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第十八章　电磁波及其应用　能源与可持续发展
@知识清单
■知识点一　电磁波及其应用
1.电磁波
产生 导线中迅速变化的电流会在空间激起(产生)电磁波
特征 波长 邻近的两个波峰(或波谷)的距离，用λ表示，单位为m
频率 在某确定位置，1 s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少，用f表示，单位为Hz，常用单位千赫(kHz)、兆赫(MHz)
波速 用来描述波传播快慢的物理量，真空中电磁波的波速用c表示，单位为m/s
(1)公式：c＝λf； (2)物理意义：真空中电磁波的波速一定，波长与频率成　反比　
应用 广播、电视、卫星通信、手机、WiFi、5G通信、卫星导航、定位等
2.电磁波谱及其应用
电磁 波谱 γ射线 X射线 紫外线 可见光 红外线 无线电波
应用 脑手术 透视 杀菌消毒 看见物体 遥控、夜视 通信
频率 从左向右逐渐减小
波长 从左向右逐渐增大
3.通信
通信方式 工作过程
无线电广 播信号 无线电广播信号的发射由广播电台完成。信号的接收由收音机完成。人们先用话筒把播音员的声音信号转换成电信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电流上，在通过天线产生电磁波并发射到空中。转动收音机调谐器的旋钮，可以从中选出特定频率的信号，通过解调滤去高频电流，留下音频电信号。扬声器把音频电信号转换成声音
电视信号 摄像机把图像变成电信号，发射机把电信号加载到频率很高的电流上，通过发射天线发射到空中。电视机的接收天线把这样的高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出并放大
移动通信 手机即是无线电发射台又是无线电接收台：它用电磁波把讲话的信息发射到空中，同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息
卫星通信 卫星是微波通信的　微波中继站　 通信卫星大多是相对地球静止的同步卫星，在地球的周围均匀地配置　3　颗地球静止卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信
光纤通信 传输介质 光导纤维，简称光纤
原理 光从光纤的一侧射入，在内壁上多次　反射　后从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方
优点 传输损耗小、容量大、通信质量高、保密性好、可长距离传输
拓展提升：除了文字和图像信息外，信息所包含的内容其实可以更多，如遗传信息、位置信息、特征信息等等。
▼[练对点一]
1.(2025·武威二模)电磁波无处不在，在生产生活中有广泛的应用。关于电磁波，下列说法正确的是 (　D　)
A.电磁波像声波一样，传播时需要介质
B.电磁波在真空中的传播速度是340 m/s
C.微波炉工作时主要利用电磁波的信息特征
D.北斗导航系统利用电磁波来提供定位服务
2.(2025·凉州区一模)当手机开启热点功能为电脑、平板等带有Wi－Fi功能的设备提供网络支撑时，它相当于 (　A　)
A.无线路由器 B.微波中继站
C.服务器 D.基地台
3.关于2025年春晚中用到的无线麦克风，下列说法不正确的是 (　C　)
A.将声音信号转换为电信号
B.通过电磁波传输信号
C.传输频率属于可见光波段
D.接收器将电信号还原为声音信号
4.在网络通信中，计算机与服务器、服务器与服务器之间都是通过　数字　信号进行信息传递的，固定电话和电话交换机之间的信号是通过　模拟　信号进行信息传递的。
■知识点二　能源与可持续发展
4.能源的利用与挑战
(1)能源的分类
能源 概念 具体能源
一次 能源 可以直接从 然界获得的 能源 可再生 能源 可以在短期内从自然界得到补充 太阳能、水能、风能
不可再 生能源 不能在短期内从自然界得到补充 煤、石油、天然气等化石能源
二次 能源 无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源得到 煤气、汽油、酒精、电能
(2)能源利用的挑战
a.涉及热现象的能量转化和转移过程是有　方向性　、　不可逆　的，我们所能利用的能源是有限的；
b.在耗用能源时，不可避免地会对环境造成影响；
c.开发新能源，更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。
5.新能源的发展
核能 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，就有可能释放出惊人的能量 核　裂　变 原子弹、核电站
核　聚　变 氢弹、太阳
太阳能 用集热器把水等物质加热(太阳能转化为　内　能) 太阳能集热器
用太阳能电池把太阳能转化为　电　能 太阳能电池
其他 风能 风车田
海洋能 潮汐电站
▼[练对点二]
5.2月13日，复旦大学团队通过AI和有机电化学的结合，成功设计了从未被报道的锂载体分子，将电池活性载流子和电极材料解耦。这种载体分子就像药物一样，可以通过“打一针”的方式注入到废旧衰减的电池中，精准补充电池中损失的锂离子，实现容量的恢复。下列关于能源与材料说法正确的是 (　B　)
A.电能和核能一样，都属于一次能源
B.该新型材料可以有效地解决电池储能衰减问题
C.锂载体分子的使用可以不遵循能量守恒定律
D.目前世界上的核电站是利用核聚变发电的
@重难点解读
1.波速(c)、波长(λ)和频率(f)的关系易出错(记住c＝λf，波速一定，频率越高，波长越短)。
2.对能源的分类易出错(根据能否直接从自然界获取，可分为一次能源和二次能源；根据能否循环再生可分为可再生能源和不可再生能源)。
3.对核反应的裂变和聚变及其应用易混淆(对裂变的链式反应加以控制，可建成核电站，不加控制可制造原子弹；核聚变可制造氢弹)。
@甘肃5年中考
考点一　电磁波及信息传递
1.(2022·省卷)近年来，我国在科技领域取得了许多成就，下列说法正确的是(　A　)
A.“天和号”核心舱升入太空后与地面通过电磁波联系
B.“嫦娥五号”采集的月球样品带回地球后质量会变大
C.“国和一号”核能发电技术是利用核聚变来获得巨大的能量
D.时速600公里的“磁悬浮列车”是利用同名磁极相吸的原理工作
2.(2023·省卷)智能家居已广泛应用于生活中，手机通过　电磁波　(选填“电磁波”或“超声波”)远程控制扫地机器人，充电时机器人内置的电池属于　用电器　(选填“用电器”或“电源”)。
3.(2021·省卷)2020年6月23日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第55颗北斗导航卫星，完成了“北斗”卫星全面组网工作。在卫星与火箭分离前，以火箭为参照物，卫星是　静止　(选填“静止”或“运动”)的，“北斗”卫星导航系统利用　电磁波　(选填“电磁波”“超声波”或“红外线”)向地球传递信息。
考点二　能源及分类
4.(2024·省卷)对物质世界和科技发展的一些认识，下列说法正确的是 (　D　)
A.原子是不可再分的最小粒子
B.航天器在月球表面利用声呐测绘地貌
C.核电站中的核反应堆利用核聚变获取核能
D.我国的北斗导航系统利用电磁波传输信号
5.(2024·兰州)2024年4月至10月，世界园艺博览会在成都举行。本届世园会的主题为“公园城市美好人居”，秉持“绿色低碳、节约持续、共享包容”的理念。下列说法不正确的是 (　D　)
A.园区内的输电线如果用超导材料制作，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗
B.园区内使用新能源转运车，是因为新能源汽车比燃油车的能量转化效率高
C.园区内使用节水装置，是因为地球上淡水资源有限，我们需要节约用水
D.因为自然界中的能量是守恒的，所以我们不需要节约能源
6.(2021·省卷)中国可再生能源的开发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
7.(2025·省卷，节选)小明根据我国古书记载制作了一个冰透镜，并放在太阳下顺利将纸巾点燃。小明想到太阳辐射出巨大的光和热，是因为太阳内部发生　核聚变　(选填“核裂变”或“核聚变”)反应导致的。
@精准押题
1.关于电话的听筒和话筒的工作原理，以下说法正确的是 (　D　)
A.话筒、听筒都是把电信号变成声音
B.听筒利用的原理是电磁感应现象
C.话筒将声信号变成光信号
D.听筒把电信号变成声音
2.在“碳达峰，碳中和”的政策指导下，我国的风力发电技术得到了大力推广。下列说法错误的是 (　C　)
A.风力发电过程中利用的风能是可再生能源
B.风力发电是把机械能转化为电能
C.为了保护环境，控制和消除大气污染，应禁止使用化石能源
D.风力发电机给蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器
3.单晶硅太阳能电池是目前最广泛应用于光伏产业的太阳能电池，其材质较脆，容易折断。目前，我国科学家研制出可以像纸片一样弯折，且不易断裂的高柔性单晶硅太阳能电池。其中，太阳能是　一次能源　(选填“一次能源”或“二次能源”)，硅属于　半导体　(选填“半导体”或“超导体”)材料。
跨学科实践：为节约能源设计方案
　　某学习小组开展了“设计隔热节能房屋”跨学科实践活动。
(1)为了比较材料的隔热性能，使用厚度相等的三种材料，制成大小、形状和结构均相同的房屋模型，用　浴霸　(选填“浴霸”或“LED”)灯模拟太阳光，房屋位置如图甲所示，将温度传感器分别放在房屋模型内部的　相同　(选填“相同”或“不同”)位置。闭合开关，每隔1分钟，同时测量三个房屋模型的温度。
(2)甲图中三个小屋的摆放位置不合理，理由是：　由于它们与浴霸灯的距离不一致，受光照强度和接收热量各不相同。依据控制变量原则，实验需让唯一变量是隔热材料，其他影响温度变化的条件保持相同，所以三个小屋应处在距光源相同距离的位置　。
(3)优化实验方案后进行实验，温度传感器的示数变化情况如图乙所示。根据图像分析，学习小组应选择　泡沫板　做房屋的隔热材料。第十八章　电磁波及其应用　能源与可持续发展
■知识点一　电磁波及其应用
1.电磁波
产生 导线中迅速变化的电流会在空间激起(产生)电磁波
特征 波长 邻近的两个波峰(或波谷)的距离，用λ表示，单位为m
频率 在某确定位置，1 s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少，用f表示，单位为Hz，常用单位千赫(kHz)、兆赫(MHz)
波速 用来描述波传播快慢的物理量，真空中电磁波的波速用c表示，单位为m/s
(1)公式：c＝λf； (2)物理意义：真空中电磁波的波速一定，波长与频率成
应用 广播、电视、卫星通信、手机、WiFi、5G通信、卫星导航、定位等
2.电磁波谱及其应用
电磁 波谱 γ射线 X射线 紫外线 可见光 红外线 无线电波
应用 脑手术 透视 杀菌消毒 看见物体 遥控、夜视 通信
频率 从左向右逐渐减小
波长 从左向右逐渐增大
3.通信
通信方式 工作过程
无线电广 播信号 无线电广播信号的发射由广播电台完成。信号的接收由收音机完成。人们先用话筒把播音员的声音信号转换成电信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电流上，在通过天线产生电磁波并发射到空中。转动收音机调谐器的旋钮，可以从中选出特定频率的信号，通过解调滤去高频电流，留下音频电信号。扬声器把音频电信号转换成声音
电视信号 摄像机把图像变成电信号，发射机把电信号加载到频率很高的电流上，通过发射天线发射到空中。电视机的接收天线把这样的高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出并放大
移动通信 手机即是无线电发射台又是无线电接收台：它用电磁波把讲话的信息发射到空中，同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息
卫星通信 卫星是微波通信的 通信卫星大多是相对地球静止的同步卫星，在地球的周围均匀地配置 颗地球静止卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信
光纤通信 传输介质 光导纤维，简称光纤
原理 光从光纤的一侧射入，在内壁上多次 后从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方
优点 传输损耗小、容量大、通信质量高、保密性好、可长距离传输
拓展提升：除了文字和图像信息外，信息所包含的内容其实可以更多，如遗传信息、位置信息、特征信息等等。
▼[练对点一]
1.(2025·武威二模)电磁波无处不在，在生产生活中有广泛的应用。关于电磁波，下列说法正确的是 (　 　)
A.电磁波像声波一样，传播时需要介质
B.电磁波在真空中的传播速度是340 m/s
C.微波炉工作时主要利用电磁波的信息特征
D.北斗导航系统利用电磁波来提供定位服务
2.(2025·凉州区一模)当手机开启热点功能为电脑、平板等带有Wi－Fi功能的设备提供网络支撑时，它相当于 (　 　)
A.无线路由器 B.微波中继站
C.服务器 D.基地台
3.关于2025年春晚中用到的无线麦克风，下列说法不正确的是 (　 　)
A.将声音信号转换为电信号
B.通过电磁波传输信号
C.传输频率属于可见光波段
D.接收器将电信号还原为声音信号
4.在网络通信中，计算机与服务器、服务器与服务器之间都是通过 信号进行信息传递的，固定电话和电话交换机之间的信号是通过 信号进行信息传递的。
■知识点二　能源与可持续发展
4.能源的利用与挑战
(1)能源的分类
能源 概念 具体能源
一次 能源 可以直接从 然界获得的 能源 可再生 能源 可以在短期内从自然界得到补充 太阳能、水能、风能
不可再 生能源 不能在短期内从自然界得到补充 煤、石油、天然气等化石能源
二次 能源 无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源得到 煤气、汽油、酒精、电能
(2)能源利用的挑战
a.涉及热现象的能量转化和转移过程是有 、 的，我们所能利用的能源是有限的；
b.在耗用能源时，不可避免地会对环境造成影响；
c.开发新能源，更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。
5.新能源的发展
核能 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，就有可能释放出惊人的能量 核 变 原子弹、核电站
核 变 氢弹、太阳
太阳能 用集热器把水等物质加热(太阳能转化为 能) 太阳能集热器
用太阳能电池把太阳能转化为 能 太阳能电池
其他 风能 风车田
海洋能 潮汐电站
▼[练对点二]
5.2月13日，复旦大学团队通过AI和有机电化学的结合，成功设计了从未被报道的锂载体分子，将电池活性载流子和电极材料解耦。这种载体分子就像药物一样，可以通过“打一针”的方式注入到废旧衰减的电池中，精准补充电池中损失的锂离子，实现容量的恢复。下列关于能源与材料说法正确的是 (　 　)
A.电能和核能一样，都属于一次能源
B.该新型材料可以有效地解决电池储能衰减问题
C.锂载体分子的使用可以不遵循能量守恒定律
D.目前世界上的核电站是利用核聚变发电的
1.波速(c)、波长(λ)和频率(f)的关系易出错(记住c＝λf，波速一定，频率越高，波长越短)。
2.对能源的分类易出错(根据能否直接从自然界获取，可分为一次能源和二次能源；根据能否循环再生可分为可再生能源和不可再生能源)。
3.对核反应的裂变和聚变及其应用易混淆(对裂变的链式反应加以控制，可建成核电站，不加控制可制造原子弹；核聚变可制造氢弹)。
考点一　电磁波及信息传递
1.(2022·省卷)近年来，我国在科技领域取得了许多成就，下列说法正确的是(　 　)
A.“天和号”核心舱升入太空后与地面通过电磁波联系
B.“嫦娥五号”采集的月球样品带回地球后质量会变大
C.“国和一号”核能发电技术是利用核聚变来获得巨大的能量
D.时速600公里的“磁悬浮列车”是利用同名磁极相吸的原理工作
2.(2023·省卷)智能家居已广泛应用于生活中，手机通过 (选填“电磁波”或“超声波”)远程控制扫地机器人，充电时机器人内置的电池属于 (选填“用电器”或“电源”)。
3.(2021·省卷)2020年6月23日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第55颗北斗导航卫星，完成了“北斗”卫星全面组网工作。在卫星与火箭分离前，以火箭为参照物，卫星是 (选填“静止”或“运动”)的，“北斗”卫星导航系统利用 (选填“电磁波”“超声波”或“红外线”)向地球传递信息。
考点二　能源及分类
4.(2024·省卷)对物质世界和科技发展的一些认识，下列说法正确的是 (　 　)
A.原子是不可再分的最小粒子
B.航天器在月球表面利用声呐测绘地貌
C.核电站中的核反应堆利用核聚变获取核能
D.我国的北斗导航系统利用电磁波传输信号
5.(2024·兰州)2024年4月至10月，世界园艺博览会在成都举行。本届世园会的主题为“公园城市美好人居”，秉持“绿色低碳、节约持续、共享包容”的理念。下列说法不正确的是 (　 　)
A.园区内的输电线如果用超导材料制作，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗
B.园区内使用新能源转运车，是因为新能源汽车比燃油车的能量转化效率高
C.园区内使用节水装置，是因为地球上淡水资源有限，我们需要节约用水
D.因为自然界中的能量是守恒的，所以我们不需要节约能源
6.(2021·省卷)中国可再生能源的开发利用规模居世界首位，下列属于可再生能源的是(　 　)
A.太阳能 　　　　B.石油
C.煤 　　　　D.核燃料
7.(2025·省卷，节选)小明根据我国古书记载制作了一个冰透镜，并放在太阳下顺利将纸巾点燃。小明想到太阳辐射出巨大的光和热，是因为太阳内部发生 (选填“核裂变”或“核聚变”)反应导致的。
1.关于电话的听筒和话筒的工作原理，以下说法正确的是 (　 　)
A.话筒、听筒都是把电信号变成声音
B.听筒利用的原理是电磁感应现象
C.话筒将声信号变成光信号
D.听筒把电信号变成声音
2.在“碳达峰，碳中和”的政策指导下，我国的风力发电技术得到了大力推广。下列说法错误的是 (　 　)
A.风力发电过程中利用的风能是可再生能源
B.风力发电是把机械能转化为电能
C.为了保护环境，控制和消除大气污染，应禁止使用化石能源
D.风力发电机给蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器
3.单晶硅太阳能电池是目前最广泛应用于光伏产业的太阳能电池，其材质较脆，容易折断。目前，我国科学家研制出可以像纸片一样弯折，且不易断裂的高柔性单晶硅太阳能电池。其中，太阳能是 (选填“一次能源”或“二次能源”)，硅属于 (选填“半导体”或“超导体”)材料。
跨学科实践：为节约能源设计方案
　　某学习小组开展了“设计隔热节能房屋”跨学科实践活动。
(1)为了比较材料的隔热性能，使用厚度相等的三种材料，制成大小、形状和结构均相同的房屋模型，用 (选填“浴霸”或“LED”)灯模拟太阳光，房屋位置如图甲所示，将温度传感器分别放在房屋模型内部的 (选填“相同”或“不同”)位置。闭合开关，每隔1分钟，同时测量三个房屋模型的温度。
(2)甲图中三个小屋的摆放位置不合理，理由是： 。
(3)优化实验方案后进行实验，温度传感器的示数变化情况如图乙所示。根据图像分析，学习小组应选择 做房屋的隔热材料。

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