课时9 正午太阳高度的变化、四季更替和五带划分
——总结正午太阳高度的变化规律
1．填空：区分太阳高度及正午太阳高度。
太阳高度如图甲中的________，正午太阳高度如图乙中的________。
2．填表：总结正午太阳高度的变化规律。
(1)纬度变化：同一时刻，各地正午太阳高度从______________所在纬度向南北两侧递减。
时间 正午太阳高度的变化规律
春、秋分日 由________向南北两侧递减
夏至日 由____________向南北两侧递减
冬至日 由____________向南北两侧递减
(2)季节变化
北半球节气 达最大值的地区 达最小值的地区
夏至 ____________及其以北各纬度 ________ 各纬度
冬至 ____________及其以南各纬度 __________各纬度
春、秋分 ________ 南、北极点
3．辨析：夏至日北半球各地正午太阳高度达到了一年中的最大值，这种说法对吗？为什么？
——理解并掌握四季更替和五带划分
1．简答：写出四季更替的成因。
2．填表：掌握四季的划分。
天文 四季 夏季 一年内白昼最长、正午太阳高度最高的季节
冬季 一年内白昼最短、正午太阳高度最低的季节
春季、秋季 冬、夏季节的过渡季节
北温带许多国家的四季 3、4、5月为________，依次类推，每三个月为一个季节
3．填图：认识五带的划分。
选择性必修1教材图1.15变式
下图为某同学在学习地球运动相关知识及查阅相关资料后，绘制的某地二分二至日太阳视运动示意图。据此完成1～2题。
1．该地甲日的正午太阳高度角为( )
A．23.5° B．45°
C．36° D．30.5°
2．与甲日相比，乙日该地( )
①日落地方时更晚 ②正午日影更短 ③昼夜长短差值更大 ④晨线与经线夹角更大
A．①② B．①③
C．①④ D．②④
选择性必修1教材活动变式
下图为某地某时段内正午日影长短和朝向变化图。据此完成3～4题。
3．该地最可能位于( )
A．堪培拉 B．海口
C．乌鲁木齐 D．布宜诺斯艾利斯
4．在该地正午影长最短日至最长日之间( )
A．该地正午时，全球约一半地区是新日期
B．天津正午太阳高度角最大值约为66°34′
C．该地影长先逐渐变长再变短再变长
D．南极秦岭科考站日出时太阳方位由东南转变为东北
选择性必修1教材自学窗变式
二十四节气是古代人民通过观察太阳周年运动，认知一年中时令、气候、物候等方面变化规律所形成的知识体系。下图为我国二十四节气时地球在公转轨道的位置示意图。据此完成5～6题。
5．某地农业生产中有“立秋摘花椒，白露打胡桃，霜降摘柿子，立冬打软枣”的说法，该地可能是( )
A．江淮地区 B．青藏地区
C．西南地区 D．黄河中下游地区
6．2024年立春到立夏期间( )
A．我国日落时间越来越早
B．北半球正午太阳高度角增大
C．我国北方地区正午日影逐渐变短
D．我国最北与最南端昼长差值变小
1．正午太阳高度变化规律的分析
(1)看直射点的位置，比较正午太阳高度大小
记忆口诀“远小近大”：即距离太阳直射点所在的纬线越远，正午太阳高度越小；距离越近，则正午太阳高度越大。
(2)看直射点的移动，确定正午太阳高度的变化
记忆口诀“来增去减”：即直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度增大，移去则减小。如下图所示：
(3)看区域位置，归纳不同区域的正午太阳高度年变化规律
(4)看纬度位置，总结正午太阳高度的年变化幅度
①南、北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度的年变化幅度越大(由23°26′增大到46°52′)，赤道上的正午太阳高度年变化幅度为23°26′，回归线上的正午太阳高度年变化幅度为46°52′。
②回归线与极圈之间：各纬度正午太阳高度的年变化幅度相同(均为46°52′)。
③极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度的年变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′)，极圈上的正午太阳高度年变化幅度为46°52′，极点上的正午太阳高度年变化幅度为23°26′。
2．正午太阳高度的计算方法
公式：H＝90°－|两点纬度差|。
“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，则两点纬度数“大数减小数”；两点分别属于南、北半球，则两点纬度数相加。如图所示。
当太阳直射B点(10°N)时，A点和C点的正午太阳高度计算如下：
A点(40°N)正午太阳高度：H＝90°－|A、B点纬度差|＝90°－|40°－10°|＝60°。
C点(23°26′S)正午太阳高度：H＝90°－|B、C点纬度差|＝90°－|10°＋23°26′|＝56°34′。
3．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，此时当地的地方时为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，物体的影长缩短为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，正午的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)。
(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。
4．地球运动中关于季节判断的依据
项目 北半球冬季 北半球夏季
地球公转规律 位于近日点附近，公转速度快 位于远日点附近，公转速度慢
直射点位置 太阳直射南半球 太阳直射北半球
昼夜长短变化 12月22日前后，北半球昼最短，夜最长；南半球相反 6月22日前后，北半球昼最长，夜最短；南半球相反
正午太阳高度 12月22日前后，由南回归线向南北两侧递减；南回归线及其以南地区达一年中最大值，物影最短 6月22日前后，由北回归线向南北两侧递减；北回归线及其以北地区达一年中最大值，物影最短
太阳升落方位 东南升，西南落(极昼、极夜区域除外) 东北升，西北落(极昼、极夜区域除外)
日出、日落时间 北半球各地日出时间晚于地方时6时，日落时间早于地方时18时；南半球各地日出时间早于地方时6时，日落时间晚于地方时18时 北半球各地日出时间早于地方时6时，日落时间晚于地方时18时；南半球各地日出时间晚于地方时6时，日落时间早于地方时18时
(2023·海南卷)对日影和太阳高度变化的观测可以判断地理位置、地方时等要素。图1为甲地某日日出至日落期间标杆的日影变化示意图，当日影朝正北方向时，标杆长度与其日影长度相等。图2为乙地同一日正午时刻的太阳高度示意图。图中时间均为北京时间。据此完成(1)～(2)题。
(1) 观测当日( )
A．甲地昼长夜短 B．乙地昼短夜长
C．甲地昼长大于乙地 D．甲、乙两地昼夜等长
(2)甲地位于乙地( )
A．东南 B．西南
C．东北 D．西北
【解题导引】
(1)图中甲地太阳正东升起、正西落下→该日应为春分日或秋分日→昼夜等长
(2)此日为二分日→太阳直射赤道→地方时6时日出→依据甲地北京时间5：40日出，可推出甲地位于125°E→依据甲地日影朝正北时杆长等于影长，可推知甲地纬度为45°N；依据图中乙地正午太阳高度30°可推知乙地纬度为60°N→依据乙地北京时间12：20太阳高度最大，可推知乙地经度为115°E→甲地位于乙地东南
【尝试解答】 (1)________ (2)________
结合上述材料信息，计算甲、乙两地夏至日时的正午太阳高度，并判断该日两地的昼夜长短状况。
正午太阳高度的变化规律
(2025·南通开学考试)下图为海口市(20°N，110°E)某地理兴趣小组绘制的当地四个日期正午太阳光线示意图。读图，完成1～2题。
1．四个日期中，太阳直射点最接近南回归线的是( )
A．① B．②
C．③ D．④
2．与③日期相比，④日期该地( )
A．正午太阳高度角更大 B．日落方位更为偏北
C．白昼时间更短 D．昼夜时差更小
正午太阳高度的应用
(2024·宁波三模)飞檐是指屋檐的檐部向上翘起，是一种考虑室内光照和建筑美观的中国传统建筑特色，是我国古代劳动人民智慧的结晶。图1为飞檐景观，图2示意飞檐光照原理。据此完成3～4题。
3．从光照角度分析，杭州(30°N)与北京(40°N)，同样高度房屋“飞檐”设计的差异是( )
①为了夏季遮阳，北京的飞檐宽度较大
②为了冬季采光，北京的飞檐角度较大
③为了夏季遮阳，杭州的飞檐宽度较大
④为了冬季采光，杭州的飞檐角度较大
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
4．若杭州某日正午图2中θ角为70°，则该日地球上晨线的走向及与赤道上经线的夹角约为( )
A．西北—东南走向，20°
B．西北—东南走向，10°
C．东北—西南走向，20°
D．东北—西南走向，10°
四季更替与二十四节气
(2025·牡丹江开学考试)二十四节气是我国历法中的特定节令，每个节气均有其独特的含义。二十四节气准确地反映了自然节律变化，在人们日常生产、生活中发挥了极为重要的作用。下图为二十四节气的划分示意图。据此完成5～7题。
5．二十四节气能够反映( )
A．地球公转地轴倾斜角度
B．地球自转的角速度变化
C．地球在公转轨道上的位置
D．太阳公转的角速度变化
6．下列地球公转速度最接近的两个节气是( )
A．夏至与大暑 B．白露与寒露
C．小雪与大雪 D．清明与惊蛰
7．下列与立冬节气相符的诗句是( )
A．律回岁晚冰霜少，春到人间草木知
B．更无柳絮因风起，惟有葵花向日倾
C．昨夜清霜冷絮裯，纷纷红叶满阶头
D．千杯浊酒吟风月，梅影疏香入栅栏
11 / 11课时数智作业(九) 正午太阳高度的变化、四季更替和五带划分
(建议用时：30分钟，分值：45分)
选择题(共15小题，每小题3分，共45分。每个小题只有一个选项符合题目要求)
(2024·温州三模)我国某中学生通过天文观测，绘制出一年中某一时间段北极星仰角与正午太阳光线之间夹角α的变化曲线。下图为该曲线示意图。据此完成1～2题。
1．①—②日时间段，该地的昼夜状况是( )
A．昼短夜长，夜渐长 B．昼长夜短，夜渐长
C．昼短夜长，昼渐长 D．昼长夜短，昼渐长
2．下列选项中符合③日测量地北极星仰角与正午太阳高度夹角的是( )
A．纬度：20°N，α：23.5° B．纬度：43°N，α：26.5°
C．纬度：30°N，α：66.5° D．纬度：40°N，α：70.5°
春、夏、秋、冬四季划分的依据不同，四季的起止时间也不一样。我国农历四季以太阳高度最小、白昼最短的3个月为冬季，欧美国家四季以太阳高度最小、白昼最短当天作为冬季的起始日期，常用四季以一年中最冷的1月为冬季的中点。如图示意地球公转与我国农历四季、常用四季、欧美国家四季划分。据此完成3～4题。
3．甲、乙、丙所示四季划分类型分别是( )
A．我国农历四季、欧美国家四季、常用四季
B．我国农历四季、常用四季、欧美国家四季
C．欧美国家四季、我国农历四季、常用四季
D．常用四季、欧美国家四季、我国农历四季
4．下列国家中，最适用常用四季指导人类活动的是( )
A．印度尼西亚 B．巴西
C．挪威 D．韩国
(2025·天津和平区模拟)如图为哈尔滨(45°N，125°E)某小区圆形小广场照片，该日天气晴好，拍摄时体育健身器材立柱影长与立柱高度接近，拍摄时间为上午9：20。据此完成5～6题。
5．该时刻的太阳高度角约为( )
A．20° B．30°
C．45° D．65°
6．稍后，从图示角度观察体育器材立柱影子长短变化以及移动方向分别是( )
A．变短、向右 B．变长、向左
C．变短、向左 D．变长、向右
(2025·辽阳模拟)某地位于北半球，该地昼长最长时，正午太阳高度并不是最大。该地区建筑中庭顶部，有一种采用玻璃板下铺设百叶遮阳的建筑形式，可对射入室内的光照强弱进行调节。下图为该地区建筑中庭以及顶部百叶示意图。据此完成7～8题。
7．为达到较好的遮阳效果，该地区一年大部分时间，百叶上方开口朝向为( )
A．向东 B．向西
C．向南 D．向北
8．为使得百叶和正午入射光线保持垂直，冬至日到夏至日期间，该地区建筑中庭顶部百叶与地面的夹角( )
A．一直变小 B．先变小再变大
C．一直变大 D．先变大再变小
(2024·淄博三模)2023年10月31日，鲁中某普通高中地理研学组利用手表、标杆、钢尺等工具测量了日影(杆影)的变化数据(如图)，并利用该数据推算出了当地的经纬度。指导教师认为数据误差较大，还可以通过一些具体的方法进一步提高测量精度。下表为该地理研学组测量活动的相关数据(当日太阳直射点所在纬度等数据略)。据此完成9～10题。
标杆数据 长度141.8厘米，直径2.2厘米
测量数据 北京时间 11：56 12：00 12：04 12：08 12：12 12：16
杆影长度 (厘米) 154.8 153.3 152.3 149.3 152.5 153.5
推算结果 当地经纬度(37°N，118°E)；当日当地正午太阳高度(43°)
9．推算当地经纬度直接运用的数据是( )
A．12：12时数据 B．12：08时数据
C．12：04时数据 D．12：00时数据
10．可有效提高测量精度的措施是( )
A．缩短总的测量时间
B．选用直径更大的标杆
C．缩短测量时间间隔
D．选用长度更小的标杆
(2025·南京模拟)某摄影师在湖边三天同一时间拍摄太阳，并画了如下示意图，第一次拍摄日期为5月1日，第二次为5月11日，第三次为5月21日，太阳均离湖面较近。春分日，该地正午太阳高度角为60°。据此完成11～13题。
11．该摄影师面朝( )
A．东南 B．西北
C．西南 D．东北
12．第三次，太阳可能朝哪个方向运行( )
A．① B．②
C．③ D．④
13．该摄影师三次拍摄期间，下列说法可以确定的是( )
A．当地昼短夜长且昼在变短
B．三峡水库开始腾库容
C．舟山群岛附近多台风
D．当地日落时间不断提前
(2025·承德模拟)城市路灯是城市的重要基础设施和民生工程之一，也是保证市民夜间和起早出行的安全措施之一。北京市(40°N，116°E)某中学地理研究性学习小组发现，校园内南、北两栋教学楼之间的太阳能路灯发电板安装朝向明显不同，甲灯朝南，乙灯朝西。下图为学生手绘的校园局部示意图。读图，完成14～15题。
14．下列关于甲灯和乙灯的太阳能发电板安装朝向不同的原因，叙述正确的有( )
①甲灯距离南楼较远，被南楼遮挡时间较短
②乙灯距离南楼较近，被南楼遮挡时间较长
③甲灯西侧植被茂密，上午可获得太阳辐射少
④乙灯西侧植被稀疏，下午可获得太阳辐射多
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．②③④
15．太阳能发电板安装的理想倾角是使太阳能发电板年发电量尽可能大，且冬季和夏季发电量差要尽可能小。图中甲灯的太阳能发电板最适宜的倾角约为( )
A．40° B．50°
C．60° D．70°
5 / 5课时9 正午太阳高度的变化、四季更替和五带划分
——总结正午太阳高度的变化规律
1．填空：区分太阳高度及正午太阳高度。
太阳高度如图甲中的h，正午太阳高度如图乙中的H。
2．填表：总结正午太阳高度的变化规律。
(1)纬度变化：同一时刻，各地正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
时间 正午太阳高度的变化规律
春、秋分日 由赤道向南北两侧递减
夏至日 由北回归线向南北两侧递减
冬至日 由南回归线向南北两侧递减
(2)季节变化
北半球节气 达最大值的地区 达最小值的地区
夏至 北回归线及其以北各纬度 南半球各纬度
冬至 南回归线及其以南各纬度 北半球各纬度
春、秋分 赤道 南、北极点
3．辨析：夏至日北半球各地正午太阳高度达到了一年中的最大值，这种说法对吗？为什么？
[提示] 这种说法不对。赤道和北回归线之间的各地区在太阳直射时正午太阳高度最大，而不是在夏至日，但北回归线及其以北地区的正午太阳高度在夏至日时达到一年中的最大值。
——理解并掌握四季更替和五带划分
1．简答：写出四季更替的成因。
[提示] 由于昼夜长短和正午太阳高度的时空变化，太阳辐射在一年中呈现有规律的变化。
2．填表：掌握四季的划分。
天文 四季 夏季 一年内白昼最长、正午太阳高度最高的季节
冬季 一年内白昼最短、正午太阳高度最低的季节
春季、秋季 冬、夏季节的过渡季节
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．填图：认识五带的划分。
选择性必修1教材图1.15变式
下图为某同学在学习地球运动相关知识及查阅相关资料后，绘制的某地二分二至日太阳视运动示意图。据此完成1～2题。
1．该地甲日的正午太阳高度角为( )
A．23.5° B．45°
C．36° D．30.5°
2．与甲日相比，乙日该地( )
①日落地方时更晚 ②正午日影更短 ③昼夜长短差值更大 ④晨线与经线夹角更大
A．①② B．①③
C．①④ D．②④
1．D 2．A [第1题，该地位于北半球，图中给出了二分日时(太阳直射赤道时)该地的正午太阳高度为54°，根据H＝90°－|纬度差|可计算出当地的地理纬度为36°N，甲日太阳高度角最低，应为北半球的冬至日，此时太阳直射南回归线，H＝90°－|36°N＋23.5°S|＝30.5°，D正确。第2题，甲日为北半球的冬至日，乙日为北半球的夏至日，该地位于北半球，夏至日正午太阳高度角更大，正午日影更短，②正确；昼长夜短，日落时间更迟，日落的地方时更晚，①正确；昼夜长短差值相同，③错误；因两日太阳直射点的纬度数相同，故晨线与经线夹角相同，④错误。综上所述，A正确。]
选择性必修1教材活动变式
下图为某地某时段内正午日影长短和朝向变化图。据此完成3～4题。
3．该地最可能位于( )
A．堪培拉 B．海口
C．乌鲁木齐 D．布宜诺斯艾利斯
4．在该地正午影长最短日至最长日之间( )
A．该地正午时，全球约一半地区是新日期
B．天津正午太阳高度角最大值约为66°34′
C．该地影长先逐渐变长再变短再变长
D．南极秦岭科考站日出时太阳方位由东南转变为东北
3．B 4．C [第3题，读图可知，该地某时段内正午日影朝向既有正南也有正北，说明该地在该时间段内太阳直射点大部分时间位于其南部，小部分时间位于其北部，该地位于赤道和北回归线之间，结合选项可知仅海口(20°N)符合，堪培拉纬度为35°S、乌鲁木齐纬度为42°N、布宜诺斯艾利斯纬度为34°S，均不符合，A、C、D错误。第4题，根据上题分析可知，该地位于赤道和北回归线之间，海口符合该情况。按照海口经纬度位置(20°N，110°E)计算，该地正午时，北京时间(120°E经线地方时，东八区区时)是12时40分，此时西四区区时是0时40分，全球新日期范围是从西四区向东到中时区再向东到东十二区，约占全球24个时区中的16.5个时区，超过三分之二，A错误；在该地正午影长最短日(太阳直射当地)至最长日，太阳直射点可能是从20°N先向北至北回归线再向南至南回归线，也可能是从20°N直接向南至南回归线，前者天津(39°N)正午太阳高度角最大值为74°26′，海口影长先变长后变短再变长，后者天津(39°N)正午太阳高度角最大值为71°，海口影长逐渐变长，B错误，C正确；在该地正午影长最短日(太阳直射当地)至最长日，太阳直射点可能是从20°N先向北至北回归线再向南至南回归线，也可能是从20°N直接向南至南回归线，南极秦岭科考站日出时太阳方位由东北转变为东南，当出现极昼时，正南方向日出，D错误。]
选择性必修1教材自学窗变式
二十四节气是古代人民通过观察太阳周年运动，认知一年中时令、气候、物候等方面变化规律所形成的知识体系。下图为我国二十四节气时地球在公转轨道的位置示意图。据此完成5～6题。
5．某地农业生产中有“立秋摘花椒，白露打胡桃，霜降摘柿子，立冬打软枣”的说法，该地可能是( )
A．江淮地区 B．青藏地区
C．西南地区 D．黄河中下游地区
6．2024年立春到立夏期间( )
A．我国日落时间越来越早
B．北半球正午太阳高度角增大
C．我国北方地区正午日影逐渐变短
D．我国最北与最南端昼长差值变小
5．D 6．C [第5题，根据“立秋摘花椒，白露打胡桃，霜降摘柿子，立冬打软枣”可知，该地农产品有花椒、胡桃、柿子和枣，这些农作物为温带作物，且都是秋季收获，因此该地可能是我国北方地区的黄河中下游地区，D正确。第6题，相邻两个节气之间约为15天，春分为3月21日前后，计算可知立春为2月4日前后，立夏为5月5日前后；从2月4日到5月5日，太阳直射点一直往北移动，2月4日到3月21日在南半球，3月21日到5月5日在北半球，所以我国昼越来越长，日落时间应该越来越晚，A错误；太阳直射点逐渐向北移动，春分至立夏期间，赤道与北回归线之间有太阳直射的地区正午太阳高度角先变大、再变小，B错误；我国北方地区正午太阳高度角逐渐变大，正午日影逐渐变短，C正确；从立春到立夏期间，我国昼夜长短由昼短夜长到昼夜等长，再到昼长夜短，所以我国最北端与最南端昼长差值先变小后变大，D错误。]
1．正午太阳高度变化规律的分析
(1)看直射点的位置，比较正午太阳高度大小
记忆口诀“远小近大”，即距离太阳直射点所在的纬线越远，正午太阳高度越小；距离越近，则正午太阳高度越大。
(2)看直射点的移动，确定正午太阳高度的变化
记忆口诀“来增去减”，即直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度增大，移去则减小。如下图所示：
(3)看区域位置，归纳不同区域的正午太阳高度年变化规律
(4)看纬度位置，总结正午太阳高度的年变化幅度
①南、北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度的年变化幅度越大(由23°26′增大到46°52′)，赤道上的正午太阳高度年变化幅度为23°26′，回归线上的正午太阳高度年变化幅度为46°52′。
②回归线与极圈之间：各纬度正午太阳高度的年变化幅度相同(均为46°52′)。
③极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度的年变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′)，极圈上的正午太阳高度年变化幅度为46°52′，极点上的正午太阳高度年变化幅度为23°26′。
2．正午太阳高度的计算方法
公式：H＝90°－|两点纬度差|。
“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，则两点纬度数“大数减小数”；两点分别属于南、北半球，则两点纬度数相加。如图所示。
当太阳直射B点(10°N)时，A点和C点的正午太阳高度计算如下：
A点(40°N)正午太阳高度：H＝90°－|A、B点纬度差|＝90°－|40°－10°|＝60°。
C点(23°26′S)正午太阳高度：H＝90°－|B、C点纬度差|＝90°－|10°＋23°26′|＝56°34′。
3．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，此时当地的地方时为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，物体的影长缩短为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，正午的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)。
(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。
4．地球运动中关于季节判断的依据
项目 北半球冬季 北半球夏季
地球公转规律 位于近日点附近，公转速度快 位于远日点附近，公转速度慢
直射点位置 太阳直射南半球 太阳直射北半球
昼夜长短变化 12月22日前后，北半球昼最短，夜最长；南半球相反 6月22日前后，北半球昼最长，夜最短；南半球相反
正午太阳高度 12月22日前后，由南回归线向南北两侧递减；南回归线及其以南地区达一年中最大值，物影最短 6月22日前后，由北回归线向南北两侧递减；北回归线及其以北地区达一年中最大值，物影最短
太阳升落方位 东南升，西南落(极昼、极夜区域除外) 东北升，西北落(极昼、极夜区域除外)
日出、日落时间 北半球各地日出时间晚于地方时6时，日落时间早于地方时18时；南半球各地日出时间早于地方时6时，日落时间晚于地方时18时 北半球各地日出时间早于地方时6时，日落时间晚于地方时18时；南半球各地日出时间晚于地方时6时，日落时间早于地方时18时
(2023·海南卷)对日影和太阳高度变化的观测可以判断地理位置、地方时等要素。图1为甲地某日日出至日落期间标杆的日影变化示意图，当日影朝正北方向时，标杆长度与其日影长度相等。图2为乙地同一日正午时刻的太阳高度示意图。图中时间均为北京时间。据此完成(1)～(2)题。
(1)观测当日( )
A．甲地昼长夜短 B．乙地昼短夜长
C．甲地昼长大于乙地 D．甲、乙两地昼夜等长
(2)甲地位于乙地( )
A．东南 B．西南 C．东北 D．西北
【解题导引】
(1)图中甲地太阳正东升起、正西落下→该日应为春分日或秋分日→昼夜等长
(2)此日为二分日→太阳直射赤道→地方时6时日出→依据甲地北京时间5：40日出，可推出甲地位于125°E→依据甲地日影朝正北时杆长等于影长，可推知甲地纬度为45°N；依据图中乙地正午太阳高度30°可推知乙地纬度为60°N→依据乙地北京时间12：20太阳高度最大，可推知乙地经度为115°E→甲地位于乙地东南
【尝试解答】 (1)D (2)A
结合上述材料信息，计算甲、乙两地夏至日时的正午太阳高度，并判断该日两地的昼夜长短状况。
[提示] 夏至日，甲地的正午太阳高度为68°26′，乙地的正午太阳高度为53°26′；此日两地均昼长夜短，且乙地的昼长比甲地长，夜长比甲地短。
正午太阳高度的变化规律
(2025·南通开学考试)下图为海口市(20°N，110°E)某地理兴趣小组绘制的当地四个日期正午太阳光线示意图。读图，完成1～2题。
1．四个日期中，太阳直射点最接近南回归线的是( )
A．① B．②
C．③ D．④
2．与③日期相比，④日期该地( )
A．正午太阳高度角更大 B．日落方位更为偏北
C．白昼时间更短 D．昼夜时差更小
1．A 2．B [第1题，太阳直射点在南北回归线之间移动。离太阳直射点越近，该地正午太阳高度角越大；四个日期中，太阳直射点最接近南回归线时，海口市(20°N，110°E)的正午太阳高度最小，读图可知，①日期正午太阳高度角最小，且正午太阳位于正南方，说明此时太阳直射点最接近南回归线，A正确。第2题，③日期为太阳直射20°N，正午太阳高度角为90°，大于④日期，④日期该地正午太阳高度角较③日期小，A错误；④日期海口市太阳方位位于正北，太阳直射点位于20°N 以北，日落方位更为偏北，此时白昼时间更长，B正确，C错误；④日期太阳直射点位于20°N以北，③日期太阳直射20°N，④日期昼夜时差更大，D错误。]
正午太阳高度的应用
(2024·宁波三模)飞檐是指屋檐的檐部向上翘起，是一种考虑室内光照和建筑美观的中国传统建筑特色，是我国古代劳动人民智慧的结晶。图1为飞檐景观，图2示意飞檐光照原理。据此完成3～4题。
3．从光照角度分析，杭州(30°N)与北京(40°N)，同样高度房屋“飞檐”设计的差异是( )
①为了夏季遮阳，北京的飞檐宽度较大
②为了冬季采光，北京的飞檐角度较大
③为了夏季遮阳，杭州的飞檐宽度较大
④为了冬季采光，杭州的飞檐角度较大
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
4．若杭州某日正午图2中θ角为70°，则该日地球上晨线的走向及与赤道上经线的夹角约为( )
A．西北—东南走向，20°
B．西北—东南走向，10°
C．东北—西南走向，20°
D．东北—西南走向，10°
3．D 4．B [第3题，北京和杭州相比，北京的正午太阳高度小，在飞檐标准相同的情况下，室内获得光照的面积大；杭州的正午太阳高度大，在飞檐标准相同的情况下，室内获得光照的面积小。所以，为了夏季遮阳，北京的飞檐宽度较大；为了冬季采光，杭州的飞檐角度角较③日期小，故选D。第4题，若杭州某日正午图2中θ角为70°，即杭州(30°N)的正午太阳高度为70°，根据正午太阳高度角计算出此时太阳直射10°N，北半球昼长夜短，因此，晨线的走向为西北—东南走向；晨昏线与经线的夹角等于太阳直射点纬度的度数，等于10°，故选B。]
四季更替与二十四节气
(2025·牡丹江开学考试)二十四节气是我国历法中的特定节令，每个节气均有其独特的含义。二十四节气准确地反映了自然节律变化，在人们日常生产、生活中发挥了极为重要的作用。下图为二十四节气的划分示意图。据此完成5～7题。
5．二十四节气能够反映( )
A．地球公转地轴倾斜角度
B．地球自转的角速度变化
C．地球在公转轨道上的位置
D．太阳公转的角速度变化
6．下列地球公转速度最接近的两个节气是( )
A．夏至与大暑 B．白露与寒露
C．小雪与大雪 D．清明与惊蛰
7．下列与立冬节气相符的诗句是( )
A．律回岁晚冰霜少，春到人间草木知
B．更无柳絮因风起，惟有葵花向日倾
C．昨夜清霜冷絮裯，纷纷红叶满阶头
D．千杯浊酒吟风月，梅影疏香入栅栏
5．C 6．A 7．C [第5题，二十四节气是根据太阳在黄道，即地球绕太阳公转的轨道上的位置来划分的，它把太阳周年运动轨迹划分为24等份，每一等份为一个节气，分别对应地球在黄道上每运动15°所到达的空间位置，所以二十四节气能够反映地球在公转轨道上的位置，C正确；而地球公转地轴倾斜角度、地球自转的角速度变化均无法通过二十四节气推测，太阳是一颗恒星，根据所学知识可知，太阳无公转运动，A、B、D错误。第6题，地球公转轨道形状为近似正圆的椭圆轨道，太阳位于椭圆的一个焦点上，每年的1月初，地球位于公转轨道的近日点，此时公转速度最快；每年的7月初则位于远日点，此时公转速度最慢，地球由近日点向远日点运动时，公转速度变慢，由远日点向近日点运动时公转速度变快，因此不同日期的地球公转速度以近日点和远日点为中心对称，而夏至与大暑正好与远日点(7月初)相差的时间差别不大，故地球在夏至与大暑时的公转速度最接近，A正确；白露与寒露、小雪与大雪处在地球公转轨道从远日点向近日点移动期间，公转速度逐渐加快，因此白露与寒露、小雪与大雪的公转速度并不接近，B、C错误；清明与惊蛰处在地球公转轨道从近日点向远日点移动期间，公转速度逐渐变慢，因此二者的公转速度并不接近，D错误。第7题，四个选项分别描述春夏秋冬四季。立冬节气属于北半球的深秋季节，因此可能发生“纷纷红叶满阶头”的深秋落叶景观，C正确；“律回岁晚冰霜少，春到人间草木知”描写的是春季，“更无柳絮因风起，惟有葵花向日倾”描写的是夏季，“千杯浊酒吟风月，梅影疏香入栅栏”描写的是冬季，A、B、D错误。]
课时数智作业(九) 正午太阳高度的变化、四季更替和五带划分
(建议用时：30分钟，分值：45分)
选择题(共15小题，每小题3分，共45分。每个小题只有一个选项符合题目要求)
(2024·温州三模)我国某中学生通过天文观测，绘制出一年中某一时间段北极星仰角与正午太阳光线之间夹角α的变化曲线。下图为该曲线示意图。据此完成1～2题。
1．①—②日时间段，该地的昼夜状况是( )
A．昼短夜长，夜渐长 B．昼长夜短，夜渐长
C．昼短夜长，昼渐长 D．昼长夜短，昼渐长
2．下列选项中符合③日测量地北极星仰角与正午太阳高度夹角的是( )
A．纬度：20°N，α：23.5° B．纬度：43°N，α：26.5°
C．纬度：30°N，α：66.5° D．纬度：40°N，α：70.5°
1．C 2．C [第1题，根据所学知识可知，北极星光线与地面的夹角为当地的纬度，正午太阳高度在夏至日达到最大值，所以北半球北极星光线与正午太阳光线的夹角α在夏至日达到最小值，冬至日达到最大值，根据图示信息可知，①日为冬至日，③日为夏至日，②日为春分日，因此①—②日时间段，昼短夜长，昼渐长，C正确。第2题，已知③日为夏至日，太阳直射约23.5°N，代入H＝90°－|当地纬度－太阳直射点纬度|，求出当北极星仰角(当地纬度)为30°N时，正午太阳高度为83.5°，继续带入α＝180°－|北极星仰角＋正午太阳高度角|，可得出α＝66.5°，C正确。]
春、夏、秋、冬四季划分的依据不同，四季的起止时间也不一样。我国农历四季以太阳高度最小、白昼最短的3个月为冬季，欧美国家四季以太阳高度最小、白昼最短当天作为冬季的起始日期，常用四季以一年中最冷的1月为冬季的中点。如图示意地球公转与我国农历四季、常用四季、欧美国家四季划分。据此完成3～4题。
3．甲、乙、丙所示四季划分类型分别是( )
A．我国农历四季、欧美国家四季、常用四季
B．我国农历四季、常用四季、欧美国家四季
C．欧美国家四季、我国农历四季、常用四季
D．常用四季、欧美国家四季、我国农历四季
4．下列国家中，最适用常用四季指导人类活动的是( )
A．印度尼西亚 B．巴西
C．挪威 D．韩国
3．A 4．D [第3题，图中右侧地球位置为冬至日。我国农历四季以太阳高度最小、白昼最短的3个月为冬季，因此冬季应以冬至日为冬季的中点，对应甲；欧美国家四季以太阳高度最小、白昼最短当天作为冬季的起始日期，即冬至日为冬季的开端，对应乙；常用四季以一年中最冷的1月为冬季的中点，即冬季包括12月、1月、2月，冬至日位于冬季开始后不久，对应丙。综上所述，A正确。第4题，最适用常用四季指导人类活动的地方应位于四季较为分明的地区。印度尼西亚和巴西纬度较低，四季并不分明，挪威纬度较高，四季也不分明，A、B、C错误；韩国位于中纬度地区，四季最为分明，最适用常用四季指导人类活动，D正确。]
(2025·天津和平区模拟)如图为哈尔滨(45°N，125°E)某小区圆形小广场照片，该日天气晴好，拍摄时体育健身器材立柱影长与立柱高度接近，拍摄时间为上午9：20。据此完成5～6题。
5．该时刻的太阳高度角约为( )
A．20° B．30°
C．45° D．65°
6．稍后，从图示角度观察体育器材立柱影子长短变化以及移动方向分别是( )
A．变短、向右 B．变长、向左
C．变短、向左 D．变长、向右
5．C 6．C [第5题，太阳高度角为太阳光线与地平面的夹角，根据材料可知，此时体育健身器材立柱影长与立柱高度接近，所以太阳高度角约为45°，C正确。第6题，根据时间和影子的方位可知，现在拍摄方向偏东，右侧为南。稍后，太阳高度角增大，影长应变短，B、D错误；面向太阳，太阳的移动方向应向右(顺时针方向)，影子方位与太阳方位相反，所以目视方向影子转向左(以拍摄者为参考)，A错误，C正确。]
(2025·辽阳模拟)某地位于北半球，该地昼长最长时，正午太阳高度并不是最大。该地区建筑中庭顶部，有一种采用玻璃板下铺设百叶遮阳的建筑形式，可对射入室内的光照强弱进行调节。下图为该地区建筑中庭以及顶部百叶示意图。据此完成7～8题。
7．为达到较好的遮阳效果，该地区一年大部分时间，百叶上方开口朝向为( )
A．向东 B．向西
C．向南 D．向北
8．为使得百叶和正午入射光线保持垂直，冬至日到夏至日期间，该地区建筑中庭顶部百叶与地面的夹角( )
A．一直变小 B．先变小再变大
C．一直变大 D．先变大再变小
7．D 8．B [第7题，据材料可知，该地位于北半球，该地昼长最长时，正午太阳高度并不是最大，表明该地位于北回归线以南的热带地区，有太阳直射现象，正午太阳大部分是在南方，因此为达到较好的遮阳效果，该地区一年大部分时间，百叶上方开口应背向阳光，即朝向北方，D正确。第8题，根据上题分析可知，该地位于北半球的热带地区，冬至日到夏至日期间，太阳直射点向北移动，该地的正午太阳高度先增大到90°，然后再减小。百叶与地面的夹角和当地的正午太阳高度角是互余的关系，因此为使得百叶和正午入射光线保持垂直，冬至日到夏至日期间，该地区百叶与地面的夹角先变小再变大，B正确。]
(2024·淄博三模)2023年10月31日，鲁中某普通高中地理研学组利用手表、标杆、钢尺等工具测量了日影(杆影)的变化数据(如图)，并利用该数据推算出了当地的经纬度。指导教师认为数据误差较大，还可以通过一些具体的方法进一步提高测量精度。下表为该地理研学组测量活动的相关数据(当日太阳直射点所在纬度等数据略)。据此完成9～10题。
标杆数据 长度141.8厘米，直径2.2厘米
测量数据 北京时间 11：56 12：00 12：04 12：08 12：12 12：16
杆影长度 (厘米) 154.8 153.3 152.3 149.3 152.5 153.5
推算结果 当地经纬度(37°N，118°E)；当日当地正午太阳高度(43°)
9．推算当地经纬度直接运用的数据是( )
A．12：12时数据 B．12：08时数据
C．12：04时数据 D．12：00时数据
10．可有效提高测量精度的措施是( )
A．缩短总的测量时间
B．选用直径更大的标杆
C．缩短测量时间间隔
D．选用长度更小的标杆
9．B 10．C [第9题，一天中当地地方时为12：00的太阳高度角最大，此时杆影最短。从测量数据看，12：08时杆影最短，所以可以根据12：08时的数据来推算当地经度；根据杆影长度等数据并结合相关公式可以进一步推算当地纬度，B正确。第10题，缩短测量时间间隔，可以更细致地捕捉杆影长度的变化过程，能更精确地确定正午时刻和相关数据，从而提高测量的准确性和精度，C正确；如果只是简单缩短总测量时间，而没有更密集的测量点，可能会遗漏关键信息，不一定能有效提高精度，甚至可能导致数据不准确，A错误；标杆的直径主要影响的是标杆自身的稳定性等，对太阳高度角和经纬度的测量精度影响不大，不是提高精度的关键因素，B错误；长度更小的标杆可能会使测量的相对误差增大，并且可能会使测量操作不方便，不利于提高精度，D错误。]
(2025·南京模拟)某摄影师在湖边三天同一时间拍摄太阳，并画了如下示意图，第一次拍摄日期为5月1日，第二次为5月11日，第三次为5月21日，太阳均离湖面较近。春分日，该地正午太阳高度角为60°。据此完成11～13题。
11．该摄影师面朝( )
A．东南 B．西北 C．西南 D．东北
12．第三次，太阳可能朝哪个方向运行( )
A．① B．② C．③ D．④
13．该摄影师三次拍摄期间，下列说法可以确定的是( )
A．当地昼短夜长且昼在变短
B．三峡水库开始腾库容
C．舟山群岛附近多台风
D．当地日落时间不断提前
11．D 12．A 13．B [第11题，读图可知，太阳在湖面附近，说明当时是日出或日落；同一时间，太阳一次比一次更高，说明当地昼长在变长，结合三次日期(从5月1日到21日)，判断当地在北半球。图中拍摄的太阳一次比一次更偏左，若为日落，则面朝偏西方，太阳一次比一次更偏南(西的左侧为南)，日落方位的变化是由太阳直射点移动导致的，而5月1日到21日太阳直射点向北移动，昼长逐渐增长，日落方位应越来越偏北，自相矛盾，B、C错误；因此，图示为日出后的场景，太阳此时在东北升起，摄影师面朝东北方，太阳一次比一次偏北(东的左侧是北)，A错误，D正确。第12题，由上题分析可知，当地在北半球。春分日，太阳直射赤道，该地正午太阳高度角为60°，说明当地纬度为30°N，第三次为5月21日，该地位于北半球，太阳应东北升，西北落，正午太阳位于正南方。因此太阳升起后往东南方向运动，①符合，A正确；②为东偏北方向，B错误；太阳升起后至正午前，太阳高度角应变大，③④错误，C、D错误。第13题，从5月1日—21日，北半球昼长夜短且昼变长，A错误；三峡腾库容一般在雨季来临之前的5月，B正确；台风一般出现在夏秋季节，C错误；当地昼长变长，日落时间推后，D错误。]
(2025·承德模拟)城市路灯是城市的重要基础设施和民生工程之一，也是保证市民夜间和起早出行的安全措施之一。北京市(40°N，116°E)某中学地理研究性学习小组发现，校园内南、北两栋教学楼之间的太阳能路灯发电板安装朝向明显不同，甲灯朝南，乙灯朝西。下图为学生手绘的校园局部示意图。读图，完成14～15题。
14．下列关于甲灯和乙灯的太阳能发电板安装朝向不同的原因，叙述正确的有( )
①甲灯距离南楼较远，被南楼遮挡时间较短
②乙灯距离南楼较近，被南楼遮挡时间较长
③甲灯西侧植被茂密，上午可获得太阳辐射少
④乙灯西侧植被稀疏，下午可获得太阳辐射多
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．②③④
15．太阳能发电板安装的理想倾角是使太阳能发电板年发电量尽可能大，且冬季和夏季发电量差要尽可能小。图中甲灯的太阳能发电板最适宜的倾角约为( )
A．40° B．50° C．60° D．70°
14．B 15．A [第14题，太阳能发电板安装朝向主要受日照时间影响，目的是尽可能获得更多的太阳辐射。北京市位于我国北方地区，属于北半球，太阳光主要从偏南方向照射；甲灯距离南楼较远，被南楼遮挡时间较短，朝南获得太阳辐射较多，乙灯距离南楼较近，被南楼遮挡时间较长，朝南获得的太阳辐射较少，①②正确；读图可知，甲灯西侧植被茂密，下午可获得太阳辐射少，③错误；乙灯西侧植被稀疏，朝西遮挡物较少，下午可获得更多的太阳辐射，④正确。综上所述，B正确。第15题，根据所学知识可知，太阳能发电板安装的理想倾角是和当地正午太阳高度角互余。材料中要求太阳能发电板年发电量尽可能大，且冬季和夏季发电量差要尽可能小，因此太阳能发电板的安装倾角考虑太阳直射赤道附近，正午太阳高度H＝90°－纬度差＝90°－40°＝50°，进而计算出太阳能发电板的最佳倾角约为90°－50°＝40°，A正确。]
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