正午太阳高度角的变化高考地理选择题 专题训练

正午太阳高度角的变化

下图示意地球上同半球甲、乙两地同一日期观测的一天中太阳视运动轨迹，其中左图中甲地太阳运行到左侧天空时，太阳高度为20°，右图中a时刻乙地太阳位于正北天空。据此完成下面小题。

1．甲地最可能位于（   ）

A．北极点 B．北极圈 C．南极点 D．南极圈

2．该日乙地的正午太阳高度是（   ）

A．20° B．40° C．70° D．90°

3．对于北京市民而言，与该日昼夜时长最相似的日期是（   ）

A．1月5日 B．3月12月 C．6月6日 D．10月10日

圭表直立于平地上测日影的标杆和石柱，叫做表；正南正北方向平放的测定表影长度的刻板，叫做圭。当太阳照着表的时候，圭上出现了表的影子，根据影子的方向和长度，就能读出时间。位于美国华盛顿特区美国国家广场中心（约38N,77"W），高约169米，周边平坦开阔。据此完成下面小题。

4．一年中每天纪念碑顶端影子移动的范围介于图中曲线a-d之间，其中代表夏至日日影变化的曲线是（   ）

A．a线 B．b线 C．c线 D．d线

5．冬至日正午时纪念碑影长约为（   ）

A．170米 B．250米 C．300米 D．350米

某年3月9日，在挪威新奥尔松的中国北极黄河站（78°55＇N，11°56＇E），中国大学生北极科考团迎来极夜后首次日出。如图示意科考团拍摄的日出照片。据此完成下面小题。

6．假如广州该日是晴天，下列说法正确的是（   ）

A．昼长夜短，太阳东北升起，西北落下 B．昼短夜长，太阳东南升起，西南落下

C．昼短夜长，太阳东北升起，西北落下 D．昼长夜短，太阳东南升起，西南落下

7．夏至日，北极黄河站的观测者所在地正午太阳高度约为（   ）

A．0° B．12.5° C．22° D．34.5°

下图示意某日某地观察北极星和正午太阳的仰角情况。据此完成下面小题。

8．该地位于（   ）

A．36°N B．77.5°N C．36°S D．77.5°S

9．该日是北半球的（   ）

A．春分日 B．夏至日 C．秋分日 D．冬至日

家住北京西城的某同学，新学年开学时搬进了新楼房，站在书房2.6米高的落地窗前，远处公园美景尽收眼底。下图示意书房平面布局。据此完成下面小题。

10．从入住到次年高考，书房的日采光时间变化趋势（   ）

A．一直增加 B．先增后减 C．一直减少 D．先减后增

11．冬至日天气晴朗，他的书房于北京时间（   ）

A．6:30看到当日第一缕阳光 B．17:30沐浴着阳光伏案读书

C．12:30估算阳光进深0.6米 D．15:30看到阳光照到书柜上

下图是某住宅小区一栋住宅楼的平面简图，该小区位于我国海南岛，每年夏至日正午太阳高度为86°。据此完成下面小题。

12．该住宅小区的纬度是（   ）

A．4°N B．14°N C．19.5°N D．27.5°N

13．一年中，该住宅小区正午太阳高度86°的次数是（   ）

A．1次 B．2次 C．3次 D．4次

14．某日太阳直射该住宅小区，图示住宅楼阳台太阳照射情况是（   ）

①该日南阳台不能得到太阳照射②该日北阳台能够得到太阳照射

③数日后南阳台能够得到太阳照射④数日后北阳台不能得到太阳照射

A．①② B．②③ C．③④ D．①④

我国科考队在南极圈内某地进行科考，图为我国科考队员在12月22日于当地时间14时拍摄到的太阳照片。科考队还测得了该日当地最小太阳高度为10°。据此完成下面小题。

15．该地正午太阳高度约为（   ）

A．43° B．37° C．24° D．16°

16．此时照片拍摄者影子朝向（   ）

A．东北 B．西北 C．东南 D．西南

在光伏电站工程中，绝大多数支架为固定支架。我国湖北省某地（31．5°N，113．5°E）海拔65米，固定支架光伏组件的倾角一般为14°，且朝向正南方向。目前该地将部分光伏组件改成可转动支架（如下图所示）以提高对太阳辐射的利用率（sin14°≈0．24、cos14°≈0．97、sin35°≈0．57、cos35°≈0．82）。据此完成下面小题。

17．若将支架改为可转动型，则北京时间12点时光伏组件应朝向（   ）

A．西北 B．西南 C．东北 D．东南

18．为避免遮蔽阳光和浪费土地，改为可转动支架后两组光伏组件的距离L大约为（   ）

A．2．1米 B．2．4米 C．3．5米 D．8．3米

天井在我国传统民居中比较常见，某些地区天井布局呈长方形，东西长度远远大于南北宽度。图示为我国广东湛江地区(约21°34N)民居的天井冬至日正午太阳入射角度示意图。读图完成下面小题。

19．6月份，天井每日正午时刻地面的阴影面积（   ）

A．先增大后减小

B．先减小后增大屋顶一北

C．持续减小

D．先减小后增大再减小

20．图示地区天井东西方向长度远远大于南北方向的目的是（   ）

A．利于民居内的通风透气 B．遮挡阳光直射东西过道

C．增加东西厢房的采光 D．利于阳光照射南北厅堂

参考答案

1．C    2．B    3．A

【解析】1．由甲地视运动轨迹可知，甲地全天太阳高度不变，且数值为20°，可推知该地应位于极点并出现极昼现象，因甲、乙两地位于同一半球，a时刻乙地太阳高度最大，且方位为正北，可推知甲、乙两地位于南半球，因此，甲地的地理纬度最可能是90°S，甲地最可能位于南极点，C正确，ABD错误。故选C。

2．读图乙可知，该日当甲地全天太阳高度不变时，乙地刚刚出现极昼（当日太阳最低时位于地平面上，太阳高度为0°，可认为日出日落为同一刻），由上题知甲地位于90°S，该日太阳直射20°S，则刚刚出现极昼的纬度为70°S，故乙地与太阳直射点的纬度差为50°，根据H=90°-直射点与当地纬度差，即可算出该日乙地的正午太阳高度是90°-50°=40°，B正确，ACD错误。故选B。

3．该日太阳直射20°S，根据太阳直射点移动规律（每4天约移动1°），以及12月22日前后太阳直射23.5°计算可知，该日为12月8日前后或1月5日前后，A正确，BCD错误。故选A。

在极点，一天的太阳高度是一个定值，角度不变，和太阳直射点的纬度同一个角度，只是在一天中方位会变，角度不变。在出现极昼期间，极点的太阳高度会随太阳直射点的变化而变化。

4．D    5．C

【解析】4．夏至日太阳东北升、西北落，北半球，38°N正午太阳位于正南，因此日影应是西南到正北再到东南的变化，日影线应对应d线，ABC错误，D正确。故选D。

5．纪念碑所在地纬度约38°N，冬至日的正午太阳高度角根据公式计算可得约为28.5°，取tan30°≈0.577，结合碑高169米可得影长约169/tan30°≈300米，ABD错误，C正确。故选C。

太阳日出日落的方位:平常我们说太阳东升西落，而实际上，太阳只有在春分和秋分，即太阳直射赤道时才是严格意义上的东升西落，其余的时候太阳升落方向都向北或向南有一定的偏移。当太阳直射点位于北半球时，太阳升起的方位为东偏北，太阳落下方位为西偏北，即东北升，西北落，全球如此。观察点越偏北，太阳升落的方位就越偏北。同一地点，太阳直射点越偏北，即越靠近北回归线，太阳升落的方位也越偏北。太阳直射在南半球时，情况正好相反，即东南升，西南落。

6．B    7．D

【解析】6．由材料可知这次是极夜后首次日出，即冬至日过后的首次日出，白昼很短，太阳直射点位于南半球，广州位于北半球，因此广州应是昼短夜长，日出东南，日落西南，B正确、ACD错误；故选B。

7．由材料可知，黄河站的纬度为78°55＇N，夏至日太阳直射点位于北回归线，利用正午太阳高度的计算公式H＝90°－|φ－Ω|（φ为当地地理纬度，永远取﹢值；Ω为太阳直射点的纬度，与所求点在同一半球取“﹢”与所求点不在同一半球取﹣），可求得北极黄河站的观测者所在地正午太阳高度约为34.5°，D正确、ABC错误；故选D。

正午太阳高度的计算公式：H＝90°－纬度差。其中，H为所求点的正午太阳高度；90°为太阳直射点的太阳高度。纬度差是指某地的地理纬度与当日太阳直射点所在的纬度之间的差值。当所求点与太阳直射点在同一个半球时，纬度差为两地纬度数之差；当所求点与太阳直射点不在同一个半球时，则纬度差为两地的纬度数之和，简记为“同减异加”。

8．A    9．B

【解析】8．北极星的光线与北极点的地平面垂直90°，正好对应北极点的纬度。则由赤道到北极点，北极星光线与地表的仰角，逐渐递增，与纬度分布对应，所以北极星与地面的夹角等于当地纬度，由于只有北半球才能看到北极星因此该地位于36N，所以A正确。BCD错误。故选A。

9．根据图中信息，可以判断出此时正午太阳高度角为77.5度，由此可以判断出太阳直射点与当地纬度相差12.5度，由于当地纬度为北纬36度，因此可以判断出此时太阳应直射北纬23.5度，是北回归线，因此是北半球的夏至日，所以B正确。ACD错误。故选B。

正午太阳高度的计算公式H＝90°-纬度差其中，H为所求点的正午太阳高度；90°为太阳直射点的太阳高度；纬度差是指某地的地理纬度与当日太阳直射点所在的纬度之间的差值(当所求点与太阳直射点在同一个半球时，纬度差为两地纬度数之差；当所求点与太阳直射点不在同一个半球时，则纬度差为两地的纬度数之和，简记为“同减异加”)。

10．D    11．D

【解析】10．根据材料并结合所学知识可知，我国新学年开学是9月初，高考是在6月上旬，所以从入住到次年高考就是9月初到次年6月上旬。书房落地窗朝向正南，因此从9月初到次年6月初书房的采光时间大约就是白昼时间。从9月初到次年6月初，北京的白昼先变短后变长，书房的日采光时间先减后增，D符合题意。故选D。

11．北京大致位于(40°N, 116°E)， 根据40°N最短昼长9时9分可推测，冬至日应为7: 30左右日出，16：30左右日落，北京时间17：30已日落，A、B项错误；冬至日时，当地正午太阳高度=90°- (40°+23.5°)=36.5°，则室内光照面积应大于落地窗面积，落地窗为2.6米，且北京时间12: 30，当地时间接近12: 14， 太阳斜射，阳光进深大于0.6米，C项错误。15: 30时，当地时间接近15: 14，太阳位于西南方位，日影朝向东北方位，书柜位于落地窗的东北方位，阳光可以照射到书柜上，D项正确。故选D。

我国朝南房间冬半年采光时间的长短往往就是昼长的时间。

12．C    13．C    14．A

【解析】12．根据太阳高度计算公式H=90º-|当地纬度±直射点纬度，夏至日正午太阳高度为86°，与北回归线的正午太阳高度相差4°，纬度与北回归线的纬度差4°，排除A、B两项；海南岛不会出现27.5°N，排除D项；该住宅小区的纬度是19.5°N。故选C项。

13．夏至日该住宅小区正午太阳高度为86°，此时太阳直射北回归线（1次），一年中，根据太阳直射点的回归运动规律及计算公式H=90º-|当地纬度±直射点纬度|，要使正午太阳高度为86°，太阳直射点北移可直射15.5°N（1次），太阳直射点南移可直射15.5°N（1次），该住宅小区正午太阳高度为86°，一年共3次，C正确，ABD错；故选C。

14．太阳直射该住宅小区，说明太阳直射北半球，此时是北半球夏季，日出东北，日落西北，正午太阳在天顶，上午太阳位于东北，下午位于西北，太阳在一天中位于偏北位置，此时北阳台能够得到太阳照射，南阳台不能得到太阳照射，①②正确；无法判断太阳直射点是南移还是北移，③④无法确定。综上所述，A项正确，BCD错；故选A。

正午太阳高度计算公式：H=90º-|当地纬度±直射点纬度|。

15．B    16．C

【解析】15．极昼地区最小太阳高度=当地纬度＋太阳直射点纬度－90°，12月22日太阳直射点位于23.5°S，可以求得当地的纬度为76.5°S，则正午太阳高度=90°－（76.5°－23.5°）=37°，B正确，ACD错误。所以选B。

16．12月22日太阳直射点位于23.5°S，该地出现极昼，位于太阳直射点以南，正午太阳方位位于正北，当地时间14点，太阳方位位于西北，日影朝向东南，C正确，ABD错误。所以选C。

极昼地区的子夜太阳高度H最小=α＋β－90°，其中，α为当地纬度，β为太阳直射点纬度。极昼地区的正午太阳高度H=90°－（α－β）其中，α为当地纬度，β为太阳直射点纬度。

17．D    18．C

【解析】17．当地经度为113. 5°E，当北京时间为12点时，该地地方时在12点之前，为上午，太阳方位为东南，为获得最好的发电效果，光伏组件应朝向东南，ABC错误， D正确。故选D。

18．为避免遮光和浪费土地，改为可转动支架后两组光伏组件的距离L应为冬至日正午光伏组件的影长。冬至日时太阳能组件倾角=90°－H=纬度差=31.5°+23.5°=55°，光伏组件长度为2m，因此影长L＝2/sin（90°－55°）＝3.5米，C正确，ABD错误。故选C。

为了更有效地收集太阳能，太阳能电池板的角度应尽可能地朝向太阳。当太阳光照射到电池板表面的角度（入射角）较小时，或者当光线尽可能接近垂直方向照射到电池板时，光伏的太阳能利用效率达到最高。

19．D    20．C

【解析】19．正午太阳高度越大，天井内地面的阴影面积越小。该地纬度约为21.5°N，根据太阳直射点移动的速度推算，6月14日和6月30日左右，太阳直射当地，天井内地面的阴影面积最小，从6月1日至14日，当地正午太阳高度增大，阴影面积变小，从6月14日到夏至日（6月22日前后），当地正午太阳高度减小，阴影面积变大，从夏至日到6月30日，当地正午太阳高度增大，阴影面积变小。由此判断，D符合题意，排除ABC。故选D。

20．太阳位于偏南方向时太阳高度较大，位于偏东和偏西方向时太阳高度较小，因此房屋南北方向上的影子短于东西方向上的影子，为保证东西房间的采光，天井东西方向长度远远大于南北方向，C符合题意；只要天井宽敞，民居的通风透气性就高，不需要天井东西方向长度远远大于南北方向，排除A；天井东西方向上越短越有利于遮挡阳光直射东西过道，排除B；天井南北方向长度越大，越有利于阳光照射南北厅堂，排除D。故选C。

正午太阳高度角计算公式为：α = 90° - | β - γ |，其中α为正午太阳高度角，β为观察者所处的纬度，γ为太阳直射点的纬度。注意：｜β－γ｜表示的是观察者与太阳直射点的“纬度差”。当地距离太阳直射点越近，正午太阳高度角越大。