情境1:戈壁灘上的“向日葵”
在距甘肅省敦煌市西南方向約15千米的戈壁灘上,有一處充滿科幻感的設(shè)施(如圖1所示),這是目前全球裝機(jī)容量第二的熔鹽塔式光熱電站。光熱電站的鏡場面積約140萬平方米,1萬多面巨大的定日鏡在計算機(jī)的精確控制下,能如同向日葵一樣隨著太陽位置的變化而變化,使太陽光時刻都能聚集到260米高的吸熱塔的吸熱器上。光熱電站發(fā)電的原理如圖2。
在北半球的正午,太陽光由南往北傾斜照射。位于吸熱塔北面的定日鏡的陽光入射角極小,定日鏡的面積可以全部作為有效面積反射陽光;而位于吸熱塔南面的定日鏡的陽光入射角很大,反射陽光的有效面積大大縮小了。
在塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)中,吸熱器是最關(guān)鍵的核心部位,吸熱器內(nèi)部有由多個平行排列的吸熱管組成的管屏,它將定日鏡所捕捉到的太陽光直接轉(zhuǎn)化為可以高效利用的內(nèi)能,并將能量存儲在液態(tài)熔鹽中,為汽輪發(fā)電機(jī)組提供所需的熱源。
閱讀以上短文,回答下列問題:
(1)光熱電站利用平面鏡__________太陽光,聚集到吸熱塔上進(jìn)行加熱。
(2)在鏡場最外層的大圈,定日鏡呈現(xiàn)明顯的不對稱分布,吸熱塔南邊的定日鏡比北邊少,原因是__________________________________________________。
(3)熔鹽儲熱是利用高溫熔化狀態(tài)下的無機(jī)鹽把能量儲存起來,當(dāng)熔鹽溫度____________________時,便可把儲存的內(nèi)能釋放出來,可以實(shí)現(xiàn)24小時均有高溫熔鹽推動汽輪發(fā)電機(jī)工作,實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)電。
答案:(1)反射 (2)南面定日鏡的陽光入射角大,有效反射面積小 (3)降低
情境2:圭表與二十四節(jié)氣
如圖3甲中的圭表是我國古代的重大發(fā)明。表是垂直立于地面的標(biāo)桿,圭是在正南、正北方向水平放置的尺,用它測量正午時表影的長度,從而確定一年的時間和季節(jié)。
戰(zhàn)國時期,人們已開始用水面來校正圭,使其水平;用鉛垂線來校正表,使其與圭垂直。由于光的散射和漫反射等影響,早期圭表的表影邊緣模糊不清,影響表影長度的測量精度。元代天文學(xué)家郭守敬對圭表進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新,他將表的高度增加到原來的五倍,且在表頂加一根架空的橫梁。他還發(fā)明了景符,用小孔成像原理可以在圭面上形成太陽和梁的清晰像,把確定表端影的位置變?yōu)榇_定梁影中心的位置,較大提高了測量的精度,如圖3乙所示。通過測量正午時表影長短的變化,推算出一回歸年為365.25天,按照季節(jié)變化將一年劃分為二十四節(jié)氣(如圖3丙),用以指導(dǎo)生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
2016年11月30日,聯(lián)合國教科文組織批準(zhǔn)將“二十四節(jié)氣”列入人類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)代表作名錄。以圭表為代表的我國古代的科技成果,閃耀著智慧的光芒,激勵著我們攀登新的科技高峰。
閱讀以上短文,回答下列問題:
(1)我國古代天文學(xué)家用__________使表豎直。
(2)郭守敬提高測量精度的措施有__________ 。
(3)一年中,正午學(xué)校的旗桿影子最長的是二十四節(jié)氣中的__________。
(4)請根據(jù)以上資料在圖3丁中畫出橫梁通過景符的小孔在“圭”面上所成的像,并標(biāo)明兩條光線的傳播方向。
答案:(1)鉛垂線 (2)增加表的高度、添加橫梁、發(fā)明了景符、利用小孔成像 (3)冬至 (4)如圖4所示
(作者單位:黑龍江省哈爾濱市賓縣賓西鎮(zhèn)中學(xué))