内容正文:
专题10
正午太阳高度的变化
N
S
正午太阳高度从 向南北两侧递减
同一天,同一纬度的正午太阳高度
【夏至】
【冬至】
地区正午太阳高度达一年最大
则都达一年最小
地区正午太阳高度达一年最大
则都达一年最小
考点3:地球公转的意义——正午太阳高度的变化
正午太阳高度的分布规律
直射点
相等
北回归线及其以北
整个南半球
南回归线及其以南
整个北半球
南中地教研
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H=90˚- 两地纬度差
H为某地正午太阳高度
某地与直射纬度的纬度距离
考点3:地球公转的意义——正午太阳高度的变化
正午太阳高度的计算
圣保罗(23°S)、北京(40°N)的正午太阳高度
H圣保罗=90°-(15°+23°)=52°
求纬度差(同减异加)
相同半球:大减小
不同半球:相加
15°N
23°S
38°
40°N
25°
H北京=90°-(40°-15°)=65°
南中地教研
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考点3:地球公转的意义——正午太阳高度的变化
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日影 ,地方时是 时。
(2)求当地的地理纬度(根据正午太阳高度的计算公式)。
(3)确定房屋的朝向
在北回归线以北地区,正午太阳位于 ,房屋朝 ;
在南回归线以南地区,正午太阳位于 ,房屋朝 。
(4)判断日影长短及方向
正午太阳高度越大,日影越 ,正午太阳高度越小,日影越 ,且日影方向与太阳方位 。
最短
12
南方
南
北方
北
短
长
相反
南中地教研
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探究:
1、“日照时间不少于1小时”的日期指的是 ?
2、按照采光要求,下列四个城市相邻同高楼房的间距最宽的应该是
A.北京(40°N) B.哈尔滨(45°N)
C.广州(23°N) D.台州(29°N)
(5)计算楼间距、楼高
考点3:地球公转的意义——正午太阳高度的变化
正午太阳高度的应用
我国《物权法》指出,住宅间距必须保证北面楼房底层窗台面日照时间不少于1小时。
冬至日 一年中最小的正午太阳高度
B
为了保证一楼全年都有阳光照射,北回归线以北地区建造楼房时,两楼之间的最短距离应大于L=L=h÷tanH(H:冬至日正午太阳高度)。
南中地教研
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(6)计算太阳能热水器的角度: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(α),使太阳光线与受热板成直角,其倾角和正午太阳高度的关系为α+θ=90°。(如图)
考点3:地球公转的意义——正午太阳高度的变化
正午太阳高度的应用
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正午太阳高度的变化规律
“远小近大”
“来增去减”
【方法点拨】
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典例四
(2025云南卷) 圭表由两部分组成,直立的柱体为“表”,与柱体垂直的装置为“圭”。我国古人根据正午时“表”影在“圭”上的变化划分二十四节气(两端刻度表示夏至或冬至)。据此完成下面小题。
5.下列圭表的示意图适用于海南三沙市(17°N)的是( )
A.① B.② C.③ D.④
一年之中,太阳直射点在17°N以南的时间明显多于太阳直射点在17°N以北的时间
C
一年中三沙市正午太阳光线从正南照过来的时间明显多于正北
①④表位于圭的南段,表影朝北,不能表示夏至
②图中表位于圭中间,冬至和夏至正午太阳高度相等,与三沙市不符,三沙市夏至正午太阳高度明显大于冬至
冬至正午太阳光
夏至正午太阳光
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8
1.太阳高度的日变化
核心归纳
极点上 全天太阳高度角相等,等于太阳直射点的纬度
核心归纳
非极点地区 非极昼地区:日出后,太阳高度从0开始增大,地方时12时时达到最大值,即正午太阳高度角;之后呈对称性减小,直到日落时太阳高度减小为0。
极昼地区:地方时0时
时太阳高度最小,之
后增大,到正午时最
大;后呈对称性减小
2.正午太阳高度的年变化幅度
核心归纳
(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,赤道上为23°26′,回归线上为46°52′。
核心归纳
(2)回归线与极圈之间(含两条线):任一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′。
(2025茂名二模)苏州园林以其精巧的布局和独特的建筑风格闻名于世。下图为某游客在苏州园林怡园(31.3°N,120.6°E;开放时间:7:30~17:30)日落半小时前拍摄的廊道景观。据此完成下面小题。
迁移训练四
4.正午时穿过廊道顶部屋檐的光线与地面夹角为α,一年中α变化幅度约为( )
A.23° B.47° C.67° D.90°
B
该地位于北回归线以北,一年中正午太阳高度夏至日最大,冬至日最小
夏至日正午太阳高度角=90°-(31.3°-23.5°)
冬至日正午太阳高度角=90°-(31.3°+23.5°)
α为正午太阳高度
差为47°
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13
(2022·广东地理)2021年10月16日,神舟十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射,将我国3名航天员顺利送入距离地表约400 km的中国空间站。2022年4月16日,航天员安全返回地球。据此完成3~4题。
3.符合航天员驻留期间空间站绕太阳运动角速度大小变化的是
A.① B.② C.③ D.④
√
在航天员驻留期间(2021年10月16日至2022年4月16日),地球绕太阳公转经过了近日点(1月初),近日点公转角速度较快,所以在10月16日到1月初,空间站绕太阳运动角速度在变大,1月初到4月16日空间站绕太阳运动角速度在变小。故选A。
(2022·广东地理)2021年10月16日,神舟十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射,将我国3名航天员顺利送入距离地表约400 km的中国空间站。2022年4月16日,航天员安全返回地球。据此完成3~4题。
4.驻留期间,酒泉卫星发射中心发射塔与广州市区广州塔两地每天正午太阳高度的差值
A.先变大后变小 B.先变小后变大
C.持续不断变大 D.始终保持不变
√
在航天员驻留期间,太阳直射点始终位于两地以南,则两地每天正午太阳高度的差值始终为两地纬度之差,保持不变,故选D。
太阳视运动轨迹图
一、概念
太阳视运动轨迹图是以观测者所在位置为中心,目视太阳在天球上运行所形成的轨迹示意图。
由于地球的自转,使太阳每天从东方升起,在西方落下。
考点4:太阳视运动
二、太阳视运动轨迹图的生成
▲技巧:以日出、日落、正午太阳方位确定轨迹
地平面方向判断:
①根据日出日落方位判读东、西方向
②普通地图上方向的判读方法“上北下南,左西右东”来定出方向坐标。
地平面
北
南
西
东
1. 日出日落方位规律(与太阳直射点位置相关)
日出
日落
(1)直射点位于赤道:日出正东,日落正西;
(2)直射点位于北半球:日出东北,日落西北;
(3)直射点位于南半球:日出东南,日落西南;
考点4:太阳视运动
(极昼区正北升,正北落)
(极昼区正南升,正南落)
2. 正午时太阳方位规律(与太阳直射点位置相关)
考点4:太阳视运动
正午时太阳方位规律:
只能是正北、正南或头顶(上中天)。
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地平面
观测者天顶
E
夏至日
冬至日
春秋分日
地平面
N
S
W
E
地平面
地平面
N
S
W
E
夏至日:日出东北,日落西北,正午正北
冬至日:日出东南,日落西南,正午正南
春秋分:日出正东,日落正西,正午头顶
注意:
1.先确定观测者所在位置(赤道)
2.以观测者为重点,确定东西南北方向
3.找观测者头顶,画天空半圆
4.确定日出、日落、正午太阳的方位
①赤道(0°)地区太阳视运动轨迹
画出以下地区春秋分日、两至日时的太阳视运动轨迹图
①赤道(0°)地区太阳视运动轨迹
考点4:太阳视运动
南中地教研
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②回归线与极圈之间的太阳视运动轨迹
夏至日:日出东北,日落西北,正午正南
冬至日:日出东南,日落西南,正午正南
春秋分:日出正东,日落正西,正午正南
夏至日:日出东北,日落西北,正午正北
冬至日:日出东南,日落西南,正午正北
春秋分:日出正东,日落正西,正午正北
N
夏至日
北回归线至极圈之间的点
N
冬至日
南回归线至极圈之间的点
看不同时刻的太阳方位、
正午太阳高度角
考点4:太阳视运动
南中地教研
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(2)极昼区(除极点)一天内太阳不落,但有升有降,正午太阳高度最大,0时(24时)太阳高度最小。因此若位于北半球,太阳开始升高的方位为正北;若位于南半球,太阳开始升高的方位为正南。
(3)极昼期间,极点上一天太阳高度不变。
1.昼长与日出、日落时间
在北半球,昼越长,日出越早,日落越晚,日出、日落的位置越偏北,太阳视运动的弧度越大;昼越短,日出越晚,日落越早,日出、日落的位置越偏南,太阳视运动的弧度越小。
夯实必备知识
迁移训练五
(2025深圳二模)世界文化遗产锡吉里耶(7.96°N,80.76°E)位于斯里兰卡的狮子岩及周边。研究表明,锡吉里耶中轴线具有一定天文属性,每年太阳直射当地的两天,在狮子岩上沿中轴线可见日落恰好位于中轴线尽头方向。如图为锡吉里耶航拍照片。据此完成下面小题。
5、锡吉里耶中轴线的走向为( )
A.西北-东南 B.东-西
C.西南-东北 D.南-北
日出东北
日落西北
A
太阳直射7.96°N时为北半球夏半年
该中轴线呈
西北-东南走向
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27
(2024·广东地理)距今约3 000年前的金沙遗址(30°41′N,104°01′E)是古蜀国时期的一处大型聚落遗址。在该遗址祭祀区的东部,有一处九柱建筑基址,其9个柱洞呈“田”字形分布。研究发现,这些柱洞分布具有一定的天文属性。图1为“九柱建筑的复原示意图”;图2示意该建筑柱洞平面分布及当时冬至日的日出方位。据此完成1~2题。
链接高考真题
1.如果当时祭祀人员站在图2中的D5处,他在夏至日看到的日出方位位于
A.D5→D6连线方向 B.D6和D9之间
C.D5→D9连线方向 D.D8和D9之间
√
根据指向标可知,正东方向大约位于D5→D9。冬至日日出方位位于东南方向,夏至日日出方位与冬至日日出方位关于正东方向对称,即夏至日日出方位为东偏北方向,应位于D6和D9之间,选B。
2.已知3 000年前的黄赤交角比现今大,与现在遗址地居民相比,则当时金沙先民在
A.春分日看到日出时间更早
B.夏至日经历更长的夜长
C.秋分日看到日落时间更晚
D.冬至日经历更短的昼长
√
黄赤交角较大,回归线的纬度较大,各地昼夜长短的年变化幅度增大。冬至日北半球各地昼更短、夜更长,夏至日北半球各地昼更长、夜更短,B错误、D正确;
春秋分日太阳直射点位于赤道,全球昼夜平分,该地日出日落时间不会发生变化,A、C错误。
故选D。
某城市(约31°N,104°E)文化公园中,有参照《淮南子·天文训》天干地支、四维方向对节气组成的圆形图案。小明在该图案的圆心竖立一根细杆,观测太阳视运动。他在夏至日日出时刻(北京时间约6:02)观测到日影指向“申”(见图)。据此完成1~2题。
强化迁移应用
冬至日和夏至日日出相对正东的方位角相同,根据材料夏至日日出时刻日影指向“申”,则日出方位指向“寅”;“寅”和“卯”隔了一个生肖,则冬至日日出指向为“辰”,则日影朝向“戌”,选D。
1.该城市冬至日日出时刻日影指向
A.庚 B.辰
C.寅 D.戌
√
该城市位于104°E,夏至日日出北京时间为6:02,地方时为4:58,比6:00提前1个小时2分钟;冬至日的日出时刻与夏至日的日出时刻关于6:00前后对称,冬至日日出时刻为
6:00之后1个小时2分钟,即地方时
7:02日出,北京时间为8:06,选C。
2.该城市冬至日日出时刻的北京时间为
A.7:02 B.8:02
C.8:06 D.9:06
√
赤道日晷由晷盘、晷针组成,晷盘平行于赤道面和太阳周日视运动的轨道平面(图1),晷针垂直穿过晷盘中心。太阳东升西落时,晷针影子在晷盘(上下两面均刻有时辰)上移动,读取影子对应的时辰可实现计时。北京某中学研学小组自制简易赤道日晷,并于12月22日开展观测活动。图2为“简易赤道日晷示意图”。据此完成3~4题。
3.12月22日简易赤道日晷晷针投影在晷盘上转过的圆心角为135°,推测6月22日北京的昼长最接近
A.13小时 B.14小时 C.15小时 D.16小时
√
赤道日晷晷针投影每小时转过的圆心角为15°,12月22日(冬至),晷针投影转过的圆心角为135°,对应昼长9小时。北京位于北半球,冬至与夏至昼长之和为24小时。因此,6月22日(夏至)北京昼长为15小时,选C。
4.正确反映12月22日简易赤道日晷晷针投影特征的是
√
赤道式日晷上,一天中的太阳围绕晷针匀速运动,全天太阳光线与晷盘的夹角是相同的,所以晷针的影长一天内是相同的,排除B、D;
冬至日,北京昼短夜长,不可能正东日出、正西日落,C错,选A。
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10°45′E)、法兰克福(50°07′N,
8°37′E)、罗马(41°54′N,
12°30′E)南向墙面最优窗墙比下的全年建筑能耗情况。据此完成1~2题。
(2025·河南地理)窗墙比是指建筑某一个立面窗户面积与该立面总面积之比,是影响建筑内采暖、制冷和照明等能耗的重要因素。不同地区基于全年建筑能耗最小来确定最优窗墙比。下图为奥斯陆(59°57′N,
强化迁移应用
1.甲、乙分别代表的城市是
A.罗马、奥斯陆
B.法兰克福、罗马
C.罗马、法兰克福
D.法兰克福、奥斯陆
√
读图可知,城市甲、乙、丙的制冷能耗逐渐降低、采暖能耗逐渐增加,说明由甲到丙纬度逐渐升高,甲、乙、丙分别是罗马、法兰克福、奥斯陆,故选C。
2.甲、丙城市南向墙面的最优窗墙比分别为0.27和0.56。甲城市最优窗墙比小于丙城市的原因是甲城市
A.夏季白昼时间较长,照明能耗较小
B.夏季正午太阳高度较大,制冷能耗
较大
C.冬季降水较多,采暖能耗较小
D.年平均气温较低,全年建筑能耗较小
√
甲(罗马)纬度低,夏季正午太阳高度大,太阳辐射强。若窗墙比大(窗户面积大),进入室内的太阳辐射多,制冷能耗显著增加,因此甲城市最优窗墙比较小,以减少夏季制冷能耗,B正确。
我国某地(113°E)有一古测景台,台(即圭)用石造,上立有表(即直立的柱子)。夏至日正午,太阳光照射在表上,地面上却没有表的影子,故称为“无影台”。下图为“某同学绘制的不同日期测影示意图”。完成1~3题。
1.该古测景台出现“无影”现象时,
北京时间为
A.11时32分 B.12时
C.12时28分 D.12时58分
√
测景台出现“无影”现象,说明此时太阳直射该地,对应地方时12时,当地经度是113°E,与北京时间(120°E的地方时)相差28分钟,且120°E位于113°E东侧,所以当地地方时12时,对应北京时间应为12时28分,故选C。
我国某地(113°E)有一古测景台,台(即圭)用石造,上立有表(即直立的柱子)。夏至日正午,太阳光照射在表上,地面上却没有表的影子,故称为“无影台”。下图为“某同学绘制的不同日期测影示意图”。完成1~3题。
2.该“无影台”可能位于
A.北回归线上
B.北回归线以北
C.北回归线以南
D.无法确定
√
据材料信息“夏至日正午,太阳光照射在表上,地面上却没有表的影子”,说明该地在夏至日时出现太阳直射现象,而夏至日太阳直射北回归线,故推断该地位于北回归线上,故选A。
我国某地(113°E)有一古测景台,台(即圭)用石造,上立有表(即直立的柱子)。夏至日正午,太阳光照射在表上,地面上却没有表的影子,故称为“无影台”。下图为“某同学绘制的不同日期测影示意图”。完成1~3题。
3.该地测得的正午表影
A.一年中有一次“无影”
B.一年中有两次“无影”
C.有影时皆朝向正南
D.有影时日影短暂朝北
√
由于该地位于北回归线上,一年之中只有夏至日(6月22日前后)才会出现一次“无影”,其他时间都会有影子,A正确、B错误;
由于太阳直射点在南北回归线之间移动,除夏至日外,太阳直射点都在该地以南,所以正午有影时日影皆朝向正北,C、D错误。
(2024·广东揭阳期末)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,标志塔的主体顶端设置有“窥阳孔”。夏至日,可看到阳光从标志塔中间的“窥阳孔”垂直照在地面上。下面图1示意我国局部地区部分北回归线标志塔分布,图2为“汕头北回归线标志塔模型图”。据此完成4~5题。
4.夏至日,阳光从图1中各省级行政区北回归线标志塔中间的“窥阳孔”垂直照在地面上的现象出现的先后顺序为
A.台、粤、闽、滇 B.滇、桂、粤、台
C.台、粤、桂、滇 D.台、桂、粤、滇
√
因为地球的自转,同纬度位置偏东的地点先接受太阳直射,从而先出现阳光从北回归线标志塔中间的“窥阳孔”垂直照在地面上的现象,因此,该现象出现的先后顺序是自东向西,即台、粤、桂、滇。故选C。
5.汕头北回归线标志塔塔高13.6米,在冬至日正午时分,其影长最接近
A.14米 B.10米 C.18米 D.0米
√
冬至日,太阳直射点位于南回归线,根据正午太阳高度角的计算公式,可得出此时北回归线的正午太阳高度为43°08′,度数比45°略小,若按45°计算,影长与塔高等长为13.6米,因此其冬至日的影长比13.6米略长,最接近14米(tan 43°≈0.93,严格推算其影长为14.6米),A正确。
某地位于北半球,该地昼长最长时,正午太阳高度并不是最大。该地区建筑中庭顶部,有一种采用玻璃板下铺设百叶遮阳的建筑形式,可对射入室内的光照强弱进行调节。下图为“该地区建筑中庭以及顶部百叶示意图”。据此完成6~7题。
6.为达到较好遮阳效果,该地区一年大部分
时间,百叶上方开口朝向为
A.向东 B.向西
C.向南 D.向北
√
材料信息显示,该地位于北半球,该地昼长最长时,正午太阳高度并不是最大,表明该地位于北回归线以南的热带地区,有太阳直射现象,正午太阳大部分是在南方,因此为达到较好的遮阳效果,一年大部分
时间,百叶上方开口应背向阳光,即朝向北方,D正确。
某地位于北半球,该地昼长最长时,正午太阳高度并不是最大。该地区建筑中庭顶部,有一种采用玻璃板下铺设百叶遮阳的建筑形式,可对射入室内的光照强弱进行调节。下图为“该地区建筑中庭以及顶部百叶示意图”。据此完成6~7题。
7.为使得百叶和正午入射光线保持垂直,
冬至日到夏至日期间,该地区建筑中庭
顶部百叶与地面夹角关系为
A.一直变小 B.先变小再变大
C.一直变大 D.先变大再变小
√
得百叶和正午入射光线保持垂直,冬至日到夏至日期间,该百叶与地面夹角关系为先变小再变大,B正确。
根据上题分析可知,该地位于北半球的热带地区,冬至日到夏至日期间,太阳直射点向北移动,该地的正午太阳高度先增大到90°,然后再减小。百叶与地面的夹角和当地的正午太阳高度角互余,因此为使
城市高大建筑的玻璃幕墙因反射太阳光常对居民造成一定的干扰。小明家坐北朝南,南北通透,每年有半年时间正午面临“两个太阳”(除南面太阳照射外,玻璃幕墙从北面反射阳光到室内,玻璃幕墙只考虑平面反射),如图所示。据此完成
8~9题。
8.小明家最有可能位于我国的
A.广州市
B.上海市
C.济南市
D.长春市
√
由图可知,南面幕墙高100米,小明家位置高50米,楼间距50米,当反射光与地面夹角为45°时,太阳光线正好从南面幕墙反射至小明家。当正午太阳高度在0°~45°时,南面玻璃幕墙可反射阳光到室内,当太阳高度大于45°时,太阳光就反射不到
小明家。由上述分析可知,小明家
冬半年才能被反射光照到,可以推
出该地二分日正午太阳高度为45°,
故当地纬度为45°左右,D正确。
城市高大建筑的玻璃幕墙因反射太阳光常对居民造成一定的干扰。小明家坐北朝南,南北通透,每年有半年时间正午面临“两个太阳”(除南面太阳照射外,玻璃幕墙从北面反射阳光到室内,玻璃幕墙只考虑平面反射),如图所示。据此完成8~9题。
9.此时小明家电子时钟显示的
日期和时间最有可能是
A.3月21日11时40分
B.6月22日12时00分
C.9月23日12时20分
D.12月22日12时40分
√
由上题分析可知,此时可能是春分或秋分的正午时间(当地地方时12时),该地为长春,位于120°E以东,故此时北京时间还没有到12时,A正确。
维加内拉是意大利的小村庄,大致位于40°N,该村庄坐落于深谷底部,四周高山林立,每年约三个月没有阳光照射。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庄反射镜工作原理。完成10~11题。
10.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
√
北半球12月的昼长小于11月,日出时间更晚,则该镜面启动时间更晚,排除A、C;
图中显示,倾斜角是镜面与垂直方向的夹角,北半球12月正午太阳高度小于11月,根据镜面反射光线原理,12月镜面更向垂直方向偏移,即倾斜角度变小,排除B,D符合题意。
11.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°
√
该村庄将上述阳光同步技术用于光伏发电,为达到最佳发电效果,光伏面板应与正午太阳入射光线垂直,即光伏面板倾斜角(光伏面板与垂直方向的夹角)与正午太阳高度相等。春分日太阳直射赤道,该地正午太阳高度=90°-(40°-0°)=50°,光伏面板倾斜角也为50°,C正确。
某中学(36°N,117°E)地理兴趣小组用一支长5厘米的铅笔做“立竿见影”的小实验,下图为该地北京时间9月16日9:51时的影子。读图完成12~13题。
12.该日与图中影长相等时的另一个时刻为
北京时间
A.12:49 B.13:26
C.14:33 D.14:21
√
由材料可知,此时是北京时间9:51,当天小明再次观测到铅笔影长与图中影长相等,说明与9:51时的太阳高度角相等,太阳高度角相等的两个时间关于正午对称,地方时12时,北京时间是12:
12,与图中所示时间相差2小时21分,故当天小明再次观测到铅笔影长与图中影长相等时,北京时间为12:12+2:21=14:33,故选C。
某中学(36°N,117°E)地理兴趣小组用一支长5厘米的铅笔做“立竿见影”的小实验,下图为该地北京时间9月16日9:51时的影子。读图完成12~13题。
13.该日正午铅笔影长约
A.2.01厘米 B.3.38厘米
C.5.12厘米 D.6.74厘米
√
当地纬度为36°N,此时是9月16日,9月23日太阳直射点位于赤道,所以此时太阳直射点在北半球,太阳直射点所在纬线约为2°N附近,所以当地正午太阳高度H约为56°,铅笔的长度是5厘
米,所以正午铅笔影长约为5÷tan56°(取值1.48),影长约为3.378厘米,B符合。
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