Question

【題目】為改善農村生活條件，濟南地區(qū)推行了“陽光工程”，即在農村推廣使用太陽能熱水器。山東一個農村中學(約38°N)地理學習小組的同學對學校附近村莊的太陽能安裝使用情況進行了走訪調查，發(fā)現(xiàn)太陽能支架是固定的，長度不可調節(jié)，于是他們提出了整改方案，將支架改造成可調節(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)變化調節(jié)集熱板與地面的夾角α。山東某農村中學的太陽能熱水器的支架要調節(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。該農村中學(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節(jié)幅度是14°34'～61°26'。