较低。3下列四幅示意图中，正确的是( )答案 D解析 白天时，陆地增温快，气温比海上高，空气上升(近地面) ，陆地形成低气压，海洋上空因有空气下沉，形成高气压，使近地面空气由海洋流入陆地，形成海风，选项 D 正确。4等压线是某一水平面上气压相同各点的连线。下列四幅等压线图中，P 点所在位置风力最大的是( )- 11 -答案 C解析 风力大小与等压线疏密程度有关。本题等压线疏密程度一样，且比例尺相同，则等压线气压差越大，等压线越密集，风力就越大。下图示意某一等高面。M、N 为等压线，其气压值分别为 PM、P N，M、N 之间的气压梯度相同。是只考虑水平受力，不计空气垂直运动时，O 点空气运动的可能方向。回答57 题。5若此图表示北半球，P MPN，则 O 点风向为( )A或 B或 C或 D或6若此图表示高空等高面，P MPN，则 O 点风向应考虑两种情况，近地面为，高空由于忽略摩擦力的作用，风向向右偏转至与等压线平行，即为。第 6 题，高空空气不考虑摩擦力，所以风向应与等压线平行。由于不确定此图所在半球，所以在北半球高空应为，在南半球高空应为。第 7 题，在近地面，水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力共同影响风向和风速。两力的合力与另一力的方向成 180角。8我国