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微专题三 地球的运动
微考点5 正午太阳高度角的变化
一、单项选择题（20小题，每题3分，共60分）
（2023春·云南昆明·高三云南师大附中校考阶段练习）挑檐是中国古代建筑最鲜明的特征之一，故宫
中轴线上的乾清宫反映了中国古代挑檐对自然环境的完美适应。每年的特别时刻，乾清宫会出现一番奇特
的景象，太阳光照到殿内金砖地面上，反射后会将大殿内“正大光明”匾额及下方的五条金龙会依次点亮，
发出金色的光芒。下图为乾清宫景观图及内部结构侧视图，据此完成下面小题。
1．“正大光明”匾额被点亮的特别时刻应该是（ ）
A．夏至日正午前后 B．夏至日日出时分 C．冬至日正午前后 D．冬至日日出时分
2．挑檐设计主要是为了（ ）
A．夏季遮阳 B．冬季采光 C．夏季排水 D．冬季挡风
【答案】1．C 2．C
【解析】1．冬至日北京太阳高度角较小，阳光很容易穿过屋檐照射到殿内深处，通过金砖反射到大殿内
的“正大光明”匾额，再根据材料“反射后会将大殿内“正大光明”匾额及下方的五条金龙会依次点亮”
可知，反射后的太阳光从上往下照射，反射角在不断减小，说明太阳高度角在减小，因此应该是正午前后。
故选C。
2．挑檐是对自然环境的完美适应，北京夏季降水量大，向外延伸的挑檐可以将雨水挑的更远，这样墙面
不易受潮，以达到保护墙面的作用，C正确；夏季北京正午太阳高度角较大，光线被挑檐所遮挡，可以避
免室内过亮、过热，但不是挑檐的主要作用，A错误；冬季太阳高度小，需增加采光，B错误；建设在屋
顶的挑檐挡风作用不明显，D错误。故选C。
（2023·浙江嘉兴·统考模拟预测）我国新疆、浙江等地先后引进了“智能太阳花”技术，安装了能昼
开夜合并智能追光的太阳能路灯。下图为某智能太阳花路灯。据此完成下面小题。3．与浙江相比，新疆的“智能太阳花”（ ）
A．水平转动角度相同B．水平转动角度更大
C．仰角变化幅度更大D．正午仰角年变化幅度相同
4．春分日，当浙江的“智能太阳花”路灯柱影子最短时，新疆的“智能太阳花”（ ）
A．路灯柱影子朝向正北 B．路灯柱影子将会变长
C．“花朵”朝东南 D．“花朵”朝西南
【答案】3．D 4．C
【解析】3．浙江，新疆位于中纬度地区，但新疆纬度要比浙江纬度更高。冬半年，由于乌鲁木齐纬度更
高，其白昼时间更短，太阳视运动范围更小,“智能太阳花”昼开夜合并智能追踪太阳，故其水平转动的角
度更小，夏半年，由于新疆纬度更高，其白昼时间更长，太阳视运动范围更大，“智能太阳花”昼开夜合
并智能追踪太阳，故其水平转动的角度更大，故A、B错误。新疆纬度更高，正午太阳高度角更小，一天
中太阳高度角的变化更小，“智能太阳花”昼开夜合并智能追踪太阳，新疆其“智能太阳花”仰角的日变
化幅度应较小，C错误。由于新疆和浙江均位于回归线与极圈之间，正午太阳高度的年变化幅度相同，因
此正午仰角年变化幅度相同，D正确。故选D。
4．春分日，当浙江的“智能太阳花”路灯柱影子最短时，说明当地的地方时为12点，太阳位于当低的正
南方向，新疆位于我国的西部，此时太阳在新疆的东南，路灯柱影子朝向西北，路灯柱影子会变短，到达
当地的12点时，达最短，后又开始变长；新疆“智能太阳花”昼开夜合并智能追踪太阳，所以应该向东南。
故选C。
（2023·山东枣庄·枣庄八中统考模拟预测）北京故宫中的乾清宫“点亮金匾”的奇特现象出现在每年
冬至日正午12时前后的一段时间，阳光照射到金砖地面后，反射到“正大光明”匾上（下图），将“正大
光明”匾和下面的五条金龙依次点亮，散发出耀眼的金色光芒。据此完成下面小题。5．冬至日乾清宫正午入射角约为（ ）
A．23.5° B．26.5° C．40.0° D．46.5°
6．乾清宫“点亮金匾”的奇特现象发生时，阳光在“正大光明”匾上的移动方向为（ ）
A．由西向东 B．由东向西 C．由高到低 D．由低到高
【答案】5．B 6．A
【解析】5．结合乾清宫夏至日正午入射角，计算出乾清宫的纬度约为40°N，再结合正午太阳高度角公式
计算出冬至日正午太阳高度角为26.5°，即冬至日正午入射角约为26.5°，B正确，ACD错误。故选B。
6．该地冬至日正午前后一段时间内，太阳自东南向西南移动，反射的阳光由西向东将“正大光明”匾和
下面的五条金龙依次点亮，A正确，BCD错误。故选A。
（2023·江苏镇江·江苏省镇江中学校考模拟预测）下图为某地理兴趣小组绘制的某日某半球的等昼长
线示意图（单位：小时）。此刻，全球处于同一天，甲、丙所在经线为东西半球分界线，乙、丁两地的纬
度分别为12°、71°。据此完成下面小题。
7．此时北京时间为（ ）
A．8:00 B．12:00 C．20:00 D．24:008．甲地位于丁地（ ）
A．东南方向 B．东北方向 C．西南方向 D．西北方向
9．该日乙、丙两地的正午太阳高度差值可能为（ ）
A．45° B．59° C．83° D．90°
【答案】7．C 8．B 9．A
【解析】7．根据材料信息和所学知识可知，全球处于同一天，可以推测此时零时经线和180°重合，即
180°经线对应时间为0:00整。北京时间为东八区的区时，根据时间计算公式“东加西减”可计算120°E和
180°之间时差为东十二减东八等于4h，因此北京时间为24:00-4h=20:00，C正确；ABD错误；故选C。
8．根据材料信息可知，甲、丙所在经线为东西半球分界线，可以推测甲丙所在经线为20°W，丁地位于
180°，地球自转方向为顺时针，为南极点俯视图，因此甲地位于丁地的东侧。本图为某地理兴趣小组绘制
的某日某半球的等昼长线示意图，甲地昼长为12h，可以推测甲地为赤道，由于本图为南极点俯视图，且
丁地昼长为24h，因此可以推测丁地位于南极圈以内范围，因此甲位于丁地北侧，综合来看甲地位于丁地
东北方向，B正确，ACD错误；故选B。
9．根据材料信息可知，丁地（71°S）昼长24小时，且丁地以南昼长不足24小时，说明丁地处于正好发生
极昼的纬线，推测该日太阳直射19°S（太阳直射的纬线与正好发生极昼的纬线互余），由材料可知乙地为
12°S，丁地为71°S，根据正午太阳高度计算公式90°减两地纬度差可计算，该日乙地正午太阳高度可能为
83°，丁地正午太阳高度为38°，因此该日乙、丙两地的正午太阳高度差值可能为45°，A正确，BCD错误；
故选A。
（2023·广东广州·华南师大附中校考三模）日晷是古代人们利用日影测得时刻的一种计时仪器。下图
所示某地墙面上设有一日晷（此类日晷又称为立晷），晷针垂直于太阳视运动的轨道平面并与墙面约为30
度角。据此完成下面小题。
10．推测该地纬度约为（ ）
A．10° B．30° C．60° D．70°11．该墙面的朝向为（ ）
A．东 B．南 C．西 D．北
【答案】10．C 11．B
【解析】10．晷针应指向北极星，由于晷针垂直于太阳视运动的轨道平面并与墙面约为30°，所以晷针与
地面的夹角为60°，所以北极星的仰角为60°，北极星仰角与当地纬度相等，由于南半球看不到北极星，所
以当地纬度约为60°N，故选C。
11．结合上题分析，当地纬度约为60°N，正午12点太阳位于当地正南方，晷针影子与12点重合，与图示
信息吻合，所以墙面朝向正南方，故选B。
（2023·海南·模拟预测）广西壮族自治区梧州市（23°28'N,111°51'E）某景区文化创意街区面对商
业街及相邻的人行道路，设计了一种可根据天气状况及太阳高度角自动收缩和调节角度的智能控制型光伏
遮阳构件。下图为梧州市某街区商铺遮阳构件设计模型。完成下面小题。
12．除遮阳功能外，智能遮阳构件相较于传统遮阳棚更（ ）
A．防风 B．挡雨 C．节能 D．通风
13．此遮阳构件最适用于（ ）
A．坐东朝西商铺 B．坐北朝南商铺 C．坐西朝东商铺 D．坐南朝北商铺
14．为达到最佳使用效果，光伏遮阳板的控制策略为（ ）
A．夏至晴天，光伏遮阳板全部展开，与地面平行B．冬至晴天，光伏遮阳板全部收拢，与地面垂直
C．暴雨天气，光伏遮阳板全部收拢，与地面垂直 D．台风天气，光伏遮阳板全部展开，与地面平行
【答案】12．C 13．B 14．A
【解析】12．相较于传统遮阳棚，智能遮阳构件的遮阳板上的光伏阵列可利用太阳能为店铺提供足量清洁
能源，同时根据天气状况及太阳高度角自动收缩和调节角度，可达到较好的节能效果，C正确；遮阳棚无
法为行人提供防风、通风功能，排除AD；智能遮阳构件根据天气状况及太阳高度角自动收缩和调节角度，
但挡雨效果较差，排除B。故选C。
13．在梧州市（23°28'N,111°51'E）地区，与其他朝向商铺相比，夏季坐北朝南商铺太阳辐射更强，遮阳需求更大，因此更需要此遮阳构件，B正确，排除ACD。故选B。
14．该地位于北回归线附近，夏至日正午太阳高度约为90°,光伏遮阳板需全部展开且与地面平行，既可为
人行区域提供较大的遮阳面积，又能充分利用太阳直接辐射的能量，A正确；冬至日该地正午太阳高度约
为43°，遮阳板全部展开且与太阳光入射方向垂直（与水平夹角47°）时使用效果最佳，排除B；暴雨天，
光伏遮阳板全部收拢且与地面垂直时不能为行人起到挡雨的作用，排除C；台风天气，为避免遮阳板损坏，
需将遮阳板调整至与地面垂直，并将遮阳板收拢到店铺门头上方，排除D。故选A。
（2023·河北沧州·校考三模）图是我国位于105°E附近的某城市上午时刻(北京时间)的太阳高度角，
横轴时间为1月1日开始到某个日期的天数。据此完成下面小题。
15．一年中，该城市正午太阳高度最大值接近（ ）
A．90° B．83° C．70° D．65°
16．该城市为（ ）
A．成都 B．银川 C．台北 D．兰州
17．冬至日，该城市日出时北京时间约为（ ）
A．6:00 B．7:00 C．8:00 D．9:00
【答案】15．B 16．A 17．C
【解析】15．当地经度为105°E，正午时刻应为北京时间13时；该地距1月1日173天左右时，即6月22
日前后该地太阳高度全年最高，说明该地位于北回归线及其以北地区，夏至日时的正午太阳高度为全年最大值；读图可知，当地同一日内每小时太阳高度相差约为12°，北京10时太阳高度为47°，推出当地正午
时即北京时间13时，当地正午太阳高度约为83°左右。综合上述分析可知，B正确，ACD错误，故选B。
16．由上题可知，当地夏至日正午太阳高度为83°，由正午太阳高度角计算公式可知，该日当地与23°26′N
的纬度差是7°，夏至日太阳直射北回归线23°26′N，可推知当地纬度约30°26′N，再结合该城市经度为
105°E，可知该城市为成都，A正确；银川、台北、兰州的经纬度均不在（30°26′N，105°E）附近，BCD
错误。故选A。
17．该地日出最早对应夏至日（6月22日左右）6时，即当地地方时5时，计算出当地夏至日昼长为14小
时，结合同一纬度夏至日昼长等于冬至日夜长的原理，推出冬至日昼长为10小时，冬至日日出地方时为7
时，换算成北京时间为8时。综合上述分析，C正确，ABD错误，故选C。
（2023·江苏·校联考模拟预测）美国西北部的雷尼尔山（46°51′N，121°45′W）山体呈锥形，主峰海拔
4391米。图为“某年10月3日日出时分雷尼尔山山体影子投映在天上的照片”。据此完成下面小题。
18．拍摄照片时，北京时间约为（ ）
A．10月2日22:20 B．10月3日21:40 C．10月3日22:20 D．10月4日9:40
19．该日正午山体影子的长度约（ ）
A．12000m B．5200m C．4400m D．2300m
20．此时山体影子的方位角（从正北方向线依顺时针方向至目标方向线间的水平夹角）约为（ ）
A．100° B．170° C．260° D．280°
【答案】18．C 19．B 20．D
【解析】18．雷尼尔山的经度是121°45′W，该日是10月3日，距离9月23日刚过去10天，日出时间稍晚
于当地6时。北京时间是东八区区时，即120°E经线的地方时，120°E与121°45′W相差约240°，即时间相差约16个小时，且120°E位于东时区，时刻较早。因此当西八区区时稍晚于10月3日6时，北京时间应
稍晚于10月3日22时，四个选项中最接近的是10月3日22时20分，C正确，ABD错误，故选C。
19．正午山体影子长度与山体高度和正午太阳高度角有关，正午太阳高度角等于90°减去当地纬度与太阳
直射点所在纬度的差值。太阳直射点每3个月移动23.5°，平均每4天移动1°。该日是10月3日，距离9
月23日过去了10天，太阳直射点约往南移动2.5°，即位于2.5°S，可计算出该日当地的正午太阳高度约为
40.5°，可计算出山体影子约5774m，四个选项中最接近的是5200m，B正确，ACD错误，故选B。
20．该日是10月3日，距离9月23日过去了10天，太阳直射南半球，日出东南（东南方向偏东），日出
时的山体影子应朝向西北（西北方向偏西）。结合题干可知，方位角是从正北方向依顺时针方向至目标方
向线间的水平夹角，此时山体影子的方位角应介于270°～360°之间，接近270°，四个选项中最接近的是
280°，D正确，ABC错误，故选D。
二、综合题
21．（2023·全国·高三专题练习）阅读图文材料，完成下列要求。
广西梧州（23.5°N，112°E）某建筑南墙屋檐上加装电子遮阳板，自动控制其仰角，使电子遮阳板
和每日的正午太阳光线垂直，当日内遮阳板不再调整。有业主计划在遮阳板上加装光伏面板，用于太阳能
发电。图示意该建筑及遮阳板结构。
(1)指出该地遮阳板与屋顶平行的时间，并说明理由。
(2)在晴朗的天气状况下，分析春分日从日出到日落南大门所在墙面的光照强度变化。
(3)简述加装光伏面板对室内自然降温效果的有利影响。【答案】(1)时间：夏至日（6月22日前后）。
理由：该地位于北回归线，夏至日太阳直射北回归线，正午太阳高度达到90°，遮阳板仰角为0°，与屋顶
平行。
(2)（遮阳板朝正南方，对来自东西两侧的光照遮挡效果弱。）日出后，随着太阳高度的增大，南墙面光照
强度逐渐增强；随着太阳方位由东转南，遮阳板的遮阳效果增强，南墙面光照强度再逐渐减弱，直至正午；
正午之后，随着太阳方位由南转西，遮阳板的遮阳效果减弱，南墙面光照强度再逐渐增强；随着太阳高度
的下降，光照强度再逐渐减弱。
(3)光伏面板吸收太阳辐射，加装光伏面板后，墙面吸收的热量减少，墙面温度较低，（通过热传导等形
式）传递给屋内的热量较少，降温效果较好。
【分析】本题以广西梧州某建筑南墙屋檐上电子遮阳板为背景，涉及太阳高度的日变化规律、遮阳板对室
内气温的有利影响等相关内容。考查对图表信息的获取能力和调用知识的能力。
【详解】（1）该地的纬度是23.5°N，夏至日太阳直射该纬线，正午时楼顶与太阳光线垂直，即此时遮阳
板也与太阳光线垂直，遮阳板与楼顶平行，故夏至日正午时遮阳板与屋顶平行。
（2）春分日，全球（除极昼极夜地区）日出正东，日落正西，日出后，太阳向南偏，太阳高度增大，南
墙面光照强度逐渐增强；随着太阳方位由东转南，太阳高度角增大，遮阳板的遮阳效果增强，南墙面光照
强度再逐渐减弱；正午太阳位于正南方，遮阳板对太阳的遮挡作用较强，光照条件弱；正午之后，太阳位
置偏西，遮阳板对太阳的遮挡作用减弱，南墙的光照又逐渐增强；之后，太阳高度逐渐减小，太阳光照对
南墙照射减弱。
（3）加装光伏面板，可以减少墙面吸收太阳辐射的热量，降低墙面的温度；墙面吸收的热量减少，传导
给室内的热量减少，有效降低室内的温度，达到较好的降温效果。
22．（2023·全国·高三专题练习）阅读资料，完成下列问题。
材料一2020年7月23日12时41分，在海南文昌航天发射场，长征五号遥四运载火箭将我国首次火
星探测任务“天问一号”探测器送往太空。天问奔火，迈出了我国自主开展行星探测的第一步。一切顺利
的话，“天问一号”将在太空中飞行大约7个月后到达火星附近，通过“刹车”完成火星捕获，进入环火
星轨道，并择机开展着陆、巡视等任务，进行火星科学探测。材料二2021年10月以来,全国多地限电,能源安全成为各媒体讨论热题,,海南大力推广太阳能发电与
太阳能热水器
材料三我国四大航天基地示意图、海南岛地形及年太阳辐射总量分布示意图。
(1)说明海南岛推广太阳能发电与太阳能热水器的优势与意义。
(2)图中①地是我国第四个航天发射基地。分析①地在航天发射方面的突出优势。
(3)计算一年中海南20°N这个地方最大与最小的太阳能热水器集热管倾角ɑ【答案】(1)优势:纬度低,太阳高度角大,太阳辐射强；年太阳辐射总量大意义:优化能源消费结构；缓解能源
紧张；减少环境污染
(2)纬度低，自转线速度大，降低发射成本；临海，升空后火箭残骸落入大海，保证地面安全
(3)最大43°26′，最小0度
【分析】本题目以海南太阳射分布图和我国卫星发射基地分布图为背材料，考查太阳辐射的影响因素，卫
星发射基地选址条件及太阳能热水器集热管倾角ɑ的计算等问题，考查学生获取和解读信息能力及综合思
维能力，培养学生的人地协调观、综合思维、区域认知和地理实践力等地理核心素养。
(1)
从图中等值线可看出，海南岛的年太阳总射量大，由于当地纬度低，太阳高度角大，所以太阳能资源丰富；
太阳能属于清洁、无污染的可再生能源，推广太阳能发电与太阳能热水器，可以调整海南岛的能源消费结
构，缓解当地能源紧张的状况，减少环境污染，改善大气质量。
(2)
读图可知，①地是文昌航天发射中心，靠海港，运输方便，火箭海上运输便利，卫星升空后，残骸落入大
海，保证地面安全；文昌卫星发射地位于北纬18°附近，纬度低，自转线速度大，降低能源消耗，节省发
射成本。
(3)
由所学知识可知，正午太阳高度角与阳能热水器集热管倾角互余。当太阳直射20°N时，正午太阳高度角
最大，且最大太阳高度角为90°-（20°-20°）=90°，此时热水器和地面夹角是0°；太阳直射南回归线时，正
午太阳高度角最小，最小太阳高度角为90°-（23°26′+20°），此时热水器和地面夹角是90°-[90°-（23°26′
+20°）]=43°26′；所以一年中应调整的最大倾角ɑ是43°26′；最小倾角ɑ是0°。
