届地理高三一轮复习第一部分 第一单元 第5讲+第2课时正午太阳高度的时空变化规律及其应用 教案.docx

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届地理高三一轮复习第一部分第一单元第5讲+第2课时正午太阳高度的时空变化规律及其应用教案

第2课时　正午太阳高度的时空变化规律及其应用

考点一　正午太阳高度的变化规律

1.正午太阳高度的空间（纬度）变化规律

2.正午太阳高度的年变化规律

回归线

之间

正午太阳高度最大值为90°，每年有两次太阳直射现象，即一年中有两个正午太阳高度最大值

回归

线上

正午太阳高度最大值为90°，一年中只有一次太阳直射现象，即一年中只有一个正午太阳高度最大值

回归线至极点之间

正午太阳高度最大值小于90°，一年中只有一个正午太阳高度最大值

（2017·南通三模）某学校地理兴趣小组运用简易方法测量当地正午太阳

高度。

右图为“该地二分二至日正午太阳光线与地平面夹角示意图”，图中α－β＝8°。

据此完成

（1）～

（2）题。

（1）该校所处的纬度为（　　）

A.61°NB.51°N

C.35°SD.25°S

（2）该校所在地（　　）

A.日出时间始终比上海早

B.正午太阳高度年变化差值与上海相同

C.昼夜时间差值一直比上海大

D.自转速度与上海一样

解析　第

（1）题，据图可知，该地最大正午太阳高度为春秋分日正午太阳高度角与α之和，而α等于该地最小正午太阳高度角＋8°，该地全年太阳高度角均大于0，且正午太阳方位相同，说明该地位于回归线与极圈之间，最大太阳高度角与最小正午太阳高度相差46°52′，计算可得，该地纬度为51°N。

第

（2）题，该地位于北纬51°，比上海的纬度高。

因此，冬季该地昼短于上海，日出时间比上海迟；除春秋分外，昼夜时间差值比上海大；自转角速度和上海相同，但线速度比上海小；正午太阳高度的变化幅度和上海相同，皆是46°52′。

答案　

（1）B　

（2）B

正午太阳高度的几点特殊规律

（1）同线相等规律：

同一纬线上正午太阳高度相等。

（2）对称规律：

以太阳直射点所在纬线为对称轴南北对称的两条纬线，正午太阳高度相等。

（3）近大远小规律：

距太阳直射点所在纬线越近，正午太阳高度越大，反之越小。

考法一　正午太阳高度变化与分布规律分析

1.（2014·课标Ⅱ，4）总部位于江苏徐州（约34°N，117°E）的某企业承接了甲国（下图）价值7.446亿美元的工程机械订单。

据此完成下题。

2011年6月21日，该订单的首批产品从徐州发货。

这一日，徐州与甲国首都相比（　　）

A.徐州的正午太阳高度较高

B.徐州的白昼较短

C.两地正午物影方向相同

D.两地日出方位角相同

解析　本题主要考查地球运动的地理意义。

根据图文材料可知，徐州纬度约为34°N，甲国首都纬度约为10°N。

6月21日，太阳直射点位于北回归线附近，正午太阳高度大致由北回归线向南、北两侧递减。

由于徐州与北回归线的纬度差较小，故徐州的正午太阳高度较高，A项正确；此日，北半球纬度越高，昼越长，B项错误；徐州与甲国首都分别位于太阳直射纬线的两侧，故正午物影方向相反，C项错误；由于徐州与甲国首都纬度不同，故两地日出方位角不同，D项错误。

答案　A

考法二　正午太阳高度变化规律的应用

2.（2015·上海地理，28～30）下图为甲、乙两地某日从日出到日落太阳高度角日变化示意图，其中甲地位于北半球。

据此回答

（1）～（3）题。

（1）据图推测，乙地位于（　　）

A.东半球赤道上B.东半球北回归线上

C.西半球赤道上D.西半球北回归线上

（2）据图推测，该日应该是北半球的（　　）

A.春分日B.夏至日

C.秋分日D.冬至日

（3）甲、乙两地实际距离大约是（　　）

A.1万千米B.2万千米

C.3万千米D.4万千米

解析　第

（1）题，甲地位于北半球，此日甲地昼长为12小时16分，所以北半球处于夏半年，太阳直射点位于北半球。

乙地昼长恰好为12小时，乙地只能位于赤道上。

乙地正午太阳高度出现在北京时间24点，可计算乙地经度为60°W，乙地位于西半球。

C正确。

第

（2）题，此日赤道上正午太阳高度为66°34′，且直射点位于北半球，可计算出太阳直射点位于北回归线。

正午太阳高度H＝90°－当地与直射点的纬度差＝90°－（0°＋x°）＝66°34′，即x＝23°26′N，故B正确。

第（3）题，夏至日时甲地昼长接近12小时，故甲地接近赤道，甲地正午太阳高度出现在北京时间12点，故甲地位于120°E上，与乙地位于同一个经线圈，两者的距离约为赤道长度（4万千米）的一半。

故B正确。

答案　

（1）C　

（2）B　（3）B

考点二　正午太阳高度的计算和应用

1.正午太阳高度的计算

公式：

H＝90°－两点纬度差

说明：

“两点”是指所求地点与太阳直射点。

两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则，即两点同在北（南）半球，则两点纬度“大数减小数”；两点分属南北不同半球，则两点纬度相加。

如图所示：

当太阳直射B点（10°N）时，A点（40°N）正午太阳高度：

H＝90°－AB纬度差＝90°－（40°－10°）＝60°。

C点（23°26′S）正午太阳高度：

H＝90°－BC纬度差＝90°－（10°＋23°26′）＝56°34′。

2.正午太阳高度规律在生产、生活中的应用

（1）确定地方时

当某地太阳高度达一天中的最大值时，此时日影最短，当地的地方时是12时。

（2）确定房屋的朝向

确定房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。

为了获得更充足的太阳光照，在北回归线以北地区正午太阳位于南方，因此房屋坐北朝南；在南回归线以南地区正午太阳位于北方，因此房屋坐南朝北。

（3）确定当地的地理纬度

当太阳直射点位置一定时，可根据两地纬度差多少度，正午太阳高度就差多少度。

根据某地某日（二分二至日）正午太阳高度，可判断该地区纬度大小。

（4）判断日影长短及方向

太阳直射点上，物体的影子缩短为0；正午太阳高度越大，日影越短；反之，日影越长。

正午是一天中日影最短的时刻。

日影永远朝向背离太阳的方向，北回归线以北的地区，正午的日影全年朝向正北（北极点除外），冬至日日影最长，夏至日最短；南回归线以南的地区，正午的日影全年朝向正南（南极点除外），夏至日日影最长，冬至日最短；南北回归线之间的地区，正午日影夏至日朝向正南，冬至日朝向正北；直射时日影最短（等于0）。

（5）确定楼间距、楼高

为了更好地保证各楼层都有良好的采光，楼与楼之间应当保持适当距离。

以我国为例，南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，则最小楼间距L为：

L＝hcotH。

如下图：

（6）计算太阳能热水器的安装角度

为了更好地利用太阳能，应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角，使太阳光与集热板成直角。

集热板与地面之间的夹角（α）和当天的正午太阳高度角（H）互余，即α＋H＝90°时效果最佳。

如下图：

（7）判断山地自然带在南坡和北坡的分布高度

一般情况下，由于阳坡正午太阳高度大，得到的光热多，阴坡得到的太阳光热少，因此在相同高度，阳坡温度较高，阴坡温度较低，从而影响到自然带在阳坡和阴坡的分布高度。

（2018·宿迁质检）下图为某小区甲、乙两楼的位置示意图，读图回答

（1）～

（2）题。

（1）若上图为南京某小区的楼房分布，为了使住宅楼一楼正午也始终有阳光照射，最好的观察日期是（　　）

A.春分日B.夏至日

C.秋分日D.冬至日

（2）甲楼房位于北纬21°34′，欲在乙处建一新楼，如保证乙楼房全年采光充分，甲、乙楼距X最少应是（　　）

A.10mB.15mC.20mD.25m

解析　第

（1）题，一年中正午都有太阳光照射，只需保证正午太阳高度最小时有太阳照射就好，南京位于北半球，冬至日正午太阳高度最小。

第

（2）题，保证乙楼全年采光充分即正午太阳高度最小时（冬至日）可以采光，冬至日当地正午太阳高度＝90°－|21°34′＋23°26′|＝45°，由图可知甲楼高20m，故甲、乙楼距X最少应是20m。

答案　

（1）D　

（2）C

太阳高度与影长的关系

影子的位置与太阳的位置相反，影子的长度与太阳高度呈负相关。

一天中，物体影子随着太阳高度的变化，先变短，后变长，正午太阳高度是一天中太阳高度最大值时，此时物体影长最短。

一年中，正午太阳高度不断变化，正午影长也不断变化。

以北回归线以北某纬度为例，夏至日这一天影长达一年中最小值，冬至日这一天影长达一年中最大值。

考法一　正午太阳高度相关计算

1.（2014·课标Ⅰ，3）太阳能光热电站（下图）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。

据此完成下题。

若在北回归线上建一太阳能光热电站，其高塔正午影长与塔高的比值为P，则（　　）

A.春、秋分日P＝0B.夏至日P＝1

C.全年P<1D.冬至日P>1

解析　本题考查正午太阳高度的应用。

由题干可知，塔身正午影长与塔高的比值为P，北回归线上夏至日的正午太阳高度为90°，塔身影长为0，所以P＝0；春、秋分日太阳直射赤道，北回归线上高塔正午影长不为0，P值不为0；冬至日北回归线的正午太阳高度达一年中最小值，为90°－（23°26′＋23°26′）＝90°－46°52′＝43°08′，影长大于塔高，P大于1。

答案　D

考法二　正午太阳高度规律的应用

2.（2016·江苏地理，9～10）住宅的环境设计特别关注树种的选择与布局，不同树种对光照与风有不同影响。

下图为华北某低碳社区（40°N）住宅景观设计示意图。

读图回答

（1）～

（2）题。

（1）仅考虑阳光与风两种因素，树种与房屋组合最好的设计是（　　）

A.①B.②C.③D.④

（2）为保证冬季太阳能最佳利用效果，图中热水器安装角度合理的是（　　）

A.①B.②C.③D.④

解析　第

（1）题，图示地区位于华北，一年中正午太阳始终位于南方。

根据图中太阳能热水器朝向可知，房子左侧为北，右侧为南。

落叶阔叶树冬季树木落叶，利于阳光照进房屋。

夏季遮荫效果好，布局在南侧；冬季，华北地区盛行偏北风，常绿针叶树防风效果好，布局在北侧，故选C。

第

（2）题，冬至日该地（40°N）的正午太阳高度为90°－（40°＋23°26′）＝26°34′，太阳能热水器集热板的倾角与当地的太阳高度互余，D项符合题意。

答案　

（1）C　

（2）D

限时规范专练

（时间：

45分钟　满分：

100分）

一、单项选择题（本大题共14小题，每题4分，共56分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

（2017·天津南开一模）太阳能与建筑一体化是未来太阳能利用的方向之一。

图甲是天津市某新型居住小区楼房二楼正南向壁挂太阳能集热器照片，图乙是太阳能集热器装置结构示意图。

读图回答1～2题。

1.冬季某日晴朗的午后14：

30左右，太阳照射该壁挂太阳能集热器所产生的影子偏向于照片中（　　）

A.①处的左下方B.②处的左上方

C.③处的右下方D.④处的右上方

2.关于使用壁挂太阳能集热器的叙述，可信的是（　　）

①该装置的“可调节型支架”的长度随楼层不同不发生变化　②所安装的墙壁朝向南、北半球相同　③将该装置移至上海地区使用，集热器冬季集热时间会缩短　④将该装置移至上海地区使用，“可调节型支架”的长度应该拉长

A.①③B.①④C.③④D.②③

解析　第1题，由壁挂太阳能集热器朝向为正南，可判断图中①为西南方、②为西北方、③为东南方、④为东北方；冬季午后14：

30左右太阳位于西南方，则影子朝向偏东方，应该位于图中③④的右下方，故C正确。

第2题，可调节型支架长短主要是为了调节集热器与地面的夹角，该夹角与正午太阳高度互余，而一个地区的正午太阳高度与楼层无关，故①正确；集热器应朝向正午时太阳照射的方位，故南北半球朝向不同，则②错误；冬季上海昼长大于天津，则上海集热时间长于天津，则③错误；上海的正午太阳高度大于天津，则在上海使用时集热器与地面夹角要小于天津，可调节型支架长度应拉长，故④正确。

答案　1.C　2.B

（2018·泰安检测）右图示意我国东北地区某校在操场积雪融化期间，测得的某日每隔2小时记录的旗杆影子方向和长度（图中时间均为地方时）。

读图，完成3～4题。

3.与图示测量日期最接近的是（　　）

A.12月22日B.6月22日

C.3月21日D.9月23日

4.上述测量结束后一个月内，该旗杆正午的影长将（　　）

A.逐渐变长B.逐渐变短

C.先变短后变长D.先变长后变短

解析　第3题，根据图中信息可知，该日日影时间为6点到18点，说明其6点日出，18点日落，为春秋分。

由题干知处于东北地区积雪融化期间，则推断为春分。

第4题，上述测量结束后一个月内，即从春分日向后推一个月，东北地区正午太阳高度角变大，所以旗杆正午的影长将逐渐变短。

答案　3.C　4.B

（2018·临沂模拟）下图示意我国30°N某地正午时房屋内的光照情况，表格数据为正午时阳光照射在室内地面上的面积统计。

读图、表回答5～6题。

时间

第一天

第二天

第三天

第四天

第五天

面积（m2）

7

6.99

6.98

6.97

6.98

5.根据图文材料信息，判断该地可能位于（　　）

A.青藏高原B.四川盆地

C.江南丘陵D.华北平原

6.下列地理现象中，符合该地此时期情况的是（　　）

A.地球公转速度加快B.正处于6月

C.白昼逐渐增长D.黑夜逐渐增长

解析　第5题，从图中可以看出，北京时间14：

00时，太阳从该地正南方射入窗户，此时该地地方时为12：

00，因此该地经度为90°E，结合其纬度可知，该地位于青藏高原。

第6题，由表格中窗影面积先变小后变大的变化可知，此时该地正午太阳高度先变大后变小，经过北半球夏至日。

此时为6月份，地球公转速度较慢；该地白昼较长，昼长变化为先变长后变短。

答案　5.A　6.B

（2018·洛阳模拟）某开发商分别在北京（约40°N）和福州（约26°N）开发了两个楼盘。

两地各有朝向和楼高相同的户型结构如下图（甲图）所示。

读图完成7～8题。

7.若福州楼盘每层2.8m共20层，南北楼距为28m。

乙图①栋10层住户一年中正午不能直接获得太阳照射的时间最接近（　　）

A.11个月B.9个月

C.7个月D.3个月

8.在上级部门对两地小区楼盘规划设计图（乙图）审批时，几乎相同的设计在北京却没有通过，被要求修改。

最终修改的方案可能是（　　）

A.降低南侧楼房的高度B.缩小南北楼的楼间距

C.扩大东西楼的楼间距D.降低北侧楼房的高度

解析　第7题，根据题意可知，乙图①栋10层只要正午太阳高度低于45°，就不能直接获得太阳照射，根据H＝90°－纬度差，可计算出太阳直射点位于19°S附近，所以太阳直射点在19°S和23°26′S之间的时间都不能被太阳照射，最接近的时间是3个月。

第8题，北京正午太阳高度小，考虑采光条件，尽量减少南楼对北楼太阳光线的遮挡，应降低南侧楼房高度。

答案　7.D　8.A

（2017·南通一调）下图为海口市（20°N）某中学操场旗杆杆影顶端位置某月两日的变化图，O点为旗杆位置。

读图完成9～10题。

9.根据题意，“某月”最有可能是（　　）

A.3月B.6月C.9月D.12月

10.该月海口市（　　）

A.正午太阳高度逐渐增大　B.昼长逐渐延长

C.日出时刻先提前后推迟　D.有两次太阳直射

解析　第9题，读图，根据杆影的方向变化与太阳移动方位变化相反、杆影朝向与日出方向相反，可知图示月份日出东北，日落西北，应是夏季。

月初时有几日正午杆影朝北，说明直射点在20°N以南，月底时正午杆影朝南，说明直射点在20°N以北。

所以最可能是6月份，B对。

第10题，海口市的纬度是20°N，所以结合前面分析，太阳直射点北移时，昼长增长，日出提前。

6月22日后，太阳直射点南移，昼长缩短，日出时刻推迟。

所以海口市的日出时刻先提前后推迟，C对。

月底时正午杆影朝南，说明太阳直射点仍在20°N以北，正向南移，但未到20°N纬线，所以该月海口只有一次直射，D错。

答案　9.B　10.C

（2017·苏锡常镇调研）下图为某日北半球太阳高度（不考虑负值）日变化幅度随纬度变化示意图，图中a和c表示纬度度数，b表示某变化幅度。

读图回答11～12题。

11.a、b和c的数值分别是（　　）

A.70°、90°和20°B.68°、88°和20°

C.68°、90°和22°D.70°、88°和20°

12.该日可能出现的现象是（　　）

A.甲所在纬线各地日出方位为正南方

B.乙所在纬线各地昼长达一年中最大

C.80°N各地的太阳高度日变化为20°

D.上海地区昼长大于夜长且昼长变长

解析　第11题，赤道至极圈间，由于存在日出日落现象，因此太阳高度最小值为0°，最大值为当地的正午太阳高度。

图中赤道地区，太阳高度日变化为68°，即最大太阳高度为68°，据此可推出太阳直射在22°N；c处最大太阳高度应是90°，此地的纬度为22°N；a地的正午太阳高度为44°，利用正午太阳高度计算公式，可推算出a地的纬度68°N。

第12题，太阳直射22°N，为北半球的夏季。

甲地正处于极昼，其日出方位为正北方；夏至日北半球各地昼长达一年中最大值（非极昼区）；80°N出现极昼，最大太阳高度为32°，最小太阳高度12°，其太阳高度变化幅度为20°。

上海地区昼长大于夜长，但昼是否变长难以确定。

答案　11.C　12.C

（2017·苏北四市上学期期中）图甲为广州从化“北回归线标志塔”景观图。

读图，回答13～14题。

13.图乙中能反映“标志塔”正午塔影年变化的曲线是（　　）

A.①B.②C.③D.④

14.下图中能反映夏至日“标志塔”塔影顶点移动轨迹的是（　　）

A.①B.②C.③D.④

解析　第13题，从化位于北回归线上，除夏至日外，“标志塔”正午塔影一直朝北。

冬至日，塔影最长；夏至日，塔影长度为0。

第14题，夏至日，从化昼长夜短，日出东北（塔影顶点位于西南），日落西北（塔影顶点位于东南），正午没有日影，故选①。

答案　13.B　14.A

二、双项选择题（本大题共4小题，每题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，只有两项是符合题目要求的。

多选、漏选、错选皆不得分）

下图为“四地一年中正午太阳高度最大值及昼长最大值示意图”，读图完成15～16题。

15.图中四地点的纬度最高和最低的分别是（　　）

A.①B.②C.③D.④

16.关于图中四地点地理特征的比较，正确的是（　　）

A.①地自转线速度最小B.②地地方时最早

C.③地四季最分明D.④地气温年较差最大

解析　第15题，根据图中信息①、②两地一年中昼长最大值达24小时，说明有极昼现象，位于极圈以内；①地一年中正午太阳高度最大值为23°26′，说明①地为极点；②地一年中正午太阳高度最大值为46°52′，说明②地为极圈；根据昼夜长短随纬度变化的规律，纬度越高，昼夜变化幅度越大，纬度越低，昼夜变化幅度越小，③、④两地纬度低，④地纬度最低。

第16题，自转线速度由赤道向两极递减，故A项正确；地方时与经度有关，B项无法判断；根据图中信息，利用正午太阳高度的计算公式，可计算出③地的纬度为46°52′，处于温带，四季最分明；根据信息可判断④地位于赤道附近，气温年较差小。

故C项正确。

答案　15.AD　16.AC

（2017·南京、盐城一模改编）读某日不同地点太阳高度图，完成17～18题。

17.图中四地，纬度最高和最低的分别是（　　）

A.④B.③C.②D.①

18.对此日图中四地叙述正确的是（　　）

A.四地均位于东半球

B.①②正午太阳高度相同，纬度值相同

C.当①地正午时，④地处于黑夜

D.③地的经度为60°W

解析　第17题，读图可知，图中②地昼长为12小时，故位于赤道上，纬度最低，③地24小时太阳高度均大于0°，说明为极昼，故位于极地附近，纬度最高。

故答案选B、C两项。

第18题，图中④地，当北京时间为6点时，该地为正午，则④地位于150°W，故位于西半球；图中①②两地正午太阳高度角相同，但是昼夜长短不同，故两地纬度值不相同；①地正午时，北京时间为12点，故①地位于120°E，当120°E为12点时，则④地为18点，该地昼短夜长，故18点之前日落，即该地为黑夜。

当③地正午时，北京时间为24点，则③地位于60°W。

答案　17.BC　18.CD

三、综合题（共24分）

19.（2018·江苏信息卷）下图为某日部分地区昼夜示意图，阴影部分表示黑夜，其余部分表示白昼。

读图回答问题。

（12分）

（1）如果晨昏线与甲地所在经线的夹角为12°，则该日正午时分杭州（30°N）太阳能电池板与建筑物外墙（墙面与地面垂直）之间最合适的夹角约为______________________。

（2分）

（2）此时太阳直射点的经度是________；该日乙地的日落时间为________。

（4分）

（3）一年中甲地正午太阳高度角大于乙地约有________个月；判断甲、乙两地一年中正午太阳高度的变化幅度值是：

甲________、乙________。

（6分）

解析　第

（1）题，晨昏线与甲地所在经线的夹角为12°，说明太阳直射12°N，根据正午太阳高度公式计算，得出杭州正午太阳高度角为72°，电池板与阳光垂直，所以电池板与外墙间夹角为72°。

第

（2）题，读图可以计算出甲地的经度为30°W，时刻为6点，所以直射点的经度为60°E。

乙地的日出时间为6：

30，根据昼长计算方法，正午时间减日出时间，然后乘以2为昼长时间，或是用日落时间减正午时间然后乘以2，可以求出乙地日落时间为17：

30。

第（3）题，当太阳直射点位于甲乙中间时，两地太阳高度相同，一年中太阳直射点在这个中间点以南的时间约3个月，此时，甲地正午太阳高度角小于乙。

直射点在中间点以北的时间约9个月，此段时间甲地正午太阳高度角大于乙。

甲地位于赤道，最大纬度差是23.5°或23°26′，所以正午太阳高度的变化幅度是23.5°或23°26′。

乙位于南回归线，最大纬度差是47°或46°52′，所以正午太阳高度的变化幅度是47°或46°52′。

答案　

（1）72°　

（2）60°E　17：

30　（3）9　23.5°（或23°26′）　47°（或46°52′）

20.（2018·连云港五校联考）A图为我国某城市（36°34′N）一小区局部平面图，B图为小区中育才中学研究性学习小组绘制的某一日内旗杆杆影轨迹示意图（O为立杆处，虚线为杆影，曲线为杆影端点轨迹）。

据此回答

（1）～（3）题。

（12分）

A图

B图

（1）B图F、G、H、I四个杆影中最接近日出时段的是________。

（2分）

（2）该学校研究性学习小组在北京时间12时20分测得旗杆杆影为一日内最短，并计算出当地经度为115°E。

请写出学习小组计算经度的思路。

（6分）

（3）该小区底层住户入住一年后，以采光条件差为由将开发商告上法庭。

采光条件差主要发生在________（季节）。

为了保证底层有充裕的阳光，楼间距至少应达到多少米？

（tan30°≈0.577）________（保留整数）。

（4分）

解析　第

（1）题，杆影方向与太阳方位正好相反，由图可知F点方位最偏西南，最接近日出段。

第

（2）题，主要考查地方时的计算。

杆影最短，为当地地方时12时，此时北京时间为12：

20，据此推断该地的经度小于120°，差20分钟经度相差5°。

第（3）题，冬季正午太阳高度角小，楼影达一年