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第十五讲　信息与能源
知识结构
考点清单
考点一电磁波
1.电磁波
描述波性质 的物理量 （1）振幅A：波源偏离平衡位置的 　最大距离　 ，单位是m.
（2）周期T：波源振动一次所需要的 　时间　 ，单位是s.
（3）频率f：波源每秒振动的 　次数　 ，单位是Hz.
（4）波长λ：波在一个周期内传播的 　距离　 ，单位是m
电磁波谱 　γ射线　 、 　X射线　 、 　紫外线　 、 　可见光　 、 　红外线　 、 　无线电波　
波速 在真空中约为 　3×108m/s　 ，在空气中传播的速度与在真空中非常接近
最大距离　
时间　
次数　
距离　
γ射线　
X射线　
紫外线　
可见光　
红外线　
无
线电波　
3×108m/s　
波速与波长、 频率的关系 波速＝波长×频率，即 　c＝λf　
备注 电磁波跟声波不同，电磁波可在真空中传播，不需要介质，声波在传播过程中需要介质
c＝λf　
2.现代通信技术
微波通信 微波不能沿着地球表面绕行，因此每隔50km左右要建立一个微波中继站，把上一站传来的信息处理后，再发射到下一站去，一站一站地传下去，将信息传到远方
卫星通信 传递信息的载体是微波，通信卫星相当于微波中继站，能够远距离传送信息
光纤通信 传递信息的载体是激光，激光在光纤内壁上经过多次反射，将信息传向远方，属于有线通信
网络通信 传递信息的载体是互联网，可以实现资源共享和信息共享
　　例1　（2022·梧州）NFC的中文全称为近场通信技术，是一种短距高频的无线电技术，广泛应用于移动支付、门禁、公交卡等，该技术利用 　　　　 传递信息，该波在真空中的传播速度约为 　　　　 m/s.
　　解析：电磁波可以传递信息，近场通信技术利用电磁波传递信息，该波在真空中的传播速度约为3×108m/s.
答案：电磁波　3×108
解析：电磁波可以传递信息，近场通信技术利用电磁波传递信息，该波在真空
中的传播速度约为3×108m/s.
1.能源
人类开发利用能源的历史 火→化石能源→电能→核能
考点二能源
能源的种类 （1）按能源的来源分
①一次能源：可以从自然界 　直接获取　 的能源.例如： 　化石能源　 、 　风能　 、 　太阳能　 、 　地热能　 、 　核能　 等.
②二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过一定的 　能源消耗　 才能得到的能源.例如： 　电能　 .
（2）按能源是否可以再生分
①不可再生能源：越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充的能源.例如： 　化石能源　 、 　核能　 .
②可再生能源：可以从自然界源源不断地得到的能源.例如： 　水能　 、 　风能　 、 　太阳能　 .
（3）按能源先后利用分
①常规能源：煤、石油、天然气等.
②新能源：核能、太阳能、地热能、潮汐能等.
（4）按对环境污染程度分
①清洁能源：太阳能、风能、水能等.
②非清洁能源：煤、石油、天然气等
直接获取　
化石能
源　
风能　
太阳能　
地热能　
核能　
能源消耗　
电能　
化石能源　
核能　
水
能　
风能　
太阳能　
能源的种类
核能获取的 两条途径 重核的 　裂变　 和轻核的 　聚变　 （聚变也叫热核反应）.原子弹和核电站是利用 　重核的裂变　 释放能量的，而氢弹则是利用 　轻核的聚变　 释放能量的
利用太阳能的三种方式 太阳能是由 　核聚变　 产生的.
（1）太阳能→内能，如太阳能热水器.
（2） 　太阳能→电能　 ，如太阳能电池.
（3） 　太阳能→化学能　 ，如植物的光合作用
裂变　
聚变　
重核的裂变　
轻核的聚变　
核聚变　
太阳能→电能　
太阳能→化学能　
2.核能的利用
重核裂变 轻核聚变
不同点 概念 较重的原子核裂变成较轻的原子核并释放出核能的一种反应 较轻的原子核结合为较重的原子核并释放出巨大能量的一种核反应
反应方式 链式反应 热核反应
控制过程 可以控制 不可控制
实际应用 原子弹、核能发电 氢弹
相同点 能量释放 巨大能量
反应程度 非常剧烈
　　例2　（2022·省卷）河北丰宁抽水蓄能电站是2022年北京冬奥会的电力保障项目之一.该电站可以利用风能和光能资源充足时发电获得的部分电能，将水抽到高处转化为水的机械能储存起来，需要时再利用水的势能发电，从而弥补了风能、光能不稳定且转化的电能难储存的不足，实现风、光与水电的互补，堪称电力系统的巨型“充电宝”.下列说法正确的是 （ ）
A.风能和光能是不可再生能源
B.该电站抽水蓄能时可将电能转化为机械能，发电时可将机械能转化为电能
C.根据能量守恒定律可知，该电站抽水时消耗的电能全部转化为水的机械能
D.风能、光能、机械能、电能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的
　　解析：风能和光能是可再生能源，A错误；该电站抽水蓄能时，可将电能转化为机械能储存起来，发电时可将机械能转化为电能，B正确；该电站抽水时所消耗的电能不可能全部转化为水的机械能，存在能量损失，C错误；能量的转移和转化都有方向性，如电灯发光、汽车制动过程中产生的内能散失在空气中，不可以自动转化为电能或机械能，因此风能、光能、机械能、电能可以相互转化，不能说明能量的转化是没有方向性的，D错误.
答案：B
解析：风能和光能是可再生能源，A错误；该电站抽水蓄能时，可将电能转化
为机械能储存起来，发电时可将机械能转化为电能，B正确；该电站抽水时所消耗
的电能不可能全部转化为水的机械能，存在能量损失，C错误；能量的转移和转化
都有方向性，如电灯发光、汽车制动过程中产生的内能散失在空气中，不可以自动
转化为电能或机械能，因此风能、光能、机械能、电能可以相互转化，不能说明能
量的转化是没有方向性的，D错误.
甘肃真题链接
1.（2021·省卷）我国可再生能源的开发和利用规模居世界首位，下列属于可再生能源的是（　A　）
A.太阳能 B.石油
C.煤 D.核燃料
2.（2020·省卷）下列关于电磁波和信息技术的说法正确的是（　A　）
A.电磁波既能传递信息也能传递能量
B.电磁波的传播需要介质
C.电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
D.5G通信技术主要是利用超声波传递信息的
A
A
3.（2019·兰州）如图所示，2019年4月10日人类首张黑洞照片的问世，除了帮助我们直接确认了黑洞的存在外，还证实了爱因斯坦广义相对论的正确性.下列关于宇宙的描述中，不正确的是（　D　）
A.地球是太阳系内的一颗行星
B.太阳和太阳系最终会走向“死亡”
C.宇宙处于普遍的膨胀之中
D.太阳是宇宙的中心
4.（2020·兰州）5G网络是第五代移动通信网络，其峰值理论传输速度可达每秒几十千兆，5G芯片是由 　半导体　 （选填“半导体”或“超导体”）材料制成的.5G通信通过 　电磁波　 传输信号，与4G通信相比，其载波的频率较高，因而波长较 　短　 （选填“长”或“短”）.
D
半导体　
电磁波　
短　
5.（2019·兰州）利用激光测量地月距离，是20世纪60年代后发展起来的一门新技术.从地面向月球发射一束脉冲激光，激光被安装在月面上的角反射器反射回来，地面上的计时器把激光往返地月的时间记录下来，这样就可以计算出地月距离.激光是一种 　电磁　 波，真空和空气中的光速均按3.0×108 m/s计算，若计时器记录的时间为2.56 s，则地月距离约为 　3.84×108　 m.
6.（2018·兰州）某电台发射的电磁波波长是3m，其频率是 　108　 Hz.
电磁　
3.84×108　
108　
核心素养
1.（2022·宜昌）关于汽车上的信息传递，下列说法正确的是（　A　）
A.收音机利用电磁波接收信息
B.导航仪利用超声波与卫星传递信息
C.倒车雷达利用电磁波获取信息
D.车灯发出的可见光不属于电磁波
2.（2022·玉林）“北斗＋5G”技术助力北京打造了智慧型冬奥会.冬奥会的信息传递主要是利用（　A　）
A.电磁波 B.次声波
C.超声波 D.红外线
A
A
3.（2022·湘西州）“北斗”卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位导航.卫星导航利用的媒介是（　B　）
A.超声波 B.电磁波
C.电流 D.次声波
B
4.（2022·攀枝花）电磁波在我们的生产、生活以及科学研究中扮演着非常重要的角色.下列关于电磁波的说法错误的是（　D　）
A.“祝融号”火星车利用电磁波向地球传递信息
B.导线中的电流迅速变化会在空间产生电磁波
C.微波炉是用电磁波来加热食品的
D.光不是电磁波
5.（2022·益阳）下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（　B　）
A.燃料燃烧时发热
B.用热水袋取暖
C.钻木取火
D.电动机带动水泵把地下水送到地面
D
B
6.（2022·遂宁）我国发射的“天舟四号”货运飞船与天和核心舱在太空成功对接.对接后，它们一起绕地球转动.对这一过程所涉及的物理知识，说法错误的是
（　C　）
A.火箭加速升空过程与汽油机做功冲程的能量转化形式相同
B.运载火箭用液态氢作燃料，是因其热值较大
C.对接后以“天舟四号”为参照物，天和核心舱是运动的
D.地面工作人员利用电磁波传递信息来控制对接过程
7.（2022·日照）下列说法正确的是（　A　）
A通过手语向听力障碍者传递信息，这是数字通信
B.没有手机、收音机、电视机的海边就没有电磁波
C.光信号在光导纤维中的传播速度是340m/s
D.通过调频95MHz日照新闻广播频道能听到频率为95MHz的声音
C
A
8.（2022·宜昌）2022年6月2日，我国发布了“十四五”可再生能源发展规划，确立了到2025年实现可再生能源年发电量达到3.3万亿千瓦时的目标，为此需要逐步减少（　A　）
A.煤炭、天然气发电
B.太阳能、风力发电
C.海水涨落的潮汐发电
D.水力发电
A
9.（2022·自贡）下列关于能源及其利用的说法，正确的是（　D　）
A.目前人类的主要能源是柴草、煤等化石能源
B.石油、天然气、天然铀矿等都属于可再生能源
C.核电站使用过的核废料无放射性，不会污染环境
D.风能、水能、太阳能等清洁能源可以转化为电能
10.（2022·荆州）推动“节能减排”工作，有助于实现国家提出的“碳中和”“碳达标”的目标.下列做法可取的是（　A　）
A.实行垃圾分类回收利用
B.出行时尽量选择驾驶私家车
C.就餐时选择使用一次性餐具
D.大力发展火力发电
D
A
11.（2022·宿迁）我国科学技术迅猛发展，在信息、能源和材料等领域取得了辉煌的成绩，下列说法正确的是（　A　）
A.我国白鹤滩水电站中的发电机是利用电磁感应原理发电的
B.“神舟十四号”飞船上的新型硅光电池板主要将电能转化为太阳能
C.能量在转移和转化的过程中总量保持不变，因此我们不需要节约能源
D.现在我国已建成的核电站主要是利用核聚变释放能量，核能属于可再生能源
12.（2022·武汉）下列关于太阳能的说法正确的是（　C　）
A.太阳能属于二次能源
B.太阳能属于不可再生能源
C.太阳是一个巨大的“核能火炉”
D.太阳能电池直接将太阳能转化为化学能
A
C
13.（2022·云南）白鹤滩水电站位于云南省巧家县和四川省宁南县境内，是中国第二大水电站，它的建设对促进西部开发、实现“西电东送”、促进经济发展等具有重要的意义.下列说法错误的是（　C　）
A.水能属于可再生能源
B.水电站将水的机械能转化为电能
C.水坝建造成上窄下宽依据了流体压强与流速的关系
D.水库可以降低周围昼夜温差，是因为水的比热容较大
C
14.（2022·邵阳）我国现代农业已进入信息化和数字化时代，农用机械已能通过“北斗”导航系统实行精准作业，它们是利用 　电磁波　 （选填“超声波”或“电磁波”）来传递信息的.如图，水平匀速飞行的无人机正在喷洒农药，在此过程中，它具有的机械能 　变小　 （选填“变大”“变小”或“不变”）.
电磁波　
变小　
15.（2022·宿迁）2022年4月21日，长约400m的复兴号列车成功实现单列时速435km/h、相对交会时速870km/h，创造了高铁动车组列车交会速度世界纪录.图示复兴号列车采用全新流线型车头可以降低运行中受到空气的 　阻力　 ；随车配备的Wi－Fi网络是通过 　电磁波　 传递信息实现无线上网的；每两个座位都有一个充电插口，这些充电插口的连接方式是 　并联　 ；某次列车匀速完全通过长3200m的隧道用时40s，通过隧道的速度为 　90　 m/s.
阻力　
电磁波　
并联　
90　
16.（2022·东营）截至2021年9月21日，我国大亚湾核电站已实现安全运营10000天，累计供电超3800亿度，等效减排效应相当于种植近90万公顷森林.核电站是利用反应堆发生 　核裂变　 （选填“核裂变”或“核聚变”）发电的，反应堆的“水冷却系统”是利用 　热传递　 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能的.
核裂变　
热传递　
17.（2022·柳州）被誉为2022年北京冬奥会“防疫神器”的体温贴是一种无线电子测温计，如图所示.使用很简单，它贴在人体皮肤后，吸收人体热量，内能 　增加　 （选填“增加”或“减少”），达到与皮肤相同的温度，其内部发射电路将体温信息以 　电磁　 波的形式发射到后台，实现对工作人员体温的自动监测.
18.（2022·镇江）“神舟十四号”飞船发射时，火箭通过向下喷射高速气流，获得向上的推力，说明力的作用是 　相互　 的；停止喷气后，火箭由于具有 　惯性　 仍能继续上升，箭体上的摄像机拍摄的画面通过 　电磁　 波传送回地面.
增加　
电磁　
相互　
惯性　
电磁　
19.（2022·宜昌）现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车时带动发电机，将汽车的 　机械　 能转化为电能，为汽车提供后续运动的能量.有人认为，只要不断改进，这种汽车就可以一边行驶，一边发电，永远运动下去，这种观念违背了 　能量守恒定律　 .
20.（2022·温州）科学中普遍存在着“系统与模型”.内燃机可看作一个动力系统，工作时将化学能转化为内能，内能再转化为 　机械能　 .
21.（2022·龙东地区）2022年5月15日，是“天问一号”着陆火星一周年的日子，目前设备运行状态良好，累计获取并传回原始科学数据约940GB，这些数据是通过 　电磁波　 将信息传回地球的；该火星车是利用电能来驱动的，电能属于 　二　 次能源.
机械　
能量守恒定律　
机械能　
电磁波　
二　

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