109國中會考自然科第34題 解析

109國中會考自然科第34題

題目

住在北緯 35 度的阿義希望在夏至正午時，太陽可以直射頂樓的太陽能板，以收集最大能量，故將太陽能板朝向正南方放置，如圖(二十二)所示。關於圖中太陽能板與水平屋頂間的夾角θ，下列何者最符合阿義的需求？

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(A) 11.5°        (B) 23.5°        (C) 35°       (D) 47°

答案

A

解析

本題主要是問太陽直射的區域與太陽能板所在的位置不同，將太陽能板角度調整後，便可收集最大能量的觀念。

夏至正午時，太陽直射北緯23.5 ^o ，太陽光垂直入射與水平地面夾角成90 ^o，

此時太陽是斜射北緯35 ^o，太陽光與水平地面夾角成90 ^o + (35 ^o-23.5 ^o) = 101.5 ^o，

當太陽光垂直入射時，所收集的能量會最大，所以太陽能板與水平屋頂間的夾角θ應調整為101.5 ^o- 90 ^o=11.5 ^o。

(A)選項，太陽能板與水平屋頂間的夾角θ為11.5 ^o，是正確角度。

所以答案選A。

解題技巧

本題中的關鍵詞「收集最大能量」，當太陽光垂直入射時，所收集的能量會最大，夏至正午時，太陽直射北緯23.5 ^o 與住在北緯35 ^o 的位置，相差11.5 ^o ，所以將太陽能板與水平屋頂間的夾角θ調整為11.5 ^o以便收集最大能量。

知識節點

太陽直射區域與四季變化

原理

一、四季變化

 1.地球繞著太陽公轉時，地球的自軸相對於地球公轉軸傾斜23.5度。

 2.結果：當地球在公轉軌道的不同位置時，太陽光直射地球表面的不同緯度，而造成地球四季的變化。

 （1）陽光直射時，能量較集中，導致溫度較高。

      舉例：北半球夏至時，太陽光直射北回歸線（北緯23.5度）因此北半球是晝長夜短的夏季。

      舉例：北半球春秋季節時，太陽光直接照射赤道，此時赤道最熱。

（2）陽光斜射時，能量分散，溫度較低。

     舉例：北半球冬至時，太陽直射南回歸線（南緯23.5度），但斜射北半球，所以北半球是寒冷的冬季。

 3.太陽直射區域與南北半球四季變化的關係 

日期	太陽直射區域	太陽直射緯度	北半球	南半球
3月21日	赤道	0 o	春分	秋季
6月22日	北回歸線	北緯23.5 o	夏至	冬季
9月23日	赤道	0 o	秋分	春季
12月22日	南回歸線	南緯23.5 o	冬至	夏季

4.赤道地區接受的陽光能量較多，緯度越高的地區，所接受的能量越少，能量分布不均的情況將引發大氣與水循環、流動，藉此可使地球能量獲得調節。

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地球自轉軸傾斜及繞著太陽公轉，形成四季變化