内容正文:
核心素养测评 (40分钟 51分)
十二 正午太阳高度的变化、四季更替和五带划分(重难课时)
选择题(共17小题,每小题3分,共51分)
我国某摄影爱好者每日固定时刻有拍摄太阳的习惯。下图为3月份某日拍摄太阳照片的合成示意图,图中太阳①②与正南方向张角相同。完成1、2题。
1.该摄影爱好者可能位于( )
A.长春(45°N,125°E)
B.杭州(30°N,120°E)
C.长沙(28°N,113°E)
D.成都(30°N,105°E)
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2.3月份期间( )
A.太阳高度①变大、②变小
B.太阳高度①②相同且变大
C.太阳①的方位逐渐偏向南
D.太阳②的方位逐渐偏向东
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【解析】1选C,2选B。第1题,根据材料“图中太阳①②与正南方向张角相同”,说明太阳从①处移到正南方向与太阳从正南方向到②处所用时间相等,由图可知,太阳处在①位置北京时间7:30,处在②位置北京时间17:30,计算得太阳在正南方位时,北京时间12:30,此时当地为正午12点,根据时差知识,该地在120°E的西侧且比北京时间(东八区120°E区时)晚30分钟,杭州经度120°E,B错误;成都105°E,比北京时间晚60分钟,D错误;长春125°E,比北京时间早20分钟,A错误;长沙113°E,比北京时间晚28分钟,接近半小时,C正确。第2题,根据太阳直射点回归运动,3月初到春分(3月21日前后),太阳直射点从南半球北移至赤道,春分(3月21日前后)至3月末,太阳直射点从赤道北移至北半球,当太阳直射点在南半球时,太阳东南升西南落,春分(3月21日前后)太阳直射赤道,太阳正东升正西落,当太阳直射北半球时,太阳东北升西北落,3月期
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间日出日落方位不断往北移,说明一天之中太阳的整体方位也往北移,在此期间同一时刻,太阳方位会逐渐往北偏,C、D错误;根据正午太阳高度角计算公式:正午太阳高度=90°-所求点纬度与太阳直射点纬度的纬距,3月期间太阳直射点北移,该地正午太阳高度角会变大,一天之中太阳高度角的范围也会变大,同一时刻的太阳高度角也会变大,但由于①②与正南方向张角相同,因此其太阳高度角也相同,A错误,B正确。
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下图示意南极中山站(69°22'S,76°22'E)某日太阳方位角和高度角的逐时变化。其中方位角0°(360°)代表正南,90°代表正东,180°代表正北,270°代表正西。完成3、4题。
3.图示太阳高度角10°时太阳朝向( )
A.东南 B.正东 C.东北 D.正西
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4.该日最可能是( )
A.1月1日 B.2月1日
C.3月1日 D.4月1日
【解析】3选A,4选A。第3题,读图可知,南极中山站出现极昼现象,太阳高度角升至10°时,对应方位角约为45°,根据方位角度数换算,代表的方向是东南。第4题,南极中山站位于69°22'S,当太阳直射20°38'S时,中山站刚好出现极昼现象,图示该日中山站0时太阳高度大于0°,说明太阳直射点位于20°38'S以南;2月1日、3月1日、4月1日太阳直射点均位于20°38'S以北,因此该日最可能是1月1日。
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(2024·德州模拟)某科考队员在科考站同一地点每隔4小时对太阳拍摄照片,下图为连续三张照片的合成示意图(图示时间为世界时)。据此完成5、6题。
5.该科考站为( )
A.黄河站,(78°55'N,11°56'E)
B.中山站,(62°12'S,58°57'W)
C.泰山站,(73°51'S,76°58'E)
D.中—冰站,(65°43'N,17°22'W)
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6.该科考队员在次日1时(Ⅰ)之后,继续每间隔8小时对太阳拍摄了两张照片(Ⅱ、Ⅲ),则合成图为( )
A.① B.② C.③ D.④
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【解析】5选C,6选A。第5题,结合图中信息可知,17时和21时太阳高度一致,说明世界时17时和21时关于当地时间12时或24时对称,同时,世界时次日1时太阳高度升高,因此,世界时17时和21时关于当地时间24时对称,由此可知,该地区出现极昼现象或接近极昼现象。根据推测,世界时17时和21时中间时刻为19时,对应当地时间24时,因此,经度相差75度,该地经度约为75°E。第6题,结合上题可知,该地经度约为75°E,因此,世界时次日1时对应当地时间6时,接下来继续每间隔8小时拍摄两张照片,对应当地时间14时和22时,6时和18时关于12时对称,太阳高度相同,且12时太阳高度最高,因此22时太阳高度要比6时小,所以Ⅰ高于Ⅲ,14时距离12时较6时和18时都近,所以14时太阳高度较这两个时刻高,即Ⅱ高于Ⅰ和Ⅲ,且太阳视运动轨迹向右移动。
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(2024·滨州模拟)日出前和日落后一段时间内,天空仍处于半光明状态,天文学上称这种现象为晨昏蒙影。当太阳落入地平线18°以下,真正的黑夜来临(如图)。完成7~9题。
7.影响晨昏蒙影时数的因素有( )
①纬度位置 ②海陆位置
③经度位置 ④季节变化
A.①② B.①④ C.②③ D.③④
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8.夏至日没有真正黑夜地区的纬度范围为( )
A.23°26'N~90°N B.41°26'N~90°N
C.48°34'N~90°N D.66°34'N~90°N
9.赤道地区真正的黑夜时长约为( )
A.9小时36分 B.10小时48分
C.12小时 D.13小时12分
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【解析】7选B,8选C,9选A。第7题,日出前和日落后太阳光虽然不能直接射到地面,但可以射到地球的大气层,由于高空大气层里的质点和尘埃对太阳起散射作用而引起晨昏蒙影,纬度相对越高,太阳高度角越小,太阳光越容易被散射,越容易形成晨昏蒙影,晨昏蒙影的时数相对越长,①正确;不同的季节同一地点太阳高度不同,尤其是日出和日落附近时的太阳高度相差很大,冬季,太阳高度角越小,太阳光越容易被散射,越容易形成晨昏蒙影,晨昏蒙影的时数相对越长,④正确;②海陆位置和③经度位置对太阳高度影响较小,对晨昏蒙影时数几乎没有影响,②③错误。第8题,在不考虑晨昏蒙影的情况下,没有真正黑夜地区子夜太阳高度最低为0°,而考虑晨昏蒙影时,是太阳落入地平线18°以下,真正的黑夜来临,也就是说子夜太阳高度最小为-18°。根据子夜太阳高度计算公式h=当地纬度+直射点纬度-90°,夏至日时子夜太阳高度
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为-18°=当地纬度+23°26'-90°,可知当地纬度是48°34'N,48°34'N~90°N这个范围子夜时的太阳高度都大于-18°,所以这一纬度范围夏至日时没有真正的黑夜。第9题,赤道地区昼夜平分,日出地方时6时左右,日落地方时18时左右,而当太阳落入地平线18°以下,真正的黑夜来临,而地球自转平均每15°一小时,太阳落入地平线18°以下,相当于日出之前1小时12分就有亮光,日落之后1小时12分还有亮光,相当于昼长延长2小时24分钟。所以真正的黑夜时长=12-2小时24分钟=9小时36分。
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(2025·泉州模拟)位于A市(40°N,74°W)的某建筑玻璃外墙向内切入一定角度(下图)。这样的设计在确保冬季采光增温的同时,可减少夏季阳光入射,从而降低室内空调能耗。完成10、11题。
10.该建筑向内切入的玻璃外墙最大水平倾角约( )
A.65.5° B.88.5°
C.49.5° D.73.5°
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11.若在下列地区引入这一节能建筑,则( )
A.杭州(30°N)的∠L不变
B.柏林(52°30'N)的∠L变小
C.马德里(40°25'N)的∠L变大
D.科伦坡(7°N)的∠L不变
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【解析】10选D,11选A。第10题,根据两直线平行内错角相等,该建筑向内切入的玻璃外墙最大水平倾角就是该地的最大正午太阳高度,当太阳直射北回归线时,该地正午太阳高度角最大,根据正午太阳高度角计算公式H=90°-纬度差(太阳直射点地理纬度与所求地点的地理纬度),α=90°-(40°-23°26')≈73.5°,该建筑向内切入的玻璃外墙最大水平倾角约为73.5°。第11题,由图示可得,L=Hmax-Hmin,是该地区最大正午太阳高度和最小正午太阳高度之差,也就是正午太阳高度的变化幅度。北回归线以北地区的正午太阳高度的变化幅度一致,当太阳直射北回归线时,正午太阳高度最大,当直射南回归线时,正午太阳高度最小,正午太阳高度的变化幅度为南北回归线的纬度差,是46°52'。杭州、柏林和马德里都在北回归线以北地区,因此,∠L不变,B、C错误,A正确;科伦坡的纬度低,最大正午太阳高度为90°,最小正午太阳高度=90°-(7°+23°26')=59°34',∠L=90°-59°34'=30°26',应变小,D错误。
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(2024·天津模拟)电子黑板屏幕反射太阳光线会对视力造成危害,可通过窗帘解决。某日,南昌某教室B5座位同学在日落时受电子黑板反射阳光影响。几天后,B6位置同学受到日落反射阳光影响(下图)。据此完成12、13题。
12.该日最可能是( )
A.10月2日 B.1月20日
C.8月23日 D.4月29日
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13.在上一小题的情况下,未来4个月后( )
①B1位置会受日落反射阳光影响
②需关闭窗帘②④
③D5位置会受日落反射阳光影响
④只需关闭窗帘②
A.②③ B.②④
C.①③ D.①④
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【解析】12选B,13选D,第12题,由光学反射知识可知,日落反射阳光能影响B5位置同学,阳光应从窗帘④所在窗户射入,即日落西南,太阳直射点位于南半球;几天后,反射阳光能影响B6座位同学,则太阳日落位置向西移动,太阳直射点向北移动。综上所述,该日应在冬至日至春分日之间;10月2日位于秋分日至冬至日之间,8月23日位于夏至日至秋分日之间,4月29日位于春分日至夏至日之间。第13题,当日为1月20日,4个月后约为5月20日,恰好关于春分日对称,则日落方位关于教室中线对称。此时反射光线影响B1位置,而不影响D5位置,①正确,③错误。日落时阳光从窗帘②所在窗户射入,需关闭窗帘②;下午时阳光虽会从窗帘④所在窗户射入,但此时太阳高度角大,不会照在电子黑板上,无需关闭窗帘④,②错误,④正确。
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(2024·大连模拟)6月10日高考刚刚结束,小明随父母外出自驾旅行。出发当日行驶在一南北向水平乡间小路时,对向汽车风挡玻璃反光(该车风挡玻璃与地面夹角为55°,反射光与地面平行),此时手机显示时间为12:16。下图为汽车玻璃反光的示意图,完成14、15题。
14.此时小明一家驾车行驶的方向和区域最可能
位于( )
A.向北,菏泽市(35°N,116°E)
B.向南,菏泽市(35°N,116°E)
C.向北,北京市(40°N,116°E)
D.向南,北京市(40°N,116°E)
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15.出发10天后同样情况再次出现,而钟表显示时间为11:40,则其位置位于出发地( )
A.东北 B.西北
C.东南 D.西南
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【解析】14选C,15选A。第14题,6月10日,太阳直射点在20°N附近;此时手机显示时间(北京时间,120°E经线地方时)是12时16分,是正午前后;菏泽与北京都在北回归线(23°26'N)以北,正午太阳常年位于正南方;小明一家在南北向车道行驶,发现正对面汽车风挡玻璃反射的阳光刚好进入眼帘,说明车辆向北行驶,此时太阳位于正南方,是正午时刻。据图中玻璃与地面夹角是55°(根据内错角相等,反射光与玻璃所成的锐角也为55°)、太阳光入射角等于反射角(或太阳光与汽车玻璃所成的锐角等于反射光与汽车玻璃所成的锐角),可得正午太阳高度角(太阳光与反射光的夹角,即太阳光与地面的夹角)是70°,由正午太阳高度角公式计算得出当地纬度是40°N;而此刻当地地方时12时,显示北京时间为12:16,所以该地的经度为116°E,故该地为北京。第15题,小明一家出发后10天,即6月20日,太阳直射点向北移动,直射北回归线附近;若需出现同样情况,即正午太阳高度角应保持一致,则该地与北回归线的纬度差应与北京与20°N的纬度差保持一致,该地应位于北京以北;该地地方时的12时,钟表显示时间(北京时间,120°E经线地方时)为11:40,可知当地经度是125°E。综合上述分析可知,该地应位于北京(原出发地)的东北方向。
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【方法技巧】太阳一天的位置和方向
太阳直射赤道上,全球日出正东,日落正西;太阳直射北半球,全球日出东北,日落西北(偏北);太阳直射南半球,全球日出东南,日落西南(偏南)。
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(2024·海南联考)春、夏、秋、冬四季划分的依据不同,四季的起止时间也不一样。我国农历四季以太阳高度最小、白昼最短的3个月为冬季,欧美国家四季以太阳高度最小、白昼最短当天作为冬季的起始日期,常用四季以一年中最冷的1月为冬季的中点。如图示意地球公转与我国农历四季、常用四季、欧美国家四季划分。完成16、17题。
16.甲、乙、丙所示四季分别是( )
A.我国农历四季、欧美国家四季、常用四季
B.我国农历四季、常用四季、欧美国家四季
C.欧美国家四季、我国农历四季、常用四季
D.常用四季、欧美国家四季、我国农历四季
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17.下列国家中,最适用常用四季指导人类活动的是( )
A.印度尼西亚 B.巴西 C.挪威 D.韩国
【解析】16选A,17选D。第16题,图中右侧地球位置为冬至日。我国农历四季以太阳高度最小、白昼最短的3个月为冬季,因此冬季应以冬至日为冬季的中点,对应甲;欧美国家四季以太阳高度最小、白昼最短当天作为冬季的起始日期,即冬至日为冬季的开端,对应乙;常用四季以一年中最冷的1月为冬季的中点,即冬季包括12月、1月、2月,冬至日位于冬季开始后不久,对应丙。第17题,最适用常用四季指导人类活动的地方应位于四季较为分明的地区。印度尼西亚和巴西纬度较低,四季并不分明。挪威纬度较高,四季也不分明,A、B、C不符题意;韩国位于中纬度地区,四季最为分明,最适用常用四季指导人类活动,D正确。
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