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第十七讲　信息的传递　能源与可持续发展
1.信息的传递
电磁波及其应用 产生 当导线中有迅速变化的电流时，在空间中产生向外传播的电磁波 在真空中，电磁波的波速一定，波长越长，频率越 　小（或低）　
波速 电磁波在真空中的传播速度c＝ 　3×108　 m/s
频率 电磁波每秒传播的波长数，频率用符号f表示，单位是 　赫兹（Hz）　
波长 邻近的两个波峰（或波谷）的距离，用符号λ表示，单位是米（m）
应用 微波炉、遥控器、广播、电视、移动电话、BDS定位等
小（或
低）　
3×108　
赫兹（Hz）　
信息之路 微波通信 微波是指波长范围为1 mm～1 m的电磁波，微波通信需依靠地面微波中继站传递信息
卫星通信 在地球的周围均匀地配置 　3　 颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信，如中国的北斗卫星定位系统。通信卫星相当于空中中继站
光纤通信 光也是电磁波，通信用的激光从光导纤维管一端进入，在光导纤维管内壁会发生多次 　全反射　 ，从另一端射出，同时将携带的信息传到另一方
网络通信 网络通信可实现资源共享和信息传递
3　
全反射　
2.能源
分类标准 类型 定义 实例
按获取 来源分 一次能源 可以直接从自然界中获得的能源 煤、石油、天然气、核能等
二次能源 无法直接从自然界中直接获得，必须通过消耗一次能源才能得到的能源 电能、汽油、酒精等
按是否 可再生分 可再生能源 可以在自然界里源源不断地得到的能源 太阳能、风能、水能、地热能等
不可再生 能源 不能在短期内从自然界得到补充的能源 煤、石油、核能等
3.新能源与可持续发展
太阳能 特点 直接利用太阳能的途径
①优点：清洁，易获得 ②缺点：辐射功率分散，利用率低 ①太阳能转化成 　内　 能，如太阳能集热器
②通过光电转换将太阳能转换成 　电 　 能，如太阳能电池
③太阳能转化成 　化学　 能，如太阳能制氢
内　
电　
化学　
核能 释放的方式 应用
核 　裂　 变：质量较大的原子核在分裂成质量较小的原子核的过程中会释放出巨大的能量 原子弹、核电站
核 　聚　 变：质量较小的原子核（如氘核与氚核）在超高温条件下结合成质量较大的原子核，聚变过程中会释放出较大的能量 太阳内部释放能量、氢弹
其他新能源 地热能、潮汐能、风能等
裂　
聚　
能源与可持续发展 提高能源的利用效率，减小能源使用对环境的污染
开发新能源。未来的新能源应满足的条件：储量丰富、价格便宜、技术成熟、清洁、安全；如可燃冰、太阳等、地热能等
能量的转移和转化 能量的转移 能量从一个物体转移到其他物体，能的形式没有改变
能量的转化 在一定条件下，能量由一种形式转化成其他形式
1.判断题：电磁波不能在真空中传播。 （　×　）
【拓展训练·跨学科】脱臼也称关节脱位，是指构成关节的上下两个骨端发生错位。脱臼后，关节处疼痛剧烈，正常活动受影响或丧失，关节部位出现畸形。X射线下拍摄的正侧位片可检查和确定脱位情况。X射线是一种 　电磁波　 （选填“声波”或“电磁波”），能够穿透一些软组织，却不能穿透骨骼。
2.（2021·安徽）中国空间站“天和”核心舱首次采用了大面积可展收柔性太阳能电池翼，单翼的发电功率可达9 kW。从能量转化的角度分析，“9 kW”表示的物理意义是 　1 s可将太阳能转化为9 000 J的电能　 。
×
电磁波　
1 s可将太阳能转化为9 000 J的电能　
基础提升　
【变式设问】5G指的是移动通信网络发展中的第五代网络。经测试，5G下载速度是4G的15倍，因为5G网络的电磁波在真空中传播的速度比4G网络的电磁波慢。（　×　）
×
3.判断题：太阳能电池是把太阳能转化为电能的装置。 （　√　）
4.判断题：空间站与地面间是通过电磁波传递信息的。 （　√　）
√
√
5.（2023·滨州）2023年5月30日，神舟十六号载人飞船与中国空间站天和核心舱径向端口完成自主快速交会对接，空间站应用与发展阶段首次载人发射任务取得圆满成功。地面指挥中心与空间站是通过 　电磁波　 传递信息的。空间站的太阳能电池板将太阳能转化成电能为空间站供电，太阳能是 　一次　 （选填“一次”或“二次”）能源。
第5题图
电磁波　
一次　
6.（2023·金昌）在汽车刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的内能，这些内能无法自动地转化为汽车的机械能，这种现象说明自发的能量转化过程是有一定 　方向　 性的，但在能量的转化和转移过程中，能的总量 　保持不变　 （选填“不断增加”“不断减少”或“保持不变”）。
7.（2023·成都）2023年5月17日，我国北斗卫星导航系统迎来了新成员——第56颗北斗导航卫星。卫星向地面传递信息利用的是（　D　）
A.超声波 B.次声波 C.光纤 D.电磁波
方向　
保持不变　
D
8.近年来，全球都在密切关注能源、信息和材料的研究。下列说法正确的是（　D　）
A.太阳能、风能、“可燃冰”都是可再生能源
B.光纤通信是利用激光在光导纤维中不断折射传递信息的
C.手机芯片的核心部分主要是由绝缘体材料制成的
D.核电站是利用核裂变释放的核能发电的
9.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.神舟十六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.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
D
A
10.关于能量和能源，下列说法正确的是（　A　）
A.物体具有内能，也可以同时具有机械能
B.核能属于可再生能源
C.能量守恒定律只适用于机械能和内能的转化
D.发电机工作时将电能转化为机械能
A
11.如图所示的新型LED路灯采用风光互补供电设备，它的顶端装有风力发电机，杆上连接着太阳能电池板，在电池板下边接入LED灯头，可以由太阳能电池板、小型风力发电机各自给蓄电池充电，供LED灯夜间照明。若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板上的能量为2.7×107 J，这些能量经转化后，可供额定功率为30 W的路灯正常工作70 h，则该太阳能路灯的能量转化效率为 　28％　 。
28％　
第11题图
12.某太阳能热水器每小时平均接收4.2×106 J的太阳能，在1 h的有效照射时间内，将热水器中100 kg、初温为26 ℃的水加热到30 ℃，该热水器将太阳能转化为水的内能的效率为 　40％　 。[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）]
13.（2023·广州）各色光在真空中的波长如图所示，植物中的叶绿素a会吸收波长在430～662 nm的光。真空中，波长650 nm的光（　C　）
40％　
C
第13题图
A.是紫光
B.不是电磁波
C.波长比蓝光的长
D.比波长500 nm的光的传播速度大
14.（2023·随州）随州日报2023年5月25日报道了国能长源随州发电有限公司“风光水火储”综合发展的良好势头。风电、光电、水电、火电、储能多向发力，公司全面投产后预计年发电量可达60亿度。随县光电400 MW项目只是公司的一部分。下列说法正确的是（　D　）
A.“度”是电功率的单位，“MW”是电功的单位
B.60亿度即6×106度，400 MW即4×104 W
C.利用煤炭进行火力发电时，只要注意节约不浪费，发电效率可以达到100％并且不会对环境造成任何污染
D.风能、水能、太阳能可以从自然界中不断获得，属于可再生能源
D
15.太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某太阳能热水器在阳光照射时，平均每小时吸收7.0×106 J的太阳能，该太阳能热水器吸收8 h的太阳能，可以使质量为100 kg的水的温度升高50 ℃。已知水的比热容c水＝4.2×103 J/（kg·℃），天然气的热值q＝4.0×107 J/m3。求：
（1）水吸收的热量。
解：（1）水吸收的热量
Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×100 kg×50 ℃＝2.1×107 J。
第15题图
答：（1）水吸收的热量为2.1×107 J。
（2）该太阳能热水器的效率。
解：（2）太阳能热水器在8 h内吸收的热量
Q吸总＝8 h×7.0×106 J/h＝5.6×107 J，
太阳能热水器的效率
η＝×100％＝×100％＝37.5％。
第15题图
答： （2）该太阳能热水器的效率为37.5％。
（3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，需要天然气的体积。
解：（3）这些热量由天然气提供，
Q放＝Q吸＝2.1×107 J，
所需天然气的体积，
第15题图
V气＝＝＝0.525 m3。
答： （3）需要完全燃烧0.525 m3的天然气。

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