2022届高三高考地理全国通用版一轮专题复习 第4讲 地球的自转 学案

这是一份2022届高三高考地理全国通用版一轮专题复习 第4讲 地球的自转 学案，共29页。
第4讲　地球的自转、公转及其地理意义
考点一　地球的自转及其地理意义

1．地球自转的特征
(1)自转轴：地球绕地轴自转，它是一根假想轴，地轴的北端指向__北极星__附近。
(2)自转方向：自西向东(如图A)。
①从北极上空俯视，呈__逆时针__方向旋转(如图B)。
②从南极上空俯视，呈__顺时针__方向旋转(如图C)。

(3)自转周期：1恒星日＝__23时56分4秒__。
(4)自转速度
①地球自转角速度的分布规律：除极点为零外，其余各地均为__15°/h__。
②地球自转线速度的分布规律：从赤道向两极逐渐__减小__，__赤道__最大，极点为__零__。
③影响地球表面自转线速度的因素
a．纬度因素：纬度越高，线速度越__小__；反之越__大__。
b．海拔高低：海拔越高，线速度越__大__；反之越__小__。
2．地球自转的地理意义
(1)昼夜交替
①原因
②周期：1个__太阳日__即24小时。
(2)产生时差
①地方时
a．定义：因不同__经度__而出现不同的时刻，东早西晚。
b．特点：同一条经线上的各地，地方时__相同__；经度相差15°，地方时相差__1__小时。
②时区和区时
a．时区：全球分为__24__个时区，每个时区跨经度__15°__。
b．区时：每个时区__中央经线__的地方时为该时区的标准时，即区时。
③日界线
(3)沿地表水平运动物体方向发生偏转
①偏转原因：地球自转产生__地转偏向力__。
②偏转规律：北半球向__右__偏，南半球向__左__偏，赤道上不偏转。


一　地球自转速度的分布及影响因素分析
　
1．一般规律描述
(1)线速度：从赤道向两极递减；赤道上线速度最大，60°纬线上线速度为赤道上的一半；极点线速度为0°。
(2)角速度：除极点外，各地角速度都相等，均为15°/h。
(3)纬度相同的两点，自转的速度相同(海拔相同的情况下)。
2．特殊规律
赤道上空的同步卫星运行的角速度与地面对应点的角速度相同，均为每小时15°，卫星运行的线速度大于地面上的对应点的线速度。
3．影响地球自转线速度变化的因素
因素
影响
关系
纬度
纬度相同，线速度相同
纬度越低，线速度越大
负相关
海拔
海拔越高，线速度越大
正相关
4．线速度等值线的判读

(1)根据等值线数值和排列，判断所在半球和纬度高低。图中等值线数值自南向北递减，即为北半球。A、B两点线速度在837 km/h与1 447 km/h之间，即在60°N与30°N之间，位于中纬度地区。
(2)根据等值线变动，确定地势的高低，等值线凸向数值小的地区，线速度比同纬度地区大，地势较高；反之，地势较低。图中A处地势较高，B处地势较低。
[例1]下图所示照片是摄影师在夜晚采用连续曝光技术拍摄的。照片中的弧线为恒星视运动轨迹。读图，完成(1)～(2)题。

(1)据图判断，摄影师拍摄的地点位于(　A　)
A．低纬地区 B．中纬地区
C．北极附近 D．南极附近
(2)图中a恒星视运动转过的角度约为50°，据此判断摄影师连续拍摄的时间为(　B　)
A．1个多小时 B．3个多小时
C．5个多小时 D．7个多小时
解析　第(1)题，图中能看到北极星，并且北极星的仰角很小，说明当地在北半球，且地理纬度较低。第(2)题，观察者看到恒星的视运动其实是地球自转的反映。由于地球自转角速度为15°/h，据此可计算摄影者连续拍摄的时间为3个多小时。
二　地方时和区时的计算
1．地方时的计算
地方时的计算依据：地球自转，东早西晚，1度4分钟，东加西减。求地方时的步骤与规则如下所示：

2．区时的计算

3．与行程(运动)有关的时间计算
例如：有一架飞机某日某时从A地起飞，经过m小时到达B地，求飞机降落到B地的时间。
可用以下公式计算：
降落到B地的时间＝起飞时A地的时间±时差＋行程时间(m)。
注意：“±”选取原则为“东加西减”。
[例2](2017·北京卷)大数据显示，城市机动车流量变化在一定程度上可体现城市的生活节奏。机动车流量百分比是指某时段机动车流量占当日机动车总流量的比例。下图为甲城市工作日机动车流量变化图。则甲城市所处时区是(　B　)

A．西二区 B．西十区
C．东十区 D．东二区
解析　解析：读图可知，甲城市的工作时间为北京时间3：00～11：00，工作日机动车流量高峰值出现在上下班前后，城市工作时间一般为当地时间9：00～17：00。故甲地时间比北京时间快6小时，计算可知甲地位于西十区。
三　日期的计算
因地球自转，一般情况下，地球上有两个日期，我们在进行时间的换算时，不可避免地要涉及日期的变更，因此我们应明确以下内容。
1．明确日界线的类型
日界线
自然日界线
人为日界线
经线
地方时为0时的经线
国际日界线
日期分割


特点
0时所在经线时刻在变，该线在地球表面自东向西以15°/h的速度移动
180°经线在地球表面的位置不变
2．明确日期的变更特点
顺着地球自转的方向，过0时经线日期要加一天，过国际日界线日期则要减一天。如下图所示：
(1)经线展开图示

(2)极地投影图示

3．确定日期范围
(1)新的一天范围，从0时所在经线向东到国际日界线。
(2)旧的一天范围，从0时所在经线向西到国际日界线。
[例3]假设一架客机于北京时间6月22日12时从北京(116°E,40°N)起飞，7小时后途经a地(165°W,67°N)上空，14小时后抵达芝加哥(87.5°W,42°N)。客机抵达芝加哥时，属于6月22日的地区范围约占全球的(　D　)

A．1/4 B．1/3
C．1/2 D．3/4
解析　本题中已知客机出发时北京时间为6月22日12时，此时180°经线的地方时为6月22日16时，客机14小时后抵达芝加哥时，180°经线的地方时为6月23日6时，此时6月22日为旧的一天，则新的一天6月23日约占全球范围的1/4，那么旧的一天6月22日占全球的范围约为3/4。
四　晨昏线的特点与判读
1．晨昏线的6个特点

(1)平分地球，是过球心的大圆。
(2)晨昏线平面与太阳光线垂直。晨昏线上太阳高度角为0°。
(3)晨昏线永远平分赤道。
(4)晨昏线与经线圈的夹角(α)变化范围为0°～23°26′，且与太阳直射点的度数相同，即图2中∠α＝∠β。
(5)晨昏线只有在二至日时才与极圈相切。
(6)晨昏线的移动与地球自转速度相同、方向相反。
2．晨昏线的3种判断方法
自转法
顺着地球的自转方向，由夜进入昼的为晨线，由昼进入夜的为昏线
时间法
赤道上地方时为6时的是晨线，为18时的是昏线
方位法
夜半球东侧为晨线，西侧为昏线；昼半球东侧为昏线，西侧为晨线
3．晨昏线的应用
(1)确定地球的自转方向

(2)确定地方时

(3)确定日期和节气
①晨昏线与经线圈重合：日期为3月21日或9月23日前后，对应的节气是春分或秋分。
②晨昏线与经线圈相交且与极圈相切
极昼、极夜分布情况
日期
节气
北极圈及其以北出现极昼
(南极圈及其以南出现极夜)
6月22日前后
北半球夏至
北极圈及其以北出现极夜
(南极圈及其以南出现极昼)
12月22日前后
北半球冬至
(4)确定太阳直射点的位置

①确定纬度：上图中Q点为太阳直射点，直射点Q的纬度＝90°－AF的纬度(出现极昼的最大范围)＝晨昏线与地轴的夹角α。
②确定经度：地方时为正午12时的经线为太阳直射点所在经线，如上图中Q点所在的平分昼半球的经线，通过时间计算可求出其经度度数。
(5)确定昼夜长短
晨昏线将地球上的纬线分成昼弧和夜弧两部分。昼长＝昼弧所跨经度除以15°的商，夜长＝夜弧所跨经度除以15°的商。
(6)确定日出、日落时间
某地的日出时间＝该地所在纬线与晨线交点的地方时。日落时间＝该地所在纬线与昏线交点的地方时。

判读晨昏线图的步骤
第一步，判断地球自转方向。
根据图名(比如图名中提到南半球或北半球、南极或北极)、图中箭头方向、经度分布情况判断。
第二步，判断晨线和昏线。
根据地球自转方向判断晨线和昏线，由夜入昼的分界线是晨线，由昼入夜的分界线是昏线。
第三步，分析昼夜长短状况。
分析南北半球的昼夜长短情况，极昼、极夜现象出现的地区。
第四步，判断晨昏线与纬线圈的切点、晨昏圈与赤道平面的夹角。
通过晨昏线与纬线圈切点所在纬线的纬度与太阳直射点所在纬度互余、晨昏线与太阳光线垂直判断太阳直射纬度；根据晨昏线与纬线圈切点所在经线的地方时判断太阳直射点经度。
[例4](2017·江苏卷)某乘客乘航班从悉尼起飞，约9小时后抵达广州。下图为“航班起飞时的全球昼夜状况图”。读图回答(1)～(2)题。

(1)乘客抵达广州时的北京时间大约是(　C　)
A．12点 B．15点
C．18点 D．21点
(2)该日悉尼和广州(　A　)
A．日出同为东南方向 B．正午树影朝向相同
C．正午太阳高度相同 D．昼夜长短状况相同
解析　第(1)题，读图可知，航班起飞时刻，晨线与赤道交点约位于75°E，即东五区区时为6点，经计算广州(东八区)为北京时间9点，乘客约9小时后抵达广州，抵达广州时北京时间大约为18点。第(2)题，读图可知，图示时刻北极圈内大部分地区为极夜，说明太阳直射点位于南半球，该日悉尼昼长夜短，广州昼短夜长，地球上越向北昼越短夜越长，但两城市日出同为东南方向，A项正确，D项错误；直射点位于赤道与南回归线之间，正午时悉尼树影朝南，广州树影朝北，B项错误；太阳直射点位置离悉尼较近，故悉尼正午太阳高度大于广州，C项错误。

1．(2016·浙江卷)5月23日，当太阳直射墨西哥某城市(103°W)时，北京时间是(　A　)
A．24日2时52分 B．24日2时08分
C．23日3时08分 D．22日2时52分
解析　当太阳直射墨西哥某城市时，该市(103°W)的地方时为正午12：00，北京时间(120°E)位于该市东侧，经度相差223°，即可计算得到两地时间相差14：52，该市为5月23日12：00，加上14：52，北京时间为5月23日26：52，即为24日2：52。
2．(2016·江苏卷)下图为某主题公园所在城市分布图。下列时间点中至少有4个城市该主题公园都在开放的是(　B　)

A．北京时间8点 B．北京时间11点
C．北京时间14点 D．北京时间17点
解析　北京时间11：00时，香港时间10：36，东京时间12：40，洛杉矶时间为19：08，奥兰多时间为21：36，故就有香港、东京、洛杉矶和奥兰多都在开放。
北京时间2016年9月15日22时4分，长征二号火箭搭载天宫二号成功发射，天宫二号是中国第一个真正意义上的空间实验室，将用于进一步验证空间交会对接技术及进行一系列空间实验。据此完成3～4题。
3．天宫二号发射时，下列地区的华人和华侨能在晚上收看电视直播的是(　D　)
A．伦敦(0°) B．纽约(74°W)
C．开罗(32°E) D．悉尼(151°E)
4．此时与北京处于同一日期的范围约占全球的(　D　)
A．二分之一 B．不到二分之一
C．不到五分之一 D．超过二分之一
解析　第3题，根据区时计算公式：所求地时间＝已知地时间±所求地与已知地时区差，可算出伦敦(中时区)时间为9月15日14时4分、纽约(西五区)时间为9月15日9时4分、开罗(东二区)时间为9月15日16时4分、悉尼(东十区)时间为9月16日0时4分，能在晚上收看电视直播的是悉尼，D正确。第4题，根据北京时间可算出0时经线大约位于150°E附近，按地球自转方向过0时经线进入新一天(16日)，16日范围从150°E向东到180°，占全球的十二分之一，与北京处于同一日期的范围从150°E向西到180°，超过二分之一，D正确。
下图示意晨昏线与纬线的几种位置关系。读图，回答5～6题。

5．如果Q点刚好位于极夜圈上，则能表示Q点的地方时为12：00的是(　D　)
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
6．下列选项中可能表示春、秋分日晨昏线与纬线的位置关系的是(　A　)
A．② B．③
C．④ D．①
解析　第5题，假设①图为北半球，且晨昏线与极夜圈相切，可推知Q点的地方时为12：00；假设④图为南半球，又晨昏线与极夜圈相切，可得出此时该纬线圈以南为极夜，则Q点的地方时为12：00。第6题，春、秋分日，晨昏线与经线是重合的，与纬线是垂直的。
7．某国际航班从罗马经18小时的飞行，于北京当地时间星期一17时10分安全降落在北京机场。此时，飞行员看到一轮红日正在跑道西边的尽头。飞机降落时，晨昏线的位置应该是下列四图中的(　D　)

A　　　　　　B　　　　　C　　　　　D
解析　在北京机场17时10分看到日落，说明该日北京昼短夜长且北京正处在昏线上，图D与上面的分析相符。
考点二　地球的公转及其地理意义

1．地球公转的特征
(1)方向：自西向东。
(2)轨道形态：近似正圆的__椭圆形__。
(3)周期：1恒星年＝__365日6时9分10秒__。
(4)地球公转位置和速度

①根据太阳直射的半球与四季更替顺序确定节气(北半球)
a．太阳直射在北回归线：地球公转位置是__B__，对应节气是__夏至日__。
b．太阳直射在南回归线：地球公转位置是__E__，对应节气是__冬至日__。
c．春分日时，太阳直射__赤道__，地球公转位置是__A__。
d．秋分日时，地球公转位置是__D__。
②根据近日点和远日点判断地球公转速度
a．地球公转到近日点时，位置是__F__，此时公转速度__最快__。
b．地球公转到远日点时，位置是__C__，此时公转速度__最慢__。
2．昼夜长短的变化
(1)昼夜长短：反映了__日照时间__的长短。
(2)变化规律(以北半球为例)
①夏半年：太阳直射北半球，北半球各纬度__昼长大于夜长__，纬度越高，昼__越长__，夜__越短__。
②冬半年：太阳直射南半球，北半球各纬度__昼长小于夜长__，纬度越高，昼__越短__，夜__越长__。
3．四季更替和五带
(1)四季成因
__昼夜长短__和__正午太阳高度__的时空变化，导致太阳辐射随季节有规律地变化。
(2)四季的划分
①天文四季
②北温带许多国家的四季：__3、4、5__月为春季，依次类推，每三个月为一个季节。
(3)五带的划分

①从纬度看五带的分布
a．热带的纬度范围是__南北回归线__之间；
b．温带的纬度范围是__回归线与极圈__之间；
c．寒带的纬度范围是__极圈至极点__之间。
②从地球运动地理意义看五带的划分
a．热带地区有__太阳直射__现象；
b．寒带地区有__极昼极夜__现象。
③从形成原因看五带的变化
若__黄赤交角__变大，则热带、寒带的范围__变大__，温带范围__变小__。


一　黄赤交角及其影响
1．掌握线线关系、线面关系和面面关系的方法

(1)地轴与赤道平面是垂直的。
(2)太阳光线始终与晨昏线垂直。
(3)地轴与黄道平面成66°34′交角。
(4)赤道平面与黄道平面成23°26′交角。
2．黄赤交角的影响
(1)引起太阳直射点的季节移动
地球在公转过程中，引起太阳直射点在南、北回归线之间往返运动，运动规律见下图。

(2)黄赤交角变化的影响

[例1](2017·全国卷Ⅲ)某日，小明在互联网上看到世界各地好友当天发来的信息：
甲：温暖的海风夹着即将到来的夏天的味道扑面而来。
乙：冬季临近，金黄的落叶铺满了一地。
丙：又一次入秋失败了，这还是我四季分明的家乡吗？
丁：又是黑夜漫长的季节，向北望去，小城上空的极光如彩色帷幕般挂在夜空。
据此完成(1)～(2)题。
(1)以上四人所在地从北到南的排列顺序是(　B　)
A．甲乙丙丁 B．丁乙丙甲
C．丁丙甲乙 D．甲丙乙丁
(2)当天可能是(　D　)
A．4月28日 B．6月28日
C．9月2日 D．11月2日
解析　第(1)题，由于极光只出现于两极上空，向北能看到极光，可推知甲位于北半球高纬地区，由黑夜漫长的季节可推知北半球此时是冬半年，好友丁位于北半球高纬度地区；此时，北半球中纬度地区气温较低，正值秋季，故好友乙位于北半球中纬度地区；入秋而不冷，所以好友丙所在地位于北半球，纬度较好友乙所在地纬度低；好友甲所在地区即将进入夏季，所以其位于南半球。故本题选B。第(2)题，由上题可知，此时太阳直射南半球，故D正确。
二　昼夜长短的分布和变化规律、计算
1．昼夜长短的分布和变化规律的分析方法
(1)看昼夜弧长→定昼夜长短
晨昏线把经过的纬线圈分割成昼弧与夜弧，所求地所在的纬线圈上，若昼弧长于夜弧，则昼长夜短；反之则昼短夜长。赤道上全年昼夜等长。(如图所示)

(2)看太阳直射点位置→定昼夜长短分布
太阳直射点的位置决定昼夜长短的状况。太阳直射在哪个半球(南、北半球)，哪个半球昼长夜短，且越向该半球的高纬度地区白昼时间越长。(如图所示)

(3)看太阳直射点移动方向→定昼夜长短变化
太阳直射点的移动方向，决定昼夜长短的变化趋势，纬度的高低决定昼夜长短的变化幅度。太阳向哪个半球(南、北)移动，哪个半球昼将变长，夜将变短；且纬度越高，昼夜长短的变化幅度越大。(如图所示)

(4)看太阳直射点位置→定日出、日落方位
直射点位置
日出方位
日落方位
昼夜长短
北半球
东北
西北
北半球昼长夜短
南半球昼短夜长
赤道
正东
正西
昼夜等长
南半球
东南
西南
北半球昼短夜长
南半球昼长夜短
注：当极圈内有地区出现极昼时，若是北极圈，则出现极昼的地区正北日出、正北日落(0时日出、24时日落)；若是南极圈，则出现极昼的地区正南日出、正南日落(0时日出、24时日落)。
2．昼夜长短的计算
(1)根据日出时间、日落时间计算昼长、夜长
昼长＝日落时间－日出时间＝24－2×日出时间＝2×(日落时间－12)；
夜长＝2×日出时间＝2×(24－日落时间)。

(2)根据昼(夜)弧跨越的经度计算昼(夜)长
昼(夜)长＝昼(夜)弧跨越的经度数÷15°/时。
(3)赤道上永远昼夜等长：昼长＝夜长＝12小时。
(4)二分日全球昼夜等长：昼长＝夜长＝12小时。
(5)同纬度的各地昼长相等，夜长相等。
(6)南北半球纬度数相同的两地昼夜长短“对称”分布
北半球各地的昼(夜)长与南半球同纬度地区的夜(昼)长相等。
(7)日出时间、日落时间的计算方法
日出时间就是该地所在经线与晨线交点的地方时，日落时间为该地所在经线与昏线交点的地方时。同一纬线上，日出、日落的地方时相同。其中，日出时间＝12－昼长/2＝夜长/2；日落时间＝12＋昼长/2＝24－夜长/2。
[例2](2017·天津卷)我国A市某中学(图甲所示)的旗杆影子在北京时间14：08为一天中最短。冬至前后，师生们能在学校升国旗时(北京时间10：00)看到日出。结合图文材料，回答(1)～(2)题。

(1)A市位于天津市(39°N,117°E)的(　C　)
A．东北 B．东南
C．西北 D．西南
(2)学生发现，日落时旗杆影子的指向随日期而移动。下列时段中，日落时杆影的指向由排球场逐渐移向篮球场的是(　A　)
A．惊蛰到立夏 B．立夏到小暑
C．白露到立冬 D．立冬到小寒
解析　第(1)题，一天中旗杆影子最短的时间是当地正午12时，与北京时间相差2小时8分钟，可计算该地位于88°E，位于天津西部；当地在北京时间10时(即当地时间7时52分，看到日出，昼长8时16分，昼长短于天津(天津冬至日昼长约9小时)，说明其位置偏北。故A市位于天津的西北方。第(2)题，日落时杆影的指向由排球场逐渐移向篮球场，说明日落时太阳方位由西南方向向西北方向移动，即太阳直射点由南半球移动至北半球。据二十四节气可知，惊蛰时太阳直射点位于南半球，立夏时太阳直射点位于北半球，故A项符合题意。

利用昼夜长短判断纬度的高低
某一天昼夜长短的不同反映出各地的纬度高低。①昼长大于12小时的，昼越长纬度越高；昼长小于12小时的，昼越短纬度越高。②如果一地大于12小时，一地小于12小时，比较两地与12小时的时间差，相差时间越大，纬度越高。如果某地昼长与12小时的时间差为12小时(－12小时)，则该地位于极圈以内，出现了极昼(夜)。极昼(夜)区内的地点不能采用此方法比较。
三　正午太阳高度的分布和变化规律
1．正午太阳高度的空间(纬度)变化规律
看太阳直射点位置→定正午太阳高度分布规律


正午太阳高度分布规律
(1)“同线相等”规律：同一纬线上正午太阳高度相等。
(2)“对称”规律：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)“近大远小”规律：距太阳直射点所在纬线越近，正午太阳高度越大，反之越小。
2．正午太阳高度的时间变化规律
(1)正午太阳高度的季节变化

(2)正午太阳高度的年变化
地区
年变化规律
南、北回归线之间
纬度越高，正午太阳高度变化幅度越大(由23°26′增大至46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′
南回归线至南极圈之间和北回归线至北极圈之间
各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为46°52′)
南极圈以南和北极圈以北
纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由46°52′减小至23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′
[例3]下图为甲、乙两地某日从日出到日落太阳高度角日变化示意图，其中甲地位于北半球。据此回答(1)～(3)题。

(1)据图推测，乙地位于(　C　)
A．东半球赤道上 B．东半球北回归线上
C．西半球赤道上 D．西半球北回归线上
(2)据图推测，该日应该是北半球的(　B　)
A．春分日 B．夏至日
C．秋分日 D．冬至日
(3)甲、乙两地实际距离大约是(　B　)
A．1万千米 B．2万千米
C．3万千米 D．4万千米
解析　第(1)题，依据图中甲、乙两地日出日落时间推算，甲地昼长为12小时16分，乙地昼长为12小时，因此，乙地位于赤道。同时乙地正午时刻(地方时12：00)对应北京时间24：00，因此乙地经度为60°W。综上可知，乙地地理坐标是(0°，60°W)。故选C。第(2)题，结合“甲地位于北半球”和甲地昼长为12小时16分可知，北半球昼长夜短，直射点位于北半球。同时赤道上的乙地该日正午太阳高度角为66°34′，因此直射点位于23°26′N，对应节气是夏至。故选B。第(3)题，据图可知甲地正午时刻(地方时12：00)对应北京时间12：00，因此，甲地经度为120°E，与乙地经度(60°W)相差180°。而甲、乙两地昼长仅相差16分钟，因此甲地纬度很低，位于赤道附近。所以，两地距离接近半个赤道的长度，约2万千米。故选B。
四　正午太阳高度的计算和应用
1．正午太阳高度的计算
正午太阳高度＝90°－两点纬度差(δ)。
“两点”指观测点、太阳直射点。若两点同在北(南)半球，两点纬度差为大数减去小数；若两点分属于南北半球，两点纬度差为两点的纬度之和。

如图所示：当太阳直射B点时，A点的正午太阳高度是H＝90°－δ＝90°－(40°－10°)＝60°；C点的正午太阳高度是H＝90°－δ＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。
2．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
当太阳直射点位置一定时，如果知道当地的正午太阳高度，就可以求出当地的地理纬度。
(3)确定房屋的朝向
为了获得最充足的太阳光照，各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。
北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；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
太阳直射点上，物体的影子缩短为0；正午太阳高度越大，日影越短；反之，日影越长。正午是一天中日影最短的时刻。
日影永远朝向背离太阳的方向，北回归线以北的地区，正午的日影全年朝向正北(北极点除外)，冬至日日影最长，夏至日日影最短；南回归线以南的地区，正午的日影全年朝向正南(南极点除外)，夏至日日影最长，冬至日日影最短；南、北回归线之间的地区，正午日影夏至日朝向正南、冬至日朝向正北，直射时日影最短(等于0)。

(5)计算楼间距、楼高
为了保证一楼全年有阳光照射，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·cot H(H：冬至日正午太阳高度角)。

(6)计算热水器的安装角度

集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度角互余，如上图，α＋H＝90°时效果最佳。
[例4](2016·江苏卷)住宅的环境设计特别关注树种的选择与布局，不同树种对光照与风有不同影响。下图为华北某低碳社区(40°N)住宅景观设计示意图。读图回答(1)～(2)题。

(1)仅考虑阳光与风两种因素，树种与房屋组合最好的设计是(　C　)
A．① B．②
C．③ D．④
(2)为保证冬季太阳能最佳利用效果，图中热水器安装角度合理的是(　D　)
A．① B．②
C．③ D．④
解析　第(1)题，40°N地区，从考虑阳光方面，夏季南方有树可以遮阴降温，冬季由于比较冷，且盛行北风，所以北方有常绿针叶树有利于阻挡北风，南方为落叶阔叶树，可起夏季遮阳、冬季透光的作用。第(2)题，正午太阳高度角决定热水器安装角度，热水器最好与太阳光线垂直，因此，热水器的安装角度在数值上等于该地与太阳直射点之间的纬度差。北半球冬季时，太阳直射点在南回归线附近，热水器安装角度在60°左右最合理，故选D。

下表为石家庄、武汉、杭州、福州四个城市4月16日的日出日落时刻表(北京时间)，读表完成1～2题。
地点
①
②
③
④
日出时刻
05：39
05：31
05：55
05：46
日落时刻
18：26
18：27
18：51
18：58
1．表中数字所代表的城市正确的是(　B　)
A．①—武汉 B．②—杭州
C．③—石家庄 D．④—福州
2．该日北京时间15：30，王先生在武汉某动车站拍摄照片(如图)，此时正好一列动车启动出发，据图判断该列车的行驶方向是(　C　)

A．东南 B．东北
C．西南 D．西北
解析　第1题，根据日出日落时刻表，可以计算出各地的昼长时间依次是①12时47分，②12时56分，③12时56分，④13时12分。4月份北半球是夏半年，纬度越高，白昼时间越长，所以①是福州，④是石家庄。杭州在武汉的东边，日出时间早，所以②是杭州，③是武汉。第2题，结合上题分析，武汉正午时，北京时间约是12：23。北京时间为15：30时，武汉是下午时间，太阳位于西南天空，人影朝向东北方向。图示人影与列车平行，所以列车朝向西南方向行驶。
(2016·天津卷)2011年7月17日，我国南极中山站(69°22′S，76°22′E)越冬科考队的队员们迎来了极夜后的第一次日出。据材料回答3～4题。
3．当中山站“第一次日出”时，若在天津观测太阳，太阳位于观察者的(　D　)
A．东北方向 B．东南方向
C．西北方向 D．西南方向
4．中山站极夜持续的时间是(　B　)
A．30天左右 B．50天左右
C．70天左右 D．90天左右
解析　第3题，中山站位于南极圈内，7月17日，当中山站极夜后出现“第一次日出”时，该日昼长由前一天的0小时，到大于0小时，即日出的地方时(76°22′E)为12时之前的较短时刻，天津地方时在15时左右，太阳位于西南方天空。第4题，根据对称原理，6月22日到7月17日出现极夜的天数为25天，那么6月22日前也有25天，即中山站极夜持续时间为50天。
下图为某小区甲、乙两楼的位置示意图，读图回答5～6题。

5．若上图为南京某小区的楼房分布，为了使住宅楼一楼正午也始终有阳光照射，最好的观察日期是(　D　)
A．春分日 B．夏至日
C．秋分日 D．冬至日
6．甲楼房位于北纬21°34′，欲在乙处建一新楼，如保证乙楼房全年采光充分，甲、乙楼距X最少应是(　C　)
A．10 m B．15 m
C．20 m D．25 m
解析　第5题，为了使住宅楼一楼一年中正午都有太阳光照射，只需保证正午太阳高度最小时有太阳照射就好，南京位于北半球，冬至日正午太阳高度最小。第6题，保证乙楼全年采光充分即正午太阳高度最小时(冬至日)可以采光，冬至日当地正午太阳高度＝90°－|21°34′＋23°26′|＝45°，由图可知甲楼高20 m，故甲、乙楼距X最少应是20 m。


[例]在地球公转过程中，若以地球为参照系，可看到太阳在黄道上运行。左图是天赤道与黄道的示意图，右图是太阳在黄道上的视运行轨迹图。读图完成(1)～(2)题。(8分)

(1)6月初，太阳在黄道上的位置是(　　)
A．甲 B．乙
C．丙 D．丁
(2)太阳处于甲、乙位置时(　　)
A．地球公转速度相同 B．同一地点昼长变化趋势相同
C．日地距离相同 D．同一地点日出方位相同
[答题送检]来自阅卷名师报告
错误
致错原因
(1)
易错选C。没有注意到太阳在黄道上的视运动轨迹是从右往左的，与时常所见轨迹图方向相反
(2)
易错选A或C。错误地把近日点等同于冬至日
[解析] 第(1)题，6月初太阳位于春分日与夏至日之间，且接近夏至日，即右图中春分点与夏至点之间的丁位置，故选D项。第(2)题，由右图可知，太阳处于甲、乙位置时，实际上是地球处于冬至日两侧的对称点。甲位置与乙位置相比，甲位置距近日点更近，因此，甲处公转速度更快，距日更近；甲处直射点在向北移，乙处直射在向南移，两处直射点南北移动方向不同，同一地点昼长变化趋势不同；甲、乙两点位置上，太阳直射地表的纬度相同，所以日出方位相同。
[答案] (1)D　(2)D

(2016·上海卷)北京(40°N)某中学高中生开展地理课外活动，在连续三个月内三次测量正午太阳高度，获得测量的数据见下表。据此回答1～2题。
第一次
第二次
第三次
60°
50°
40°
1．从第一次到第三次测量期间，该地昼夜长短状况及其变化是(　D　)
A．先昼短夜长，后昼长夜短，昼渐短
B．先昼长夜短，后昼短夜长，夜渐短
C．先昼短夜长，后昼长夜短，夜渐短
D．先昼长夜短，后昼短夜长，昼渐短
2．三次测量中，其中一次测量的当天，正值(　C　)
A．春分日 B．夏至日
C．秋分日 D．冬至日
解析　第1题，依据正午太阳高度＝90°－两地纬度间隔，以及北京纬度为40°N，可计算出三次测量时太阳直射点纬度分别为10°N、0°、10°S。又因为是在连续三个月内的测量，可判断在此期间，太阳直射点由北向南移动。结合昼夜长短变化规律可知，D项正确。第2题，三次测量中，其中一次太阳直射赤道，且在此期间，太阳直射点由北向南移动，故此次太阳直射赤道日期为秋分日，故C项正确。
课时达标(四)
下面图1为地球球面局部图，图中APB弧上太阳高度为0°，AQB弧上各地“坐地日行八万里”，P、Q均位于所在弧的中点，PQ弧度数为100°。读图完成1～2题。

图1 图2
1．若此刻全球同庆五一国际劳动节，且PQ弧位于夜半球，则图示区域在(　D　)
A．东半球 B．西半球　　
C．北半球 D．南半球
2．若图2显示图1中某条弧线各点随地球自转线速度的变化，那么这条弧线是(　B　)
A．APB弧 B．PQ弧
C．BQ弧 D．AQB弧
解析　第1题，图中APB弧上太阳高度为0°，说明APB弧为晨昏线的一部分，AQB弧上各地“坐地日行八万里”，说明AQB弧为赤道的一部分。因P、Q均位于所在弧的中点，且PQ弧度数为100°，则极点位于PQ弧上。五一国际劳动节，太阳直射点位于北半球，北极点附近出现极昼，从题干可知PQ弧位于夜半球，则图示区域位于南半球，图示区域跨东西半球。第2题，图2显示该弧线上其中一点线速度为0，则该点为极点。结合上题可知，极点在PQ弧上，故B项正确。
下图阴影部分表示7月7日，非阴影部分表示7月8日，每条经线之间的间隔相等，箭头表示地球自转方向。据此回答3～5题。

3．此时，A点的区时是(　C　)
A．7月8日12时 B．7月7日24时
C．7月8日6时 D．7月8日16时
4．此时，北京时间是(　B　)
A．7月8日15时 B．7月8日14时
C．7月8日20时 D．7月7日14时
5．有关A、B、C三点地球自转角速度和线速度的叙述，正确的是(　C　)
A．三点地球自转角速度和线速度都相同
B．三点地球自转角速度和线速度都不相同
C．三点角速度相同，线速度B点大于C点
D．三点线速度相同，角速度A点大于B点
解析　第3题，国际日界线和自然日界线分别为180°和0时经线。顺地球自转方向，过180°经线，日期减一天，反之，加一天；顺地球自转方向，过0时经线，日期加一天，反之，减一天。据此和题意，判断(如图)：

0时经线为90°W，A点(0°)为6时。第4题，由上题得出：0时经线为90°W，北京时间(120°E)为14时。第5题，全球除极点外自转角速度均为15°/时，线速度由赤道向两极递减，两极角速度和线速度均为0。A、B、C角速度相等，纬度由低到高为A、B、C，故线速度为A>B>C。
6．如图中a为晨昏线，c为经线，b位于地球自转线速度最大的纬线上。下面四幅图中，能正确表示b地水平运动物体方向的是(　C　)


A　　　 　　B　　　　　　C　　　　　　D
解析　赤道上无地转偏向力，物体无偏转现象，运动方向保持初始运动方向。
下图为我国二十四节气时地球在公转轨道上的位置示意图。读图并结合所学知识，回答7～8题。

7．下列属于北半球昼长变短、极夜范围扩大时段的是(　B　)
A．清明至立夏 B．秋分至冬至
C．小雪至大寒 D．大寒至雨水
8．北京的昼长时间最接近的两个节气是(　D　)
A．谷雨与立夏 B．立冬与立秋
C．雨水与处暑 D．小满与大暑
解析　第7题，从夏至日到冬至日，北半球昼长逐渐变短；从秋分日到冬至日，北半球极夜范围逐渐变大。综上，属于北半球昼长变短、极夜范围扩大的时段是秋分到冬至，B项正确。第8题，从谷雨到立夏，北京的昼长逐渐变长，排除A项；从立秋到立冬，北京的昼长逐渐变短，排除B项；雨水时北京昼短夜长，处暑时北京昼长夜短，排除C项；小满到夏至约30天，该时段北京昼渐长夜渐短；夏至到大暑约30天，该时段北京昼渐短夜渐长，夏至当天北京昼长达一年中最长，故小满和大暑的昼长时间最接近，D项正确。
北京时间6时40分，在南半球轮船上的船员看见太阳从东南方的海面升起。据此回答9～10题。
9．该轮船所在位置的经度可能是(　A　)
A．95°E B．110°E
C．135°E D．120°E
10．此刻，下列地理现象可信的是(　C　)
A．地球离公转轨道的远日点较近
B．我国东部盛行偏南风
C．东北平原雪花飞舞
D．北极地区冰雪覆盖面积小
解析　第9题，船员在南半球的轮船上看到太阳从东南方的海面升起，说明此时太阳直射南半球，南半球各地昼长夜短，日出时刻在地方时6时以前，推算出该轮船所在位置位于110°E以西，结合选项可知，A项符合要求。第10题，此刻处于秋分日至次年春分日之间，地球离公转轨道的近日点较近；我国东部盛行偏北风；太阳直射南半球，北极地区处于冬季，冰雪覆盖面积大。
下表为杭州市某民居正南朝向窗户正午时阳光照射在室内地面上的面积统计表。读图表材料，回答11～12题。
时间
第一天
第二天
第三天
第四天
第五天
面积(m2)
5
4.99
4.98
4.97
4.98
11．以下四幅光照图与表中时间相吻合的是(　C　)

A　　　 　　B　　　 　　C　　　　　　D
12．若某日该民居室内正午光照面积达一年中最大值，则(　C　)
A．地球的公转速度最慢
B．澳大利亚正值小麦播种季节
C．杭州地区日出方向为东南
D．广州驶往伦敦的船舶经过北印度洋海域时逆风逆水
解析　第11题，该地正午时阳光位于正南方向，照射在室内地面上的面积先变小后变大，说明其正午太阳高度先变大后变小，应为夏至日前后。A项北极圈及其以北地区出现极夜现象为冬至日光照图；B项为北半球的冬半年；C项据地球自转方向为逆时针可判断为北极点俯视图，北极圈及其以北地区出现极昼现象为夏至日光照图；D项晨昏线与某条经线重合为二分日光照图。第12题，当该民居室内正午光照面积达一年中最大值时，说明正午太阳高度一年中最小，北半球各地冬至日时正午太阳高度一年中最小，冬至日时接近于近日点1月初，地球公转速度较快；澳大利亚是3～5月时，于当地的秋季播种小麦；冬至日太阳直射点在南半球，全球各地均东南日出，西南日落；北印度洋洋面为季风洋流，夏顺冬逆，冬季海水自东向西流，且冬季南亚为东北季风，所以广州驶往伦敦的船舶经北印度洋海域应为顺风顺水。
下图为夏至日和冬至日甲地太阳高度日变化，乙地是甲地关于地心的对称点。读图回答13～14题。

13．h的值是(　C　)
A．23°26′ B．46°52′
C．43°08′ D．66°34′
14．夏至日乙地日出日落时北京时间分别为(　B　)
A．y，x B．n，m
C．12－x,12－y D．12－m,12－n
解析　第13题，该地夏至日正午太阳高度为90°，表明位于北回归线上，其冬至日的正午太阳高度为43°08′。第14题，乙地是甲地关于地心的对称点，所以乙地的昼长和甲地的夜长相等，时间差12小时。两对称点，甲地日出时间即为乙地日落时间，甲地日落时间即为乙地日出时间。
下图为不同地点朝正南窗户在一年中正午太阳光能射入窗户的时间变化图，a、b为未知部分。据此回答15～16题。

15．下列选项能正确表示a、b区域变化情况的是(　D　)

　　　　　　A　　　　　　　　　B　　　　　　C　　　　　　　　　D
16．a区域刚好是发生极昼的地方，其日出方向为(　D　)
A．正东 B．东北
C．东南 D．正北
解析　第15题，由图可知，赤道地区朝正南窗户半年可采光，北温带，春分到秋分为其夏半年，秋分到春分为其冬半年，朝正南窗户全年可采光，说明太阳直射点在北半球，a区域位于北极圈(寒带)内，北极圈上可全年，北极点半年(太阳直射点在北半球可半年)，所以由北极圈(66°34′N)到北极点逐渐下降；同理分析，此时南极圈内为极夜，所采光为零月。选D图。第16题，由上题可知，a区域位于北极圈(寒带)内，当北极圈内有极昼现象发生时，太阳直射北半球，极昼区日出正北，D选项正确。
读某地某时间段正午物影变化示意图，完成17～19题。

17．图中N点日期可能为(　B　)
A．6月6日左右 B．8月9日左右
C．9月9日左右 D．2月2日左右
18．该地纬度最可能位于(　C　)
A．赤道 B．11°34′S
C．11°34′N D．23°26′N
19．若测得某日该地正午太阳高度为55°，则该日可能为北半球(　D　)
A．春分日 B．夏至日
C．秋分日 D．冬至日
解析　第17题，M点到6月22日，经历了48天左右，而6月22日到N点也经历相同的时间，所以是8月9日左右。第18题，5月5日没有影子，所以该地在赤道与北回归线之间，不可能是赤道或北回归线。第19题，若测得某日正午太阳高度为55°，说明太阳直射点与该地的纬度相隔35°，结合前面分析的该地纬度数值判断，此时太阳直射点可能位于南回归线，该日北半球可能是冬至日。
下图示意冬至前后某天北京时间16：15左右，落日的余晖将北京颐和园十七孔桥的17个孔洞照亮，呈现出壮丽的“金光穿洞”景观。读下图，完成20～21题。

20．该桥的走向为(　D　)
A．东西 B．南北
C．东北—西南 D．西北—东南
21．出现“金光穿洞”景观时，当地时间是(　C　)
A．3：59左右 B．3：31左右
C．15：59左右 D．16：31左右
解析　第20题，冬至前后，太阳直射点在南回归线附近，此时北半球昼短夜长，日落西南。出现“金光穿洞”现象也就是桥孔洞的方向与日落的方向一致，为西南方向，而桥的走向与日落的方向垂直，为西北—东南走向。第21题，北京(116°E)的地方时比北京时间(东八区区时，即120°E的地方时)晚16分钟，故北京时间16：15左右的时候，北京的地方时是15：59左右。