Question

如图是绍兴某校学生研究性学习小组所画的太阳能热水器示意图，其中甲图为传统上下调节式，乙图为该小组设计的新型“向日葵”自动调节式．读图并结合所学知识，完成下列问题．

（1）太阳能热水器放置原理 
由于

 

和

 

，正午太阳高度在一年中不同日期会有所变化．由于地球自转，太阳高度在一天中不同时刻会有所变化．等量的太阳光在吸光板的分布面积越小，光热越

 

．因此，通过调整吸光板使之与太阳光

 

，是太阳能热水器放置的最佳方案．
（2）传统上下调节式太阳能热水器的劣势
一般情况下，绍兴（约30°N）的太阳能热水器吸光板朝

 

放置，与地面夹角随正午太阳高度变化而变化，夏至日吸光板与地面的最优夹角为

 

，太阳光与吸光板垂直只能在

 

时．
（3）新型“向日葵”自动调节式太阳能热水器的优势
能将吸光板调整至任何一个方向和角度．理论上，在绍兴的太阳能热水器，夏半年的早晨，吸光板应朝

 

方向．

Answer 1

考点：正午太阳高度的变化

专题：

分析：（1）正午太阳高度的变化原因是由于黄赤交角和地球公转造成的；太阳光在吸热板的分布面积与光热集中程度成反比；太阳光能热水器的最佳方案是与太阳光垂直．
（2）绍兴位于北回归线以北，根据夏至日正午太阳高度计算吸光板与地面的夹角．
（3）为了最大限度吸收光热，太阳光线与吸光板垂直，根据夏半年的早晨的太阳光线进行判断即可．

解答： 解：
（1）正午太阳高度在一年中不同日期的变化是由于黄赤交角和地球公转造成的；等量的太阳光在吸光板的分布面积越小，光热越集中；通过调整吸光板使之与太阳光垂直，最大限度的获取光照，是太阳能热水器放置的最佳方案．
（2）绍兴（约30°N）位于北回归线以北，太阳直射点始终位于它的南方，为了最大限度的获取光照，所以，太阳能热水器吸光板朝南放置，与地面夹角随正午太阳高度变化而变化；夏至日，H=90°-（30°-23°26′）=83°26′，太阳能热水器吸光板与地面的夹角与正午太阳高度角互余，故夹角为6.5°；太阳光与吸光板垂直只能在正午时．
（3）夏半年的早晨，绍兴太阳从东北升起，为了最大限度地获取光照，吸光板应朝东北方向．
故答案为：
（1）黄赤交角；地球公转；集中；垂直．
（2）南；6.5°；正午．
（3）东北．

点评：以绍兴某校学生研究性学习小组所画的太阳能热水器示意图为背景材料，考查了正午太阳高度的变化及其应用，注意知识之间的联系，要求学生熟练运用所学知识进行分析解答．