第一次期中考地科(科學班)

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師大附中 100 學年度第一學期高一科學班第一次期中考 基礎地球科學試題

單選題 (每題 2 分,共 40 題) 1. 1-5 題請參考圖一地球能量收支情形示意圖作答,請 問圖中數字單位 Wm-2意指: (A)每單位質量內所收 到的能量 (B)每單位體積於一秒內能收到的能量 (C) 每單位面積內每秒鐘所能收到的能量 (D)每單位面積 內所能收到的能量。C 2. 對大氣系統而言,總吸熱的數值是多少? (A) 235 Wm-2 (B) 452 Wm-2 (C) 492 Wm-2 (D) 519Wm-2。D 3. 下列何者最能表達溫室效應的能量收支情形(單位均 是 Wm-2 )? (A) 342=235+107 (B) 235=67+168 (C)492=24+78+390 (D)324=24+78+67+(350-195)。B 4. 下列有關地球溫室效應的敘述,何者「有誤」? (A) 溫室效應自地球大氣形成後就已存在 (B)水氣、二氧 化碳、甲烷、臭氧與氟氯碳化物都是溫室氣體 (C) 由於溫室效應,地表吸收來自太陽與大氣的輻射能量等於 390 Wm-2 (D)地表溫度能保持在 15℃左右,是因地球能 量進出相等,其中地球輻射到太空的能量為 235 Wm-2 C 5. 關於大氣層的敘述,下列何者正確?(A) 高層大氣的氣壓隨高度變化率比底層大 (B)高度超過 80 公里的氣體被束 縛在大氣層內的主要原因是受地球磁場的影響 (C)增溫層的溫度之所以會隨高度而增加的原因,是因空氣稀薄,所 平均分配到的的地面輻射增多 (D)對流層氣溫隨高度上升而降低的原因為空氣上升過程中因絕熱膨脹而降溫。B 6. 下列哪一項最接近一大氣壓力的大小? (A) 1013 N/m2 (B) 1kg/m2 (C)1033.6 Pa (D) 10 公尺深的水壓。 D 7. 參考圖二,下列有關對流層(對流層頂) 高度的敘述何者錯誤?(A)赤道地區對流 層頂的高度大約在 16 到 17 公里之間 (B) 兩極地區最低則是在 7 到 8 公里左右 (C) 季節對流層頂高度的影響,在南極地區最 明顯 (D)無論哪一地區,對流層頂在夏季 都比較高。D 8. 在對流層中,下列哪些性質會隨高度增加 而減少?(甲)水氣含量 (乙)密度 (丙) 溫度 (丁)氣壓 (A)甲乙 (B)甲乙丙 (C)乙丙丁 (D)甲乙丙丁。D 9. 早期地球大氣中二氧化碳的濃度遠高於 現在,請問二氧化碳主要是如何移除的? (A)受到來自太陽表面的高速帶電粒子撞 擊 (B)生物行光合作用消耗大量二氧化 碳 (C)早期地球重力不足,無法留住溢散 至太空 (D) 溶解於海水並與鈣離子結合,形成碳酸鈣沉澱。D 10. 以下為大氣演化三階段的主要成份: 【甲】氮、氧、氬、二氧化碳、水氣 【乙】水氣、二氧化碳、氮氣 【丙】氫、氦、甲烷、氨 請排列出由第一階段到第三階段中的各主要成份為何?(A)甲乙丙 (B)乙甲丙 (C)丙甲乙 (D)丙乙甲。 D

67

168

342

390

40

78

24

圖一 數字單位為 Wm-2

195

圖二 對流層頂的高度(公里) 月份

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甲 層 11. 右圖為大氣中氧氣濃度變化和生物演化史,依圖判斷,哪一時期的氧氣 累積速度最快? (A)25億~20億年前 (B)20億~15億年前 (C)15億~ 10億年前 (D)10億~5億年前。D 12. 承上題,地表生物在30幾億年前即已開始行光合作用,為何初期氧氣累 積速度並不快? (A)因為行光合作用生物生活在水中,無法直接將氧釋 入大氣 (B)無臭氧層保護,氧氣易分解逸散至太空 (C)原始地球質量不 足,無法以重力束縛氧氣 (D)早期生物釋出氣體以二氧化碳為主 (E) 原始地球表面的鐵和氧作用,消耗大部分的氧。E 13. 關於各地質年代的相對時間長度,以下何者正確? C 14. 右圖是四種古生物(甲~丁)的生存地質年代與生存地域分布的廣度的情形, 由圖可知何者為最佳的「指相化石」?(A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁。B 15. 左下圖為某地的地層剖面,請問哪一個岩層的絕對年代可以使用碳14同位素來定年?(A)更新世冰川沉積 (B)前寒武 紀片麻岩 (C)奧陶紀頁岩 (D)寒武紀砂岩。A 16. 承上題,甲層最早的發生時間是?(A)寒武紀 (B)奧陶紀 (C)志留紀 (D)侏羅紀。C 17. 承上題,238U會衰變成206Pb,前寒武紀的片麻岩中的鋯石礦物,經測定含238U = 0.02 mg/g,以及206Pb = 0.14 mg/g。 那麼,此岩層約在多少年前形成的? (A)3×109 (B)5×109 (C)1×1010 (D)1.5×1010。D 冥古元 太古元 原生元 顯生元 顯生元 原生元 太古元 冥古元 新生代 古生代 前寒武紀 前寒武紀 中生代 古生代 新生代 中生代 (A) (B) (C) (D)

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19. 依照左下圖中溫度計顯示當時相對溼度為何? (A)66% (B)58% (C)51% (D)12%。A

20. 承上題,在不改變水氣的情況下,室溫降至攝氏幾度時,水氣將會達到飽和? (A)13 (B)15 (C)17 (D)20 度。 A

21. 參考下圖四的飽和水氣壓曲線,下列敘述何者正確? (A)丁還需要最多水氣才能凝結 (B)丙的相對溼度最高 (C) 甲的露點最高 (D)甲和乙相較,乙的相對溼度較低。D

22. 某地一天內氣溫、露點與相對濕度的變化如圖五,請問哪一時刻空氣中單位體積內的實際水氣含量最少? (A) 6AM (B) 9AM (C) 3PM (D) 9PM。B

23. 自然界成雲致雨的幾個重要方式如圖六,請問下列敘述何 者正確?(A)夏季本來晴朗的午後,會因 C 的原因而有突 來雷陣雨 (B)陽明山系面對東北季風時迎風面較背風面 易下雨,可以 B 圖解釋之 (C)A 的運動與颱風的形成和 發展有關,造成旺盛的上升氣流 (D)臺灣冬季天氣變化 而造成降雨的現象,與 D 有關,且影響的範圍最大,可 達數千公里。D 24. 參考圖六中的(B)小圖,若此山的海拔高度約 2 公里,山 前和山後地面溫度落差達到 6℃,在絕熱過程的假設下, 請問迎風面的水氣凝結高度約為?(A)0.5 公里 (B)1 公里 (C)1.5 公里 (D) 1.8 公里。 A 圖四 圖五 某地一天內氣溫、露點與相對濕度的 變化。 點溫度圖 乾球與溼球溫度差(℃) 乾 球 溫 度 (℃) 乾球與溼球溫度差(℃) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 乾 球 溫 度 ( ℃ ) 17.5 95 90 86 82 77 72 68 64 60 55 20 95 91 87 82 78 74 70 66 62 58 22.5 96 92 87 83 80 76 72 68 64 61 25 96 92 88 84 81 77 73 70 66 63 27.5 96 92 89 85 82 78 75 71 68 65 溼球溫度 計 乾球溫度 計 圖六 不同的成雲致雨機制

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25. 右圖為太平洋某地海水溫度與深度的關係圖。若依海水溫度的垂直變化特徵,將海水分 為甲、乙、丙三層,則下列敘述有幾項是正確?(甲)甲層稱為混合層,其水溫受到太陽 輻射的影響最大,所以溫度高、水溫變化小;(乙)乙層海水溫度的垂直變化最大,稱為 斜溫層;(丙)丙層的海水溫度受到極區冷海水的補充,終年溫度皆低,稱為深水層;(丁) 緯度越高則乙層發展越厚;(戊)乙層海水溫度隨深度遞減率大約為 1C/km (A) 甲、乙 (B) 乙、丙 (C) 甲、乙、丙 (D) 甲、乙、丙、丁、戊 (E) 甲、乙、丙、戊。

B

26. 鹽溫深儀 CTD 的探測資料中,哪些數值是直接測出,而不是經換算所得?(A)溫度 (B) 溫度與深度 (C)溫度與密度 (D)深度、鹽度與溫度。 A 27. 右圖中三曲線是海水鹽度在不同緯度隨深度的變化曲線,依高、中或低緯度排列的最 正確答案為 (A)abc (B)bac (C)bca (D)cab (E)cba。D

28. 右圖中b 曲線在深度 600 公尺後鹽度反向漸增的原因為 (A)海水溫度最低,鹽度析出 (B)太陽光無法到達此層 (C)下層湧昇流補充 (D)源自極區冰冷且鹽度大的海水。D 29. 圖七之箭頭代表風向,請問哪一情況比較符合高空風? (A)甲 (B)乙 。B 30. 地面天氣圖上等壓線分布、空氣塊受力情形與運動方向的關係如下圖八。下列何者錯誤? (A)甲代表氣壓梯度力 (B)丙代表科氏力 (C)當摩擦力變大時,乙會更偏向丙 (D)摩擦力愈大時,科氏力相對會愈小。C 31. 右圖為北半球的一個大湖泊附近,當近地面空氣由陸上吹到湖上時,由於摩擦力減小,不僅 造成風速加大,也會使風向改變。你認為此風向最可能轉變為下列何者?(A)偏西南風(B)偏東 北風 (C)偏東南風 (D)偏西北風。

A

H

L

H

L

圖七 圖八

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32. 右圖為 2011 年 10 月 2 日台灣附近的地面天氣圖, 對於當天台北附近的天氣狀況的敘述,何者錯誤? (A)雲量為 8/8 (B)吹東北風 (C)風速約 20 節 (D) 氣壓約為 912.6 百帕。D 右下圖為某日的地面天氣圖,根據圖上資料,回答下列 33-35 題。 33. 此時臺灣正受附近哪一天氣系統的影響? (A)鋒面 甲 (B)鋒面乙 (C)溫帶氣旋丁 (D)颱風戊。D 34. 此時臺灣附近天氣系統之敘述,下列何者正確? (A) 颱風戊為一熱帶氣旋,它最容易往東南方移動 (B)鋒 面乙為暖鋒,會逐漸向南移動 (C)鋒面丙為囚錮鋒, 它並不會影響到臺灣 (D)鋒面甲為冷鋒,會逐漸向東 南方移動。D 35. 當鋒面甲逐漸接近臺灣時並通過臺灣,臺中的天氣會 有什麼變化? (A)氣壓逐漸升高再降低 (B)相對溼 度變大,甚至達到飽和 (C)風向由東北風轉變成西南 風 (D)氣溫會持續升高。B 閱讀題: 雛菊模式-全球暖化的複雜性 對於地球氣候未來的發展及這樣的發展對人類和其他地球生物的衝擊,仍存在著數種不同的說法。其中最有名的就 是「蓋婭 Gaia 假說」,認為地球會有一種自我調整的行星機制,這樣的機制會自然地維持氣候穩定的長期變化。此理論 是 James Lovelock 所提出,他透過一種「雛菊模式」來說明地球的生物圈並不是有意識的行動,而是會經由大自然的 變化過程來被動地調整生長、繁殖或毀滅。簡單地說,生物對環境是有極大的影響。在雛菊模式中整個世界只有反射陽 光較強的白雛菊和吸收較強的黑雛菊。雛菊在低溫時生長緩慢,溫度高時生長較快,但當溫度過高則會死亡。從一開始 光照不足時雛菊十分稀少,而隨著日照的增加,黑雛菊慢慢地成為優勢種;相對地,為達到熱量平衡,白雛菊則會從熱 帶地區開始發展。接下來,因為黑雛菊吸收過多能量而過熱而慢慢停止發展,這段期間溫度十分穩定,雖然陽光逐漸增 強但星球溫度卻只有緩慢上升或下降,這種平衡能來回持續上一大段時間直到超越臨界點;接著黑雛菊慢慢消失,只剩 白雛菊,因為過強的陽光殺死了所有黑雛菊,但白雛菊也岌岌可危;接著所有雛菊都滅絕了,星球的反照率下降,溫度 逐漸上升,最後星球將會被老化的太陽吞噬消失。相關的說明可以參見 Lovelock 之《蓋婭,大地之母》,(台北:天下 遠見,2002 年,2 版)。然而,在地球科學的領域中,我們也可以用北半球森林面積變化與地表反照率之關係來做說明。 請回答下列各題。

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36. 假設北半球的寒帶森林面積增減,對氣候的可 能影響途徑,推理如下圖所示,圖中?????部 分,填入下列選項較為恰當 (A)地表反射增加 (B)氣溫降低 (C) 溫室效應增強 (D)暖化效 應增強。 A 37. 承上,請問圖中甲、乙、丙、丁的路徑,哪些 是對氣溫上升具有直接的增溫回饋作用?(A) 甲,乙 (B)丙,丁 (C)甲,丁 (D)乙,丙。 D 38. 承上,在圖中可以發現地球溫度會趨於穩定, 請問下列敘述何者較符合描述此一平衡狀態 (A)此一穩定即代表地球回到原先的溫度狀態 (B)此一穩定狀態較原先地球的溫度為暖 (C) 此一穩定狀態代表地球的溫度沒有變化 (D) 此一穩定代表地球的溫度達到一種新的平衡 狀態。 D 縞狀鐵礦 目前對二十多億年前大量形成的縞狀鐵礦 (BIF) 形成機制 的推論,大多認為 BIF 是來自海底熱泉所噴出的鐵離子,在海 洋環境為可溶解的狀態,後來在淺海環境中被自由氧所氧化而沈 澱成礦,自由氧則是來自行光合作用的生物所釋出。當 BIF 停 止沈積時,所代表的是海洋中還原性的鐵離子已經大致被消耗殆 盡。換言之,BIF 的出現或停止沈積,並不能宣稱地球整體環境 究竟是「有氧」或是「缺氧」的狀態?然而,BIF 的出現是推論 地球上出現大量能行光合作用產生氧氣的生物的重要證據之 一;而其停止沈積意味著海洋和大氣中可以開始累積自由氧,自 由氧不會因與鐵離子氧化而消耗。 請參考上文回答下列問題。

39. 甲、Fe3O4;乙、Fe2O3;丙、FeO;丁、FeS。以上有哪幾個

是上圖中氧化沉澱的主要礦物? (A)甲乙丙 (B)甲乙丙丁 (C)甲乙 (D)乙。 C 40. 選出下列最「不正確」的敘述。(A)深海中不容易存在大量的氧來氧化鐵離子,所以為「還原環境」 (B)自由氧主要 是由光合作用產生 (C)BIF 的出現表示地球氧氣已達今日含量 (D)臭氧層出現的時間應該晚於 BIF 停止沉積的時 間。C 光合作用增加 暖化(溫室)效應降低 大氣 CO2 濃度減少 冬季冰雪面積減少 地球變冷 地球溫度趨於穩定 森林焚毀 覆蓋減少 降低反照率 地表反射降低 暖化(溫室)效應增強 地球變暖 地球變冷 地球變暖 冬季冰雪面積增加 增加反照率 大氣 CO2 濃度增加 燃燒作用 覆蓋增加 森林擴張 代表直接效應; 代表間直接效應; 代表整體直接效應 森林面積變化與地球溫度變化機制示意圖(修改自魏國彥,民 95)。 甲 丁 丙 乙

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??

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簡答題 班級: 座號: 姓名:

一、 (1)造成甲圖中雲頂形狀的原因(虛線區域)?(2 分 ) (2) 請解釋乙圖中雲底為何都在同一高度? (2 分 ) 答: 答: (2) 二、 某空氣塊溫度為 20C,相對溼度值 80%。該氣塊自平地沿著山脈上升,上升至某一高度水氣會凝結成雲。參考右 表,求出氣塊的實際水氣量、露點及雲底的高度。(需經計算才得知的答案,務必寫出計算式才給分,共 6 分) 答: 氣塊實際水氣量:____________(g/m3) 露點溫度:約____________C 雲底的高度:約____________m 甲圖 乙圖

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三、 如果氣溫的垂直分佈限制了空氣塊的垂直運動,就稱為「穩定大 氣」;反之,如果大氣情況能幫助空氣垂直方向置換,就稱為「不 穩定大氣」。 (1) 請分別將上升空氣塊溫度、甲地氣溫、乙地氣溫的垂直變化畫 於下圖中。(6 分) (2) 分別就甲地和乙地的情況,討論對此空氣塊而言,是「穩定大 氣」,還是「不穩定大氣」。(4 分) 答: 高度 (公尺) 上升空氣塊 溫度(℃) 甲地氣溫 (℃) 乙地氣溫 (℃) 700 14.2 15.1 12.7 600 15.2 15.8 14.2 500 16.2 16.5 15.7 400 17.2 17.2 17.2 300 18.2 17.9 18.7 200 19.2 18.6 20.2 100 20.2 19.3 21.7 0 21.2 20.0 23.2

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參考文獻