内容正文:
命题点二 太阳视运动
考向1 日出日落方位与昼夜长短的变化
(2023·海南高考)对日影和太阳高度变化的观测可以判断地理位置、地方时等要素。图1为甲地某日日出至日落期间标杆的日影变化示意图,当日影朝正北方向时,标杆长度与其日影长度相等。图2为乙地同一日正午时刻的太阳高度示意图。图中时间均为北京时间。读图,完成1、2题。
1.观测当日( )
A.甲地昼长夜短
B.乙地昼短夜长
C.甲地昼长大于乙地
D.甲、乙两地昼夜等长
2.甲地位于乙地( )
A.东南 B.西南
C.东北 D.西北
1.D 2.A 解析:第1题,由图1可知,甲地日出时日影朝向正西方向、正午日影朝向正北方向、日落时日影朝向正东方向,可判断甲地该日昼夜等长,A错误;根据材料可知,当该日甲地日影朝正北方向时,标杆长度与其日影长度相等,可推测该日甲地正午太阳高度为45°,由于赤道上最低正午太阳高度是66°34′,故可判定甲地不在赤道上,而赤道之外地区昼夜等长的日期只有春分日和秋分日,所以太阳直射点位于赤道,全球各地(除极昼、极夜地区外)昼夜等长,B、C错误,D正确。第2题,根据材料可知,甲地正午日影朝正北方向时,标杆长度与其日影长度相等,可推测该日正午太阳高度为45°,且太阳位于甲地正南方向;图2中乙地正午太阳高度为30°,太阳位于乙地正南方向。根据甲、乙两地正午太阳高度差异和正午太阳方位,可判断甲地纬度更低,位于乙地的偏南方向;根据上题分析可知,甲地昼夜等长,其日出地方时应为6时,结合图1所示的甲地日出北京时间(即120°E地方时)为5:40可算出甲地经度为125°E;根据图2中乙地正午北京时间为12时20分,结合正午乙地地方时为12时,可算出乙地经度为115°E,因此甲地在乙地东南方向。
(2024·福建高考)每天的日照时长受太阳高度角、建筑物遮挡、树木遮挡影响极大。福建学者小明在美国波士顿访问,6月25日,垂直天空中心拍下来这张照片,虚线表示春分日的太阳移动轨迹。据此完成3~5题。
3.夏至日,最有可能日出的位置是( )
A.① B.② C.③ D.④
4.6月25日,最有可能在哪个时间段(地方时)看到太阳( )
A.8:30-9:00
B.10:30-11:00
C.13:00-13:30
D.15:00-15:30
5.图中行道树为地方树种,在晴朗无云的天气里,哪个日期看到的日照时期最长( )
A.5月30日
B.7月1日
C.9月1日
D.11月30日
3.A 4.C 5.D 解析:第3题,根据材料信息,图中虚线为春分日太阳移动轨迹,该地位于波士顿,属于北回归线以北地区,正午太阳位置位于正南,因此图中下面是南,上面是北;再结合材料“该照片是小明在美国波士顿访问,6月25日,垂直天空中心拍下来这张照片,”可知拍照的方向是垂直于天空中心,拍照方向是朝着上空拍照,结合图中下面是南,可判断左面是东,右面是西。则②④位于西侧,①③位于东侧,夏至日该地日出方位为东北,对应图中的①。第4题,6月25日为北半球夏半年,日出东北,日落西北,该地位于波士顿,正午太阳方位位于正南,日落西北,根据材料信息“每天的日照时长受太阳高度角,建筑物遮挡,树木遮挡影响极大。”8:30-9:00太阳位于偏东方向,10:30-11:00太阳位于南偏东,根据上题分析可知图中的方向,从图中可看出偏东以及偏南方向都会受到树叶遮挡而看不到太阳,A、B错误;13:00-13:30太阳位于西南方,从图中可看出,西南方向最不容易受树叶和建筑物遮挡,因此能够看到太阳,C正确;6月25日接近夏至日,该地纬度为北纬42°,日落时太阳西偏北角度较大,15:00-15:30时太阳已在偏西方向,受建筑物遮挡看不到太阳,D错误。第5题,该地位于波士顿,地处美国东北部大西洋沿岸,属于北半球温带,地方树种为温带落叶阔叶林,冬季树木落叶,树叶遮挡较少,11月30日日照时期最长,D正确;5月、7月、9月树叶茂盛,遮蔽率较高,日照时间较短,A、B、C错误。
【考情分析】太阳视运动类题目考查特点:
1.由轨迹图像向情境图文的转变。现在的命题突破了以光照图或者轨迹图静态分析问题的局限,多以生活情境为背景,创设一种生活实践、文化探究为特色的探究氛围,考查太阳视运动及其影响的知识。
2.由静态特征向动态演变的转变。太阳视运动无论作为考点,还是命题形式,都更能体现地球运动对生活的影响,如上述3、4题,就极显形象、灵活,利于考生对太阳视运动的动态分析。
1.日出、日落方位与昼夜长短
(1)非极昼极夜地区的日出和日落
①北半球夏半年日出东北、日落西北(纬度越高,偏角越大),北半球昼长夜短,南半球昼短夜长。
②二分日日出正东、日落正西,全球昼夜等长。
③北半球冬半年日出东南、日落西南(纬度越高,偏角越大),北半球昼短夜长,南半球昼长夜短。
(2)极昼地区日出、日落
地区
日出、日落、昼夜长短
北半球出现极昼的某地(除北极点外)
正北方日出、正北方日落,昼长24小时
南半球出现极昼的某地(除南极点外)
正南方日出、正南方日落,昼长24小时
极点
极点出现极昼时,太阳不升不落
2.昼夜长短变化的主要规律
(1)对称性规律
时间
对称
在太阳直射点位于同一纬度的两个日期时,昼夜长短状况相同。这两个日期关于夏至日或冬至日对称。如6月12日(夏至日前10天)与7月2日(夏至日后10天)的两天中,某地的昼夜长短状况相同
空间
对称
南北半球纬度数相同的地区昼夜长短“对称”分布,即北半球各地的昼长与南半球相同纬度的夜长相等。如23°26′N的昼长等于23°26′S的夜长
(2)递增规律
太阳直射点所在半球(南北半球)昼长夜短,且纬度越高,昼越长;另一半球昼短夜长,且纬度越高,夜越长;太阳直射点向哪个方向移动,哪个半球的昼变长、夜变短。
(3)变幅递增规律
赤道上全年昼夜平分,昼夜长短变化为零;纬度越高(指赤道与极圈之间),昼夜长短的变化幅度越大,变化区间为0—24 h。
(4)极昼、极夜变化规律
①极昼(极夜)的起始纬度=90°-太阳直射点的纬度。
②极昼(极夜)范围的扩大,是从极点到极圈;极昼(极夜)范围的缩小,是从极圈到极点。
③纬度越高(指极圈与极点之间),极昼(极夜)出现的天数越多。
北京首钢建于1919年,首钢在2005年3月搬迁到河北曹妃甸。如今,首钢园区正式成为2022年北京冬奥会(2月4日—2月20日)的户外冰雪项目主赛场。冬奥会大跳台项目竞赛场地等落户首钢园区。下图示意其改造后景观(图1)及运动员比赛身影(图2,缺少指向标)。读图,完成1~3题。
1.若图2为15:00左右运动员比赛身影,该图添加的指向标应该是( )
2.比赛期间,北京首钢赛区大烟囱正午影长及晚赛场夜晚灯光打开的时间分别是( )
A.越来越长,越来越早
B.越来越短,越来越晚
C.越来越长,越来越晚
D.越来越短,越来越早
3.北京某高中学生想要同一时刻模拟图中运动员的比赛动作,并达到最相似的拍照效果,选择的最佳日期是( )
A.4月20日前后 B.6月20日前后
C.8月20日前后 D.10月20日前后
1.D 2.B 3.D 解析:第1题,据图文材料可知,2月太阳直射点位于南半球,下午15:00左右太阳方位在西南方向,因此影子朝向东北。第2题,由材料可知,2022年北京冬奥会举办时间为2月4日—2月20日,此时太阳直射南半球并向北移动,地处北半球的北京首钢赛区大烟囱离太阳直射点越来越近,正午影长变短,A、C错误;此时段北京的昼长会渐长,故灯光打开的时间会越来越晚,B正确,D错误。第3题,由材料可知,该运动员比赛日期为2月4日-2月20日某一天,此时太阳直射南半球,4月20日、6月20日和8月20日太阳直射点均位于北半球,因此无法达到图示影子方位和影长,A、B、C错误;要达到影子方位和影长相似度最大,需要太阳直射点的纬度差别较小,该日的太阳直射点的位置和10月20日前后位置相差较小,D正确。
甲地(14°N,121°E)中学生做太阳观测活动,记录到某日北京时间5:36日出,日出方位为东偏北15°,该学生还用摄像机记录了直立杆子的影子移动情况。据此完成4、5题。
4.关于该日甲地,下列说法正确的是( )
A.日落西北,昼长小于12小时
B.日落西南,昼长大于12小时
C.北京时间12:04太阳在正南
D.北京时间18:10太阳在西北
5.该日直立杆子的影子末端轨迹可能是( )
4.D 5.B 解析:第4题,甲地(14°N,121°E)于北京时间5:36日出,其日出地方时为5:40,早于6:00,则昼长大于12小时,A错误;甲地处于北半球夏半年,日落西北,B错误;北京时间12:04对应该地区地方时12:08,非正午时刻,太阳不在正南或正北,C错误;此时日出早于地方时6:00,则该日日落西北,北京时间18:10对应当地地方时18:14,根据先前分析其日出地方时5:40可知,当地日落时间为地方时18:20,18:10即将日落,D正确。第5题,A图轨迹表明全天均有太阳和日影,甲地位于14°N不可能出现极昼现象,A错误;甲地该日日出东北日落西北,则杆影在日出时为西偏南方位,日落时为东偏南方位,故C、D错误;甲地日出东北、日落西北,由于其位于14°N,位于北回归线以南,正午太阳可能位于正北,B正确。
考向2 正午太阳方位与太阳高度的变化
(2024·浙江1月选考)我国K、Q两地中学生进行日出方位观测,下图为同学们测得的两地日出时直立杆影年变化图,阴影部分为杆影变化的范围,张角两边分别为甲、乙日的杆影(测量时间为北京时间)。读图,完成1、2题。
1.K地位于Q地的( )
A.东北 B.东南 C.西南 D.西北
2.K、Q两地相比( )
A.甲日日落地方时,K地比Q地大
B.甲日晨线与经线夹角,K地比Q地大
C.乙日白昼的时间,K地比Q地长
D.乙日正午太阳高度角,K地比Q地小
1.C 2.C 解析:第1题,由所学太阳视运动知识可知,夏至日时日出东北且最偏北,影子朝向西南;冬至日时日出东南且最偏南,影子朝向西北;其余日期的日出方位和影子均位于夏至日和冬至日之间,故张角两边的甲、乙分别为夏至日或冬至日。根据图示信息可知,甲、乙两日的K地日出变化时间为1小时56分,Q地日出变化时间为3小时14分,Q地昼长年变化幅度大于K地,说明Q地纬度位置更高,两地都位于北半球,说明Q地更靠北,K地更靠南。甲日日出早,为夏至日;乙日日出晚,为冬至日。冬至日和夏至日的日出时间关于地方时6时对称。由图中可计算出,K地冬至日和夏至日的日出时间关于北京时间(120°E经线地方时)6时18分对称,可计算K地经度为115.5°E;Q地冬至日和夏至日的日出时间关于北京时间5时33分对称,可计算Q地经度约为127°E;可知K位于Q地的西侧。综合上述分析可知,K地位于Q地的西南,C正确。第2题,根据上题分析可知,甲日为夏至日,Q纬度位置更高,所以甲日的日落地方时Q地更大,A错误;同一日期的晨线与经线夹角相同,B错误;乙日为冬至日,此时北半球昼短夜长,纬度位置越高,昼越短,Q地纬度位置更高,昼长更短,C正确;乙日为冬至日,太阳直射点位于南半球,两地都位于北半球,纬度位置更低的K地太阳高度角更大,D错误。
(2023·浙江6月选考)塔式光热发电是利用成千上万个独立跟踪太阳的定日镜,将阳光聚集到镜场中心的集热塔,通过能量转换来发电。图1为青海某地塔式光热发电场景观图,图2为定日镜工作原理示意图。读图,完成下题。
3.定日镜工作期间,镜面朝向(图2所示)的水平和垂直转动方向分别是( )
A.顺时针、先逆时针后顺时针
B.顺时针、先顺时针后逆时针
C.逆时针、先顺时针后逆时针
D.逆时针、先逆时针后顺时针
3.B 解析:定日镜随太阳方位的变化而变化,而太阳在一天之中方位的变化是顺时针的,所以定日镜面的水平转动方向也为顺时针,C、D错误;定日镜为了准确反射太阳光到集热塔,当太阳高度角变大时,镜面与地面之间的夹角应该变大,以保持一定的太阳光入射角度(如图2所示)。太阳高度角减小时,镜面与地面之间的夹角应该变小。故镜面在垂直方向上与地面的夹角先增大,后减小,所以在垂直于地面的剖面图上看,镜面在垂直方向的变化应为:先为顺时针,后为逆时针,B正确,A错误。
【考情分析】正午太阳高度类题目考查特点:
1.考查重点突出变化规律,淡化具体计算。近几年的试题中多为考查正午太阳高度变化规律及应用,减少具体计算题目,体现了对综合思维的重点考查。
2.命题情境创设实践场景,应用生产生活。大多数命题在情境上侧重于物影变化、太阳能板设置、楼房间距及活动实践材料等,通过体验生产生活实践活动对正午太阳高度规律的应用,来体会人地和谐。
3.融于太阳视运动,淡化太阳视运动。命题都是基于对太阳视运动规律的考查,但是避免直接考查太阳视运动,而是太阳视运动的具体体现,包括太阳高度、正午太阳高度的变化和昼夜长短的变化。
1.太阳高度的变化规律
(1)变化规律:(一天中)0°(日出)-增大-最大值-减小-0°(日落),当地12时时是一天中的最大值,即正午太阳高度。
(2)影子的移动变化:(日出)最长-变短-最短(正午)-变长-最长(日落);(北回归线以北)物影呈顺时针移动。
2.正午太阳方位的判断
(1)北回归线以北的地点,正午太阳总是在正南方。北回归线上除夏至日这天位于正头顶外,其他日期正午太阳均位于正南方。
(2)南回归线以南的地点,正午太阳总是在正北方。南回归线上除冬至日这天位于正头顶外,其他日期正午太阳均位于正北方。
(3)南北回归线之间的地点,正午太阳可能位于正南方,可能位于正北方,也可能位于正头顶。
3.正午太阳高度的变化规律
(1)同一时间,不同地区的正午太阳高度的变化(纬度变化规律)
①同一时刻,各地正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
②两地相比,距离太阳直射点所在纬度越近,正午太阳高度越大。
(2)同一地区,不同时间的正午太阳高度变化(季节变化规律)
①基本规律:太阳直射点向某地所在的方向移近时,该地的正午太阳高度逐渐增大;反之,逐渐减小。
②具体表现
地区
正午太阳高度的季节变化规律
赤道地区
一年有两次最大值(春分、秋分)、两次最小值(夏至、冬至)
回归线之间
(除赤道外)
一年两次最大值(太阳直射时最大),一次最小值(北半球出现在12月22日前后,南半球出现在6月22日前后)
北回归线及
其以北地区
一年有一次最大值(在6月22日前后),一次最小值(在12月22日前后)
南回归线及
其以南地区
一年有一次最大值(在12月22日前后),一次最小值(在6月22日前后)
4.太阳高度与正午太阳高度的关联与应用
(1)太阳视运动轨迹图:可以表达一天中(白天)太阳高度的变化,从空间中看,正午太阳高度是太阳高度的最大值;从时间上看,地方时正午12时(正午太阳高度出现的时刻)是太阳高度变化的中间时刻,是太阳高度由小变大和由大变小的界线时刻。
(2)等太阳高度线:是太阳高度相等的各点的连线,可以看做是以太阳直射点为中心的俯视图。
图2的中心为太阳直射点,太阳高度以该点为中心向四周逐渐降低;通过该点的经线即太阳直射的经线,地方时是12点;通过该点的纬线即为太阳直射的纬线,其正午太阳高度为90度。正午太阳高度的分布规律从太阳直射的纬线向南北逐渐降低。根据太阳直射纬线推断直射点所在的半球及季节,并判断与之相关的地理现象。
下图示意世界某地6月22日太阳高度角日变化状况,该地位于11°E经线上。读图,完成1、2题。
1.6月22日,该地太阳高度最小的时刻,北京时间约为( )
A.6月21日07时16分
B.6月22日16时55分
C.6月22日07时16分
D.6月23日16时55分
2.图中能反映该地6月22日太阳视运动方向的是( )
A.甲和乙 B.甲和丙
C.丙和丁 D.乙和丁
1.C 2.D 解析:第1题,由图可知,该地出现极昼现象,该地太阳高度最小的时刻是该地地方时0时。该地位于11°E经线上,北京时间为120°E的地方时,与11°E相差经度为109°,时间相差7小时16分,由于北京位于该地东边,该地太阳高度最小的时刻(该地地方时0时),对应的北京时间为6月22日07时16分。第2题,6月22日为北半球夏至日,读图可知,该地整日都可以看到太阳,说明该地有极昼现象,且最小太阳高度大于0,应位于北极圈以内。北极圈以内极昼区太阳正北升、正北落,太阳升起后往偏东方向移动,正午时刻太阳移动至正南方,接着逐渐西移,因此太阳的视运动方向为顺时针,图中甲和丙为逆时针方向,乙和丁为顺时针方向,D正确,A、B、C错误。
(2024·天津宁河二模)维加内拉是意大利的一个小村庄,大致位于40°N,该村庄坐落于深谷底部,四周高山林立,每年约三个月得不到阳光的照射。后来村民们安装了巨大的反射镜,并采用阳光同步技术,控制镜面随太阳的移动调整倾斜角度和水平角度,让阳光向下照射村庄。下图示意维加内拉小村反射镜的工作原理。读图,完成3、4题。
3.与11月相比,12月该村庄反射镜( )
A.启动时间更早,正午倾斜角度更大
B.启动时间更晚,正午倾斜角度更大
C.启动时间更早,正午倾斜角度更小
D.启动时间更晚,正午倾斜角度更小
4.该村庄将上述阳光同步技术用于光伏发电,春分日正午光伏面板倾斜角为( )
A.30° B.40° C.50° D.60°
3.D 4.C 解析:第3题,依据材料及所学知识可知,北半球12月份的昼长小于11月份,日出时间更晚,则该镜面启动时间更晚,A、C错误。图中显示,倾斜角是镜面与垂直方向的夹角,该地位于北半球,11月正午太阳高度大于12月。根据镜面反射光线原理,12月镜面更向垂直方向偏移,即倾斜角变小,B错误,D正确。第4题,该村庄将上述阳光同步技术用于光伏发电,为了达到最佳发电效果,光伏面板应与正午太阳入射光线垂直,即光伏板倾斜角(光伏板与垂直方向的夹角)与正午太阳高度角相等。春分日太阳直射赤道,该地正午太阳高度角=90°-(40°-0°)=50°,光伏板倾斜角也为50°。
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