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第一讲 地球的宇宙环境
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基 础 回 扣
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知识点一:地球的宇宙环境
1.多层次的天体系统
(1)天体
天体是宇宙间物质的存在形式,是各种星体和星际物质的通称,分
为自然天体和人造天体。
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(2)天体系统的层次
自然天体:星云、恒星、行星、卫星、彗星、流星体、星际物质
人造天体:人造卫星、空间站、宇宙飞船
(3)天体系统
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目前能观测到的宇宙,半径约为140亿光年。日地平均距离约为1.5亿
千米。
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2.太阳系八大行星示意图
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(1)八大行星分类
①类地行星:水星、金星、地球、火星。
②巨行星:木星、土星。
③远日行星:天王星、海王星。
(2)运动特征
①同向性:绕日公转方向都是自西向东。
②近圆性:绕日公转的轨道形状近似圆形。
③共面性:轨道面几乎在同一平面上。
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(3)小行星带位于火星轨道与木星轨道之间;哈雷彗星的公转方向与
八大行星的公转方向相反(自东向西)。
3.地月系
指地球与其天然卫星月球组成的天体系统。月球在围绕地球公转的
同时也在自转。月球自转的方向和周期与其公转的方向和周期完全
一样。月球本身不发光,我们看到的月光是月球反射的太阳光。火
星、木星、土星、天王星、海王星与它们的卫星,也组成了类似于
地月系的天体系统。
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知识点二:地球存在生命的条件
1.宇宙环境
(1)稳定的光照条件——太阳较稳定。
(2)安全的运行轨道——大小行星各行其道,互不干扰。
(3)日地距离适中。
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2.自身条件
(1)自转周期适中——白天升温和夜晚降温不强烈,保证生命物质的
生存和发展。
(2)适当的地球体积和质量——适当的引力,形成适宜的大气层。
(3)地球的物质演变——形成海洋和液态水。
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知识点三:太阳对地球的影响
1.太阳辐射
(1)太阳辐射
①概念:太阳以电磁波的形式向四周放射能量,称为太阳辐射。因
为太阳辐射主要集中在波长较短的可见光波段,因而也称为短波辐
射。因为太阳系中太阳的温度最高,辐射便以太阳为中心。传递热
量的形式就是辐射,总体以温度高的物体为中心向周边放射热量(能
量)。如果一个区域内大气温度较高,则辐射以大气为中心,称为大
气辐射。同理,地面温度较高时,辐射以地面为中心,称为地面辐
射。太阳辐射为短波辐射,地面辐射及大气辐射属于长波辐射。
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②影响太阳辐射强度的因素
a.纬度高低:纬度越低,正午太阳高度越大,到达地面的太阳辐射
越多。
b.白昼长短:白昼时间越长,日照时数越长,太阳辐射强度越大。
c.天气状况:晴天云量少,大气对太阳辐射削弱少;阴雨天云层厚,
大气对太阳辐射的削弱作用强。
d.地势高低:海拔越高,大气越稀薄,对太阳辐射削弱越少,太阳
辐射强度越大。
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③我国太阳年辐射总量的空间分布
总体特征:从东部沿海向西部内陆逐渐增强。青藏高原是我国太阳
辐射最强的地区,四川盆地是我国太阳辐射最贫乏的地区。
特别提示:太阳辐射的强弱与气温高低并不能等同。青藏高原在我
国是太阳辐射最强的地区,但也是我国夏季气温最低的地区。因为
青藏高原虽然太阳辐射强,但大气稀薄,大气吸收的热量少,保温
作用弱。
我国太阳辐射的空间分布如下图所示。
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(2)太阳辐射对地球的影响
太阳以各种各样的形式给地球提供能量。
◇直接提供的光、热(维持生物的生长)。
◇维持地表温度,促进地球上的水、大气运动和生物活动。
◇煤、石油等是地质历史时期生物固定以后积累下来的太阳能。
◇是生活和生产中多种能源的来源。
特别提示:能量主要来自太阳辐射的能源有太阳能、煤、石油、天
然气、风能、水能、生物能等。
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2.太阳活动
人类能直接观测到的太阳,是太阳的大气层。它从外到里分为日冕、
色球和光球三层,平时肉眼直接可见的是太阳的光球层(发出的可见
光最多、最亮)。
太阳活动:太阳释放能量的不稳定性造成大气层中不同圈层各种不
同活动现象的总称。
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活动
类型
概念 成因 特点 对地球的影响
黑子
太阳光
球层中
高速旋
转的气
体涡旋
温度比
光球层
的平均
温度低
1000~
1500 K
太阳活
动的主
要标志;
活动周
期约为
11年
①影响地球的气候变化,太阳活动高
峰年激烈天气现象出现的概率增加;
②影响地球上的无线电短波通信;
③扰乱地球磁场,引起电磁扰动,产
生磁暴现象;
④在两极地区的夜空出现极光现象
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活动
类型 概念 成因 特点 对地球的影响
耀斑
太阳
色球
层激
烈的
能量
爆发
太阳色球
层以射电
爆发和高
能粒子喷
发等方式
放出辐射
能
耀斑爆
发是太
阳活动
最激烈
的显示
①影响地球的气候变化,太阳活动高
峰年激烈天气现象出现的概率增加;
②影响地球上的无线电短波通信;
③扰乱地球磁场,引起电磁扰动,产
生磁暴现象;
④在两极地区的夜空出现极光现象
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活动
类型 概念 成因 特点 对地球的影响
太阳
风
日冕层
出现的
高速带
电粒子
流
日冕层
温度高,
使带电
粒子运
动的速
度加快
带电粒
子常脱
离太阳
的引力
飞向宇
宙空间
①影响地球的气候变化,太阳活动高
峰年激烈天气现象出现的概率增加;
②影响地球上的无线电短波通信;
③扰乱地球磁场,引起电磁扰动,产
生磁暴现象;
④在两极地区的夜空出现极光现象
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典 例 精 析
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例1 2017年2月23日,美国国家航空航天局(NASA)与比利时天文学
家团队宣布:在距离地球39光年的“TRAPPIST-1”恒星系统的七颗
行星中,有三颗位于宜居带。“TRAPPIST-1”的质量和表面温度,
分别约为太阳的1/10和1/2。图示为“TRAPPIST-1”天体系统示意图。
据此回答(1)~(2)题。
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(1)该图所示的天体系统级别类似于 ( )
A.地月系 B.太阳系
C.银河系 D.河外星系
B
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(2)天文学上的“宜居带”是指恒星周围适宜生物繁衍的区域。材料中
的“宜居带”与“TRAPPIST-1”的距离最有可能 ( )
A.大于海王星与太阳的距离
B.相当于木星与太阳的距离
C.相当于地球与太阳的距离
D.小于地球与太阳的距离
D
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【解析】第(1)题,太阳是一颗恒星,太阳系就是以太阳为中心的一
个恒星系统。由题干中“TRAPPIST-1”的质量和表面温度,分别约
为太阳的1/10和1/2”可知,“TRAPPIST-1”是类似于太阳的能发光
的一颗恒星。由此可知,“TRAPPIST-1”系统是一个类似于太阳
系的恒星系统。所以选B。
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第(2)题,若“TRAPPIST-1”质量与太阳相似,那么“宜居带”与
“TRAPPIST-1”的距离相当于地球与太阳的距离。从材料可知,
“TRAPPIST-1”的质量和表面温度,分别约为太阳的1/10和1/2,
故“宜居带”与“TRAPPIST-1”的距离应小于地球与太阳的距离。所
以选D。
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例2 读图,回答(1)~(2)题。
(1)M地的年日照时数比N地多,其主要原因是M地( )
A.纬度较低 B.地势较高
C.气候干旱 D.白昼较长
C
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(2)N地的年太阳辐射总量比M地丰富,其主要原因是N地 ( )
A.地势高,大气稀薄 B.海拔高,多冰雪
C.纬度低,太阳高度大 D.气候干旱,光照强
A
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【解析】第(1)题,M地为热带沙漠气候,降水少,晴天多;N地位于
喜马拉雅山脉迎风坡,降水丰富,日照时数少。
第(2)题,N地海拔高,大气稀薄,到达地面的太阳辐射总量多。
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例3 (2018·模拟)屋顶太阳能发电就是在房屋顶部固定
安装光伏电池进行发电,当阳光直射太阳能板时发电效果最好。下
图是杭州(约30°N)某居民安装屋顶太阳能的设计简图。据此完成
(1)~(2)题。
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(1)限制屋顶太阳能发电大规模推广的原因是( )
①发电设备投资较大,成本较高 ②发电量不稳定
③占用土地面积大 ④无污染,可再生
A.①③
B.①②
C.③④
D.②④
B
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(2)正常年份,该屋顶太阳能发电量最小的时段是( )
A.12月中旬至次年1月中旬
B.6月中旬至7月中旬
C.7月中旬至8月中旬
D.3月中旬至4月中旬
B
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【解析】第(1)题,阳光直射太阳能板时发电效果最好,不同季节甚
至一天中的不同时刻屋顶太阳能的发电量也不同,而且屋顶太阳能
发电设备投资较大,成本较高。投资大,收益不稳定,导致其难以
大规模推广。故选B。
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第(2)题,太阳能发电靠阳光。正常年份,6月中旬至7月中旬,杭州
所在的地区受准静止锋的影响,阴雨天气多,太阳光被削弱最多,
屋顶太阳能发电量最小。
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基 础 冲 关
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北京时间2017年9月15日,“卡西尼”号航天器结束了长达13年的土
星探测使命,以主动坠毁的方式坠入土星大气层。下图为太阳及太
阳系八大行星示意图。据此完成1~2题。
1.“卡西尼”探测器主要探测的行星是( )
A.甲 B.丙 C.己 D.庚
C
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2.对“卡西尼”探测器向地面传送信息易产生干扰的是( )
A.太阳活动 B.太阳辐射
C.地球自转 D.昼夜交替
A
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【解析】第1题,太阳系八大行星,按与太阳的距离由近及远依次
是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。图中己
为土星,C正确;甲是水星、丙是地球、庚是天王星,A、B、D错误。
第2题,当太阳活动强烈时,其发射的高能带电粒子流进入地球大
气层,会引起大气层中电离层扰动,使地球上无线电短波通信受到影
响,甚至出现短暂的中断,故太阳活动会干扰探测器向地面传送信息,
A正确。
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2019年1月,“嫦娥四号”月球探测器首次实现在月球背面着陆。读
图,完成3~4题。
3.“嫦娥四号”探测器的目标天体属于( )
A.恒星
B.卫星
C.行星
D.彗星
B
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4.在月球绕地球运行的过程中,月球探测器( )
A.在①处经受太阳高温考验
B.在①处观测不到水星和金星
C.在②处能拍摄到地球的照片
D.在②处可以观察到太阳黑子
A
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【解析】第3题,“嫦娥四号”探测器探测的是月球,而月球属于地
球的卫星,故选B。
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第4题,月球探测器在①处位于太阳和地球之间,处于太阳强光的
照射下,要经受高温考验,A正确;由于地球位于水星、金星的外
侧,在①处可以观测到水星和金星,B错误;②处位于地球的背面,
由于地球不能自己发光,②对着地球的一侧处于黑夜,不能拍摄到
地球的照片;同样,②处于背向太阳的一侧,由于地球的遮挡,它
不能拍摄到太阳黑子,D错误。
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2018年7月27日13时12分,发生了火星“大冲”现象。当时火星行至自
2003年8月至2035年9月间与地球距离最近的位置,红色的火星既大
又非常明亮。读图,完成5~6题。
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5.图中正确反映火星“大冲”时的位置的是( )
A.甲 B.乙
C.丙 D.丁
A
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6.火星自转周期为24小时37分,下列哪些现象与之有关( )
①光照稳定 ②表面温度适中 ③可能具有液态水 ④大气稀薄
A.①②
B.①③
C.②③
D.②④
C
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【解析】第5题,根据材料提示可知,发生火星“大冲”时,火星行
至与地球距离最近的位置,图中甲位置符合。
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第6题,火星自转周期为24小时37分,与地球自转周期接近,这使
得火星昼夜的温差不会相差太大,使得火星表面温度适中,从而可
能有液态水,而光照和大气稀薄情况与自转周期没有关系。
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读我国太阳年辐射分布局部图,回答7~9题。
7.下列四个城市中,太阳年辐射总量最丰富的是( )
A.兰州
B.台北
C.昆明
D.上海
C
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8.重庆比上海年太阳辐射量少的主要原因有( )
①纬度高 ②阴雨天多 ③盆地地形不利于水汽散发 ④日照短
A.①②③
B.②③④
C.①③④
D.①②③④
B
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9.假如你是一位太阳能热水器的营销员,在只考虑自然因素的情况
下,你到下列哪组城市营销最合理( )
A.北京、海口、贵阳
B.上海、重庆、台北
C.福州、广州、成都
D.昆明、兰州、郑州
D
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【解析】第7题,由图中的信息可知,兰州、台北、昆明、上海四地
的太阳年辐射总量分别为130~140、100~110、140~150、110~
120(J/cm2),故昆明的太阳年辐射总量最高。答案是C。
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第8题,据图分析可知,重庆与上海两地纬度相当,纬度因素并不是
造成两地太阳辐射差异的原因,①错误;重庆位于四川盆地的边缘地
区,盆地地形闭塞,近地面易出现逆温层,导致阴雨天多,日照短,
②④正确;重庆位于四川盆地的边缘地区,盆地地形不利于水汽散发,
③正确。综上分析可知,本题应选②③④,故选B。
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第9题,在只考虑自然因素的情况下,太阳能热水器的营销市场主要
指向太阳辐射量丰富的地区。由图可知,昆明、兰州、郑州年太阳辐
射量均较丰富,而贵阳、重庆、成都等城市均较低,可知营销最合理
的城市应为昆明、兰州、郑州。故选D。
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太阳能光热电站通过数以十万计的反光板聚焦太阳能,给高塔顶端
的锅炉加热,产生蒸汽,驱动发电机发电。据此完成10~11题。
10.我国下列地区中,资源条件最适宜建大型太阳能光热电站的是(
)
A.西北地区
B.珠三角地区
C.长三角地区
D.海南岛
A
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11.太阳能光热电站可能会( )
A.提升地表温度 B.干扰飞机电子导航
C.误伤途经飞鸟 D.提高作物产量
C
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【解析】第10题,西北地区气候干旱,晴天多,大气对太阳辐射
的削弱作用最小,在四地中年太阳辐射最强,最适宜建太阳能光热
电站,A正确。珠江三角洲地区、长三角地区和海南岛距海近,受
季风影响明显,阴雨天多,年太阳辐射都小于西北地区,B、C、D
错误。故选A。
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第11题,太阳能电站的使用,减少了二氧化碳等温室气体的排放,
全球变暖的效应减弱,不会提升地表温度,A错误。发电站不会干
扰电子导航,B错误。光热电站是依靠光能集聚产生的热能制造出
蒸气,利用蒸气推动发电机运转,强光、高热能可能会误伤途经的
飞鸟,C正确。光热电站的产品是电能,不能直接提高作物产量,D
错误。
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12.阅读下列材料,回答问题。
材料一 2016年7月5日,美国宇航局发布消息,已经在行星际空间
中飞行了近5年的“朱诺”号探测器成功进入木星轨道。它是从美国南
部的佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空的。
材料二 木星是太阳系八颗行星中体积和质量最大、自转最快的行
星。木星并不是正球形的,而是两极稍扁、赤道略鼓。木星主要由
氢和氦组成。
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(1)“朱诺”号木星探测器使用太阳能作为能源,但木星上太阳辐射能
相对较弱。为了保证“朱诺”号上的能源供应,应采取何种措施?
加大太阳能电池帆板的面积;采取措施使太阳能电池帆板始终对着
太阳。
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(2)与地球相比,木星有哪些条件有利于生物生存?有哪些条件不利于
生物生存?
有利条件:有安全、稳定的宇宙环境;太阳光照稳定。
不利条件:距太阳远,温度较低;缺少水分;缺少供生物呼吸的氧气。
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【解析】第(1)题,从增大太阳能帆板的面积及调整帆板的朝向等方
面回答。
第(2)题,注意从自身条件和外部条件两方面分析。
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能 力 提 升
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读2019年5月10日和15日中国国家天文台太阳活动情况预报中心发布
的太阳活动情况对比表,完成1~2题。
注:表中数值越大,代表面积越大。
时间 黑子群面积 耀斑 地磁场
5月10日 280 有弱耀斑 平静
5月15日 170 无耀斑 强磁暴
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1.有关太阳活动的理解,正确的是( )
A.黑子发生在太阳大气的色球层
B.黑子不可能产生磁场
C.耀斑发生在太阳大气的光球层
D.耀斑的温度高于太阳表面
时间 黑子群面积 耀斑 地磁场
5月10日 280 有弱耀斑 平静
5月15日 170 无耀斑 强磁暴
D
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2.致使5月15日地磁场产生强磁暴现象的太阳活动是( )
A.耀斑 B.太阳风
C.黑子 D.日珥
时间 黑子群面积 耀斑 地磁场
5月10日 280 有弱耀斑 平静
5月15日 170 无耀斑 强磁暴
B
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【解析】第1题,黑子发生在太阳大气的光球层,A错误;强磁场是
黑子的基本特征,B错误;耀斑发生在太阳大气的色球层,C错误;
耀斑是太阳大气高度集中的能量释放过程,其温度高于太阳表面,D
正确。
时间 黑子群面积 耀斑 地磁场
5月10日 280 有弱耀斑 平静
5月15日 170 无耀斑 强磁暴
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第2题,读表可知,5月15日太阳黑子数减少,不是5月15日地磁场产
生强磁暴现象的太阳活动,C错误;太阳风是太阳表层向外抛出的高
能带电粒子流,会扰乱地球磁场,B正确;读表可知,5月15日无耀
斑,不是5月15日地磁场产生强磁暴现象的太阳活动,A错误;日珥
是太阳表层向外伸展的气体云,不影响地磁场,D错误。
时间 黑子群面积 耀斑 地磁场
5月10日 280 有弱耀斑 平静
5月15日 170 无耀斑 强磁暴
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2019年1月3日,“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面之后,月球
车“玉兔二号”开始在月面上巡视探测。下图为“玉兔二号”留下的第一
道痕迹影像图。读图,完成3~4题。
3.图片中照射在月球上的太阳辐射最强能量主要集中在( )
A.紫外区
B.可见光区
C.红外区
D.X射线区
B
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4.“玉兔二号”留下的痕迹说明月面上存在着较厚的“月壤”(岩石风
化物),影响“月壤”形成的主要因素是( )
A.生物 B.风力
C.流水 D.温度
D
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【解析】第3题,太阳辐射按照波长分为紫外区、可见光区、红外区,
其中能量集中在可见光区。故选B。
第4题,由于月球表面不存在大气、生物及水源,因此月球岩石被风
化的外力作用主要来自温度。长期极大的昼夜温差,使岩石被风化
成颗粒较小的物质覆盖在月球表面。故选D。
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下图所示屋顶是由黑色太阳能“硅板”搭建的。风和日丽的白天,“屋
顶”将太阳能转化为电能,把富余的电能送入电网。据此回答5~6题。
5.在晴朗天气下,影响屋顶“硅板”获取太阳能最主要的因素是( )
A.太阳高度
B.日照时间
C.海拔
D.风力强弱
A
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6.综合区位条件考虑,目前可以推广太阳能屋顶的城市是 ( )
A.拉萨 B.成都
C.昆明 D.上海
D
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【解析】第5题,“硅板”获得太阳辐射的多少与太阳高度有直接关系。
一般太阳高度越大,单位时间内所获得的太阳辐射越多。
第6题,太阳能是清洁能源,适合在常规能源匮乏的地区推广。拉萨
消费市场小,技术水平低,难以推广,A错误;成都多云雾天气,获
取的太阳辐射少,B错误;昆明水电丰富,能源充足,C错误;上海
经济发达,常规能源匮乏,D正确。
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下图为一段时间内太阳黑子数与我国江淮地区梅雨强度的相关系数
分布图。读图,回答7~8题。
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7.太阳黑子数与梅雨强度 ( )
A.在湖北省的东南部呈正相关
B.在安徽省的大部分地区呈负相关
C.在图中西北部的相关性最小
D.正相关最大值出现在图中的东北部
D
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8.太阳黑子数达最大值时( )
A.江淮地区梅雨强度增大
B.通信卫星信号易受干扰
C.漠河地区出现极昼现象
D.耀斑爆发强度减弱
B
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【解析】第7题,由图可知,太阳黑子数与梅雨强度在湖北省的东南
部呈负相关,在安徽省的大部分地区呈正相关,A、B错误;图中西
北部的数值较大,说明相关性较大,C错误;正相关最大值出现在图
中的东北部,D正确。
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第8题,根据图中等值线可知,太阳黑子数达最大值时,江淮地区梅
雨强度有的地方增大,有的地方减小,A错误;此时耀斑活动也最强,
通信卫星信号易受干扰,B正确,D错误;漠河地区不会出现极昼现
象,C错误。
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读下图,回答9~10题。
9.形成图中a、b两地年太阳辐射总量差异的主要因素是( )
A.天气状况
B.洋流
C.纬度位置
D.地形
A
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10.由图可知,太阳辐射能( )
A.存在由低纬向两极递减的规律
B.大陆较同纬度近海的数值低
C.主要热带雨林气候区最为丰富
D.各纬度大陆东岸均较大陆西岸丰富
A
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【解析】第9题,读图,根据等值线的数值分布可知,b地的太阳辐射量多于a地。
两地的纬度相当,故非纬度位置的影响。两地均位于沿海地区,地形相同。a地
位于长江中下游地区,降水多,阴天多,获得的太阳辐射量较少。b地位于地中
海气候区,降水相对较少,晴天多,获得的太阳辐射量较多。所以,主要影响
因素是天气状况。
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第10题,根据图中的等值线分析,太阳辐射能存在由低纬向两极递
减的规律。大陆较同纬度近海的数值高。主要热带雨林气候区降水
多,阴天多,太阳辐射能较少。南北纬30°大陆东岸均较大陆西岸少。
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11.根据材料和图,结合所学知识,回答下列问题。
材料 年日照时数是指太阳直接辐射地面时间的一年累计值,以小
时为单位。下面是我国某区域年日照时数分布图。
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(1)请描述图示区域年日照时数的分布规律。
大致从东南向西北递增。
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(2)说出图中甲、乙区域年日照时数的范围,简要分析原因。
3600小时