Question

【題目】為改善農(nóng)村生活條件，濟南地區(qū)推行了“陽光工程”，即在農(nóng)村推廣使用太陽能熱水器。山東一個農(nóng)村中學(xué)(約38°N)地理學(xué)習(xí)小組的同學(xué)對學(xué)校附近村莊的太陽能安裝使用情況進行了走訪調(diào)查，發(fā)現(xiàn)太陽能支架是固定的，長度不可調(diào)節(jié)，于是他們提出了整改方案，將支架改造成可調(diào)節(jié)的活動支架，如下圖。

根據(jù)材料，探究下列問題。

（1）一年中該地太陽能支架最短的日期是哪一天

（2）為了充分利用太陽能，集熱板與地面夾角的調(diào)節(jié)幅度是多少?

Answer 1

【答案】（1）6月22日前后(夏至日)(2分)

（2）14°34'～61°26' (4分)

【解析】試題分析：

（1）太陽能熱水器的安裝原理：集熱板與太陽光線垂直，且集熱板與地面的夾角α+正午太陽高度=90°。由于正午太陽高度隨著季節(jié)發(fā)生變化，故太陽能熱水器的支架需要根據(jù)季節(jié)變化調(diào)節(jié)集熱板與地面的夾角α。山東某農(nóng)村中學(xué)的太陽能熱水器的支架要調(diào)節(jié)為最短，即α最小，那么該地這一天的正午太陽高度角最大。該農(nóng)村中學(xué)(約38°N)位于北回歸線以北地區(qū)，夏至日（6月22日）時正午太陽高度角最大，太陽能支架最短。

（2）為了充分利用太陽能，集熱板與地面夾角的調(diào)節(jié)幅度就是正午太陽高度的變化幅度。一年中，正午太陽高度在冬至日和夏至日時達到極值，故集熱板與地面夾角最大時是冬至日，夾角最小時是夏至日。根據(jù)正午太陽高度角分計算公式：H=90°—|地理緯度—太陽直射點緯度|=90°—α，故α=|地理緯度—太陽直射點緯度|。夏至日時，α=|38°—23°26'|=14°34'。冬至日時，α=|38°—（—23°26'）|=61°26'。故集熱板與地面夾角的調(diào)節(jié)幅度是14°34'～61°26'。