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高中地理名师复习专题5-太阳高度角计算和应用


专题 5-太阳高度角计算和应用
正午太阳高度的计算与应用,是高考考查的重点内容,这部分内容很容易和我们人类的生产生活相联 系,从而取材于我们的生产生活,考查学生运用地理知识分析解决实际问题的能力,又可以作为考试的切 入点,考查学科内与之相关联的内容,体现高考命题方向,复习备考中老师和学生都要高度重视。 1.正午太阳高度的考查涉及以下几方面。 (1)规律:从直射点往南北两

侧递减;离直射点距离越近(纬度差越小) ,正午太阳高度越大。 (2)最值:直射北回归线,北回归线以北地区达一年中最大值,整个南半球达一年中最小值;相反, 直射南回归线时,南回归线以南地区达一年中最大值;整个北半球达一年中最小值。 (3)公式:H=90°-|φ -δ |中φ 与δ 符号很关键,此外,两点间的正午太阳高度差等于纬度差。 (4)影子的长短变化与方向:正午太阳高度角变大,影子变短;方向由太阳的位置确定。 (5)地方时:一天之中太阳高度最大时地方时为 12 时。 (6)楼间距离要抓住正午太阳高度角大小。 2.正午太阳高度的应用已成为高考的热点,应从以下方面突破本难点: (1)列为高考重点反复训练讲解。 (2)抓住规律,图形结合。 (3)研究高考试题,联系生产、生活实际。 正午太阳高度角的计算及应用 作为地球运动的结果,正午太阳高度角的变化深刻影响着人类的生产、生活,成为高考考查的重点, 主要考查学生的空间思维能力和知识应用能力。近几年上海、广东及江苏 大综合卷都有所体现。该类试题取材于人类生产、生活,突出考查学生运 用地理基本原理、规律的能力,同时能进行科际的综合,代表高考命题方 向——以能力立意,培养学生的创新思维能力。因此在高三复习中应予以 高度重视。 ●难点磁场 图 3—1 表示某地正午太阳高度和月降水量的变化。 读图回答 1~2 题。 (2000 年山西综合卷) 1.该地纬度可能为( ) 图 3—1 A.90°N~23°26′N 之间 B.90°S~23°26′S 之间 C.22°N 或 22°S D.40°30′N 或 40°30′S 2.该地气温及降水特征是( ) A.终年高温多雨 B.夏热少雨,冬温多雨 C.冬温少雨,夏热多雨 D.夏热多雨,冬季寒冷干燥
1~2.解析:此题主要考查学生对正午太阳高度角分布规律的掌握情况,以及运用其变化规律分析地理事物和现 象的能力、读图能力等,根据正午太阳高度曲线变化规律,该地一年中有两次太阳直射,在两次之间有一个最小值, 该点应在回归线上取得的且距离为 1.5°,由于横轴没有标出月份,不能确定哪个半球,故该点纬度为 22°N 或 22° S;第 1 题也可以用排除法,因为该点有两次直射,只能位于南、北回归线之间,故把 A、B、D 排除,答案为 C 项。 根据正午太阳高度与降水的关系可以推出,该地正午太阳高度大时,降水量大,正午太阳高度角小时,降水量少;可 以得出,夏季多雨,冬季少雨。根据第 1 题可知该地位于热带,故 C 项正确。

3.如图 3—2 所示的日期,下列地点:北京(39°54′N) ,新加坡(1°N) ,汕头(23°26′N) ,海口 (20°N) ,正午太阳高度角从大到小排列正确的是( ) A.新加坡、海口、汕头、北京 B.北京、汕头、海口、新加坡 C.汕头、海口、北京、新加坡 D.汕头、海口、新加坡、北京
解析:此题考查正午太阳高度角的纬度分布规律和读图判读能力,根据图 中经度的变化和晨昏线的特点可以推知日期为北半球夏至日(6 月 22 日) 。正午 太阳高度从北回归线往南北两侧递减,即离北回归线越近,正午太阳高度越大, 根据图中四点的纬度,则正确顺序:汕头、海口、北京、新加坡,故选 C 项。
图 3—2

近年来,我国房地产业发展迅速,越来越多的居民乔迁新居,居住条件和环境显著改善。

请读图 3—3,运用以下公式回答 4~5 题。 (2002 年大综合卷) ①某地正午太阳高度的大小: H=90°-|φ -δ | 式中 H 为正午太阳高度;φ 为当地纬度,取正值;δ 为太阳 直射点的纬度,当地夏半年取正值,冬半年取负值。 ②tan 35°≈0.7 tan 45°=1 tan 60°≈1.732 4.房地产开发商在某城市(北纬 30 度)建造了两幢商品住宅 楼(图 3—3) ,某个居民买到了北楼一层的一套房子,于春节前住 进后发现正午前后太阳光线被南楼挡住,请问房子一年中正午太 阳光线被南楼挡住的时间大约是( ) A.1 个月 B.3 个月 C.6 个月 D.9 个月 5.为使北楼所有朝南房屋在正午时终年都能被太阳照射,那 么在两幢楼间距不变的情况下,南楼的高度最高约为( ) A.20 米 B.30 米 C.40 米 D.50 米
4~5.解析:此题主要考查正午太阳高度的规律的应用,考查学生应用地理知识,解决实际问题的能力。根据条件和公式, 该楼一层正午太阳光线被挡住的条件是 δ<H,H=90°-|φ-δ|,根据图上已知条件,故 tanH=69/40≈1.73,H≈60°,代 入公式|φ-δ|=30°δ=0°, 即太阳直射赤道时刚好北楼一层被南楼挡住, 即当太阳直射点在南半球时, 北楼一层被挡住, 时间大约为 6 个月, 故第 4 题选 C 项; 若北楼一层正午时终年都能被太阳照射, 条件应满足太阳直射南回归线, 即δ=-23° 26′,代入公式 H=90-|φ-δ|,即 H=36°34′tanH= x/40 x=40×tan36°34′≈30 (米),故第 5 题选 B 项。

6.北纬 38°一开阔平地上,在楼高为 H 的楼房北面盖新楼,欲使新楼底层全年太阳光线不被遮挡,两 楼距离不小于( ) A.Htan(90°-38°)B.Htan(90°-38°-23.5°) C.Hcot(90°-38°) D.Hcot(90°-38°-23.5°)
6.解析:此题主要考查学生对正午太阳高度分布规律的应用,根据题目条件,太阳应直射南回归线时才能满足, 代入公式求出 H′=90°-|38°+23.5°|=90°-38°-23.5°,H/x=tanH′x=HcotH′ 即 x=Hcot(90°-38°-23.5°),选 D 项。

●歼灭难点训练 1.某学校地理兴趣小组外出考察,如图 3—6,在 a 地正午太阳高度最大时,用测 角器测当地的地理纬度,此时学生手表指针为 18 时 20 分(北京时间) 的地理位置 ,a 坐标为( )A.21°E,36°34′S B.25°E,53°26′N C.21°E,53°26′S D.25°E,36°34′N
解析:此题考查学生读图分析能力和正午太阳高度的规律,以及地方时的计算等。当地为 12 时,北 京时间为 18 时 20 分,故该点经度为 25°E;根据图中正午太阳高度角的方向。H=60°,太阳应直射 北回归线即δ=23°N。代入公式 H=90°-|φ-δ|,推出φ=53°26′N,故选 B 项。

洛阳(112°E,35°N)一学生对太阳能热水器进行了改造(如图 3—7) ,把热水 装在一个大玻璃箱中,并将支架改造成活动方式。据此回答 2~4 题。 2. 9 月 23 日,为使热水器有最好的效果,调节支架使热水器吸热面与地面的夹角为( A.23°26′ B.35° C.66°34′ D.55° 3.下列地区中,使用太阳能热水器效果最好的是( ) A.海口 B.重庆 C.拉萨 D.吐鲁番 4.当热水器的吸热面与地面夹角调节到最大值时( ) A.南太平洋漂浮的冰山较多 B.松花江正值第一次汛期 C.黄土高原上流水的侵蚀作用最为强烈 D.澳大利亚农田中的小麦开始返青





2~4.解析:此题主要考查正午太阳高度的分布规律的应用,以及与之相关的地理事务的分析。考查学生分析问 题、 解决问题的能力。 根据题意和图形分析当太阳光线与大玻璃箱垂直时效果最好。 H=90°-|φ-δ|, =35°,δ=0°, 即 φ α+H=90°,则α=55°,故第 2 题应选 D 项。 太阳能热水器效果最好地区应 是太阳辐射分布较强的地区, 拉萨市年太阳辐射量最丰富, 故第 3 题应选 C 项。第 4 题根据题意,夹角最大时,吸热面与地面夹角为 58°26′,即 太阳高度角最小,应为冬季,故第 4 题应选 A 项,B 为北半球春季,C 项 为夏季,D 项北半球为秋季。

5.图 3-8 中四条曲线分别表示 A、B、C、D 四地,6 月 22 日 太阳高度的全天变化情况,据此判断下列各选项中,对四地纬

度位置的说法与图示情况相符合的是(②) ①A.23°26′N B.46°52′N ②A.90°N B.66°34′N ③A.0° B.23°26′N ④A.23°26′N B.46°52′N

C.66°34′N C.23°26′N C.90°N C.90°N

D.90°N D.0° D.66°34′N D.66°34′N

解析:此题考查太阳高度的日变化和读图分析能力。根据题意和图中信息,6 月 22 日太阳直射北回归线(23° 26′N) 曲线 12 点太阳高度为 90°,故 C 点为 23°26′N,此时北极圈上为极昼且 12 点时太阳高度为 46°52′对 ,C 应 B,北极点上为极昼且太阳高度为常数,对应 A,赤道上昼夜等长,故 D 为赤道,因此选②。

图 3—9 是我国西藏某地 6 月 22 日太阳高度的日变化示意图 (未考虑海拔等因素) 据此回答 6~7 题。 。 6.该地的地理坐标为( ) A.30°N,90°E B.16°52′N,105°E C.23°26′N,120°E D.36°52′N,150°E 7.此地最高气温一般出现在北京时间( ) A.12:00 B.13:00 C.14:00 D.16:00
6~7.解析: 此题主要考查太阳高度的日变化规律和地方时 的计算,根据题意,α=23°26′N,H=83°26′, H=90°-| φ -δ|, φ 1 =30°N, φ 2 =16°52′,根据西藏的经 纬度位置,第 6 题选 A;一天中最高气温出现在当地 14 时,而当地地方时比北京时间晚 2 个小时,故北京时 间为 16 时,气温最高,选 D 项。

8.读图 3—10,图中 ED 为昏线,读后回答下列问题。 (1)此时太阳直射点的地理坐标是 23°26′N,110°W。 (2)A、B 两地正午太阳高度角较大的是 A ,A、B 两地日出 较早的 B 。 (3)此时赤道上昼的范围是 160°E~180°~20°W。 (4) 为使地处 32°N 的太阳能热水器最大限度地利用太阳光 能,这一天应将太阳能热水器的真空管平面与楼顶之间的夹角α 调整为 8°34′。
解析:此题主要考查太阳光照图读图分析能力和正午太阳高度规律的应用。根据地球自转方向和 ED 为昏线,则北 极圈上为极昼,时间为 6 月 22 日,太阳直射北回归线,70°E 正好把夜半球平分,所以直射点在(23°26′N,110°E) , 根据正午太阳高度的分布规律,正午太阳高度 A>B;根据昼夜长短的规律,北半球纬度越高白昼越长,日出越早,故 B 早于 A;因赤道上昼长为 12 小时,70°E 为 0 时,故赤道上白昼应以 110°W 为对称轴东西各跨 90°,故白昼范 围应为 160°E~180°~20°W;第(4)题根据给定条件,φ=32°N,δ=23°26′N,太阳光线与真空管平面垂直, H=90°-| φ-δ|H=81°26′,α+H=90°,α=8°34′。


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