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高频考点 551 易错点六正午太阳高度知识不清
易错分析：学生容易错三个方面：
（1）不能准确计算正午太阳高度，常因把正午太阳高度计算公式里各字母的含义弄混而出错；
（2）不能对正午太阳高度进行实际应用，不理解正午太阳高度与热水器吸热面之间的角度关系；
（3）不理解图示所隐含其他有用信息。
解决以上问题要重点关注以下内容：
一、太阳高度及其应用
1.一地的正午太阳高度也就是该地一天中的最大太阳高度。当地地方时12：00、太阳位于一天中最南
或者最北（极夜地区除外）、物影最短时的太阳高度都是当地该日的正午太阳高度。
2.正午太阳高度计算公式为H=90°－|φ－δ|，其中H表示当地正午太阳高度；φ为当地纬度，取正
值；δ为太阳直射点的纬度，当地夏半年取正值，冬半年取负值。另外，为避免计算绝对值出错或混
淆各字母的取值范围，同学们可将此公式简化为H=90°-Δφ，其中Δφ表示该地与直射点的纬度
差。
3.正午太阳高度在实际生活中的应用
（1）正午太阳高度与建筑物的采光问题:其基本原理是前一幢楼在正午太阳高度最小时不挡住后一幢
楼一楼的阳光。如北半球纬度为φ的某地，楼高为h，在充分考虑土地利用面积和良好采光的情况下,
两幢楼之间的合适距离是L≥hcot[90°-(φ+23°26′)]。
（2）正午太阳高度与太阳能热水器的最佳角度调节:其基本原理是正午太阳高度随季节变化,但始终要
使太阳光线与太阳能热水器吸热面保持垂直,以取得最好的吸热效果，即太阳能热水器吸热面与地面的
最佳夹角应该是直射点与当地纬度的差值。
（3）正午太阳高度与物影的关系：从方向上来说，影子的方向与太阳所在的方向相反；从长度上来
说，物影的长度与正午太阳高度呈负相关（正午太阳高度越大，物影越短）。
二、正午太阳高度计算公式的扩展
子夜和正午时，该地与太阳直射点均位于同一经线圈上，因而其子夜太阳高度可以借鉴正午太阳高度
计算公式来计算（注意纬度间隔的计算）。即处于极昼区的点，其正午太阳高度加子夜太阳高度等于
太阳直射点纬度的2倍。
根据此原理我们还可以推导出如下结论：
①发生极昼的极点太阳高度一天不变，且等于直射点的纬度；
②若某一纬线圈上正好出现极昼，则该纬线圈的纬度与直射点纬度互余，其上各处正午太阳高度等于
直射点纬度的2倍；③处于极昼区的某一点，其正午太阳高度与午夜太阳高度之和等于直射点纬度的2倍；
④就南北方向而言,在太阳直射的经线上,太阳高度角相差多少度，纬度就相差多少度；
⑤如果太阳直射赤道，则赤道上太阳高度相差多少度，经度就相差多少度；
⑥如果太阳直射赤道以外的其他纬线,此纬线上太阳高度相差多少度,经度的差值一定大于太阳高度的
差值。
【拓展提升】
南北走向塑料大棚在春秋冬季生产中，两侧保温被在白天卷起后滞留在棚室顶部，会遮挡部分太阳直
射光进入棚内，在地面形成遮光阴影带，影响大棚内光合有效辐射日总量（植物在一天中用于光合作用的
光积累量，是光照强度和每日光照时间的乘积）。山东省某市（纬度约取值35.5°N）一农户大棚为南北
走向，跨度为12.0m，长度为60.0m，脊高为3.5m,保温被卷起后半径约为0.35m。下图示意保温被顶卷遮
光阴影带。据此完成下面小题。
1．一日之中，大棚内地面阴影带的面积变化是（ ）
A．先减小后增大 B．保持不变 C．先增大后减小 D．增大-减小-增大-减小
2．冬至日正午时大棚内（南北墙无光线遮挡）地面阴影带的面积（m2）约为（ ）
A．1.4（60-3.5tan31°） B．84 C．1.4（60-3.5tan59°） D．0.7（60-3.5tan59°）
3．为了减小大棚内地面阴影带的影响，可以（ ）
A．在大棚中部种植阴性作物 B．选用厚度较大保温被
C．在大棚东西边缘设置过道 D．添加日光灯全天照射
【答案】1．D 2．C 3．A
【解析】1．日出前后，太阳在地平面附近，太阳高度角很小，而保温被顶卷位于大棚顶部，此时尚未在
大棚内投影下阴影。随着太阳高度角升高，在大棚内投下阴影，从没有阴影到出现阴影，其阴影面积增大。
随着太阳高度角的进一步升高，时间逐渐接近当地12点，太阳高度角越来越大，阴影面积减小，所以从出
现阴影到12点，阴影面积减小。12点后，太阳高度角减小，阴影面积增大，到下午日落前后，太阳高度角很小，此时大棚内无阴影，阴影面积减小。所以一日之中，大棚内地面阴影带的面积变化是增大-减小-
增大-减小，故选D。
2．冬至日当地的正午太阳高度角为31°，由于脊高为3.5m，所以正午阳光进入大棚的进深为3.5tan59°，所
以大棚内阴影的长度为60-3.5tan59°，大棚内阴影的宽度即为保温被卷起后半径的4倍（注意东西两侧保温
被均卷起，所以一共有两个保温被卷，一个保温被卷的半径为0.35m），所以阴影面积为1.4（60-
3.5tan59°），故选C。
3．大棚内地面阴影带光照弱，可因地制宜种植需光较少的阴性作物，A正确。选用厚度较大保温被依然在
大棚内留下阴影，B错。在大棚东西边缘设置过道不能减轻地面阴影带的影响，C错。添加日光灯耗能成
本较高，且无必要全天照射，D错。故选A。
城市植被覆盖度与不透水面覆盖度影响城市热岛效应的强度。表为2017年南京市夏季不同植被覆盖度
区间下的地表降温速率与不同不透水面覆盖度区间下的地表增温速率。据此完成下面小题。
覆盖度（％） 0~25 25~50 50~75 75~100
植被降温速率（％） 3.7 5.3 5.5 7.5
不透水面增温速率（％） 8.2 5.4 5.1 2.4
4．研究表明，南京市冬季不透水面的增温效应不明显甚至出现降温效应，合理的解释是冬季（ ）
①太阳高度小，楼房遮阳作用强 ②利于降雪积蓄，反射率高
③昼短夜长且昼夜长短相差大 ④不透水面夜晚降温幅度大
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④
5．只考虑植被与不透水面两类地表覆盖物的情况下，缓解城市热岛效应最佳的植被覆盖度（a）和不透水
面覆盖度（b）组合方案是（ ）
A．a:0~25%,b:75%~100% B．a:25%~50%,b:50%~75%
C．a:50%~75%,b:25%~50% D．a:75%~100%,b:0~25%
【答案】4．C 5．A
【解析】4．①冬季，太阳直射点位于南半球，南京的正午太阳高度小，楼房影子长，遮阳作用强，不透
水面接受阳光照射时间短，因此不透水面的增温效应不明显，①正确。南京位于秦岭-淮河以南，属于亚热
带，冬季温和，降雪少，②错误。冬季南京昼短夜长且昼夜长短相差大，地表增温时间远少于降温时间，
所以不透水面的增温效应不明显，③正确。受比热容影响，不透水面降温速度较快，因此夜晚降温幅度比
普通地面还大，相比周边地区气温低，所以不透水面甚至能出现降温效应，④正确。①③④正确，故选
C。
5．只考虑植被与不透水面两类地表覆盖物的情况下，缓解城市热岛效应最佳的植被覆盖度（a）和不透水面覆盖度（b）组合方案要依次进行计算并进行比较。植被覆盖度为0~25%时，降温速率为3.7%，不透水
面覆盖度为75%~100%时，增温速率为2.4%，组合起来，降温速率为1.3%；植被覆盖度为25%~50%时，
降温速率为5.3%，不透水面覆盖度为50%~75%时，增温速率为5.1%，组合起来，降温速率为0.2%；植被
覆盖度为50%~75%时，降温速率为5.5%，不透水面覆盖度为25%~50%时，增温速率为5.4%，组合起来，
降温速率为0.1%；植被覆盖度为75%~100%时，降温速率为7.5%，不透水面覆盖度为0~25%时，增温速
率为8.2%，组合起来，增温速率为0.7%。经过比较可知， 前三种组合降温速率越来越小，第四种组合为
增温。因此缓解城市热岛效应最佳的植被覆盖度（a）和不透水面覆盖度（b）组合方案是A。故选A。
鸟鲁木齐地窝堡国际机场在我国千万级以上机场中出港准点率排名第一，但某些季节出港准点率全国
垫底。2021年4月1日北京时间20：35，小明乘坐航班从乌鲁木齐飞往阿勒泰旅游。飞机上小明望向窗外，
看见一轮红日给远方的群山镶上了一道金边。图1为新疆地区简图，图2为该航班的部分座位示意图。据
此完成下面小题。
6．推测小明的最佳座位可能是图中的（ ）
A．31B B．33C C．34K D．35A
7．地窝堡机场出港准点率全国垫底的季节及原因是（ ）
A．春季交通流量小B．夏季多雷暴天气 C．秋季多逆温现象 D．冬季多大风降雪
8．一周后小明返程，在旅游期间下列说法正确的是（ ）
A．乌鲁木齐正午的日影变短 B．阿勒泰地区向日葵花海游人如织
C．伊犁河谷的蜂农转场前往阿勒泰放蜂 D．阿勒泰地区的自转线速度变大
【答案】6．D 7．D 8．A
【解析】6．4月太阳直射点在赤道以北，新疆地区日出东北，日落西北，由材料可知，此时正是日落，飞
机由乌鲁木齐向阿勒泰方向，因此只有左侧靠窗的位置才能看到日落的太阳，35A位置最好，故选D。
7．乌鲁木齐位于天山北部冬季风的迎风坡处，冬季多风雪大雾天气，故而冬季准点率全国垫底，D正确；
准点率主要与天气的状况有关，与交通流量大小关系不大，A错误；新疆水汽少，对流天气少，少雷暴天气，B错误；逆温会造成大雾不易消散，但新疆水汽少，形成大雾可能性小，C错误；故选D。
8．在此期间直射点位于赤道以北并向北移动，正午太阳高度角变大，日影变短，A正确；阿勒泰地区纬度
和海拔较高，向日葵在八月前后才会开放；阿勒泰在伊犁河谷以北，4月气温更低还未进入花期，不适合
前往放蜂，BC错误；一个地区的自转线速度受所在地纬度和海拔高度决定，与时间推移无关，D错误。
选A。
2022年1月1日，《中国国家地理》通过B站发布一张采用多次曝光技术拍摄于某地的照片（下图），
为广大读者送上新年第一天的"日不落"天文奇观。据此完成下面小题。
9．拍摄照片时镜头指向（ ）
A．正东 B．正南
C．正西 D．正北
10．未来一个月，拍摄地（ ）
A．正午太阳高度变小 B．日出正南方向
C．持续出现极昼 D．开始出现极夜
【答案】9．B 10．A
【分析】9．“日不落”即为极昼现象，由图可知，拍摄的应该是一天中太阳高度最低的时段前后的景观，
且太阳高度最低时正好位于地平线上，说明当地该日刚好出现极昼现象，地方时为0时左右。1月1日，
只有南极附近地区才会出现极昼，0时太阳位于正南方向，B项正确，A、C、D错误。
10．未来一个月，也就是从1月1日到2月1日，太阳直射点一直向北移动，该地的正午太阳高度变小，A
正确；未来一个月后，拍摄地极昼现象消失，但仍然具有昼长夜短的特点，日出东南方向，日落西南方向，
B、C错误；未来一个月期间，太阳直射点一直位于南半球，当地不会出现极夜，D错误。
安徽蒙城尉迟寺发现距今四、五千年前红烧土房遗址（下图），其中多数房屋基址为东南——西北向
排房，门朝西南。遗址的周围有一条椭圆形环壕，把聚落遗址团团围住，聚落的唯一出口在西南。红烧土
房部分倒塌墙体中发现有稻壳等谷物。据此完成下面小题。11．当时修建环壕的主要目的是（ ）
A．排水 B．防卫 C．防火 D．灌溉
12．推测当时当地的气候条件是（ ）
A．冷湿 B．冷干 C．暖湿 D．暖干
13．在不考虑相互遮挡的情况下，当时东南——西北向排房正午时刻屋内地面光照面积最大的是（ ）
A．清明 B．五一 C．国庆 D．元旦
【答案】11．B 12．C 13．D
【分析】11．由图可知，安徽蒙城尉迟寺的红烧土房遗址的布局具有一定的规律，建设之前经过统一规划。
外圈的环形壕沟规模较大，建筑集中在壕沟内，可以起到一定的防卫作用，因此B选项正确。壕沟会使大
量地表水在壕沟中聚集，无法起到排水作用，A选项错误。一般火灾发生在聚落中的建筑中，壕沟在外围，
无法起到防火作用。安徽地处暖温带与亚热带季风气候的过渡地区，降水较多，不用大量水源灌溉，D选
项错误。
12．根据材料可知，红烧土房部分倒塌墙体中发现有稻壳等谷物，说明当地主要种植水稻，水稻适宜温暖、
湿润的气候，因此推测当时当地的气候条件是暖湿，C选项正确，A、B、D选项错误。
13．根据所学知识，在不考虑相互遮挡的情况下，一般正午太阳高度角越小，屋内地面光照面积越大，当
太阳直射点位于南半球，安徽的正午太阳高度角较小，而太阳直射点在南半球时，北半球处于冬半年。清
明、五一、国庆、元旦这四个时间，元旦时安徽的正午太阳高度角最小，因此当时东南——西北向排房正
午时刻屋内地面光照面积最大的是元旦，D选项正确，A、B、C选项错误。
红土型镍矿多分布在高温多雨的环境，位于基岩上部的地表红土风化壳矿床中，缓坡地带更有利于红
土型镍矿的形成和保存。大面积广泛分布红土风化壳，是红土型镍矿最直接、最重要的找矿标志。下图所示岛国是世界上重要的镍矿产区，②区域是该国红土型镍矿的主要分布区，某地质勘探队在图中M观察点
（纬度22°11′20″）对该地区进行相关的地理环境勘测。据此完成下面小题。
14．①区域的典型植被是（ ）
A．热带雨林 B．热带荒漠 C．热带稀树草原 D．亚热带常绿阔叶林
15．②区域由基岩到镍矿矿床的形成过程是（ ）
A．岩石风化―淋滤―沉积 B．火山喷发―冷凝―堆积
C．外力侵蚀―搬运―堆积 D．地壳下沉―变质―富集
16．勘探队在图中M观察点勘测时测得：该观察点一年中，昼长最长时正午太阳高度为H，昼长最短时
1
正午太阳高度为H。H 与H 的关系是（ ）
2 1 2
A．H＝1/2H B．H＝H C．H＝2H D．H＝3H
1 2 1 2 1 2 1 2
【答案】14．C 15．A 16．C
【解析】14．读图可知，①区域位于20°~22°S地区，受东南信风和赤道低气压交替控制，且①区域为山地
的背风地带，降水少，形成热带草原气候，典型植被为热带稀树草原，C正确。热带雨林气候的典型植被
是热带雨林，热带沙漠气候的典型植被是热带荒漠；亚热带季风气候的典型植被是 亚热带常绿阔叶林，
ABD错误。故选C。
15．据材料“红土型镍矿多分布在高温多雨的环境，位于基岩上部的地表红土风化壳矿床中，缓坡地带更
有利于红土型镍矿的形成和保存”可知，②区域由基岩到镍矿矿床的形成过程是地表岩石在外力作用下风
化，后在多雨的环境淋滤，后在缓坡地带沉积而成，A正确，BCD错误。故选A。
16．读图结合所学知识可知，勘探队在图中M观察点（纬度22°11′20″）勘测时，该观察点一年中昼长最长时，正午太阳高度为H，昼长最短时正午太阳高度为H。据图可知，该地为南半球，昼长最长时，太阳
1 2
直射23°26'S，根据纬度算出H=90°-（23°26'-22°11′20″）=88°45′20″；昼长最短时，太阳直射23°26'N，根
1
据纬度算出H=90°-（23°26'+22°11′20″）=44°22′40″；所以H＝2H，C正确，ABD错误。故选C。
2 1 2
北京时间2021年10月16日0）时23分，神州十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。12月
27日我国两名航天员圆满完成第二次出舱任务。下图为二十四节气示意图。据此完成下面小题。
17．下列时段中，北京的昼长与两名航天员完成第二次出舱任务当天夜长最接近的是（ ）
①冬至到小寒 ②夏至到小暑 ③芒种到夏至 ④大雪到冬至
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
18．从载人飞船发射至航天员完成第二次出舱任务期间，乌鲁木齐（ ）
A．日出时物影朝向西北 B．日落的时间越来越晚
C．日出的时间越来越晚 D．正午太阳高度角变小
【答案】17．C 18．A
【分析】17．根据所学知识，根据对称性原理，一年中夏至日的昼长与冬至日的夜长相等。昼长关于冬至
或夏至的对称的日期相等。因此北京的昼长与两名航天员完成第二次出舱任务当天（12月27日）夜长最
接近的是夏至到小暑和芒种到夏至时，②③正确。故选C。
18．从载人飞船发射至航天员完成第二次出舱任务期间，太阳直射点在南半球，日出时方位为东南，因此
日出时物影朝向西北，A正确；从10月16日到12月22日时，太阳直射点向南回归线移动，12月22日到
12月27日时，太阳直射点又向北移，但始终都在南半球，因此乌鲁木齐日落时间先变早再变晚，日出时
间先变晚再变早，正午太阳高度角先变小再变大，BCD错误。故选A。
天井在我国传统民居中比较常见，某些地区天井布局呈长方形，东西长度远远大于南北宽度。下图为
我国某地民居的天井景观及冬至日正午太阳入射角度示意图。读图，据此完成下面小题。19．图示民居所在地的纬度最可能是（ ）
A．21°34′N B．30°N C．45°N D．46°34′N
20．图示地区天井东西方向长度远远大于南北方向的目的是（ ）
A．利于民居内的通风透气 B．遮挡阳光直射东西过道
C．增加东西厢房的采光 D．利于阳光照射南北厅堂
【答案】19．A 20．B
【解析】19．由右图的左侧房角与太阳光线交点向下作垂线，根据图中的数据，房角高度为8米，影长为
8米，可知冬至日正午太阳高度为45°，此时太阳直射23°26′S，根据正午太阳高度的计算公式，可得出当
地的纬度为21°34′N，A正确，BCD错误，所以选A。
20．当东西和南北宽度都大时，利于民居内的通风透气，A不符合题意；根据上题，该地纬度为
21°34′N，一年四季正午太阳高度角都较大，气温较高，天井设计与遮阳有密切关系，天井东西方向长度远
远大于南北方向，东西两侧相隔较近，可以一定程度上遮挡阳光照射东西过道，不利于东西厢房的采光，
B符合题意，C不符合题意；南北长度小于东西长度，对南北厅堂的遮阳效果不明显，但由于当地气温高，
主要目的不是利阳光照射南北厅堂，D不符合题意。故选B。
小明在自家朝南的外墙壁上自制了一个“墙壁钟表”，架设了与地轴平行的杆子，其日影可用于日常
计时，而上还能装饰墙面，下图为其设计的结构图。据此完成下面小题。21．该地可能位于我国（ ）
A．成都 B．兰州 C．哈尔滨 D．杭州
22．小明在垂直线上标记了刻度，一年中正午杆子端点的影子会在OP间移动，当其落在OP中点时。该日
北半球（ ）
A．昼夜等长 B．昼长夜短 C．昼短夜长 D．昼长增加
23．该形式的“墙壁钟表”（ ）
A．只能用于冬半年计时 B．二分日使用时间最长
C．时间刻度线均匀分布 D．纬度越低计时越方便
【答案】21．A 22．B 23．B
【解析】21．根据“墙壁钟表”的使用原理，可知主要是通过杆子的影子朝向来确定时间，已知该地当北
京时间为13点时，为正午，可知该地地方时比北京时间慢一个小时，因此可知该地位于120°E的西侧，且
慢一个小时，约15°，可知该地经度为105°E左右，成都的经度最为接近，A正确。兰州经度为100°E左右，
B错误。哈尔滨经度125°E左右，C错误。杭州经度120°E左右，D错误。故选A。
22．由材料可知，影子会在OP之间移动，当在P点是地，应为太阳高度最大的夏至，当其落在O点为冬
至日，由于地球公转速度在夏半年慢于冬半年，使夏半年长于冬半年，当影子落在OP中点时，还是北半
球的夏半年，因此，此时北半球为昼长夜短，B正确，ACD错误，故选B。
23．根据墙壁正视图可知，二分日时，太阳从正东升，影子在正西，太阳从正西落下，影子在正东，其反
映白天的时长正好符合该钟表设置的白天时长12个小时（7点日出，19点日落），冬半年，太阳从东南升，
西南落，时钟无法反映日出和日落时间，夏半年，反映出来白天时间小于12个小时，B正确，A错误。
“墙壁钟表”的运用原理与地平式日晷一致，晷面必须严格水平，由于日晷的产生是从观察阳光下竖直物
体影子的方向变化而开始的，表影随时间变化的实际情况来进行刻划，如果采用均匀刻划的方法会带来相
当大的计时误差，因此时间刻度线分布不均匀，C错误。由于计时与日出方位关系较大，因此在中纬度地区使用最方便，D错误。故选B。
天井见于中国各地的传统民居中，图1为徽州民居的基本平面布局示意图，天井布局随面宽方向呈长
方形，伸到两过间的窗中线，长宽比约5：1。图2为某游客在宏村旅游时在某日17：30拍摄到的照片
（从下往上拍摄）。据此完成问题。
24．该旅客拍摄此照片的节日最可能是（ ）
A．元旦 B．劳动节 C．国庆节 D．春节
25．徽州民居中天井多5：1长宽尺度的原因是（ ）
A．增加东西过间的直射光 B．遮挡阳光直射东西过间
C．利于阳光直射南北厅堂 D．减少南北厅堂的直射光
【答案】24．B 25．D【分析】24．由材料可知，皖南宏村民居天井内正东侧过间有阳光入射，由此可判断此刻太阳位于正西方
位，此时为北京时间17：30，可推知该日日落西北，太阳直射点位于北半球，时间为春分日至秋分日之间，
B正确，ACD错误，所以选B
25．天井在传统民居建设中承担了采光的重任，但徽州地区纬度较低，正午太阳高度较大，所以设计天井
时，也十分重视遮阳。徽州民居天井四周都挑檐，室内天井远离正堂，东西向宽、南北向断面窄，能够有
效避免太阳光直射到南北厅堂内，D正确，C错误，目的是采光，但又能有效避免太阳光直射到南北厅堂
内，不是为了增加东西过间的直射光和遮挡阳光直射东西过间，AB错误，所以选D。
