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第二十、二十一章　电磁波与信
息时代 能源、材料与社会
【构建知识网络】
知识点1 电磁波
1．电磁波谱
可见光①___(填“是”或“不是”)电磁波，电磁波的波长和频
率互为反比关系，频率越低，波长越②___．红外线比紫外线的
波长长，比紫外线的频率③___．“玉兔号”拍摄的月球信息就
是通过④_______传播到地球上的．
是
长
低
电磁波
2．电磁波的特性
(1)波速：波传播的快慢用波速描述．电磁波在真空中传播的速
度c＝⑤______m/s.
3×108
(2)波长：相邻两个波峰(或波谷)间的距离，用字母λ表示．
(3)频率：波周期性变化的次数与时间之比，用字母ν表示．
(4)波速(c)、波长(λ)、频率(ν)之间的关系：c＝λν，在
真空中所有电磁波速度相等且不变，所以电磁波的波长和频率
互为反比关系，频率越高，波长越短．
(5)电磁污染与防治：电磁污染是指天然的和人为的各种电磁
波干扰和有害的电磁辐射．为了减少电磁污染，我们需要制订
防治电磁污染的对策，如严格执行相关政策法规，合理应用电
磁辐射控制技术等．
3．电磁波的应用
①无线电波用于无线电广播与电视信号传播；②微波适用于电视信号与雷达信号传送，以及卫星通信；③红外线的应用非常广泛，常见于热成像，遥控与检测等领域；④伽马射线应用于医疗的典型例子就是伽马刀治疗；⑤激光可用于矫正近视的手术，也可用于机械制造中的精密模具加工、精密焊接等工艺，甚至用于核聚变研究.
知识点2 电磁波与信息技术
1．光纤
(1)光导纤维简称光纤，是传输①_______的器件．
(2)传播方式：光信号从光纤一端进入光纤后，在线芯中反复
发生光的②_____(全反射)向前传播．
(3)特点：抗干扰能力③___，能减少信号衰减，适用于④_____
___________________．
光信号
反射
强
远距
离、大容量传输信息
2．现代电信网络
(1)卫星通信：卫星把地面站送来的信号接收下来，进行放大，
然后转发给另外的地面站．
(2)微波通信：微波通信像接力赛，每隔几十千米修建一座接
力站，接收并放大信号，继续传送．
(3)移动通信：移动电话用微波信号与电话网络联系．移动通信
的基地台是按蜂窝的构造布局的．
(4)北斗卫星定位系统：快速提供精确的位置和时间等信息的系
统，主要用于导航、无人驾驶技术等．
3．互联网：利用有线通信和⑤_________将分布于世界各地的
计算机网络连接起来，传送⑥___________，实现信息传递和资
源共享．
无线通信
计算机信号
知识点3 能量的转化与守恒
1．多种形式的能量
(1)能量展现的形式是多种多样的，目前最常用的能量有①___
_____、②_____、③_____、化学能和④_____等．
(2)化学能：由于化学反应而产生的能量，燃料、食物、化学电
池等储存的就是化学能．
(3)核能：由于核反应，物质的⑤___________发生变化而产生
的能量．
机
械能
电能
内能
核能
原子核结构
2．能量的转化与转移
(1)自然界中，能量可以从一个物体⑥_____到其他物体，还可
以从一种形式⑦_____为其他形式．
(2)地球的能量主要来源于⑧_____．太阳的内部每时每刻都发
生着剧烈的⑨_______；光合作用是将⑩_______转化为化学能，
煤、石油、天然气来源于亿万年前植物、动物体内的 _______，
所以也称为化石能源．
转移
转化
太阳
核聚变
太阳能
化学能
3．(1)能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会
从一种形式 _____为其他形式，或者从一个物体 _____到其
他物体，而能的总量保持不变．
(2)能量的转化有 _____性．因为自然界能的总量是守恒的，
同时转化和转移又具有方向性，所以我们要珍惜和节约能源，
而且“永动机”是永远无法实现的．
转化
转移
方向
4. 能量转移和转化的效率
柴火灶能量转化效率约为30%；燃气灶能量转化效率可达55%；
微波炉能量转化效率一般为70%～90%.
知识点4 能源的开发和利用
1．能源的分类
(1)可再生能源：可以长期提供或可以①_____的能源．如②___
_____、③_____、④_____、地热能、潮汐能等．
(2)不可再生能源：一旦消耗就⑤_________的能源，如⑥___、
⑦_____、⑧_______(化石能源)和铀矿(矿物能源)、可燃冰等．
再生
太
阳能
风能
水能
很难再生
煤
石油
天然气
2．开发核能
核能：核能的开发和利用采用两种形式：一是利用核⑨_____释
放能量；另一种是利用核⑩_____释放能量；核裂变：较重的原
子核裂变为较轻的原子核的一种核反应，这是目前和平利用核
能的主要方式．核电站利用 _______原理发电，原子弹也是根
据此原理制成的；核聚变：较轻的原子核，在超高温下结合成为
新的较重原子核的一种核反应，氢弹就是利用核聚变原理制造的．
裂变
聚变
核裂变
3．开发新能源
(1)太阳能：在太阳内部，每时每刻发生着 _______，释放出
巨大的能量．太阳能相对清洁、又取之不尽，目前主要采用
___________、 ___________的方式开发，例如：太阳能电
池、太阳能热水器等．
(2)其他新能源：地热能、潮汐能、风能、氢能等．
核聚变
光转化为电
光转化为热
知识点5 材料的开发和利用
1．材料的导电性：根据材料的导电性能，可分为导体、半导
体和绝缘体三大类．
(1)导体：①_________的物体，如金、银、铜、铁等金属材料，
石墨(铅笔芯)也是导体．
(2)绝缘体：②___________的材料，如③_____、④_____等，
纯净水也是绝缘体．
容易导电
不容易导电
玻璃
橡胶
2．半导体
(1)导电性介于⑤_____________之间，但具有一些特殊性能的
材料，如硅、锗和砷化镓等．
(2)半导体二极管：具有⑥_____导电性．
(3)半导体三极管：⑦_____电信号．
(4)半导体的应用：LED灯(发光二极管)、太阳能电池、条形码
扫描器、电脑芯片、集成电路、机器人等．
导体和绝缘体
单向
放大
3．超导材料
(1)定义：温度降到一定值时，电阻为⑧___的材料．
(2)应用：⑨_______输电、⑩_____磁浮等．
(3)超导材料不可以作为电饭锅的发热体．
零
远距离
超导
4．纳米材料
(1)定义：合成材料的基本单元大小限制在 __________范围的
材料．
(2)优点：可以提高材料的 ___________，降低 _________，
提高材料的 _____，大大缩小计算机芯片的体积等．
1～100 nm
强度和硬度
烧结温度
磁性
(1)电磁波可以在真空中传播，其传播速度与光速相同．( )
(2)5G电磁波比4G电磁波传播得快．( )
(3)电磁波能在真空中传播．( )
(4)汽车上用的倒车雷达和飞机上的雷达都是利用的电磁波．
( )
(5)光信号在光纤中反复发生折射向前传播．( )
(6)随着科技的发展进步永动机是可以制造出来的．( )
√
×
√
×
×
×
(7)太阳能既是清洁能源，又是可再生能源．( )
(8)汽油是一次能源．( )
(9)电能是二次能源．( )
(10)核电站利用的是核裂变，而太阳能的产生利用的是核聚
变．( )
(11)超导材料可用来制造电饭锅的发热体．( )
√
×
√
√
×
考点1 电磁波及其应用(2025年13套卷8考)
1．[2025·青岛]2025年4月25日，神舟二十号航天员乘组入驻中国空间站，后续开展了多项空间科学实验，获得的实验数据和图像等信息能及时传回地面利用的是( )
A．红外线 B．紫外线
C．电磁波 D．超声波
2．【新科技新情境】[2025·威海]中国北方中纬高频雷达网是
一种利用高频电磁波探测高空电离层带电粒子的科学设施，其
通过发射电磁波并接收反射回波来获取信息．电磁波与带电粒
子的相互作用改变了电磁波传播的_____(填“快慢”或“方
向”)；电磁波从地面开始发射到60 km高度处被反射回发射点，
共需________s．(c取3.0×105 km/s)
方向
4×10－4
3．[2025·德州]如图所示，不同频率范围的无线电波、红外线、
可见光、紫外线、X射线、γ射线等都属于_______(填“超声波”
或“电磁波”)，在我们的生活中发挥着重要作用．
电磁波
考点2 能源及其分类(2025年13套卷6考)
1．[2025·山东]下列属于不可再生能源的是( )
A．风能 B．地热能
C．石油 D．太阳能
2．[2024·枣庄]近年来，我国科技创新突飞猛进，各种新技术、新能源、新材料等科技成果不断涌现．有关说法中正确的是( )
A．固态可燃冰属于二次能源
B．水能、风能、太阳能属于可再生能源
C．核聚变获得核能的方式与普通核电站一致
D．LED屏幕主要是由超导材料制成的
3．[2023·淄博]能源是人类生存和发展的基础，人类社会的每一次
重大进步都伴随着能源的改进和更替．关于能源的开发和利用，下列
说法错误的是( )
A．核能是可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径
B．煤是不可再生能源，以煤为主要燃料的火电站容易造成环境污染
C．太阳能是一次能源，可直接利用且污染小，开发前景广阔
D．能量在利用的过程中，其转化和转移是有方向性的
【名师点拨】
能源的分类
考点3 核能、太阳能(2025年13套卷3考)
1．【新科技新情境】[2025·德州]2025年5月，被称为“新一
代人造太阳”的“中国环流三号”托卡马克装置在四川绵阳实
现百万安培亿度H模，如图所示．其产生能量的原理与太阳发光
发热的原理一样，是我国自主研发的可控_______(填“核聚变”
或“核裂变”)大科学装置．
核聚变
2．[2024·烟台]核能是一种_________(填“可再生”或“不可
再生”)能源．我国在核能利用方面取得了巨大成就，其中具有
完全自主知识产权的“华龙一号”核电站是通过_______(填“核
裂变”或“核聚变”)发电；中国“人造太阳”——大型核实验
装置“东方超环”是通过_______(填“核裂变”或“核聚变”)
释放巨大的能量．
不可再生
核裂变
核聚变
3．[2024·菏泽]如图所示是中国空间站太阳能电池板，它把太
阳能转化为电能．太阳能清洁无污染，是_______(填“可再生”
或“不可再生”)能源．中国空间站向地面指挥中心发送信息，
是通过_______传递的．
可再生
电磁波
考点4 能量的转化与守恒(2025年13套卷4考)
1．[2023·聊城]如图所示是一种太阳能背包．它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电．下列说法错误的是( )
A．太阳能电池板将太阳能转化为电能
B．给蓄电池充电将电能转化为化学能
C．蓄电池放电将化学能转化为电能
D．小风扇工作将化学能转化为机械能
2．[2025·山东]2025年1月，中国“人造太阳”——全超导托
卡马克核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1 066秒的稳态运
行．在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转
化为核能．说明能量的转化具有_____性；在能量转化和转移
的过程中，能量的总量保持_____．
方向
不变
考点5 材料的开发与应用(2025年13套卷2考)
1．[2025·威海]为应对低温环境，中国第五座南极科考站秦岭站主楼外墙采用了30 cm厚的聚苯乙烯泡沫作为保温材料，如图所示．下列物品应用材料的性质与其不同的是( )
A．羽绒服——鹅绒
B．暖水瓶塞——软木
C．铁锅——铁
D．冰箱壁填充物——发泡棉
2．[2022·青岛]浙江大学课题组成功研制出的“全碳气凝胶”，是目前最轻的固态材料，哪怕将杯子大小的气凝胶放在狗尾草上，纤细的草须也不会被压弯(如图所示)．它具有优良的隔热性和很强的弹性，它还是吸油能力最强的材料之一，吸油量可高达自身质量的900倍．若将“全碳气凝胶”应用于实际生产和生活，以下设想不可行的是( )
A．制作轻盈的保暖服 B．治理海洋漏油污染
C．制作沙发坐垫 D．制作暖气散热片
3．[2023·聊城]我国首个火星探测器“天问一号”在火星着陆时，其表面温度超过1 200 ℃.为应对这种“极热”考验，我国科学家在探测器的表面涂有自主研发的气凝胶材料．说明这种气凝胶材料的( )
A．隔热性好 B．导热性好
C．导电性强 D．延展性强
1．[2025·广东]可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向，下列属于可再生能源的是( )
A．煤 B．石油
C．天然气 D．风能
2．[2025·广东]如图所示是我国自主研制的隐身战斗机歼 35 A，其与地面通信是利用( )
A．电磁波 B．超声波
C．次声波 D．光导纤维
3．[2025·广州]某广播电台发射频率为1.027×108 Hz的电磁波，根据如图所示信息，该电磁波属于( )
A．无线电波 B．红外线
C．紫外线 D．γ射线
4．[2025·兰州]2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射．神舟二十号载人飞船进入预定轨道后，与空间站“天和核心舱”成功对接．下列分析正确的是( )
A．火箭加速升空的过程中，机械能保持不变
B．航天员从地面到达空间站后惯性减小
C．空间站中的航天员是靠电磁波和地面控制中心取得联系的
D．飞船与空间站对接后，以飞船为参照物，空间站是运动的
5．[2025·福建]抽水蓄能电站被称为“超级充电宝”，用电低谷时段利用电网多余电能抽水至上水库，用电高峰时段再放水至下水库发电，如图所示．关于抽水蓄能电站，下列说法正确的是( )
A．用电低谷时，以电能的形式储能
B．用电高峰时，机械能转化为电能
C．选址时，上下水库的高度差要小
D．存储的能量可以全部转化为电能
6．[2025·长沙]信息、能源、材料并列为现代文明的三大支柱．下列说法正确的是( )
A．电磁波可以在真空中传播
B．石油属于可再生能源
C．太阳能属于化石能源
D．超导材料可用于制作电热丝
7．[2025·达州]近年来我国新能源汽车技术飞速发展．下列说法正确的是( )
A．锂电池储存的电能是一次能源
B．电动汽车利用充电桩充电，电动汽车是用电器
C．新能源汽车的动能回收过程是电能转化为机械能
D．电动汽车人工智能系统所使用的芯片主要由超导材料制成
8．[2025·黑龙江]2025年4月24日，我国神舟二十号载人飞船
奔赴“天宫”所携的样品及装置总质量约为28 kg，这些样品
及装置从地球运送到“天宫”的过程中，它们的质量将_____
(填“变大”“变小”或“不变”)；宇航员们在“天宫”中是
利用_____波与地面进行通信的．
不变
电磁
9．[2025·陕西]如图所示是搭载热成像仪和实时图像传输器
的防火巡查无人机．其搭载的热成像仪通过物体辐射的_______
(填“红外线”或“紫外线”)检测林场温度并形成图像，图像
传输器利用_______(填“超声波”或“电磁波”)将这些图像传
输给操作终端．
红外线
电磁波
10．[2025·湖南]科技赋能乡村振兴，农业无人机以其安全可靠、高效灵活、成本低廉的优势而广泛应用．如图所示是无人机正在喷洒农药的场景．
(1)工作人员熟练操作手柄，通过_____波无线遥控无人机，实
现定点起飞．无人机沿水平方向匀速直线飞行300 m，用时20 s，
则无人机水平飞行时的速度大小为___m/s.
(2)装载农药的无人机水平匀速直线飞行100 s，消耗的电能为
0.25 kW·h，若该无人机消耗的电能转化为机械能的效率为80%，
则此过程中无人机内电动机的机械功率为______W.
电磁
15
7 200
11．[2025·江西]“中国天眼”是目前地球上最大的通过接收
_____波来探索宇宙的仪器，接收的这种波在真空中的传播速度
c约为______m/s.
电磁
3×108
12．[2025·广州]如图所示的“风光互补”路灯，其太阳能电
池板和风力发电机产生的电能，输送至蓄电池储存起来，供路
灯照明使用．
(1)工作时，风力发电机将风能转化成电能，太阳能电池板将
_____能转化成电能，风能和太阳能是_______(填“可再生”
或“不可再生”)的_____(填“一次”或“二次”)能源．
(2)蓄电池储存的电能为4.8 kW·h，若全部用于路灯供电，可
供额定功率为80 W的路灯正常发光___h.
太阳
可再生
一次
60
13．[2025·吉林] 2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船
的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心发射，并取
得圆满成功．
(1)如图所示，火箭发射过程中外壳与大气摩擦生
热，这是通过_____的方式改变火箭的内能．
做功
(2)太阳能电池翼和储能电池是神舟二十号的主要能源系统．
从能源与可持续发展的角度，太阳能属于_______能源．给
储能电池充电时，储能电池在电路中相当于_______．
(3)5月22日，航天员在地面科研人员配合下完成了舱外设备
设施巡检等出舱任务，该过程中航天员与地面科研人员是通
过_______传递信息的．
可再生
用电器
电磁波
14．[2025·大兴安岭]如图所示是某新能源智能汽车的仪表盘．
若司机没有系安全带，则仪表盘上的LED指示灯亮起．LED是由
锗、硅这类材料制成的，这类材料属于_______(填“导体”“半
导体”或“绝缘体”)．该汽车可以与手机之间实现智能互联，
汽车与手机之间是利用_______(填“超声波”或“电磁波”)传
递信息的．
半导体
电磁波
15．[2025·河北]“华龙一号”是我国自主研发的第三代核电
技术．核能属于_________(填“可再生”或“不可再生”)能
源．核电厂的电能源源不断地输送到千家万户，用户用电给水
加热，水在升温的过程中比热容_____(填“变小”“不变”或
“变大”)．
不可再生
不变
16．[2025·威海节选]搭载“天问二号”探测器的火箭升空时，
由于摩擦，部分机械能转化为空气和箭体的内能，这些消耗的
能量不能再自动地被用来推动火箭，说明能量的转化具有_____
___．
方向
性

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