2020届高三地理命题点：正午太阳高度的变化规律和计算

2020届高三地理命题点：正午太阳高度的变化规律和计算1/92020届高三地理命题点：正午太阳高度的变化规律和计算典例分析某科研小组对我国某海岛(图甲)进行了考察，并观测绘制了某地正午太阳高度年变化示意图(图乙)。读图，回答(1)～(2)题。甲乙(1)该地可能位于()A．舟山群岛B．台湾岛中部C．钓鱼岛D．南沙群岛(2)在一年的观测中，该小组看到正午太阳在北方的时间大约是()A．3个月B．6个月C．9个月D．12个月(1)D(2)A[解析]第(1)题，读图乙可知，该地一年中有1/4的时间正午太阳位于北面的天空，故该地应位于北回归线以南，且离北回归线有一定距离，D项符合。第2题，由上题可知，该地一年中有1/4的时间即3个月正午太阳位于北面的天空。命题突破1．太阳高度和正午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(如图甲所示)。一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度(如图乙所示)。2020届高三地理命题点：正午太阳高度的变化规律和计算2/92．正午太阳高度的空间变化规律正午太阳高度从太阳直射点所在纬线分别向南北两侧递减；距太阳直射点距离越近(纬度差越小)，正午太阳高度越大。同一纬线上正午太阳高度相等。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.太阳高度的变化规律(1)太阳高度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没有变化，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有变化，一天之内有一个最大值(地方时12时时)，即当地的正午太阳高度(2)正午太阳高度的年变化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2020届高三地理命题点：正午太阳高度的变化规律和计算3/9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4.正午太阳高度的计算一地正午太阳高度的大小，可以用下面的公式来计算：H＝90°－|φ－δ︳式中H为正午太阳高度，φ为当地地理纬度，永远取正值；δ为太阳直射点纬度，当地夏半年取正值，冬半年取负值。或H＝90°－φ±δ当地夏半年δ前用“＋”，当地冬半年δ前用“－”。图5­15由于任意地点正午太阳高度与太阳直射点处的太阳高度的差值等于它们的纬度差值，所以在实际的解题中，可用下面的公式来计算某地的正午太阳高度：某地的正午太阳高度(H)＝90°－某地纬度与直射点所在纬度的纬度差。跟踪训练2020届高三地理命题点：正午太阳高度的变化规律和计算4/9一、选择题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。图1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。图11.该校所处纬度约为()A.61°NB.51°NC.35°SD.25°S2.该校所在地()A.日出时间始终比上海的早B.正午太阳高度年变化幅度与上海的相同C.昼夜长短差值一直比上海的大D.地球自转速度与上海的一样[解析]1.B2.B第1题,读图可知,该地最大正午太阳高度为春秋分日正午太阳高度与α之和,而α=该地最小正午太阳高度+8°;该地全年太阳高度均大于0°,且正午太阳方位相同,说明该地位于回归线与极圈之间,最大正午太阳高度与最小正午太阳高度相差46°52'。计算可得,该地春秋分日正午太阳高度为38°52',据选项可知,该地纬度约为51°N。第2题,由上题计算可得,该地位于约51°N,冬季该地昼短夜长且昼短于上海的,日出时间比上海的晚。正午太阳高度年变化幅度与上海的相同,均为46°52'。春秋分日,全球昼夜等长,昼夜长短差值相等。地球自转线速度自赤道向两极递减,该地线速度小于上海的,角速度与上海的相同。武汉某建筑采用大玻璃幕墙的设计方案。为达到最佳遮阳和采光效果,设计师把该地二分二至日正午太阳高度、建筑物玻璃幕墙高度和屋檐外延长度巧妙结合起来,如图3所示。这种设计既可以增加建筑物的美观性,也可以极大地减小玻璃幕墙的日射负荷,显出很好的节能性。读图回答3~4题。2020届高三地理命题点：正午太阳高度的变化规律和计算5/9图33.一年内,正午室内太阳直接照射面积由最小到最大的变化过程中,该地()A.昼长逐渐增加B.正午太阳高度不断降低C.月均温不断降低D.月均降水量不断减少4.为达到最佳遮阳和采光效果,随纬度的变化需调节玻璃幕墙高度和屋檐外延长度。若玻璃幕墙高度不变,在我国北方地区,随着纬度升高,屋檐外延长度应()A.变长B.变短C.先变长,后变短D.先变短,后变长[解析]3.B4.A第3题,由题干信息知,该地为武汉,位于北半球,一年中正午室内太阳直接照射面积由最小到最大的变化过程中,即由夏至到冬至过程中,该地昼逐渐变短,正午太阳高度不断降低,月均温先升高、后降低,月均降水量并非不断减少。第4题,我国北方地区,纬度越高,正午太阳高度越小。为达到最佳遮阳和采光效果,在玻璃幕墙高度不变的前提下,在我国北方地区,随着纬度升高,屋檐外延长度应变长。圭表(如图4)是世界上最早的计时器。直立的标杆为表,正南正北方向平放的刻板为圭。用其测量正午表影长度,可确定节气、划分季节和制定历法等。据《淮南子·天文训》记载:“日冬至……八尺之修,日中而景丈三尺。日夏至……八尺之景,修径尺五寸。”据此完成5~6题。(tan31.6°≈0.62,tan79.4°≈5.3,tan58°≈1.6;1丈=10尺,1尺=10寸)2020届高三地理命题点：正午太阳高度的变化规律和计算6/9图45.《淮南子·天文训》中记述的圭表,其位置可能最接近()A.广东省广州市(23°06'N)B.江西省南昌市(28°40'N)C.河南省开封市(34°35'N)D.辽宁省沈阳市(41°48'N)5.若当地“八尺之修,日中而景五尺”,则此时最接近的民族节日是()A.汉族元宵节(农历正月十五)B.傣族泼水节(公历4月中旬)C.苗族龙舟节(农历五月下旬)D.鄂伦春族篝火节(公历6月18日)[解析]5.C6.B第5题,据题干可知,“日冬至……八尺之修,日中而景丈三尺”。如冬至日该地正午太阳高度为H,则可知tanH=8/13≈0.62,对照材料可知,冬至日该地正午太阳高度约为31.6°。冬至日太阳直射南回归线,据此可以算出该地纬度约为34.9°,结合选项,其位置最接近河南省开封市。第6题,若当地“八尺之修,日中而景五尺”,则可计算出该日正午太阳高度约为58°。根据上题计算出的该地纬度约为34.9°N,可知该日太阳直射点纬度约为2.9°N,可能为春分日之后10天左右。结合四个选项,此时最接近的民族节日是傣族泼水节。某日,潍坊(约36.5°N,119°E)某中学地理兴趣小组测得该日潍坊的正午太阳高度为55°,他们还测得该日潍坊的日落时间比昨日早了3分钟。据此完成7~8题。7.该日,潍坊()A.日出方位为东南B.正午太阳高度比前一天的大C.日落时间比北京的晚D.昼长夜短,但昼长在变短8.该日潍坊日落时,北京时间最接近()A.18:00B.17:402020届高三地理命题点：正午太阳高度的变化规律和计算7/9C.18:20D.19:00[解析]7.D8.C第7题,由该日潍坊正午太阳高度计算知,该日太阳直射点大约位于1.5°N且正在向南移动。据此推知该日潍坊日出方位为东北,正午太阳高度比前一天的小,日落时间比北京的早,昼长夜短,但昼长在变短。第8题,据上题可知,该日太阳直射1.5°N,所以该日潍坊日落时间比18时稍推后些;根据潍坊经度位置可知其地方时比北京时间晚4分钟。所以该日潍坊日落时,北京时间最接近18:20。图示意某日两地太阳高度变化,甲地位于30°N。读图,回答9~11题。图19.该日太阳直射纬度为()A.0°B.10°SC.10°ND.20°N10.乙地纬度为()A.20°SB.20°NC.40°SD.40°N11.若未来一周内,R点高度逐渐降低,则()A.S点高度降低B.Q点向右移动C.T点向左移动D.Q、T间距增大[解析]9.C10.A11.D第9题,该日甲地(30°N)的正午太阳高度为70°,根据正午太阳高度的计算公式,可计算出该日太阳直射10°N。第10题,该日乙地正午太阳高度为60°,太阳直射10°N,可得乙地纬度为20°S或40°N。据图中乙地昼长小于12小时可知,其应位于南半球,所以乙地纬度只能是20°S。第11题,R点高度渐低,即甲地(30°N)的正午太阳高度变小,说明太阳直射点南移,则乙地昼变长,日出逐渐提前,日落逐渐推迟,即Q点往左移、T点往右移、Q、T间距增大;未来一周内乙地正午太阳高度变大,即S点高度升高。二、非选择题12.图5示意某日地球光照状况,图中阴影部分表示夜半球,非阴影部分表示昼半球。读图完成下列要求。2020届高三地理命题点：正午太阳高度的变化规律和计算8/9图5(1)说出该日北半球的节气及此时太阳直射点的地理坐标。(2)分析比较该日图中甲、乙、丙三地的昼长。(3)为了最大限度地利用太阳能,计算该日丙地太阳能热水器集热面板的倾角α的大小。[答案](1)夏至。(23°26'N,180°)。(2)该日南、北极圈之间越往北昼越长,三地由南向北排序为乙、甲、丙,昼长由短到长。(3)因为该日丙地正午太阳高度H=90°-23°26',而α=90°-H,所以α=23°26'。[解析]第(1)题,结合图示知,南极圈及其以南为极夜,说明该日为北半球夏至日,节气为夏至。该日太阳直射北回归线,180°平分昼半球,180°经线为太阳直射经线。据此写出太阳直射点坐标。第(2)题,该日太阳直射北回归线,根据全球昼夜长短的分布规律即可判断三地昼长顺序。第(3)题,丙地位于赤道,该日太阳直射23°26'N,在计算出其正午太阳高度的前提下,计算出热水器集热面板的倾角。13.图6中的MP、MQ为部分晨昏线,阴影部分所在的经度范围与全球其他地区日期不同。读图回答问题。图6(1)确定此时太阳直射点的地理坐标,并判断此时所在日期接近二分二至中的哪一个节气。(2)分别指出此时的北京时间和图中Q点地方时。2020届高三地理命题点：正午太阳高度的变化规律和计算9/9(3)判断此时上海昼夜长短情况,并计算此时全球极昼的分布范围。(4)图中M点为晨线与昏线的交点,判断图示时间至春分该交点移动的纬度范围。(5)说出此时全球各地正午太阳高度的分布规律。[答案](1)(20°S,60°E)。冬至。(2)16时。6时。(3)昼短夜长。70°S及其以南地区。(4)70°S~90°S或66°34'S~90°S。(5)从20°S向南北两侧递减,20°S上的正午太阳高度为90°。[解析]第(1)题,结合题干信息分析知,M点所在经线为0时经线,P点所在经线为180°经线,则M点所在经线为120°W,据此推知太阳直射点所在经线为60°E。由于70°S及其以南为极昼,所以太阳直射纬度为20°S。据此写出太阳直射点坐标。此时所在日期接近冬至。第(2)题,根据地方时计算方法知北京时间为16时。Q点为晨线与赤道交点,时间为6时。第(3)题,结合上题分析知此时上海昼夜长短状况,并判断此时全球极昼范围。第(4)题,M点位于70°S,图示时间可能在冬至前,也可能在冬至后,春分时该点移至南极点,据此知其移动的纬度范围。第(5)题,结合上题分析,此时全球正午太阳高度从20°S向南北两侧递减。