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(共42张PPT)
第21讲　信息的传递　能源与可持续发展
考点1　电磁波及其特点
1.产生：导线中 　电流　 的迅速变化会在空间激起（产生）电磁波。
2.传播： 　不需要　 介质，可以在 　真空　 中传播，在真空中的传播速度约为c＝ 　3×108 m/s　 。
3.分类：根据波长来划分，波长从大到小依次是长波、中波、短波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等（如图）。
电流　
不需要　
真空　
3×108 m/s　
4.波速（c）、波长（λ）、频率（f）之间的关系：c＝λf，波长的单位是 　m　 ；频率的单位是 　Hz　 ，波长越长，频率越 　低　 。
5.应用：电磁波可应用于广播、电视、卫星导航、手机通信等。
6.电磁波与声波的比较
m　
Hz　
低　
异同点 项目 电磁波 声波
不同点 产生条件 导体中大小、方向变化很快的电流 发声体的往复振动
传播介质 不需要介质，可以在真空中传播 需要介质，不能在真空中传播
传播速度 在真空中传播最快，速度约为 　3.0 ×108　 m/s 通常情况下，v固＞v液＞v气，15 ℃的空气中声速为340 m/s
应用 紫外线消毒、红外线遥控、夜视仪、微波通信、微波炉、无线电广播和电视等 回声定位、声呐、B超、超声波清洗精密仪器和超声波粉碎结石等
相同点 都属于波，都有波速、波长、频率的概念，都能传递信息和能量
3.0×108　
考点2　信息之路
微波通信 靠微波中继站转接信号
卫星通信 在地球的周围均匀地配置 　3　 颗同步通信卫星，就可以实现全球通信
光纤通信 激光在光导纤维中传播来传递信息（光在光纤里发生全反射）
网络通信 利用互联网实现资源共享和信息传递
3　
考点3　能源与可持续发展
1.能源的分类
（1）化石能源：埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的能源，如
　 煤　 、 　石油　 、 　天然气　 。
（2）分类：
分类标准 类别 定义 举例
能否从自然界中直接获取 一次 能源 可以直接从自然界获取的能源 化石能源、太阳能、风能、水能、潮汐能、地热能、核能等
二次 能源 通过消耗 　一次　 能源才能得到的能源 电能、汽油、柴油等
煤　
石油　
天然气　
一次　
分类标准 类别 定义 举例
是否可 再生 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、地热能、生物质能等
不可再 生能源 不能在短时间内从自然界得到补充的能源 煤、石油、天然气、核能等
对环境的影响情况 清洁 能源 对环境无污染或者污染小的能源 太阳能、风能、氢能等
非清洁 能源 对环境污染较大的能源 煤、石油等
2.核能
（1）概念：当质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时释放出的能量。
（2）获得核能的两种途径：① 　核裂变　 ，应用：核电站、原子弹。②核聚变，应用：太阳热核反应、氢弹。
（3）利用核能发电，它的核心设备是 　反应堆　 ；在核反应堆中将 　核　 能转化为蒸汽的 　内　 能，再利用蒸汽轮机将内能转化为 　机械　 能，再利用发电机将
　机械　 能转化为电能。
（4）物质的组成：分子是由 　原子　 构成的，原子的中心是 　原子核　 ，原子核周围有一定数目的 　电子　 在核外运动；原子核由 　质子　 和 　中子　 组成。质子带 　正　 电荷，其电荷量跟电子电荷量相等，中子不带电。
核裂变　
反应堆　
核　
内　
机械　
机械　
原子　
原子核　
电子　
质子　
中子　
正　
3.太阳能的利用
（1）太阳能转化为 　内能　 ，如太阳灶、太阳能热水器等。
（2）太阳能转化为 　电能　 ，如太阳能电池、太阳能LED路灯等。
（3）太阳能转化为生物质能，如植物通过太阳进行光合作用等。
（4）太阳能转化为 　化学能　 ，如贮存在化石燃料中的太阳能等。
内能　
电能　
化学能　
【提分小练】
1.当电磁波由空气中向水中传播时，下列说法正确的是（　D　）
A.频率变小，波长变短
B.频率不变，波长变长
C.频率变小，波速变小
D.频率不变，波速变小
D
2.无线手机充电技术是利用像手机信号一样的波对手机进行充电。以后手机只要在有信号的地方就可以进行充电，非常方便。此项新技术是利用 　电磁　 波对手机进行充电的，该波在真空中的速度是 　3×108　 m/s。
3.关于现代通信技术，下列说法正确的是（　D　）
A.现代通信技术主要包括空间站、光纤通信、移动通信等技术
B.现代通信技术主要包括卫星通信、光纤通信、平板电脑等技术
C.现代通信技术主要包括卫星通信、计算机、移动通信等技术
D.现代通信技术主要包括卫星通信、光纤通信、移动通信等技术
电磁　
3×108　
D
4.下列四种能源中属于二次能源的是（　A　）
A.电能 B.风能
C.水能 D.太阳能
5.近年来我国在信息和能源等高科技领域取得了巨大成就。下列关于信息和能源的说法中正确的是（　A　）
A.华为5G通信是利用电磁波传递信息的
B.秦山核电站是利用聚变反应的原理工作的
C.“天和”核心舱“帆板”接收的太阳能来自太阳内部的裂变反应释放的能量
D.比亚迪新能源纯电动汽车是利用的一次能源
A
A
6.某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对如图所示的方框中能量形式判断正确的是（　C　）
A.甲是“电能”
B.乙是“太阳能”
C.丙是“电能”
D.丁是“机械能”
C
命题点1　电磁波的应用
1.2019年1月3日我国自主研发的“嫦娥四号”月球探测器成功着陆在月球背面，探测器通过 　电磁波　 （选填“电磁波”或“超声波”）把收集的信息传回地球，为我们揭开了月球背面的神秘面纱。
2.（2022·六盘水节选）2021年12月9日，三位航天员在中国空间站为我们带来了天宫课堂第一课。上课时，航天员和地面学生互动交流的信息是通过 　电磁波　 传递的。
电磁波　
电磁波　
命题点2　能源及其可持续发展
3.（2023·贵州）我省蕴藏丰富的能源可用于发电，下列发电方式中利用不可再生能源的是（　D　）
　　　
A.乌江源风电场　 B.平箐太阳能电站
D
　　　
C.构皮滩水电站　　 D.发耳火电厂
4.（2022·贵阳）如图，中国环流器二号M装置在可控核聚变（人造太阳）上取得重大突破。核聚变过程中产生的能量是（　A　）
A.核能
B.动能
C.机械能
D.重力势能
5.（2020·贵阳）大力开发可再生能源，是当今人类社会的共识。下列属于可再生能源的是（　A　）
A.太阳能 B.石油
C.煤炭 D.天然气
A
A
6.能源的开发利用提倡节能环保，下列符合节能环保理念的是（　D　）
A.废旧电池对环境没有污染
B.空矿泉水瓶随意丢弃
C.水资源丰富的地方可以不节约用水
D.购买商品时用布袋替代塑料袋
D
7.（2022·黔西南州）在生产和生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，属于可再生能源的是 　太阳能　 ，实现“低碳生活”的途径之一是减少和控制 　煤（或石油或天然气或化石能源）　 的使用量。
8.（2022·黔东南州）2021年10月20日，中国“人造太阳”——大型核试验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，创造了世界新纪录。在上亿摄氏度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。“人造太阳”是氘核和氚核在超高温条件下发生 　聚变　 （选填“裂变”或“聚变”）释放出巨大的核能。太阳能安全、清洁，它属于 　可　 （选填“可”或“不可”）再生能源。
太阳能　
煤（或
石油或天然气或化石能源）　
聚变　
可　
9.（2021·贵阳）核能的合理开发和利用缓解了能源危机，但核废料处理不当会对环境造成极大污染，某国政府不顾民众反对，决定向海洋排放核废水，请你写出此行为将对海洋生态环境造成哪些危害。（写出两条即可）
答：（1）由于核废水具有放射性，可使海洋生物发生变异。（2）由于核废水污染海洋，可使海洋中的某些生物灭绝。（3）海洋中的海产品人们不再敢食用。（合理即可）
命题点3　能源、信息、材料及其应用
10.（2022·贵阳）数千年来，寻找和开发新材料造福社会是人类的核心追求之一。半导体材料的应用促进了科技日新月异的发展，这意味着人类已经步入了（　D　）
A.石器时代 B.青铜器时代
C.铁器时代 D.“硅器”时代
D
11.（2022·遵义）社会的发展离不开能源、信息和材料，下列相关说法正确的是（　D　）
甲
乙
丙
丁
D
A.图甲：石油是可再生能源
B.图乙：核电站利用核聚变发电
C.图丙：手机利用超声波传递信息
D.图丁：二极管具有单向导电性
12.（2020·黔东南州）“低碳环保”是当今世界的主题，在煤、石油、太阳能中，有可能成为今后理想能源的是 　太阳能　 。手机是现代最常用的通信工具，手机之间是利用 　电磁波　 传递信息的。
13.（2022·毕节节选）如图是一款无人驾驶的太阳能汽车，它可以实现自动驾驶和远程操控，利用车顶的太阳能电池板提供能源。太阳能是 　一次　 （选填“一次”或“二次”）能源，远程操控太阳能汽车的指令是通过 　电磁波　 传递给汽车的。
太阳能　
电磁波　
一次　
电磁波　
14.（2022·黔西南州）阅读下面的短文：
材料与社会发展
　　我们周围的生活用品是由各种材料制成的：金属、陶瓷、玻璃、塑料等等。一般来说，不同的材料具有不同的物理性质。除密度不同外，材料的导电性、磁性、弹性、硬度、延展性等也往往各不相同。生活、生产中，人们利用各种材料的优点，设计出所需的物品。某一种新材料的问世，往往会引起人类社会的重大变革。
当今，问世的新材料及其特性有：
①铌钛：实用超导材料的代表。
②太阳能电池材料：多层复合太阳能电池，转换率可达40％。
③气凝胶：具有低密度、低热导率，隔热保温优异等特性。
④钕铁硼：高性能永磁材料。
⑤离子液体：在热稳定性、导电性等方面具有独特的优势。
……
仿照示例，对短文中提到的某种新材料的应用及优点，说出你的设想（示例除外）：
【示例】用铌钛材料制成导线　导线没有电阻，导电时不会发热。
（1） 　用太阳能电池材料建太阳能发电站　提高太阳能转化为电能的效率（合理即可）　 。
（2） 　用钕铁硼制成磁体　增强磁性（合理即可）　 。
用太阳能电池材料建太阳能发电站　提高太阳能转化为电能的效率（合理
即可）　
用钕铁硼制成磁体　增强磁性（合理即可）　
1.古有北斗星指方向，今有北斗卫星导航程。北斗卫星与地面间传递信息是利用（　C　）
A.超声波 B.次声波
C.电磁波 D.空气
2.新疆达坂城发电站利用可再生能源发电，其利用的能源为（　B　）
A.核能 B.风能
C.石油 D.天然气
C
B
巩固训练
3.21世纪人类社会正面临“能源危机”。节约能源，从我做起，下列说法正确的是（　C　）
A.煤、石油、天然气属于可再生能源
B.电视机在待机状态下不消耗电能
C.太阳的惊人能量来自核聚变
D.核电站的废水可直接排入大海
C
4.如图，2022年4月15日20时00分，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将中星6D卫星发射升空。该卫星主要为我国领土、领海范围内用户及亚太地区用户提供可靠、稳定、安全的广电传输及通信服务，卫星上有很大的太阳能电池板。下列说法正确的是（　A　）
A.卫星利用电磁波将信息传输到地面
B.太阳能电池板将太阳能转化为内能
C.太阳能和电能都是一次能源
D.电池板的能量转化率可达100％
第4题图
A
5.如图，为纪念我国第一颗原子弹和氢弹的诞生，彰显不畏强暴、艰苦创业、勇攀高峰的“两弹一星”精神，2005年原子城被确定为全国爱国主义教育示范基地。关于原子弹和氢弹的说法中错误的是（　C　）
A.氢弹利用了核聚变
B.原子弹利用了核裂变
C.核废料没有污染
D.原子核是由质子和中子组成
第5题图
C
6.2023年6月3日，神舟十五号载人飞船返回舱成功着陆。返回舱进入大气层与大气摩擦，机械能转化为 　内　 能。返回过程中，指挥中心通过 　电磁波　 （选填“电磁波”或“超声波”）传递的信息，采集返回舱各种数据。
7.近年来我国在信息和能源等高科技领域取得了巨大成就。华为5G通信是利用 　电磁波　 传递信息的，秦山核电站是利用 　核裂变　 （选填“核聚变”或“核裂变”）的链式反应发电的。
内　
电磁波　
电
磁波　
核裂变　
8.关于信息、材料和能源，下列说法中不正确的是（　B　）
A.家庭WiFi靠电磁波传递信号
B.电动机线圈用超导体可将电能全部转化为内能
C.光伏发电将太阳能转化为电能
D.核电站利用核裂变释放的能量发电
B
9.近年来，我国在能源、信息与材料等领域取得了辉煌的成就。下列说法错误的是（　B　）
A.我国目前的核电站是利用原子核裂变发电的
B.风能、水能、太阳能、核能都是可再生能源
C.光纤通信是利用激光在光导纤维中多次反射传输信息的
D.用超导材料制造输电线，可以大大降低输电线上的电能损耗
B
10.下列关于信息和能源的说法中不正确的是（　B　）
A.南充市新闻咨询广播频道FM 97.5的频率为97.5 MHz，在空气中，这个频道的波长约为3.08 m
B.“神舟十六号”于5月30日9时31分在酒泉卫星发射中心发射成功，从发射到预定轨道过程中，是以声波的形式和地面指挥中心保持信息传递的
C.水能是可再生能源，南充市内已建成规模较大的新政和沙溪水电站，大大缓解了市民的用电压力
D.核废料仍具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方
B
11.青海省位于我国西部，拥有极其丰富的太阳能、风能、水能等多种清洁能源。图中不属于利用清洁能源发电的是 　甲　 （选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）图，其中丙图是将 　机械　 能转化成电能。
　 　 　
甲：火力发电 乙：光伏发电　丙：风力发电 丁：水力发电
甲　
机械　
12.我省农业已进入智能化时代，农用机械可以通过北斗导航系统实现精准作业。如图为一架无人机在农田中喷洒农药时的情景，无人机载满农药时的总质量为45 kg。g取10 N/kg，试问：
（1）北斗导航系统是利用 　电磁　 波传递信息的。水平匀速飞行的无人机在喷洒农药的过程中，该喷药无人机的机械能 　减小　 （选填“增大”“减小”或“不变”），无人机相对于 　地面　 是运动的。
电磁　
减小　
地面　
（2）载满农药的无人机不工作时，静止在水平地面上，底部支架与地面的总接触面积为90 cm2，它对地面的压强是多大？
解：（2）载满农药的无人机不工作时，静止在水平地面上，它对地面的压力：F＝G＝mg＝45 kg×10 N/kg＝450 N，
它对地面的压强：p＝＝＝5×104 Pa。
（3）无人机在农田上方持续喷洒农药时，以5 m/s的速度沿水平方向做匀速直线运动。无人机载满农药时所载农药的质量为20 kg，每分钟喷洒的农药量为2 kg，则无人机从开始喷洒农药到喷洒完毕，飞行的路程是多少？
解：（3）所需时间：t＝＝10 min，
飞行的路程：s＝vt＝5 m/s×10×60 s＝3 000 m。　
13.（2023·贵州）随着汽车科技的不断进步，混合动力汽车（简称：混动汽车）逐渐受到人们的青睐，目前广泛使用的混动汽车主要部件有：汽油机、蓄电池、电动机等，它们单独或组合向汽车提供动力。混动汽车有串联式和并联式等种类。
串联式混动汽车的工作流程如图1甲所示，蓄电池可单独向电动机提供电能驱动汽车；汽油机仅带动发电机发电，产生的电能一部分输入电动机驱动汽车，另一部分还能通过发电机向蓄电池充电。
甲
并联式混动汽车的工作流程如图1乙所示，汽油机和电动机分属两套独立的工作系统，蓄电池通过电动机能单独驱动汽车，汽油机也能直接给汽车提供动力，两套系统还能同时工作驱动汽车。
乙
（1）若某混动汽车匀速行驶10 km用时0.2 h，则其速度是多少？
解：（1）速度：v＝＝＝50 km/h。
（2）若汽油机完全燃烧2 kg汽油，释放的热量是多少？（q汽油＝4.6×107 J/kg）
解：（2）释放的热量：
Q放＝mq＝2 kg×4.6×107 J/kg＝9.2×107 J。
（3）如图2所示是并联式混动汽车内部结构透视图。若系统提供的动力一定，油箱油量或蓄电池电量是否会影响汽车行驶路程的长短？请结合乙图的工作流程，以其中一套工作系统为例，从能量转化的角度结合功的相关知识分析说明。
图2
解：（3）油箱的油量或蓄电池的电量通过能量转化变为汽车所做的功，油量或电量越多，做的功就越多，由公式s＝可知，F一定的情况下，W越多，s就越大，所以会影响。
（4）若两种方式混动汽车的质量相同，相同部件能量转化的效率相同，油电系统同时工作，蓄电池仅处于放电状态且放电情况相同。请对比甲、乙两图的工作流程分析，在汽车整体输出能量相同的情况下，哪种方式混动汽车的效率低？为什么？
解：（4）串联式混动汽车的效率低，因为在混动汽车质量相同，转化效率相同的情况下，并联式和串联式都由蓄电池到电动机再到提供动力，这一部分转化效率相同，但是串联式在汽油机方面是先到发电机再到电动机再到提供动力，而并联式是汽油机直接提供动力，所以串联式混动汽车在能量转化方面损耗更多，效率较低。　

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