2020届高考地理正午太阳高度的计算和应用知识梳理与真题跟踪练

2020届高考地理正午太阳高度的计算和应用知识梳理与真题跟踪练一、知识讲解
1．与正午太阳高度相关的计算
(1)正午太阳高度的计算公式
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)正午太阳高度是：H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。

C点(23°26′S)正午太阳高度是：H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′
(2)计算楼距、楼高：为了更好地保证各楼层都有良好的采光，楼与楼之间应当保持适当距离。

以我国为例，见下图，南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，则最小楼间距L为：L ＝hcotH。

(3)计算太阳能热水器的角度：为了更好地利用太阳能，应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角，使太阳光线与受热板成直角。

其倾角和正午太阳高度角的关系为α＋h＝90°(如下图)。

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的最大值时，此时日影最短，当地的地方时是12时。

(2)确定房屋的朝向
为了获得更充足的太阳光照，确定房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。

在北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；在南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。

(3)判断日影长短及方向
正午太阳高度越大，日影越短，正午太阳高度越小，日影越长，且日影方向背向太阳。

如右图中各点旗杆日影长短及日影所在方向(图中是夏至日，经线和纬线的交点是直射点)。

(4)确定当地的地理纬度
纬度差多少度，正午太阳高度就差多少度。

根据某地某日(二分二至日)正午太阳高度，可判断该地区纬度大小。

(5)判断山地自然带在南坡和北坡的分布高度
一般情况下，由于向阳坡正午太阳高度大，获得太阳光热多，背阴坡得到太阳光热少，因此在相同高度，阳坡温度较高，阴坡温度较低，从而使同一自然带在阳坡的分布高度较高，在阴坡的分布高度较低。

二、经典高考试题
1．太阳能光热电站(下图)通过数以十万计的反光板聚焦太阳能，给高塔顶端的锅炉加热，产生蒸汽，驱动发电机发电。

据此完成下题。

若在北回归线上建一太阳能光热电站，其高塔正午影长与塔高的比值为P，则() A．春、秋分日P＝0 B．夏至日P＝1
C．全年P<1 D．冬至日P>1
解析本题考查正午太阳高度的应用。

由题干可知，塔身正午影长与塔高的比值为P，北回归线上夏至日的正午太阳高度为90°，塔身影长为0，所以P＝0；春、秋分日太阳直射赤道，北回归线上高塔正午影长不为0，P值不为0；冬至日北回归线的正午太阳高度达一年中最小值，为90°－(23°26′＋23°26′)＝90°－46°52′＝43°08′，影长大于塔高，P大于1。

答案 D
2．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()
A．①B．②C．③D．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()
A．①B．②C．③D．④
解析第(1)题，图示地区位于华北，一年中正午太阳始终位于南方。

根据图中太阳能热水器朝向可知，房子左侧为北，右侧为南。

落叶阔叶树夏季遮荫效果好，布局在南侧；冬季，华北地区盛行偏北风，常绿针叶树防风效果好，布局在北侧，故选C。

第(2)题，冬至日该地(40°N)的正午太阳高度为90°－(40°＋23°26′)＝26°34′，太阳能热水器集热板的倾角与当地的太阳高度互余，D项符合题意。

答案(1)C(2)D
3．某纬度φ的正午太阳高度H＝90°－|φ­δ|，其中δ为太阳直射点纬度，夏半年取正值，冬半年取负值。

下图示意某地北京时间18时的太阳位置。

据此完成(1)～(2)题。

(1)该地的经度为()
A．30°E B．30°W C．60°E D．60°W
(2)该地的纬度可能为()
A．10°N B．10°S C．50°N D．50°S
解析第(1)题，根据题干知，北京时间为18时，而该地为12时，利用时差算出该地经度为30°E，A项正确。

第(2)题，因为题干并没有交代图示为具体哪一日正午太阳高度，因此根据正午太阳高度计算公式分别计算出夏至日和冬至日时正午太阳高度角为45°对应的纬度即可。

夏半年太阳直射点纬度取正值，冬半年取负值。

经计算，该地纬度介于21°34′和66°34′之间，只有C和D项符合。

再依据图示正午太阳位于南方，确定该地为北半球，只有C项符合。

答案(1)A(2)C
4.下图为我国科考队在北极点放置中国结时拍摄的照片。

读图，完成第2题。

2．该照片拍摄日期、拍摄者或中国结影子的方位是()
A．3月21日、中国结影子指向正南
B．6月22日、拍摄者位于中国结东南
C．8月20日、拍摄者位于中国结正南
D．9月16日、中国结影子指向东北
解析首先明确北极点的四周都是南方。

由于中国结放置在北极点上，因此，照片中中国结的影子应指向正南，拍摄者在任何位置拍摄都位于中国结的正南，故选项B、D错误。

结合照片中中国结的影子可知，此日北极点出现极昼现象，正午太阳高度应大于0°，而3月21日，北极点的正午太阳高度为0°，故选项A错误。

答案 C
三、跟踪训练
猴年春节刚刚过去，中国多省(区)又迎来一轮房地产去库存政策潮。

广东省茂名市(约21.5°N)的小明家也准备在某楼盘买房，楼是东西延伸，每户南北均有阳台；两栋楼的楼高均是51米，楼层高3米，楼间距如图所示，有一地面停车场(车位布置如图)。

据此回答1～2题。

1．小明的爷爷担心冬季正午室内晒不到太阳，所以小明家最好买二栋的()
A．4楼B．6楼
C．8楼D．都可以
2．小明的父亲想在停车场买一停车位(停车场长度与楼长一致)，现在只有甲、乙、丙、丁四个车位，他担心夏天车被晒时间太长，所以最好选择()
A．甲车位B．乙车位
C．丙车位D．丁车位
解析第1题，冬至日此地正午太阳高度最小，若此日室内能见到阳光，则全年都能晒到太
阳。

冬至日该地正午太阳高度为45°，楼间距为30米，可知二栋21米以上房屋都能见到阳光(见右图)；再结合楼层高度为3米，可判断小明家最好买二栋8楼及以上楼层。

第2题，夏季大部分时间正午太阳位于正南方，图示停车场位于楼房北侧，因该地夏季太阳高度角较大，停车位应距离楼房最近，中部被晒时间最短，故丁最好。

答案 1.C 2.D
读正午太阳高度年变化幅度图(极夜期不考虑负值)，回答3～4题。

3．满足①至②区间变化幅度的最大纬度范围为()
A．23°26′～66°34′ B．0°～23°26′
C．66°34′～90°D．0°～90°
4
A．四季分明
B．两至日正午太阳高度相同
C．半年极昼，半年极夜
D．全年昼夜平分
解析第3题，若极夜期不考虑负值，赤道上与极点上的正午太阳高度年变化幅度均为23°26′，回归线至极圈变化幅度为47°，其他纬度均为23°26′至47°。

所以，满足①至②区间变化幅度的最大纬度范围为0°～90°。

第4题，根据正午太阳高度年变化幅度值可知，①处可能为赤道或者极点。

如果是赤道，则会昼夜平分，两至日正午太阳高度相同；若为极点，则会半年极昼、半年极夜。

但都不可能四季分明。

答案 3.D 4.A
太阳能与建筑一体化是未来太阳能利用的方向之一。

图甲是天津市某新型居住小区楼房二楼正南向壁挂太阳能集热器照片，图乙是太阳能集热器装置结构示意图。

读图回答5～6题。

5.冬季某日晴朗的午后14：30左右，太阳照射该壁挂太阳能集热器所产生的影子偏向于照片中()
A．①处的左下方B．②处的左上方
C．③处的右下方D．④处的右上方
6.关于使用壁挂太阳能集热器的叙述，可信的是()
①该装置的“可调节型支架”的长度随楼层不同不发生变化②所安装的墙壁朝向南、北半球相同③将该装置移至上海地区使用，集热器冬季集热时间会缩短④将该装置移至上海地区使用，“可调节型支架”的长度应该拉长
A．①③B．①④C．③④D．②③
解析第5题，由壁挂太阳能集热器朝向为正南，可判断图中①为西南方、②为西北方、③为东南方、④为东北方；冬季午后14：30左右太阳位于西南方，则影子朝向偏东方，应该位于图中③④的右下方，故C正确。

第6题，可调节型支架长短主要是为了调节集热器与地面的夹角，该夹角与正午太阳高度互余，而一个地区的正午太阳高度与楼层无关，故①正确；集热器应朝向正午时太阳照射的方位，故南北半球朝向不同，则②错误；冬季上海昼长大于天津，则上海集热时间长于天津，则③错误；上海的正午太阳高度大于天津，则在上海使用时集热器与地面夹角要小于天津，可调节型支架长度应拉长，故④正确。

答案 5.C 6.B
读四地正午太阳高度季节变化示意图，回答7～8题。

7．四地由南向北排列正确的一组是()
A．①②③④B．①④③②
C．②③①④D．④①②③
8．四地中()
A．①地位于热带
B．②地有极昼现象
C．③地一年出现两次太阳直射现象
D．④地自转线速度最大
解析第7题，①地冬至日正午太阳高度最大，且小于90°，说明其位于南回归线以南；②地夏至日正午太阳高度最大，且在四地中较小，说明其位于北半球且纬度较高(位于北回归线以北)；③地夏至日正午太阳高度达90°，说明其位于北回归线上；④地冬至日正午太阳高度较大，说明其位于南半球，该地有两次太阳直射现象，说明其位于南回归线与赤道之间。

综合判断四地由南到北分别是①④③②。

第8题，由上题分析可知，①地位于南回归线以南，不位于热带；②地二分二至日时正午太阳高度都大于0，不会出现极昼极夜现象；③地位于北回归线上，一年中只有一次太阳直射现象；④地纬度最低，所以其自转线速度最大。

答案7.B8.D
下图示意，某房地产开发商在某城市(30°N)建造了两幢商品住宅楼。

读图完成9～10题。

注：tan35°≈0.7tan45°＝1，tan 60°≈1.732
9．某户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。

该房子一年中正午太阳光线被南楼挡住的时间大约有()
A．1个月B．3个月C．6个月D．9个月
10．为避免采光纠纷，房地产开发商在建楼时，应该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
解析第9题，利用图示计算出正南的太阳光刚好照射在北楼底部时，光线与地面的夹角度数，经计算可知约为60°，可知太阳直射在赤道。

因此该房子一年中正午太阳光线被南楼挡住的时间大约有6个月。

第10题，在一年中，该地正午楼影冬至日最长，只要冬至日北楼不被南楼影子遮住，则北楼正午时终年都有太阳照射，利用数学公式计算出冬至日南楼的高度即可。

答案9.C10.B
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角，获得测量的数据(见下表)。

11.
A．春分日B．夏至日C．秋分日D．冬至日
解析第一次测量时，太阳直射北半球，第二次测量时太阳直射赤道，第三次测量时太阳直射点在南半球，太阳直射点由北向南移动，说明第二次测量时是当地的秋分日。

选C正确。

答案 C。