地理热点124-正午太阳高度的应用

高频考点178正午太阳高度的应用eq\a\vs4\al(一正午太阳高度的计算方法)公式：H＝90°－两点纬度差。说明“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则，即两点同在北(南)半球，则两点纬度“大数减小数”；两点分属南北不同半球，则两点纬度相加。如图所示：当太阳直射B点(10°N)时：A点(40°N)正午太阳高度：H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。C点(23°26′S)正午太阳高度：H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。eq\a\vs4\al(二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，就可以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度就相差多少度”的规律，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。(1)北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。(2)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到，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·cotH(H：冬至日正午太阳高度)。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，如图，α＋H＝90°时效果最佳。【拓展提升】图为某日正午海口（20°N）某住宅小区景观示意图。据此完成下面小题。1．该日最接近（）A．3月10日 B．6月30日 C．9月10日 D．12月30日2．为获得最佳光效，此日该地楼顶的太阳能集热板与楼顶水平面可调整为（）A．18° B．36° C．54° D．72°3．此日后的一周内，该地（）A．日出日落方位北移 B．夜长渐短 C．不会出现太阳直射 D．日影渐长【答案】1．C2．A3．C【分析】1．根据图示，此日海口正午太阳高度角为72度，且太阳位于海口南面，海口的纬度为20°N，根据正午太阳高度H=90°-纬差，计算可知此日太阳直射点的纬度为2°N。因此该日最接近9月10日。3月10日时太阳直射点位于赤道以南，6月30日时太阳直射点接近北回归线，12月30日时太阳直射点接近南回归线。因此C正确，ABD错误。故选C。2．太阳能集热板与楼顶水平面的夹角与正午太阳高度角互余，根据正午太阳高度H=90°-纬差，可计算出太阳能集热板与楼顶水平面的夹角等于该日当地与直射点的纬度差。因此该日倾角=20°N－2°N=18°。A正确，BCD错误。故选A。3．由图示正午太阳高度角可知，此时太阳直射点的纬度为2°N，此日后的一周内，太阳直射点方向可能向南移，也可能向北移，因此，该地日出日落方位、夜长变化、日影长度的变化都不一定，ABD错误；根据太阳直射点纬度每移动一度，大约用4天时间，所以一周内，太阳直射点移动的纬度幅度大约为2°，即太阳直射点纬度可能为0°或4°N附近，该地不会出现太阳直射现象。C正确；故选C。我国商品房的许多住户在阳台上安装了上下伸缩式晾衣架，其高度（即绳索的长度）随季节的变化而需要调整，从而使晾衣架上的衣物得到较好的太阳光。下图为张家界（约29°N）王姐家阳台的上下伸缩式晾衣架示意图，读图完成下面小题。4．与北京同等情况相比，张家界王姐家的悬挂晾衣架的绳索长度（）A．夏季长，冬季短 B．夏季长，冬季长 C．夏季短，冬季长 D．夏季短，冬季短5．某日正午时，王姐家阳台晾衣架绳索长度为1m时，恰好能让衣物全部被太阳照射。该日，太阳直射的纬度约为（）A．16°S B．16°N C．13°N D．13°S【答案】4．B5．A【分析】4．张家界比北京的纬度低，且两地都位于北回归线以北，所以张家界的正午太阳高度在冬至日和夏至日时都比北京大，室内光照面积张家界比北京小，所以张家界的晾衣架的绳索长度冬季长，夏季也长，故B正确。排除A、C、D选项。5．读图可知，晾衣杆与阳台边缘的水平距离为1米，当晾衣杆绳索长度为1米时，该日该住户阳台上晾晒的衣物恰好能全部被太阳照射，则该日张家界的正午太阳高度角为45°。根据正午太阳高度角公式，正午太阳高度角=90°－|太阳直射纬度与当地纬度的差值|，正午太阳高度角为45°，当地纬度为29°N，计算该日太阳直射点纬度约为16°S，故A正确。排除B、C、D选项。南昌市（北纬28°〜29°）王先生的家在一楼，南北楼间距为30m。一年中有一段时间阳台完全没有阳光照射，正午阳光直到1月16日才能照射进来。同位于南昌市的李先生家的顶楼阳台虽然没有这种烦恼，但为了更好采光，李先生的伸缩式晾衣架的高度（即绳索的长度）随季节的更替而要经常调整。读阳台示意图，据此完成下面小题。6．王先生家南楼的楼高大约为（）A．50m B．45m C．30m D．60m7．与北京同等情况相比，李先生家悬挂晾衣竿的绳索长度（）A．冬季长，夏季短 B．冬季长，夏季长 C．冬季短，夏季长 D．冬季短，夏季短【答案】6．C7．B【分析】6．根据材料信息可知，正午阳光在1月16日射入，1月16日距离12月22日约25天左右，太阳直射点在地球上位移约4天一度，则可知1月16日位于15°S左右，该地位于北纬28°〜29°，则正午太阳高度约为45°左右，楼间距为30米，则王先生家南楼的高度约为30米，C正确，ABD错误。故选C。7．北京比南昌的纬度位置高，且两地都位于北回归线以北，所以北京的正午太阳高度在冬至日和夏至日时都比南昌要低，所以室内光照面积，北京的比南昌的在冬夏至日时都要大，所以南昌的晾衣竿的绳索长度冬季时应该长，夏季时也应该长，B正确，ACD错误。故选B。长沙（约28.5°N）某楼盘的住宅东西延伸，南北通透（每户南北均有阳台）；有三栋楼的楼高均是97米，每层楼高3米，楼间距分别70米和100米，小区内有一停车场。业主入住后发现房间采光条件并未像开发商承诺的那样：朝南的房间全年正午都能够照进阳光；业主与开发商出现纠纷。下图示意三栋住宅楼与露天停车位分布示意图，（tan38°≈0.781）。读图，完成下面小题。8．进行维权的业主所居住的楼层是（）A．一号楼1～6层 B．二号楼1～18层 C．二号楼14～32层 D．三号楼1～14层9．6月22日，甲、乙、丙、丁四个车位中最有可能看不到落日余晖的是（）A．甲 B．乙 C．丙 D．丁【答案】8．A9．C【解析】8．一号楼前有二号楼遮挡阳光，冬至日当地正午太阳高度角为90°－（28.5°＋23.5°）为38°，根据三角形边长计算，太阳光能够照射的距离（从楼顶向下）为楼间距×tan38°，为78米，97-78=19米，说明一号楼19米高以下被南边二号楼影子挡住阳光，即1~6层朝南房间不能全年有阳光照进。业主维权A对；同理二号楼14层以下出现同样情况，B，C都错；三号楼南侧无遮挡物，全年阳光充足，D错。故选A。9．6月22日，日落方向位于西北。车位是东西方向布局，丙车位位于北侧的中间位置，落日余晖会被北侧的一号楼挡住。故选C。下图是某地地下室采光示意图，①②③箭头分别代表该地二分二至日正午太阳光线照射情况，通过朝北的反光镜的角度调节，可以保证室内获得充足的光线。据此完成下面小题。10．该地位于（）A．热带 B．北温带 C．南温带 D．北寒带11．当阳光照射如①所示时，下列叙述正确的是（）A．合肥市旗杆的影子在开始变长 B．地球公转速度达到一年中最快C．我国东南沿海地区常受台风袭击 D．我国各地区昼长达到一年中最小值【答案】10．C11．D【分析】10．根据图中采用的是朝北的反光镜，全年正午太阳从正北方向照射，所以该地位于南回归线以南地区。该地二分日太阳高度位于最大值和最小值之间，由图可知春秋分太阳高度为45°，正午太阳高度=90°－纬度差，春秋分直射赤道，因此纬度差就是该地纬度数值，说明该地纬度为45°S，为南温带，C正确，ABD错误。故选C。11．当阳光照射如①所示时，正午太阳高度角最大，太阳照射南回归线，为北半球的冬至日。冬至日过后，太阳直射点向北移动，合肥市位于北半球，正午太阳高度变大，影子变短，A错误；地球公转速度最快为1月初，而此时为12月22日前后，没有达到最快，B错误；我国东南沿海地区台风多发生在夏秋季节，C错误；冬至日我国各地昼长达一年中的最小值，D正确。故选D。太阳能热水器集热板与地面的夹角可调节，为使集热效率达到最高，应保持正午太阳光与集热板垂直，若当地的正午太阳高度为H，则集热板与地面的夹角应为（90°-H）。读图，完成下面小题。12．宝应一年中调节杆高度最小的月份是（）A．12月 B．9月 C．6月 D．3月13．集热板与地面夹角从最小增大到最大期间（）A．宝应县日落时间不变 B．地球公转速度逐渐减小C．宝应县正午楼房的影长逐渐增大 D．宝应县昼短夜长，且昼渐长【答案】12．C13．C【分析】12．集热板与地面的夹角为（90°-H），H为正午太阳高度，即夹角主要受太阳高度的影响，正午太阳高度的受太阳直射点位置的影响，12月、9月、6月、3月四个月中，6月太阳直射点位于北回归线附近，离宝应最近，正午太阳高度最大，集热板与地面的夹角为（90°-H）最小，此时太阳能调节杆的高度最小，C正确，ABD错误；故本题选C。13．集热板与地面夹角最小的时间为6月22日，太阳直射点位于北回归线，此时宝应的太阳高度角最大；集热板与地面夹角最大的时间为12月22日，太阳直射点位于南回归线，此时宝应的太阳高度最小。集热板与地面夹角从最小增大到最大，时间为从6月22日到12月22日。宝应的昼长逐渐缩短，日落时间逐渐提前，AD错误。6月22日到7月初公转速度逐渐增加，7月初到12月22日公转速度逐渐减小，B错误。太阳直射点南移，太阳高度角逐渐减小，楼影长度逐渐增大，C正确。故本题选C。下图1是我国北方某小镇的太阳能路灯景观图。该镇中学课外实践小组对路灯的能源装置—太阳能集热板进行了长时间的观测研究，并提出了改进的设想。下表为该小组观测记录简表，集热板倾角如图2所示。据此完成下面小题。夏至日日出时间：4时43分夏至日日落时间：19时33分夏至日集热板倾角：11°34′注：表中时间为北京时间。14．该小镇的位置在（）A．118°E，35°N B．120°E，35°N C．116°E，40°N D．120°E，40°N15．该小组拟设计一自动调控装置，通过电脑调控使集热板每天正午正对太阳，以获得更多的太阳辐射能，则该集热板一年中调整角度为（）A．90° B．46°52′ C．23°26′ D．180°【答案】14．A15．B【分析】14．由材料知，该地夏至日日出时间4时43分，日落时间19时33分。根据公式“昼长=日落—日出”计算可知该地昼长为14小时50分钟。北京时间正午=北京时间日出+1/2昼长=4:43+1/2×14:50=12:08，当地地方时为12:00，即该地地方时比北京时间晚8分钟，经度比120°E偏西2°，所以该地的经度为118°E。根据材料“夏至日时集热板倾角为11°34′”，可计算出夏至日该地正午太阳高度为78°26′，太阳此时直射23°26′，该地位于我国北方，所以当地纬度为11°34′+23°26′=35°N。故A项正确。15．要最大限度利用的太阳能，需保持集热板与太阳光线垂直，集热板一年中调整幅度等于正午太阳高度的变化幅度，所以该地正午太阳高度的变化幅度为46°52'。故B项正确。我国某市M中学（如图所示）的旗杆影子在北京时间13：30为一天中最短。冬至日这天，M中学的地理实践小组测得正午太阳高度角约为35°．据此完成下面小题。16．M中学位于思南中学（28°N，108°E）的（）A．东北方 B．东南方 C．西南方 D．西北方17．冬至日这天上午九点，M中学举行升旗仪式，此时旗杆影子指向（）A．操场球门A B．篮球场 C．操场球门B D．排球场【答案】16．D17．D【分析】16．北京时间即东经120°的地方时，北京时间13：30，M中学中午12：00，据此可知，M中学在120°E以西，与120°E经度相差1.5*15＝22.5°，故M中学为97.5°E；M中学位于我国某市，故可依据冬至日该地正午太阳高度H=90°-（X+23.5°）=35°，求出当地的纬度为北纬31.5°，因此M中学的地理坐标为（97.5°E，31.5°N），思南中学的地理坐标为（108°E，28°N），因此M中学位于思南中学的西北方向，D正确，ABC错。故本题选D。17．冬至日，太阳直射点在南半球，由上题可知，M中学的地理坐标为（97.5°E，31.5°N），M中学冬至日日出东南，日落西南方向。上午北京时间9：00，即当地地方时7：30，太阳大致位于M中学的东南方向，因此旗杆影子应该指向西北方向，根据图示指向标方向，排球场位于旗杆的西北方向，D选项符合题意，ABC错。故本题选D。日晷是我国古代利用日影测定时刻的一种计时仪器，主要由晷盘、晷针和底座组成。图1为赤道式日晷示意图，图2为清华大学日晷景观和某日某时刻晷影（晷针的影子）位置图。完成下面小题。18．某地晷盘与底座的夹角α=50°，则该地夏至日正午太阳高度为（）A．53.5° B．63.5° C．73.5° D．83.5°19．清华大学日晷的晷影（）A．长短在一年中基本不变 B．夏至日呈逆时针方向转动C．夏至转过的角度一年中最大 D．图示时刻约为北京时间16时【答案】18．C19．C【分析】18．根据图示信息可知，α的度数与当地纬度的度数互余，所以当α＝50°时，当地的纬度为40°，日晷仪的晷针要指向北极星，由于南半球无法观测北极星，所以日晷仪应位于北半球，所以该地的纬度应为40°N，夏至日太阳直射北回归线（23.5°N），所以该地夏至的正午太阳高度H＝90°－（40°－23.5°），即为73.5°，故选C。19．由于太阳直射点的南北回归运动，清华大学当地的正午太阳高度角不断变化，所以其日晷的晷影长短在一年中不可能不变，A错。夏至日，当地日出东北，正午太阳在当地的正南方天空，日落西北。图2中晷针指向为正北方向，由此可确定图中轨面的方向，如下图：

日出时，晷影在图中的西南方向，正午时，晷影在图中的正北方向（即午时），日落时晷影在图中的东南方向，所以夏至日晷影呈顺时针方向转动。同时，当地夏至日昼长最长，晷影转动的角度在一年中最大，B错误，C正确。图示时刻，晷影在盘面的西北方向，表明太阳在当地的东南方向，北京时间16:00