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第26讲 信息的传递、能源与可持续发展
目录 考情分析 知识构建 考点突破 考点一 信息传递 知识点01 现代顺风耳—电话 知识点02 电磁波的海洋 知识点03 广播、电视和移动通信 知识点04 越来越宽的信息之路 考点二 能源与可持续发展 知识点01 能源 知识点02 核能 知识点03 太阳能 知识点04 能源与可持续发展
【考情分析】
考点内容 课标要求 热点透视
电话机的工作原理 2.4.6知道电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。知道波长、频率和波速。了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响 对本单元的考查基本上都会出现。其主要考试方向是通过考题，让考生了解电磁波及其应用、对能源的认识、人类利用能源、太阳能和核能及其应用，能源的分类和可持续发展等方面。 本单元的考题一般会和其他考点一起考查。常考题型有选择题、填空题和综合应用题等。从考向出现的概率看主要有：电磁波及其应用、能源及其分类、核能及其应用、太阳能及其应用、可再生与不可再生能源以及可持续发展等。
模拟信号和数字信号
电磁波的产生和利用
现代通讯技术
能源及其分类 1.3.2知道原子是由原子核和电子构成的，了解原子的核式结构模型； 3.6.2知道核能的特点和核能利用可能带来的问题
核能及其利用
太阳能的来源 3.6.1列举常见的不可再生能源和可再生能源； 3.6.3从能源开发与利用的角度体会可持续发展的重要性
太阳能的利用
可再生能源与不可再生能源
能源与可持续发展
命题预测 在2025年湖南物理中考里，《信息的传递、能源与可持续发展》部分考查题型或覆盖选择题、填空题与简答题。选择题中，大概率会考查电磁波的应用辨析，如判断不同设备传递信息的方式是否为电磁波，或考查电磁波传播速度、波长与频率的关系；也可能考查能源的分类，让学生区分一次能源、二次能源，可再生能源、不可再生能源，以及核能、太阳能等能源的特点与应用。填空题可能涉及电磁波在常见通信场景中的应用，像卫星通信、网络通信等；还可能考查能源的分类判断，以及能量转化和转移的方向性实例。简答题或许会要求学生结合实际生活，阐述能源的利用对环境的影响，或者设想未来理想的能源。备考时，同学们要牢记电磁波和能源的相关概念、原理及特点，多联系生活实例，强化对知识的理解与运用。
【知识建构】
【考点突破】
考点一 信息传递
知识点01 现代顺风耳—电话
知识点02 电磁波的海洋
1.电磁波
2.电磁波家族及电磁波的应用
（1）电磁波家族及电磁波的应用：各种光和射线都是波长不同的电磁波。电磁波波长从大到小依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。
（2）无线电波
①定义：电磁波中通常用于广播、电视和移动电话的，频率为数百千赫至数百兆赫的那部分，叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）。
②特点：无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长把无线电波又分成几个波段：长波、中波、短波和微波。
知识点03 广播、电视和移动通信
1.广播、电视和移动通信
2.电视信号的发射和接收过程可以用框图表示
3.广播、电视、移动电话信号传递的异同
相同点 不同的
载体 发射过程 接收过程 信号形式 载体电磁波的特点 发射和接收设备
广播 电磁波 信号转换、调制、天线发射 天线接收、调谐、解调 音频信号 频率最小 广播电台发射、收音机接收
电视 音频信号和视频信号 频率较小 电视台发射、电视机接收
移动 电话 各种形式的信号 频率最大 移动电话发射、接收，基地台转接
知识点04 越来越宽的信息之路
1.电磁波给人类生活带来日新月异变化的同时，也带来了电磁污染。长期使用如图所示的通信设备，会对人体健康产生影响的是（　　）
A．摇柄电话 B．拨号电话
C．移动电话 D．按键电话
2.如图所示为一种老式电话机，关于电话机话筒和听筒这两部分的作用，下列说法正确的是（ ）
A．话筒能将声信号转化为电信号 B．听筒能将声信号转化为电信号
C．话筒和听筒都能将声信号转化为电信号 D．话筒和听筒都能将电信号转化为声信号
3.关于电话的工作过程，下列说法中不正确的是（　　）
A．话筒利用电磁感应现象，把机械能转化为电能
B．听筒利用通电导体在磁场中受力运动，把电能转化为机械能
C．话筒把声信息直接传递到听筒引起听觉的反应
D．听筒把电信息还原成声信息
4.最简单的电话是由 和 组成的，话筒把声音变成随声音变化的电流，电流沿着 把信息传到远方．现在的电话话筒种类很多，它们都是把 信号变成了 信号．在另一端电流使听筒的薄铁膜片振动，携带信息的电流就变成了声音．听筒种类也很多，它们都是把 信号变成 信号。
5.关于信息、能源和材料，下列说法正确的是（　　）
A．光导纤维是超导材料制成的
B．“华龙一号”第三代核电站是利用核聚变释放的能量来发电的
C．“莫尔斯电码”和交警指挥交通的手势都属于数字信号
D．我国南海海域深处蕴藏的大量“可燃冰”属于可再生能源
6.关于信息的传递，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波只能传递图像信号 B．模拟信号比数字信号抗干扰能力强
C．时断时续的电流能够产生电磁波 D．5G电磁波通讯信号比4G的传播的快
7.随着我国科技的进步，5G网络通信在不断应用到生活中，下列有关5G网络技术的说法正确的是（　　）
A．5G网络通信在传递信息时通过光导纤维传输
B．5G技术和4G技术都是采用数字信号传递信息
C．5G信号不是由迅速变化的电流产生的
D．5G信号在真空中的传播速度比4G信号快
8..如图所示为电影《英雄儿女》中英雄人物王成用步话机呼叫我军炮火场景“为了胜利向我开炮”步话机通讯是用 传递信息，根据当时的技术步话机传递的是 （选填“数字信号”或“模拟信号”），步话机是用电池供电，电能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
9.（2024·江苏徐州·三模）嫦娥五号“月面起飞”载入史册，“旗开月表”振奋人心，“采撷月壤”荣誉归来，航天工作者对航天器实行这一系列指令操作依靠的是（　　）
A．超声波 B．电磁波 C．次声波 D．红外线
10.（2024·广东汕头·模拟预测）手机为人们日常生活提供便利，但是不控制看手机的时间，会影响人们的健康，手机传递信息依靠的是（　　）
A．电磁波 B．超声波 C．次声波 D．红外线
11.（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）2024年4月30日17时46分，神舟十七号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。在整个返回过程中宇航员可以通过 （选填“超声波”或“电磁波”）与地面指挥中心取得联系，返回舱在通过大气层的过程中，与大气层发生剧烈摩擦，通过 （选填“热传递”或“做功”）的方法增大了返回舱的内能。
12.（2024·四川内江·三模）电磁波在真空中的传播速度为 km/s，用收音机收听某广播电台节目时，已知这套节目的发射频率为600kHz，则这套节目用来发射信号的电磁波的波长是 m。
13.（2024·四川成都·一模）从古至今，人类活动离不开对信息的收集、传递和使用。下列说法错误的是（　　）
A．手机只能发射电磁波，不能接收电磁波
B．“北斗”卫星导航系统是利用电磁波传递信息的
C．5G技术采用无线电波传输信息，无线电波是电磁波
D．光纤通信是利用光在光导纤维中进行多次反射来传递信息的
14.（2024·广西钦州·一模）我国智能手机的出货量名列世界前茅，以下关于智能手机的说法正确的是（　　）
A．智能手机是通过电磁波通信的
B．智能手机使用的是模拟信号
C．使用智能手机连续长时间上网对眼睛没有伤害
D．给智能手机充电将化学能转化为电能
15.我国科研团队利用（米口径球面射电望远镜）发现了世界首例持续活跃的快速射电暴。快速射电暴（）是宇宙无线电波段最剧烈的爆发现象。下列说法正确的是（　　）
A．无线电波只能在真空中传播
B．无线电波的传播速度小于光的传播速度
C．如果有外星人，FAST可以收到外星人利用电磁波给我们传递的信息
D．FAST可先后收到火星、月球、太阳系外的脉冲星同时发出的无线电波
考点二 能源与可持续发展
知识点01 能源
1.能源：一般而言，能够提高能量的物质资源都可以叫做能源。煤、石油、天然气是当今人类利用的主要能源。
2.常见能源
（1）化石能源：我们今天使用的煤、石油、天然气，是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。
（2）生物质能：生物质能是蕴藏在生物质（是各种生命产生或构成生命体的有机质的总称）中的能量，是绿色植物经过光合作用储存在生物质内部的能量，如柴薪、秸秆、动物粪便等。生物质能是人类利用最早、利用时间最长的能源，实际上也是化学能的一种。
（3）太阳能：由太阳辐射提供的能量。
（4）风能：自然界中空气的流动所具有的能量。
（5）地热能：地球内部高温熔岩所具有的能量，常通过地下水或喷发的熔岩送到地面从而被人们利用。
（6）电能：电流能以各种形式做功，所以电具有的能量叫做电能。
3.能源的分类
能源从不同角度可以划分为不同的类别。按能源的获取方式，可将能源分为一次能源和二次能源。
（1）一次能源：可以直接从自然界获得的能源是一次能源，如化石能源（包括煤、石油、天然气）、水能、风能、太阳能、地热能、生物质能以及核能等。其中煤、石油和天然气是当今世界一次能源的三大支柱，构成了全球能源家族结构的基本框架。
（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源叫二次能源，如电能、酒精、汽油、煤油、焦炭等。
4.能源危机
（1）原因：①化石能源储量并不丰富；②化石能源的开发利用后不能再生。
（2）应对措施：面对目前的能源形式，解决能源问题主要出路有：一是提高能源利用率，做到科学开发，解决使用；二是开发和利用新能源，如太阳能、风能、地热能等。
5.开发利用新能源
已探测数据表明，目前作为人类主要的能源的化石能源储量并不丰富，所以，开发新能源、更好的利用已知能源，是全球范围内的重要课题。随着第三次能源革命序幕的拉开，核能成为主要能源。同时人类正着力开发取之不尽用之不竭的太阳能，并取得了重大成就。核能、太阳能的开发和利用为人类的能源问题找到了新的出路。
知识点02 核能
1.原子的结构
（1）原子位于其中心的原子核和绕原子核高速运动核外电子组成，原子核比原子小得多，其半径只相当于原子的十万分之一。
（2）原子核几乎集中了原子的全部质量。
（3）原子核带正电，电子带负电，它们所带的电荷量相等，整个原子呈电中性，对外不显示电性。
（4）原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟核外电子相等，中子不带电。从质量上讲，质子与中子质量几乎相等，一个质子的质量大约是电子质量的1836倍。质子和中子构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中央。如图所示是锂和铍的原子结构示意图。
2.核能
（1）质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，要使他们它们分裂或结合极其困难，因此原子核十分牢固。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。释放核能的方式有两种：核裂变、核聚变。
（2）核能是直接从自然界获得的，属于一次能源。核能也属于新能源。
3.裂变
用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。
4.链式反应
（1）类比理解链式反应
将火柴搭成图甲所示的结构，点燃第一根火柴会引燃两根火柴，接着会引燃四根火柴…
甲 乙
（2）链式反应
如图乙所示，一个铀235原子核在一个中子轰击下发生裂变，释放出核能，同时产生几个新的中子，这几个新的中子又轰击其他铀核，导致其他铀核发生裂变，产生更多的中子…裂变反应将自动进行下去，参与反应的铀核数量越来越多，释放出巨大的能量。
5.裂变的利用
（1）核电站
①核反应堆及核电站的工作原理
如图所示，控制链式反应的速度，使核能能够缓慢、平稳地释放的装置，叫做核反应堆。核反应堆是核电站的核心设备，它以铀为燃料。利用核反应堆中放出的核能先生成高温蒸汽，在驱动汽轮机带动发电机发电。
②核反应堆中的能量转化
③核电站的特点
a.消耗的热量少，产生的能量巨大；
b.产生废渣少，对大气基本无污染；
c.核反应会产生危害极大的射线，因而要采取严格的安全措施。
（2）原子弹
链式反应如果不加控制，大量原子核就会在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量，以致引起威力强大的爆炸。原子弹就是根据这一原理制成的。
6.聚变（热核反应）
将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子组成）与氚核（由一个质子和两个中子组成），在超高温下结合成新的原子核-氦核，也会释放出巨大的核能（如图所示），这就是聚变。聚变反应要求一开始就要有很高的温度，因此核聚变也称为热核反应。
（1）聚变的应用
大量氢核的聚变，可以在瞬间放出惊人的能量。氢弹就是利用核聚变原理制造的已知比原子弹威力还要大的核武器。迄今，人们还不能像控制核裂变那样，使核聚变在人工控制条件下进行。科学家经过几十年的艰苦探索，已经取得一定进展，但要真正安全、和平的利用核聚变所释放的核能，还要做长期艰苦的努力。
（2）可控核聚变释放的核能作为一种新能源，具有显著的特点
1）燃料丰富且运营成本低，核聚变的燃料之一—氘核在海水中大量存在，足以供全世界使用几百亿年。
2）不污染环境，是一种真正的清洁能源。
（3）裂变与聚变的比较
比较 裂变 聚变
定义 较大的原子核分裂为较小的原子核的过程 质量很小的原子核结合成较大一种的过程
条件 用中子轰击较大的原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
是否可以控制 可利用核反应堆控制链式反应的速度 目前，核聚变速度还不能人为控制
应用 原子弹、核电站 氢弹
（4）核能的特点
核能的优点 （1）储量丰富，核能总量十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足； （2）核燃料能量密集，便于储运； （3）不排放污染气体，不会造成空气污染； （4）不排放二氧化碳气体，不会加重地球温室效应。
核能的缺点 （1）核能属于一次能源，会越用越少； （2）一旦发生核泄漏，会对地球生物造成严重的危害； （3）核反应堆中会产生核废料，在治理核废料过程中，代价较高。
选址及废物处理 （1）核电站一般建在能源需求量大，而且能源十分缺乏的地区； （2）核电站建在离人群较远的地方，避免对人畜造成伤害； （3）核废料要特殊处理后深埋在人烟稀少的地方。
知识点03 太阳能
1.太阳能的产生—氢核聚变
在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。因此可以讲，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，所以说，太阳是一个巨大的“核能火炉”。
2.太阳能的传递—热辐射
太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约6000℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。
3.太阳的寿命
太阳这个巨大的“核能火炉”已经燃烧了近50亿年，目前它正处于壮年，要再过50亿年才会燃尽自己的核燃料。可以说，太阳能几乎是取之不尽用之不竭的。
4.太阳是人类能源的宝库
地球上除核能、地热能和潮汐能以外的能源基本上都来自于太阳能，所以说太阳是人类的能源宝库。
（1）化石能源的形成
远古时期的陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了煤和石油（如图所示）。在石油形成过程中还放出天然气。今天我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能。也就是说，化石能源间接地来源于太阳能。
（2）地球上的风能、水能（江、河湖泊等水体）、生物质能的来源
地球上的风能、水能、生物质能等都来自于太阳能。
1）风能的形成：由于太阳照射到地球时，地面上各个位置受热不均匀，空气的冷暖程度就不一样。暖空气膨胀变轻后上升，冷空气变冷后变重下降，这样冷暖空气流动形成了风。风能来源于太阳能。
2）水能的形成：地表水在太阳的照射下，吸热蒸发变成水蒸气上升到高空中，液化形成的小水滴悬浮在高空中形成云；云中的小水滴聚集，凝结成大水滴下落形成雨，雨滴降落到地面汇入江、河、湖海中而流动，从而有了水的动能。水能来源于太阳能。
3）生物质能的形成：植物通过光合作用将太阳能以化学能的形式存储在植物体内，人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命。生物质能来源于太阳能。
可见，人类利用风能、水能、生物质能等其实都是间接地利用太阳能。
5.太阳能的利用：太阳能的利用就是将太阳能转化为其他形式的能。
（1）太阳能的间接利用
由于化石能源、水能、风能、生物质能等都来源于太阳能，所以人类利用这些能源，实际上都是间接地利用太阳能。
（2）太阳能的直接利用：目前直接利用太阳能方式主要有：一种是光热转换，一种是光电转换。
1）光热转换
通过集热器直接利用太阳能进行加热，直接把太阳能转化为内能加以利用。例如，生活中的太阳能热水器、太阳灶、太阳能温室等。
太阳能热水器 太阳能灶
2）光电转换
光电转换是把太阳能转化为电能再加以利用，一般是通过太阳能电池来实现的。能将光能直接转化为电能的太阳能电池可作为人造卫星、航标灯、交通信号灯、晶体管收音机等的电源。现在不少城市大规模使用的太阳能路灯也是依靠太阳能电池来工作的。
6.太阳能的优缺点：能直接利用太阳能作为一种新能源，有一定的缺点，但具有其他能源不可比拟的优点。
优点 清洁无污染 太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来任何污染
分布广、获取方便 太阳能分布广，不需要挖掘、开采和运输
持久、可再生 太阳能取之不尽用之不竭，太阳能内部的热核反应还足以持续50亿年之久，是人类可以利用的最丰富的新能源
缺点 分散 太阳能到达地球上时非常分散，接收装置需要有相当大的接收面积，提高了接收装置的造价
不稳定 太阳能的利用受天气、昼夜、地理位置的影响很大，而且还必须有储存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使经济效益降低
转换效率低 太阳能的转换效率较低
知识点04 能源与可持续发展
1.人类在消耗各种能源时，不可避免地会对环境造成影响。主要体现在以下几个方面：
热污染 化石能源在使用中产生大量的内能，其中未被利用的能量会造成热污染。例如，汽车尾气就是造成城市热岛效应的因素之一。
大气污染 化石能源在使用中会产生一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、粉尘等，会造成大气的污染，形成酸雨，导致水、土壤的酸化，对植物、建筑物、金属构件造成危害。
温室效应 使用化石能源的过程中会产生大量的二氧化碳，使空气中的二氧化碳浓度增加，进一步加剧地球的温室效应。
生态破坏 一些欠发达地区过分依赖柴薪能源，破坏了森林和植被，加剧水土流失和土地荒漠化。
有害辐射 核能的开发和利用，也不是绝对清洁和安全的，处理不当或遇到特殊情况（如地震）发生核泄漏时，会对环境造成严重的辐射危害。
2.能源与可持续发展
为了减少能源消耗造成的环境污染问题，必须对能源的开发和利用有可持续发展的意识。可持续发展就是既要考虑当前发展需要，又要考虑未来发展的需要，不能以牺牲后人的利益为代价来满足当代人的需求。提高能源利用率，依靠科技进步，改进能源结构，开发、推广清洁的可再生能源，发展新的理想能源已成为世界各国实现可持续发展的当务之急。
3.不可再生能源和可再生能源
种类 概念 常见能源
不可再生能源 化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短时间内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源 煤、石油、天然气、核能
可再生能源 风能、水能等可以在自然界里源源不断地得到，这类能源称之为可再生能源 风能、水能、太阳能、生物质能
4.未来的理想能源
未来的理想能源要能够大规模替代煤、石油、天然气等常规能源，必须满足以下四个条件：
（1）必须满足够丰富，可以保证长期使用；
（2）必须满足够便宜，可以保证多数人用得起；
（3）相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；
（4）必须满足安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
目前新能源的利用技术还不够成熟，还不能完全替代化石能源，如太阳能、核能的开发利用等，另外有可能还存在没有被人类发现的新能源，亟待人们去开发、利用。
1.（2024·河北·模拟预测）人类的发展离不开能源，实现“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。综合实践活动中，同学们对能源的有关问题进行了讨论，下列说法正确的是（　　）
A．太阳能电池可以将太阳能转化为电能
B．目前，核电站利用核聚变释放的核能发电
C．煤、石油、天然气、地热能是可再生能源
D．电动汽车替代燃油汽车，会增加碳的排放
2.（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）下列有关能量的分析中，不正确的是（　　）
A．太阳能风扇帽使用过程中的能量转化为太阳能转化为机械能
B．原子弹爆炸其原理是核裂变
C．潮汐能是一种不可再生能源
D．在常温条件下热水杯中的冰块不会变多，只能变少，这是由于能量的转移具有方向性
3.（2024·贵州贵阳·二模）我国工业化、城市化、现代化的快速发展，使能源的需求不断增加。因此，开发和利用可再生能源尤其重要，下列四种能源中属于可再生能源的是（　　）
A．煤 B．石油 C．太阳能 D．天然气
4.（2024·黑龙江绥化·二模）如图所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，创造世界新纪录。在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。“东方超环”的反应原理与太阳类似，通过 （填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能，核能属于 （填“一次”或“二次”）能源。
5. 先进技术 （2024·广东汕头·二模）“柔性太阳电池阵”是我国空间站天和核心舱上的核心技术之一，它可以把属于 （选填“可”或“不可”）再生能源的太阳能转化为 能．太阳能电池的主要材料是硅，它是 （选填“导体”“半导体”或“超导体”）。
6.（2024·河南安阳·模拟预测）下列对能量、能源的理解正确的是（　　）
A．能量是守恒的，所以不需要节约能源 B．化石能源属于可再生能源
C．水能、风能都是可循环利用的绿色能源 D．目前核电站利用核聚变释放核能
7.（2024·新疆乌鲁木齐·一模）原子弹和氢弹爆炸时释放核能的方式依次是（ ）
A．核裂变 核聚变 B．核聚变 核裂变
C．核裂变 核裂变 D．核聚变 核聚变
8.（2024·山东济宁·二模）中国“人造太阳”——大型核实验装置（EAST）的核反应原理与太阳类似。如图所示，超导线圈中的强大 产生强磁场，被强磁场约束在真空室内的氘核和氚核发生核 （选填“裂变”或“聚变”）反应，释放巨大能量，产生上亿度高温。
9.（2024·广东云浮·一模）“华龙一号”是我国具有完全自主知识产权的三代压水堆核电创新成果。“华龙一号”核电站是利用核 时释放出的大量核能来发电的，核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。发电机的工作原理是法拉第发现的 。
10.（2024·河南商丘·模拟预测）如图是太阳能LED照明路灯。这种路灯的灯杆顶端是太阳能电池板，每当夜幕降临，太阳能路灯同时亮起。下列说法正确的是（　　）
A．太阳能是通过太阳内部核聚变反应而来的
B．LED路灯主要是由超导材料制成的
C．太阳能电池板将电能转化为太阳能
D．路灯的工作与否是通过紫外线控制的
11.（2024·广东汕头·二模）太阳能照明路灯所用的LED灯泡是一种发光二极管，由半导体材料制成，具有 导电的性质；发光过程中温度较 ；能量转换效率较高．太阳能清洁无污染，来源于太阳内部的氢原子核发生 （填“裂变”或“聚变”）释放出的巨大能量。
12.（2024·山东聊城·一模）如图是我国天宫号空间站在轨运行的场景。空间站靠我国自主研发的太阳能电池板来供电工作，太阳能来源于太阳内部发生的核 变；太阳能是 （选填“可再生”、“不可再生”）能源。
13.（2024·广东江门·二模）如图所示是试验中的无人驾驶太阳能汽车，下列有关说法不正确的是（　　）
A．测试人员可以通过电磁波远程操控汽车
B．太阳能电池将太阳能直接转化为电能
C．太阳能是一种不可再生能源
D．太阳能汽车在快速行驶时对地面的压力比静止时小
14.（2024·湖北·一模）如图所示是一种利用新能源的路灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。你认为这种设计最合理的解释是（ ）
A．小风扇是一个美化城市的时尚装饰
B．太阳能电池同时向小风扇和路灯供电
C．小风扇可以给太阳能电池板散热，提高光电转换效率
D．小风扇是利用风力发电，它和太阳能电池共同向路灯供电
15.（2024·江苏苏州·二模）我国空间站“天和核心舱”在海南文昌发射场成功发射，其太阳能电池帆板是直接将太阳能转化为电能，太阳能来自内部的氢原子核发生 （选填“裂变”“聚变”）而释放能量；2021年5月15日，天问一号抵达火星表面，降落时需要减速，这是通过反推发动机向 （选填“上”“下”）喷气完成的。
16.（2024·湖南岳阳·二模）2024年2月初春运期间，湖南省由于暴雪天气的影响，高铁停运，乘客无法下车，为了能让坐高铁的乘客正常出行，铁路部门用绿皮火车头带动高铁正常运行，这引起了人们的好奇和思考。下列说法中正确的是（　　）
A．绿皮火车的动力源是内燃机，其在压缩冲程中，内能转化为机械能
B．高铁是靠电力驱动，电能属于二次能源
C．内燃机的燃料属于可再生能源
D．一般情况下内燃机的效率高于电动机的效率
17.（2024·青海·二模）关于能源、电磁波与信息技术，下列叙述正确的是（　　）
A．石油属于可再生资源
B．目前核电站都是通过聚变反应来利用核能
C．微波炉是利用电流的热效应对食物进行加热的
D．微波、红光、紫外线都是电磁波
18.（2024·海南海口·模拟预测）目前，国家提倡“低碳生活”，以下行为不符合此理念的是（　　）
A．洗手后随手关水龙头
B．离开教室随手关灯
C．为了方便使用一次性筷子
D．夏天教室里的空调温度设置为26℃
19.（2024·江苏盐城·一模）下列能源中都属于清洁能源的是（ ）
A．风能、太阳能 B．天然气、石油
C．煤炭、风能 D．石油、太阳能
20.（2024·河南焦作·二模）如图所示，碳的耗用量称为“碳足迹”。一般情况下，排放的二氧化碳越多，以及我们所使用的消耗品。以下做法可以减少“碳足迹”的是（　　）
A．减少一次性餐具的使用 B．以私家车出行代替公共交通工具
C．大量使用天然气等燃料 D．将生活垃圾进行焚烧处理
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第26讲 信息的传递、能源与可持续发展
目录 考情分析 知识构建 考点突破 考点一 信息传递 知识点01 现代顺风耳—电话 知识点02 电磁波的海洋 知识点03 广播、电视和移动通信 知识点04 越来越宽的信息之路 考点二 能源与可持续发展 知识点01 能源 知识点02 核能 知识点03 太阳能 知识点04 能源与可持续发展
【考情分析】
考点内容 课标要求 热点透视
电话机的工作原理 2.4.6知道电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。知道波长、频率和波速。了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响 对本单元的考查基本上都会出现。其主要考试方向是通过考题，让考生了解电磁波及其应用、对能源的认识、人类利用能源、太阳能和核能及其应用，能源的分类和可持续发展等方面。 本单元的考题一般会和其他考点一起考查。常考题型有选择题、填空题和综合应用题等。从考向出现的概率看主要有：电磁波及其应用、能源及其分类、核能及其应用、太阳能及其应用、可再生与不可再生能源以及可持续发展等。
模拟信号和数字信号
电磁波的产生和利用
现代通讯技术
能源及其分类 1.3.2知道原子是由原子核和电子构成的，了解原子的核式结构模型； 3.6.2知道核能的特点和核能利用可能带来的问题
核能及其利用
太阳能的来源 3.6.1列举常见的不可再生能源和可再生能源； 3.6.3从能源开发与利用的角度体会可持续发展的重要性
太阳能的利用
可再生能源与不可再生能源
能源与可持续发展
命题预测 在2025年湖南物理中考里，《信息的传递、能源与可持续发展》部分考查题型或覆盖选择题、填空题与简答题。选择题中，大概率会考查电磁波的应用辨析，如判断不同设备传递信息的方式是否为电磁波，或考查电磁波传播速度、波长与频率的关系；也可能考查能源的分类，让学生区分一次能源、二次能源，可再生能源、不可再生能源，以及核能、太阳能等能源的特点与应用。填空题可能涉及电磁波在常见通信场景中的应用，像卫星通信、网络通信等；还可能考查能源的分类判断，以及能量转化和转移的方向性实例。简答题或许会要求学生结合实际生活，阐述能源的利用对环境的影响，或者设想未来理想的能源。备考时，同学们要牢记电磁波和能源的相关概念、原理及特点，多联系生活实例，强化对知识的理解与运用。
【知识建构】
【考点突破】
考点一 信息传递
知识点01 现代顺风耳—电话
知识点02 电磁波的海洋
1.电磁波
2.电磁波家族及电磁波的应用
（1）电磁波家族及电磁波的应用：各种光和射线都是波长不同的电磁波。电磁波波长从大到小依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。
（2）无线电波
①定义：电磁波中通常用于广播、电视和移动电话的，频率为数百千赫至数百兆赫的那部分，叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）。
②特点：无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长把无线电波又分成几个波段：长波、中波、短波和微波。
知识点03 广播、电视和移动通信
1.广播、电视和移动通信
2.电视信号的发射和接收过程可以用框图表示
3.广播、电视、移动电话信号传递的异同
相同点 不同的
载体 发射过程 接收过程 信号形式 载体电磁波的特点 发射和接收设备
广播 电磁波 信号转换、调制、天线发射 天线接收、调谐、解调 音频信号 频率最小 广播电台发射、收音机接收
电视 音频信号和视频信号 频率较小 电视台发射、电视机接收
移动 电话 各种形式的信号 频率最大 移动电话发射、接收，基地台转接
知识点04 越来越宽的信息之路
1.电磁波给人类生活带来日新月异变化的同时，也带来了电磁污染。长期使用如图所示的通信设备，会对人体健康产生影响的是（　　）
A．摇柄电话 B．拨号电话
C．移动电话 D．按键电话
【答案】C
【详解】ABD．摇柄电话、拨号电话以及按键电话都是固定电话，固定电话是利用电现象和声现象之间的联系来工作的，不会对人体健康产生影响，故ABD不符合题意；
C．是移动电话，移动电话是利用电磁波来工作的，过量的电磁波会造成电磁辐射，会对人体造成伤害，故C符合题意。
故选C。
2.如图所示为一种老式电话机，关于电话机话筒和听筒这两部分的作用，下列说法正确的是（ ）
A．话筒能将声信号转化为电信号 B．听筒能将声信号转化为电信号
C．话筒和听筒都能将声信号转化为电信号 D．话筒和听筒都能将电信号转化为声信号
【答案】A
【详解】AD．电话的话筒把声音信号转变为强弱变化的电流的信号传递出去，故A正确，D错误；
BC．电话的听筒是把变化的电流转化为声音的装置，故BC错误。
故选A。
3.关于电话的工作过程，下列说法中不正确的是（　　）
A．话筒利用电磁感应现象，把机械能转化为电能
B．听筒利用通电导体在磁场中受力运动，把电能转化为机械能
C．话筒把声信息直接传递到听筒引起听觉的反应
D．听筒把电信息还原成声信息
【答案】C
【详解】A．当对着话筒说话时，与膜片相连的线圈在磁场中振动时，切割磁感线，此时电路中产生随声音的高低强弱变化的感应电流，所以话筒的工作原理是电磁感应现象，把机械能转化为电能，故A正确，不符合题意；
B．听筒里面有电磁铁，利用通电导体在磁场中受力而振动，把电能转化为机械能，故B正确，不符合题意；
C．话筒是把声信息变成电流，通过电流传递到听筒，听筒再把电流信号转化成声音信号，引起听觉的反应，故C错误，符合题意；
D．听筒是把电信息还原成声信息，故D正确，不符合题意。
故选C。
4.最简单的电话是由 和 组成的，话筒把声音变成随声音变化的电流，电流沿着 把信息传到远方．现在的电话话筒种类很多，它们都是把 信号变成了 信号．在另一端电流使听筒的薄铁膜片振动，携带信息的电流就变成了声音．听筒种类也很多，它们都是把 信号变成 信号。
【答案】 话筒 听筒 导线 声 电 电 声
【详解】[1][2][3]最简单的电话装置是由听筒、话筒组成，它们应串联在电路中。电话的话筒把声音的信号转变为强弱变化的电流的信号沿着电话线，即导线传递出去，再通过听筒把强弱变化的电流信号变成声音的信号，把传输的声音还原出来。
[4][5][6][7]通过对电话的了解可知，现在的电话话筒种类很多，它们都是把声信号变成了电信号，在另一端电流使听筒的薄铁膜片振动，携带信息的电流就变成了声音，听筒种类也很多，它们都是把电信号变成声音信号。
5.关于信息、能源和材料，下列说法正确的是（　　）
A．光导纤维是超导材料制成的
B．“华龙一号”第三代核电站是利用核聚变释放的能量来发电的
C．“莫尔斯电码”和交警指挥交通的手势都属于数字信号
D．我国南海海域深处蕴藏的大量“可燃冰”属于可再生能源
【答案】C
【详解】A．光导纤维为玻璃纤维，不是超导体，是利用光的反射工作的，故A错误；
B．“华龙一号”第三代核电站是利用核裂变释放的能量来发电的，故B错误；
C．数字信号是离散时间信号的数字化表示其信号的自变量、因变量都是离散的，“莫尔斯电码”和交警指挥交通的手势都属于数字信号，故C正确；
D．我国南海海域深处蕴藏的大量“可燃冰”随着开采会逐渐减小，短时间不能得到补充，属于不可再生能源，故D错误。
故选C。
6.关于信息的传递，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波只能传递图像信号 B．模拟信号比数字信号抗干扰能力强
C．时断时续的电流能够产生电磁波 D．5G电磁波通讯信号比4G的传播的快
【答案】C
【详解】A．电磁波能传递声音信号，也能传递图像信号，故A错误；
B．通信的信号有两种，即数字信号和数字信号，数字信号比模拟信号抗干扰能力强，故B错误；
C．电流的迅速变化会在空间产生电磁波，时断时续的电流在不断变化，因此能够产生电磁波故，故C正确；
D．5G比4G电磁波通讯信号携带的信息量更大，单位时间传输信息的速度更快，但电磁波传播的速度不变，真空中所有电磁波传播速度均等于光速，故D错误。
故选C。
7.随着我国科技的进步，5G网络通信在不断应用到生活中，下列有关5G网络技术的说法正确的是（　　）
A．5G网络通信在传递信息时通过光导纤维传输
B．5G技术和4G技术都是采用数字信号传递信息
C．5G信号不是由迅速变化的电流产生的
D．5G信号在真空中的传播速度比4G信号快
【答案】B
【详解】A．5G网络通信是依靠电磁波传递信息，电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质，不用通过光导纤维传输，故A错误；
B．5G技术和4G技术都是采用数字信号传递信息，但5G技术比4G技术传输速度快，故B正确；
C．5G信号属于电磁波，电磁波是由迅速变化的电流产生的，故C错误；
D．任何频率的电磁波在真空中传播的速度都一样，等于光速，故D错误。
故选B。
8..如图所示为电影《英雄儿女》中英雄人物王成用步话机呼叫我军炮火场景“为了胜利向我开炮”步话机通讯是用 传递信息，根据当时的技术步话机传递的是 （选填“数字信号”或“模拟信号”），步话机是用电池供电，电能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
【答案】 电磁波 模拟信号 二次
【详解】[1][2]步话机通讯属于无线通讯，是利用电磁波传递信息的；数字信号比模拟信号出现的晚，且有更多的优势，根据当时的技术步话机传递的是模拟信号。
[3]电能无法从自然界直接大量获得，需要通过消耗一次能源来获得，属于二次能源。
9.（2024·江苏徐州·三模）嫦娥五号“月面起飞”载入史册，“旗开月表”振奋人心，“采撷月壤”荣誉归来，航天工作者对航天器实行这一系列指令操作依靠的是（　　）
A．超声波 B．电磁波 C．次声波 D．红外线
【答案】B
【详解】由于电磁波能在真空中传播，传播速度快，传播范围广，所以航天工作者对航天器实行这一系列指令操作，传递信息传递依靠的是电磁波，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
10.（2024·广东汕头·模拟预测）手机为人们日常生活提供便利，但是不控制看手机的时间，会影响人们的健康，手机传递信息依靠的是（　　）
A．电磁波 B．超声波 C．次声波 D．红外线
【答案】A
【详解】手机是人们常用的通讯工具，传递信息依靠的是电磁波，故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。
11.（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）2024年4月30日17时46分，神舟十七号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。在整个返回过程中宇航员可以通过 （选填“超声波”或“电磁波”）与地面指挥中心取得联系，返回舱在通过大气层的过程中，与大气层发生剧烈摩擦，通过 （选填“热传递”或“做功”）的方法增大了返回舱的内能。
【答案】 电磁波 做功
【详解】[1]电磁波不需要介质就可以在空间中传播，电磁波可以传递信息，因此在整个返回过程中宇航员可以通过电磁波与地面指挥中心取得联系。
[2]改变内能的两种方式：做功和热传递。做功是能量的转化，热传递是能量的转移。返回舱在通过大气层的过程中，外壳与空气剧烈摩擦，此过程克服摩擦做功，机械能转化为内能，从而使火箭外壳温度升高，内能增大，通过做功方式改变物体的内能。
12.（2024·四川内江·三模）电磁波在真空中的传播速度为 km/s，用收音机收听某广播电台节目时，已知这套节目的发射频率为600kHz，则这套节目用来发射信号的电磁波的波长是 m。
【答案】 3×105 500
【详解】[1]电磁波在真空中的传播速度为
c=3×108m/s=3×105km/s
[2]发射频率为
f=600kHz=6×105Hz
由c=λf可得，波长
13.（2024·四川成都·一模）从古至今，人类活动离不开对信息的收集、传递和使用。下列说法错误的是（　　）
A．手机只能发射电磁波，不能接收电磁波
B．“北斗”卫星导航系统是利用电磁波传递信息的
C．5G技术采用无线电波传输信息，无线电波是电磁波
D．光纤通信是利用光在光导纤维中进行多次反射来传递信息的
【答案】A
【详解】A．手机既能发射电磁波，把信息发出去，又能接收电磁波，接收到信息，故A错误，符合题意；
B．电磁波可以在真空中传播，“北斗”卫星导航系统是利用电磁波传递信息的，故B正确，不符合题意；
C．5G技术采用无线电波传输信息，电磁波是一个大家族，无线电波属于电磁波，故C正确，不符合题意；
D．光纤通信是利用光在光导纤维中进行多次全反射来传递信息的，光在光导纤维中传播时只发生反射，不发生折射，故D正确，不符合题意。
故选A。
14.（2024·广西钦州·一模）我国智能手机的出货量名列世界前茅，以下关于智能手机的说法正确的是（　　）
A．智能手机是通过电磁波通信的
B．智能手机使用的是模拟信号
C．使用智能手机连续长时间上网对眼睛没有伤害
D．给智能手机充电将化学能转化为电能
【答案】A
【详解】A．智能手机是通过电磁波来传递信息的，故A正确；
B．智能手机使用的是数字信号，故B错误；
C．眼睛长时间近距离靠近手机屏幕，使眼睛内的睫状肌、晶状体长期处于绷紧状，容易患近视眼，故C错误；
D．给智能手机电池充电是将电能转化为化学能，故D错误。
故选A。
15.我国科研团队利用（米口径球面射电望远镜）发现了世界首例持续活跃的快速射电暴。快速射电暴（）是宇宙无线电波段最剧烈的爆发现象。下列说法正确的是（　　）
A．无线电波只能在真空中传播
B．无线电波的传播速度小于光的传播速度
C．如果有外星人，FAST可以收到外星人利用电磁波给我们传递的信息
D．FAST可先后收到火星、月球、太阳系外的脉冲星同时发出的无线电波
【答案】C
【详解】A．无线电波可以在真空和其它介质中传播，故A错误；
B．无线电波与光都是电磁波，无线电波的传播速度等于光的传播速度，故B错误；
C．电磁波可以携带信息，如果有外星人，FAST可以收到外星人利用电磁波给我们传递的信息，故C正确；
D．电磁波速度一定，根据可知：FAST可先后收到月球、火星、太阳系外的脉冲星同时发出的无线电波，故D错误。
故选C。
考点二 能源与可持续发展
知识点01 能源
1.能源：一般而言，能够提高能量的物质资源都可以叫做能源。煤、石油、天然气是当今人类利用的主要能源。
2.常见能源
（1）化石能源：我们今天使用的煤、石油、天然气，是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。
（2）生物质能：生物质能是蕴藏在生物质（是各种生命产生或构成生命体的有机质的总称）中的能量，是绿色植物经过光合作用储存在生物质内部的能量，如柴薪、秸秆、动物粪便等。生物质能是人类利用最早、利用时间最长的能源，实际上也是化学能的一种。
（3）太阳能：由太阳辐射提供的能量。
（4）风能：自然界中空气的流动所具有的能量。
（5）地热能：地球内部高温熔岩所具有的能量，常通过地下水或喷发的熔岩送到地面从而被人们利用。
（6）电能：电流能以各种形式做功，所以电具有的能量叫做电能。
3.能源的分类
能源从不同角度可以划分为不同的类别。按能源的获取方式，可将能源分为一次能源和二次能源。
（1）一次能源：可以直接从自然界获得的能源是一次能源，如化石能源（包括煤、石油、天然气）、水能、风能、太阳能、地热能、生物质能以及核能等。其中煤、石油和天然气是当今世界一次能源的三大支柱，构成了全球能源家族结构的基本框架。
（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源叫二次能源，如电能、酒精、汽油、煤油、焦炭等。
4.能源危机
（1）原因：①化石能源储量并不丰富；②化石能源的开发利用后不能再生。
（2）应对措施：面对目前的能源形式，解决能源问题主要出路有：一是提高能源利用率，做到科学开发，解决使用；二是开发和利用新能源，如太阳能、风能、地热能等。
5.开发利用新能源
已探测数据表明，目前作为人类主要的能源的化石能源储量并不丰富，所以，开发新能源、更好的利用已知能源，是全球范围内的重要课题。随着第三次能源革命序幕的拉开，核能成为主要能源。同时人类正着力开发取之不尽用之不竭的太阳能，并取得了重大成就。核能、太阳能的开发和利用为人类的能源问题找到了新的出路。
知识点02 核能
1.原子的结构
（1）原子位于其中心的原子核和绕原子核高速运动核外电子组成，原子核比原子小得多，其半径只相当于原子的十万分之一。
（2）原子核几乎集中了原子的全部质量。
（3）原子核带正电，电子带负电，它们所带的电荷量相等，整个原子呈电中性，对外不显示电性。
（4）原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟核外电子相等，中子不带电。从质量上讲，质子与中子质量几乎相等，一个质子的质量大约是电子质量的1836倍。质子和中子构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中央。如图所示是锂和铍的原子结构示意图。
2.核能
（1）质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，要使他们它们分裂或结合极其困难，因此原子核十分牢固。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。释放核能的方式有两种：核裂变、核聚变。
（2）核能是直接从自然界获得的，属于一次能源。核能也属于新能源。
3.裂变
用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。
4.链式反应
（1）类比理解链式反应
将火柴搭成图甲所示的结构，点燃第一根火柴会引燃两根火柴，接着会引燃四根火柴…
甲 乙
（2）链式反应
如图乙所示，一个铀235原子核在一个中子轰击下发生裂变，释放出核能，同时产生几个新的中子，这几个新的中子又轰击其他铀核，导致其他铀核发生裂变，产生更多的中子…裂变反应将自动进行下去，参与反应的铀核数量越来越多，释放出巨大的能量。
5.裂变的利用
（1）核电站
①核反应堆及核电站的工作原理
如图所示，控制链式反应的速度，使核能能够缓慢、平稳地释放的装置，叫做核反应堆。核反应堆是核电站的核心设备，它以铀为燃料。利用核反应堆中放出的核能先生成高温蒸汽，在驱动汽轮机带动发电机发电。
②核反应堆中的能量转化
③核电站的特点
a.消耗的热量少，产生的能量巨大；
b.产生废渣少，对大气基本无污染；
c.核反应会产生危害极大的射线，因而要采取严格的安全措施。
（2）原子弹
链式反应如果不加控制，大量原子核就会在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量，以致引起威力强大的爆炸。原子弹就是根据这一原理制成的。
6.聚变（热核反应）
将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子组成）与氚核（由一个质子和两个中子组成），在超高温下结合成新的原子核-氦核，也会释放出巨大的核能（如图所示），这就是聚变。聚变反应要求一开始就要有很高的温度，因此核聚变也称为热核反应。
（1）聚变的应用
大量氢核的聚变，可以在瞬间放出惊人的能量。氢弹就是利用核聚变原理制造的已知比原子弹威力还要大的核武器。迄今，人们还不能像控制核裂变那样，使核聚变在人工控制条件下进行。科学家经过几十年的艰苦探索，已经取得一定进展，但要真正安全、和平的利用核聚变所释放的核能，还要做长期艰苦的努力。
（2）可控核聚变释放的核能作为一种新能源，具有显著的特点
1）燃料丰富且运营成本低，核聚变的燃料之一—氘核在海水中大量存在，足以供全世界使用几百亿年。
2）不污染环境，是一种真正的清洁能源。
（3）裂变与聚变的比较
比较 裂变 聚变
定义 较大的原子核分裂为较小的原子核的过程 质量很小的原子核结合成较大一种的过程
条件 用中子轰击较大的原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
是否可以控制 可利用核反应堆控制链式反应的速度 目前，核聚变速度还不能人为控制
应用 原子弹、核电站 氢弹
（4）核能的特点
核能的优点 （1）储量丰富，核能总量十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足； （2）核燃料能量密集，便于储运； （3）不排放污染气体，不会造成空气污染； （4）不排放二氧化碳气体，不会加重地球温室效应。
核能的缺点 （1）核能属于一次能源，会越用越少； （2）一旦发生核泄漏，会对地球生物造成严重的危害； （3）核反应堆中会产生核废料，在治理核废料过程中，代价较高。
选址及废物处理 （1）核电站一般建在能源需求量大，而且能源十分缺乏的地区； （2）核电站建在离人群较远的地方，避免对人畜造成伤害； （3）核废料要特殊处理后深埋在人烟稀少的地方。
知识点03 太阳能
1.太阳能的产生—氢核聚变
在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。因此可以讲，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，所以说，太阳是一个巨大的“核能火炉”。
2.太阳能的传递—热辐射
太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约6000℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。
3.太阳的寿命
太阳这个巨大的“核能火炉”已经燃烧了近50亿年，目前它正处于壮年，要再过50亿年才会燃尽自己的核燃料。可以说，太阳能几乎是取之不尽用之不竭的。
4.太阳是人类能源的宝库
地球上除核能、地热能和潮汐能以外的能源基本上都来自于太阳能，所以说太阳是人类的能源宝库。
（1）化石能源的形成
远古时期的陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了煤和石油（如图所示）。在石油形成过程中还放出天然气。今天我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能。也就是说，化石能源间接地来源于太阳能。
（2）地球上的风能、水能（江、河湖泊等水体）、生物质能的来源
地球上的风能、水能、生物质能等都来自于太阳能。
1）风能的形成：由于太阳照射到地球时，地面上各个位置受热不均匀，空气的冷暖程度就不一样。暖空气膨胀变轻后上升，冷空气变冷后变重下降，这样冷暖空气流动形成了风。风能来源于太阳能。
2）水能的形成：地表水在太阳的照射下，吸热蒸发变成水蒸气上升到高空中，液化形成的小水滴悬浮在高空中形成云；云中的小水滴聚集，凝结成大水滴下落形成雨，雨滴降落到地面汇入江、河、湖海中而流动，从而有了水的动能。水能来源于太阳能。
3）生物质能的形成：植物通过光合作用将太阳能以化学能的形式存储在植物体内，人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命。生物质能来源于太阳能。
可见，人类利用风能、水能、生物质能等其实都是间接地利用太阳能。
5.太阳能的利用：太阳能的利用就是将太阳能转化为其他形式的能。
（1）太阳能的间接利用
由于化石能源、水能、风能、生物质能等都来源于太阳能，所以人类利用这些能源，实际上都是间接地利用太阳能。
（2）太阳能的直接利用：目前直接利用太阳能方式主要有：一种是光热转换，一种是光电转换。
1）光热转换
通过集热器直接利用太阳能进行加热，直接把太阳能转化为内能加以利用。例如，生活中的太阳能热水器、太阳灶、太阳能温室等。
太阳能热水器 太阳能灶
2）光电转换
光电转换是把太阳能转化为电能再加以利用，一般是通过太阳能电池来实现的。能将光能直接转化为电能的太阳能电池可作为人造卫星、航标灯、交通信号灯、晶体管收音机等的电源。现在不少城市大规模使用的太阳能路灯也是依靠太阳能电池来工作的。
6.太阳能的优缺点：能直接利用太阳能作为一种新能源，有一定的缺点，但具有其他能源不可比拟的优点。
优点 清洁无污染 太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来任何污染
分布广、获取方便 太阳能分布广，不需要挖掘、开采和运输
持久、可再生 太阳能取之不尽用之不竭，太阳能内部的热核反应还足以持续50亿年之久，是人类可以利用的最丰富的新能源
缺点 分散 太阳能到达地球上时非常分散，接收装置需要有相当大的接收面积，提高了接收装置的造价
不稳定 太阳能的利用受天气、昼夜、地理位置的影响很大，而且还必须有储存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使经济效益降低
转换效率低 太阳能的转换效率较低
知识点04 能源与可持续发展
1.人类在消耗各种能源时，不可避免地会对环境造成影响。主要体现在以下几个方面：
热污染 化石能源在使用中产生大量的内能，其中未被利用的能量会造成热污染。例如，汽车尾气就是造成城市热岛效应的因素之一。
大气污染 化石能源在使用中会产生一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、粉尘等，会造成大气的污染，形成酸雨，导致水、土壤的酸化，对植物、建筑物、金属构件造成危害。
温室效应 使用化石能源的过程中会产生大量的二氧化碳，使空气中的二氧化碳浓度增加，进一步加剧地球的温室效应。
生态破坏 一些欠发达地区过分依赖柴薪能源，破坏了森林和植被，加剧水土流失和土地荒漠化。
有害辐射 核能的开发和利用，也不是绝对清洁和安全的，处理不当或遇到特殊情况（如地震）发生核泄漏时，会对环境造成严重的辐射危害。
2.能源与可持续发展
为了减少能源消耗造成的环境污染问题，必须对能源的开发和利用有可持续发展的意识。可持续发展就是既要考虑当前发展需要，又要考虑未来发展的需要，不能以牺牲后人的利益为代价来满足当代人的需求。提高能源利用率，依靠科技进步，改进能源结构，开发、推广清洁的可再生能源，发展新的理想能源已成为世界各国实现可持续发展的当务之急。
3.不可再生能源和可再生能源
种类 概念 常见能源
不可再生能源 化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短时间内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源 煤、石油、天然气、核能
可再生能源 风能、水能等可以在自然界里源源不断地得到，这类能源称之为可再生能源 风能、水能、太阳能、生物质能
4.未来的理想能源
未来的理想能源要能够大规模替代煤、石油、天然气等常规能源，必须满足以下四个条件：
（1）必须满足够丰富，可以保证长期使用；
（2）必须满足够便宜，可以保证多数人用得起；
（3）相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；
（4）必须满足安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
目前新能源的利用技术还不够成熟，还不能完全替代化石能源，如太阳能、核能的开发利用等，另外有可能还存在没有被人类发现的新能源，亟待人们去开发、利用。
1.（2024·河北·模拟预测）人类的发展离不开能源，实现“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。综合实践活动中，同学们对能源的有关问题进行了讨论，下列说法正确的是（　　）
A．太阳能电池可以将太阳能转化为电能
B．目前，核电站利用核聚变释放的核能发电
C．煤、石油、天然气、地热能是可再生能源
D．电动汽车替代燃油汽车，会增加碳的排放
【答案】A
【详解】A．太阳能电池在使用时，消耗了太阳能，得到了电能，因此是将太阳能转化为电能，故A正确；
B．目前的核电站主要是利用可被控制的重核裂变产生的能量，可被控制的轻核聚变目前只能在实验室中短暂的实现，故B错误；
C．可再生能源是指自然界中可以不断利用、循环再生的一种取之不尽的能源，例如太阳能、风能、水能、地热能；煤、石油、天然气短时间内无法再生，属于不可再生能源，故C错误；
D．燃油汽车在使用时会排出大量的二氧化碳气体，所以电动汽车替代燃油汽车，可以减少碳的排放，故D错误。
故选A。
2.（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）下列有关能量的分析中，不正确的是（　　）
A．太阳能风扇帽使用过程中的能量转化为太阳能转化为机械能
B．原子弹爆炸其原理是核裂变
C．潮汐能是一种不可再生能源
D．在常温条件下热水杯中的冰块不会变多，只能变少，这是由于能量的转移具有方向性
【答案】C
【详解】A．太阳能风扇帽使用过程中，吸收太阳能，使风扇转动，将太阳能转化为机械能，故A正确，不符合题意；
B．原子弹爆炸其原理是可控的核裂变，故B正确，不符合题意；
C．潮汐能可以从自然界源源不断地获得，是可再生能源，故C错误，符合题意；
D．能量的转移具有方向性，热量是从高温物体传递给低温物体，在常温条件下热水杯中的冰块不断吸收热量，不断熔化成水，则冰块不会变多，只会变少，故D正确，不符合题意。
故选C。
3.（2024·贵州贵阳·二模）我国工业化、城市化、现代化的快速发展，使能源的需求不断增加。因此，开发和利用可再生能源尤其重要，下列四种能源中属于可再生能源的是（　　）
A．煤 B．石油 C．太阳能 D．天然气
【答案】C
【详解】可再生能源是指能够从自然界源源不断获取的能源，煤、石油、天然气都是不可再生能源，太阳能可以从自然界源源不断获取，属于可再生能源。
故选C。
4.（2024·黑龙江绥化·二模）如图所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，创造世界新纪录。在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。“东方超环”的反应原理与太阳类似，通过 （填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能，核能属于 （填“一次”或“二次”）能源。
【答案】 核聚变 一次
【详解】[1][2]“东方超环”的反应原理与太阳类似，通过核聚变释放巨大的核能，此过程中能量转化是原子核能转化为内能，属于一次能源。
5. 先进技术 （2024·广东汕头·二模）“柔性太阳电池阵”是我国空间站天和核心舱上的核心技术之一，它可以把属于 （选填“可”或“不可”）再生能源的太阳能转化为 能．太阳能电池的主要材料是硅，它是 （选填“导体”“半导体”或“超导体”）。
【答案】 可 电 半导体
【详解】[1][2]太阳能可以从自然界源源不断地得到，属于可再生资源，“柔性太阳电池阵”可以把太阳能转化为电能。
[3]根据导电性的不同，材料可分为导体，半导体，绝缘体三大类，容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体，导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体。太阳能电池的主要材料是硅，它是半导体材料。
6.（2024·河南安阳·模拟预测）下列对能量、能源的理解正确的是（　　）
A．能量是守恒的，所以不需要节约能源 B．化石能源属于可再生能源
C．水能、风能都是可循环利用的绿色能源 D．目前核电站利用核聚变释放核能
【答案】C
【详解】A．能量虽然是守恒的，总量不变，但能量的转化和转移都是方向性的，有些可以利用，有些则不能利用，能源的利用是有条件的，人们能利用的能源是有限的，所以要节约能源，故A错误；
B．煤、石油、天然气经过漫长的地质年代形成的，属于化石能源，化石能源属于不可再生能源，故B错误；
C．煤、石油、天然气是不可再生的化石燃料；水能、风能是可循环利用的绿色能源，故C正确；
D．核电站是利用核裂变时释放的能量进行发电的，而不是核聚变，故D错误。
故选C。
7.（2024·新疆乌鲁木齐·一模）原子弹和氢弹爆炸时释放核能的方式依次是（ ）
A．核裂变 核聚变 B．核聚变 核裂变
C．核裂变 核裂变 D．核聚变 核聚变
【答案】A
【详解】原子弹是核裂变且不加控制，在极短的时间内释放出巨大的能量的武器；氢弹爆炸是利用核聚变反应释放出大量的核能。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
8.（2024·山东济宁·二模）中国“人造太阳”——大型核实验装置（EAST）的核反应原理与太阳类似。如图所示，超导线圈中的强大 产生强磁场，被强磁场约束在真空室内的氘核和氚核发生核 （选填“裂变”或“聚变”）反应，释放巨大能量，产生上亿度高温。
【答案】 电流 聚变
【详解】[1]电可以产生磁，通过强大电流所产生的强大磁场把等离子体约束。
[2]太阳内部发生的是核聚变，东方超环的反应原理与太阳类似，是通过核聚变释放核能。
9.（2024·广东云浮·一模）“华龙一号”是我国具有完全自主知识产权的三代压水堆核电创新成果。“华龙一号”核电站是利用核 时释放出的大量核能来发电的，核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。发电机的工作原理是法拉第发现的 。
【答案】 裂变 不可再生 电磁感应现象
【详解】[1]核电站的核反应堆中发生的是核裂变，利用核裂变释放的大量核能来发电的。
[2]核能短时间内不能再生，属于不可再生能源。
[3]法拉第发现了电磁感应现象，发电机就是利用这一原理，将机械能转化为电能来进行发电。
10.（2024·河南商丘·模拟预测）如图是太阳能LED照明路灯。这种路灯的灯杆顶端是太阳能电池板，每当夜幕降临，太阳能路灯同时亮起。下列说法正确的是（　　）
A．太阳能是通过太阳内部核聚变反应而来的
B．LED路灯主要是由超导材料制成的
C．太阳能电池板将电能转化为太阳能
D．路灯的工作与否是通过紫外线控制的
【答案】A
【详解】A．太阳内部时刻发生着核聚变，同时释放出大量的能量，太阳能是从核聚变反应而来的，故A正确；
B．LED路灯主要是由半导材料制成的，半导体材料的导电性能介于导体与绝缘体之间，故B错误；
C.．太阳能电池板将太阳能转化为电能，故C错误；
D．路灯装有光控开关，路灯的工作与否是通过光线的强弱控制的，故D错误。
故选A。
11.（2024·广东汕头·二模）太阳能照明路灯所用的LED灯泡是一种发光二极管，由半导体材料制成，具有 导电的性质；发光过程中温度较 ；能量转换效率较高．太阳能清洁无污染，来源于太阳内部的氢原子核发生 （填“裂变”或“聚变”）释放出的巨大能量。
【答案】 单向 低 聚变
【详解】[1]单向导电性是二极管最重要的特性。利用单向导电性可以判断二极管的好坏，正偏时电阻值小，反偏时电阻值大。
[2]LED灯泡在发光过程中温度较低，电能转化为内能的能量较少，所以LED灯泡的能量转换效率较高。
[3]在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能。
12.（2024·山东聊城·一模）如图是我国天宫号空间站在轨运行的场景。空间站靠我国自主研发的太阳能电池板来供电工作，太阳能来源于太阳内部发生的核 变；太阳能是 （选填“可再生”、“不可再生”）能源。
【答案】 聚 可再生
【详解】[1]太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的。
[2]太阳能可以从自然界源源不断得到补充，其属于可再生能源。
13.（2024·广东江门·二模）如图所示是试验中的无人驾驶太阳能汽车，下列有关说法不正确的是（　　）
A．测试人员可以通过电磁波远程操控汽车
B．太阳能电池将太阳能直接转化为电能
C．太阳能是一种不可再生能源
D．太阳能汽车在快速行驶时对地面的压力比静止时小
【答案】C
【详解】A．由于电磁波传播速度快，传播范围广，所以试验中测试人员是通过电磁波远程操控太阳能汽车的，故A正确，不符合题意；
B．太阳能电池吸收太阳能，同时为电路提供电能，所以太阳能电池将太阳能直接转化为电能，故B正确，不符合题意；
C．由于太阳能是能够源源不断的从自然界得到的能源，所以太阳能是可再生能源，故C错误，符合题意；
D．太阳能汽车上面凸起，当汽车高速行驶时，相同时间内，空气经过上方的路程比下方路程长，流速大，根据“流体流速越大压强越小”原理可知，流过汽车的空气产生向上的压强差，所以汽车行驶时对地面压力比静止时小，故D正确，不符合题意。
故选C。
14.（2024·湖北·一模）如图所示是一种利用新能源的路灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。你认为这种设计最合理的解释是（ ）
A．小风扇是一个美化城市的时尚装饰
B．太阳能电池同时向小风扇和路灯供电
C．小风扇可以给太阳能电池板散热，提高光电转换效率
D．小风扇是利用风力发电，它和太阳能电池共同向路灯供电
【答案】D
【详解】由题意知，这种新能源的路灯，“头顶”的小风扇可以把风能转化为电能，“肩扛”太阳能电池板也可以把太阳能转化为电能，这样无论是晴天还是阴天，此种路灯都可以发电，供路灯晚上照明使用，所以小风扇不是用来给太阳能电池板散热的，也不是需要太阳能电池提供电能，更不是美化城市的装饰，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
15.（2024·江苏苏州·二模）我国空间站“天和核心舱”在海南文昌发射场成功发射，其太阳能电池帆板是直接将太阳能转化为电能，太阳能来自内部的氢原子核发生 （选填“裂变”“聚变”）而释放能量；2021年5月15日，天问一号抵达火星表面，降落时需要减速，这是通过反推发动机向 （选填“上”“下”）喷气完成的。
【答案】 聚变 下
【详解】[1]太阳内部的能量是由于氢原子核发生聚变释放出来的。
[2]“天问一号”接近火星表面着陆时通过反推发动机向下喷气，由于物体之间力的作用是相互的，所以气体会给“天问一号”反方向的作用力，使得“天问一号”减速。
16.（2024·湖南岳阳·二模）2024年2月初春运期间，湖南省由于暴雪天气的影响，高铁停运，乘客无法下车，为了能让坐高铁的乘客正常出行，铁路部门用绿皮火车头带动高铁正常运行，这引起了人们的好奇和思考。下列说法中正确的是（　　）
A．绿皮火车的动力源是内燃机，其在压缩冲程中，内能转化为机械能
B．高铁是靠电力驱动，电能属于二次能源
C．内燃机的燃料属于可再生能源
D．一般情况下内燃机的效率高于电动机的效率
【答案】B
【详解】A．绿皮火车的动力源是内燃机，其在做功冲程中，内能转化为机械能，故A错误；
B．高铁是靠电力驱动，电能都是通过其他形式的能转化而来的，是二次能源，故B正确；
C．内燃机工作过程中燃烧的柴油、汽油、天然气都属于不可再生能源，故C错误；
D．热机在工作过程中损失的能量较多，效率很低，一般情况下内燃机的效率低于电动机的效率，故D错误。
故选B。
17.（2024·青海·二模）关于能源、电磁波与信息技术，下列叙述正确的是（　　）
A．石油属于可再生资源
B．目前核电站都是通过聚变反应来利用核能
C．微波炉是利用电流的热效应对食物进行加热的
D．微波、红光、紫外线都是电磁波
【答案】D
【详解】A．石油使用后短期内无法得到补充，属于不可再生能源，故A错误；
B．核聚变和核裂变都可以释放巨大的能量，目前核电站通过可控核裂变反应来发电，故B错误；
C．微波炉是利用微波来对食物进行加热的，与电流的热效应无关，故C错误；
D．微波、红光、紫外线，都是电磁波，只是它们的频率和波长是不同的，故D正确。
故选D。
18.（2024·海南海口·模拟预测）目前，国家提倡“低碳生活”，以下行为不符合此理念的是（　　）
A．洗手后随手关水龙头
B．离开教室随手关灯
C．为了方便使用一次性筷子
D．夏天教室里的空调温度设置为26℃
【答案】C
【详解】A．洗手后随手关水龙头可有效地节约水能的消耗，符合“低碳生活”理念，故A不符合题意；
B．离开教室随手关灯，符合“低碳生活”节能减排的理念，故B不符合题意；
C．少用一次性木筷能减少森林的砍伐，提倡使用一次性木筷是错误的说法，故C符合题意；
D．夏季用空调时，把设定温度适当调高，可以减少电能的消耗，符合“低碳生活”理念，故D不符合题意。
故选C。
19.（2024·江苏盐城·一模）下列能源中都属于清洁能源的是（ ）
A．风能、太阳能 B．天然气、石油
C．煤炭、风能 D．石油、太阳能
【答案】A
【详解】清洁能源是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，包括太阳能、风能、水能、生物能等，煤炭、石油、天然气使用时产生污染物污染环境，是非清洁能源，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
20.（2024·河南焦作·二模）如图所示，碳的耗用量称为“碳足迹”。一般情况下，排放的二氧化碳越多，以及我们所使用的消耗品。以下做法可以减少“碳足迹”的是（　　）
A．减少一次性餐具的使用 B．以私家车出行代替公共交通工具
C．大量使用天然气等燃料 D．将生活垃圾进行焚烧处理
【答案】A
【详解】A．使用一次性筷子，用木材制筷子，植物的光合作用就减弱，所以减少一次性筷子的使用，减少了树木的砍伐，故A符合题意；
B．以私家车出行代替公共交通，汽车燃烧的是汽油，这样做也会增大“碳足迹”；故B不符合题意；
C．天然气中含有大量碳元素，所以也会增大“碳足迹”，故C不符合题意；
D．生活垃圾进行焚烧处理后会产生大量的二氧化碳等物质，所以这样做也会增大“碳足迹”，故D不符合题意。
故选A。
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