第一部分 第二单元 第3讲 课时10 正午太阳高度角的变化（教师用书word）-【步步高】2025年高考地理大一轮复习讲义（鲁教版 鲁云）

课时10　正午太阳高度角的变化 1．太阳高度和正午太阳高度 (1)太阳高度 太阳光线与地平面之间的夹角，叫作太阳高度角，简称太阳高度(如图甲中所示的α)。 (2)正午太阳高度 一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度(如图乙中所示的H)。 2．正午太阳高度的变化规律 (1)图中用折线画出二分二至日正午太阳高度的分布状况。 答案　 (2)纬度变化规律：“近大远小”。 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；距离太阳直射点所在的纬线越远，正午太阳高度越小，距离越近，则越大。 ①春、秋分日：正午太阳高度由赤道向南北两侧递减，如图中b折线所示。 ②夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减；如图中c折线所示。 ③冬至日：正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减；如图中a折线所示。 (3)季节变化规律：“来大去小”。 太阳直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度增大，移去则减小。如下图所示： ①夏至日时，北回归线及其以北地区正午太阳高度达到一年中的最大值，南半球各纬度地区达到一年中的最小值。 ②冬至日时，南回归线及其以南地区正午太阳高度达到一年中的最大值，北半球各纬度地区达到一年中最小值。 ③春、秋分日时，除赤道上正午太阳高度达到一年中最大值外，其他地区正午太阳高度介于最大值和最小值之间。 特别提醒　正午太阳高度 ①同一纬线上正午太阳高度相等。 ②同一日期，距太阳直射点所在纬度相等的两条纬线上正午太阳高度相等。 回归教材　读选择性必修1教材第10页图1－2－6“二分二至日不同纬度地区的正午太阳高度与昼长”，观察6月22日北极点上正午太阳高度角与太阳直射点纬度的关系。 答案　度数相等，都是23°26′。 1．太阳高度的日变化 极点上 在极昼期间，极点上见到的太阳高度在一天之内是没有变化的，其太阳高度始终等于太阳直射点的纬度 非极点地区 太阳高度在一天之内是有变化的，一天之内有一个最大值(地方时12时)，即当地的正午太阳高度 2.正午太阳高度的计算方法 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。如下图所示： 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′。 3．正午太阳高度的年变化幅度 (1)南北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越大(由23°26′增大到46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′。 (2)回归线与极圈之间：各纬度正午太阳高度年变化幅度相同(均为46°52′)。 (3)极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′。 4．正午太阳高度的应用 (1)确定地方时 当某地太阳高度达一天中最大值时，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12时。 (2)判断所在地区的纬度：利用公式法H＝90°－Δ，可求出当地的地理纬度。 (3)确定房屋的朝向：各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关，一般民居要保证正午的阳光能从前门窗照入室内。 ①北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。 ②南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。 (4)判断日影长短及方向：正午太阳高度越大，日影越短；太阳直射时，物体的影子缩短为0；日影永远朝向背离太阳的方向。 (5)计算楼间距、楼高 为了保证一楼全年有阳光照到，北回归线以北地区建楼房时，两楼之间的最短距离应大于L＝h·cotH(H：冬至日正午太阳高度)。 (6)计算热水器的安装角度 如上图所示，集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度互余，当α＋H＝90°时热水器使用效果最佳。 (2021·山东地理)某日，小李在某地(110°E,40°N)广场游玩时，发现广场平面图中的指向标模糊不清(图a)。他通过观测广场石柱影子的长度和方向(图b)，确定了平面图的指向标。据此完成1～2题。 1．该广场平面图的指向标应该是图c中的(　　) A．① B．② C．③ D．④ 2．一周后的相同时刻，小李再次测量发现该石柱的影长变长，则第二次观测日期可能在(　　) A．2月16日前后 B．5月8日前后 C．8月20日前后 D．11月10日前后 [关键信息点拨] 北京时间是120°E的地方时，该广场位于110°E，北京时间12：10时，110°E的地方时是11：30，太阳位于东南方位，影子朝向西北，确定指向标。 该地位于40°N，太阳直射点位于赤道上时，该地正午太阳高度为50°，根据图中石柱高度和影长可算出此时太阳高度略大于60°，即大于二分日的正午太阳高度，说明太阳直射点位于北半球；影长变长，说明正午太阳高度减小，太阳直射点向南移。 答案　1.B　2.C 解析　第1题，正北方向指向标可以根据当地地物的影子朝向确定。北京时间12：10对应110°E的地方时是11：30，此时太阳在南偏东一点，地物影子应该是北偏西一点。图中石柱影子在左侧，即左侧方向是北偏西，正北方向应该是②所示的方向，选B。第2题，石柱影长一周后变长意味着太阳直射点正在远离该地，小李位于40°N，意味着太阳直射点是向南方移动，排除A、B。地方时11：30的情况下，图中石柱高度6.6 m，影长3.2 m，太阳高度角远大于45°(6.6/3.2≈2.06；tan64°≈2.05，太阳高度角约64°)，正午的太阳高度角应更大一些，说明太阳直射点与小李所在的纬度差不足40°，即直射北半球，选C。 考向1　通过“正午太阳高度的变化规律”考查“综合思维” (2023·山东泰安模拟)我国某学校高三(2)班地理兴趣小组在校园内开展日照观测活动，发现从9月23日开始，正午太阳光可透过窗户照射进本班教室(见下图)。10月23日之后因南侧高楼对阳光的遮挡，本班教室内的正午太阳光照消失。一段时间后，正午太阳光再次照进本班教室。据此完成1～3题。 1．该校可能位于(　　) A．吉林省 B．河南省 C．福建省 D．云南省 2．10月23日之后，正午太阳光再次照进高三(2)班教室的时间约为(　　) A．当年11月23日 B．当年12月22日 C．次年2月21日 D．次年3月21日 3．与高三(2)班相比，夏至日到冬至日期间，楼上高三(8)班教室内的正午太阳光照(　　) A．同时出现，持续时间相同 B．同时出现，持续时间更长 C．更早出现，持续时间相同 D．更早出现，持续时间更长 答案　1.A　2.C　3.B 解析　第1题，结合图示可知，9月23日(秋分日，太阳直射点位于赤道)该校正午太阳高度为48°，根据正午太阳高度计算公式可知，该地位于42°N。结合所学知识可知，吉林、河南、福建和云南四省中，42°N穿过吉林省，A正确。第2题，根据对称规律可知，太阳直射点位于同一纬度对应的两个日期关于二至日对称，10月23日到冬至日约两个月，下一个日期为冬至后约两个月，即次年2月21日前后，C正确。第3题，结合上题分析，该地10月23日到次年2月21日期间，正午太阳光线会被南楼遮挡，即其他日期内(2月21日到10月23日)正午太阳光线都可以照进教室。夏至日在2月21日到10月23日日期范围内，两个教室都有正午太阳光照，因此为同时出现，C、D错误。在10月23日后因南侧高楼对阳光的遮挡，高三(2)班教室内的正午太阳光照消失，但高三(8)班教室在楼上，未被遮挡，有正午太阳光照，因此高三(8)班教室内的正午太阳光照持续时间更长，A错误，B正确。 考向2　通过“正午太阳高度的计算”考查“综合思维” (2024·江西南昌模拟)下图为江苏南京(32°N，119°E)某中学的胡老师于北京时间11月25日16：09拍摄的一张照片。据此完成4～6题。 4．该学校当日的正午太阳高度接近(　　) A．34° B．40° C．50° D．55° 5．照片中教学楼的朝向为(　　) A．东南 B．正南 C．西南 D．西北 6．若条件允许，胡老师能再次拍摄到同样效果的照片的日期大概在(　　) A．12月22日 B．1月18日 C．2月25日 D．4月17日 答案　4.B　5.A　6.B 解析　第4题，太阳直射点平均每4天移动约1个纬度，12月22日(冬至日)太阳直射点位于23°26′S，则11月25日太阳直射点大约位于17°S，由此计算，南京11月25日的正午太阳高度≈90°－(17°＋32°)＝41°，故选B。第5题，北京时间(120°E的地方时)16：09时，南京的地方时为16：05，此时太阳位于西南方，据图判断，此时太阳方位与教学楼走向一致，因此教学楼为东北—西南走向，朝向东南。故选A。第6题，当日期关于冬至日对称时，同纬度地区太阳方位和昼夜长短情况一致。11月25日至12月22日(冬至日)约27天，而12月22日到1月18日也是27天，这两天的昼夜长短和日出、日落状况大体一致，故选B。 课时精练 (2023·浙江温州模拟)我国某中学组织学生采用竖直立杆的方式观测日影变化，杆长为1米。下图为当地二至日部分时刻(北京时间)杆影方位及长度，图中①点为立杆点。据此完成1～2题。 1．该中学所在城市最可能是(　　) A．长春 B．长沙 C．乌鲁木齐 D．杭州 2．夏至日，当地太阳视运动轨迹是(　　) 答案　1.B　2.B 解析　第1题，读图，甲日该地在北京时间9时和16时的影长相等，因此该地在北京时间12：30时为正午，即北京时间12：30时，该地地方时为12时，可求得该地经度为112.5°E。该中学所在城市最可能是长沙市，B正确；长春经度大约为125°E，乌鲁木齐经度大约为88°E，杭州经度大约为120°E。第2题，夏至日，图示地区日出东北，正午时太阳在正南，日落西北。故选B。 (2023·湖北武汉模拟)下图为“甲、乙两地夏至日与冬至日正午等高旗杆的影长及朝向示意图”。读图，完成3～5题。 3．与甲地相比，乙地(　　) A．冬至日正午太阳高度小 B．冬至日昼长较短 C．夏至日正午太阳高度大 D．夏至日昼长较长 4．夏至日时，甲地日出时的杆影朝向是(　　) A．东北方 B．西北方 C．东南方 D．西南方 5．下列日期中，乙地的正午太阳高度最大的是(　　) A．8月1日 B．10月1日 C．11月1日 D．12月1日 答案　3.C　4.D　5.B 解析　第3题，读图可知，甲地旗杆夏至日和冬至日影子都朝北，说明该地位于北回归线以北。乙地旗杆夏至日影子朝南，冬至日影子朝北，且夏至日影子和冬至日影长相等，说明乙地位于赤道。冬至日太阳直射点位于南回归线，因此乙地正午太阳高度大于甲地，A错误；冬至日甲地昼短夜长，乙地昼夜平分，乙地昼长较长，B错误；夏至日甲地影子比乙地长，说明乙地正午太阳高度更大，C正确；夏至日甲地昼长夜短，乙地昼夜平分，乙地昼长较短，D错误。第4题，夏至日时，太阳直射点位于北半球，除极昼极夜地区外，全球各地日出东北、日落西北。甲地日出时太阳位于东北方，因此杆影朝向西南方，D正确。第5题，根据前面分析可知，乙地位于赤道，太阳直射点越接近赤道，乙地的正午太阳高度就越大。春分日(3月21日前后)和秋分日(9月23日前后)太阳直射点位于赤道，选项四个日期中10月1日是最接近太阳直射点位于赤道的时间，因此B正确。 (2024·福建南平统考)我国大多数位于北回归线上的城市，都建有北回归线标志塔，如汕头市和广州市从化区。标志塔的主体顶端设置有“窥阳孔”，每年夏至日当地正午12时，可看到阳光从标志塔中间的“窥阳孔”垂直照在地面上，这正是“立竿不见影”的天文现象。图1是“汕头市和广州市从化区两地的位置示意图”，图2是“北回归线标志塔模型图”。据此完成6～7题。 6．当汕头市和广州市从化区两地的北回归线标志塔“窥阳孔”下的地面上先后出现光点，其时间间隔最接近(　　) A．12分钟 B．15分钟 C．18分钟 D．20分钟 7．北回归线上出现“立竿不见影”现象这一天，为了更好地利用太阳能资源，正午时北京(40°N)的太阳能板与地面的角度应调整为朝南(　　) A．73°26′ B．23°34′ C．30°26′ D．16°34′ 答案　6.A　7.D 解析　第6题，由材料可知，北回归线标志塔“窥阳孔”下地面出现光点时为夏至日当地地方时12时。由图可知，汕头市经度接近116°E，广州市从化区经度接近113°E，两地地方时相差约12分钟，因此，当两地的北回归线标志塔“窥阳孔”下的地面上先后出现光点，时间间隔最接近12分钟，A正确。第7题，由材料可知，北回归线上出现“立竿不见影”现象时为每年夏至日，此时太阳直射点位于23°26′N。由所学知识可知，为了更好地利用太阳能资源，太阳能板与太阳光线应尽量垂直，即太阳能板与地面的夹角＝90°－正午太阳高度。夏至日北京的正午太阳高度＝90°－(40°－23°26′)＝73°26′，因此正午时北京(40°N)的太阳能板与地面的角度应调整为朝南90°－73°26′＝16°34′，D正确。 (2023·广东中山期中)下图为“我国某地冬、夏至日正午太阳光线示意图”，角a、β相差32°。据此完成8～9题。 8．该地正午太阳高度年变化幅度为(　　) A．16° B．32° C．39.5° D．47° 9．该地正午太阳高度达一年中最大时(　　) A．太阳直射点向北移 B．太阳直射点向南移 C．昼长达一年中最大值 D．该日当地东北日出 答案　8.C　9.D 解析　第8题，若该地位于我国北回归线及其以北地区，则冬、夏至日正午太阳高度相差47°，故该地应该位于我国北回归线以南地区，有太阳直射，故正午太阳高度最大值出现在太阳直射时，为90°，正午太阳高度最小值出现在太阳直射南回归线时。根据题干可知，该地冬、夏至日正午太阳高度相差32°，代入公式90°－|φ－23.5°|－90°＋|φ＋23.5°|＝32°，根据计算可知，该地地理纬度为16°N。所以，该地正午太阳高度年变化幅度为90°－90°＋|16°＋23.5°|＝39.5°，选C。第9题，该地正午太阳高度达一年中最大值时，太阳直射点位于16°N，可能往南移动也可能向北移动，A、B错误；该地在太阳直射北回归线时昼长达到一年中的最大值，C错误；该日太阳直射点位于北半球，该地日出东北，D正确。 (2023·广东广州模拟)日晷是古代的一种计时工具，下面左图为北京(40°N,116°E)故宫的赤道式日晷，右图为南京(30°N,119°E)天文台的地平日晷，二者的日晷针都与地轴平行。完成10～12题。 10．左图中时刻(　　) A．太阳在西南 B．日期可能是4月 C．晷影逆时针旋转 D．北京昼长夜短 11．右图中时刻，日晷影长与晷针长度相等，则该日太阳直射点纬度为(　　) A．15°N B．15°S C．10°N D．10°S 12．关于两图说法正确的是(　　) A．该日晷影旋转方向相同 B．一天中日晷影长二者都不变 C．两地日晷全年都可以使用 D．若左图中日影指向正下方时，则右图日影朝向东北 答案　10.C　11.A　12.D 解析　第10题，由左图可知，北京故宫的赤道式日晷背面被照亮，说明该日太阳直射点位于南半球，即秋分到次年春分之间，日期不可能是4月，B错误；太阳直射点位于南半球时，北京昼短夜长，D错误；晷针与地轴平行，左图中晷针影子朝向西方，由此判断太阳位于偏东侧，A错误；该日太阳直射点位于南半球，太阳日出东南，正午在正南，日落西南，影子从西北向北再向东北方向移动，由于此时影子在日晷的背面，因此移动方向为逆时针方向，C正确。第11题，由右图可知，晷针指向正北，影子位于正北，说明此时为正午；位于南京的地平日晷，晷针和晷面夹角与当地纬度相等，即为30°，由题干所知，日晷影长和晷针长度相等，所以正午太阳高度为(180°－30°)/2＝75°。由正午太阳高度公式H＝90°－纬度差(太阳直射点纬度与当地纬度的差)，南京为30°N，H＝75°，计算可知太阳直射点位于15°N，A正确。第12题，由上题分析可知，该日太阳直射点位于南半球，日晷的影子旋转方向为逆时针，南京天文台为地平日晷，日晷影子旋转方向为顺时针，A错误；赤道式日晷的影长在一天中不变，地平日晷的影长在一天中有变化，B错误；两地日晷都要在晴朗天气下使用，没有阳光无法使用，C错误；若左图日影指向正下方时，代表北京的地方时为12时，南京位于北京偏东，地方时大于12时，太阳位于西南，日影朝向东北，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $