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第二十一章　电磁波及其应用 第二十二章　能源与可持续发展
一、填空题
1.5G 警用巡逻机器人如图所示，具有快速测温筛查、循环播报提醒等功能，能实现全景无死角巡逻。5G 警用巡逻机器人是通过________向外界发送信息的。
2.风力发电将风能转化为________能，风能属于________(选填“可”或“不可”)再生能源。
3.图甲为表示音频、视频和射频三种信号的波形示意图，其中频率最高的是________信号。如图乙所示的光纤通信利用激光在纤维中经过多次________(选填“反射”或“折射”)从一端传到另一端。
4.核电站利用________进行发电，它的核心设备是反应堆。核反应堆中发生的链式反应是________(选填“可以”或“不可以”)控制的。
5.新一代“人造太阳”装置在成都建成并实现首次放电，“人造太阳”利用的是________(选填“聚变”或“裂变”)，这种方式释放的核能具有不产生高放射性核废料的优点，属于________(选填“可再生”或“不可再生”)能源。
6.100 ℃的水能自发地把其内能转移给温度较低的空气，低温空气________(选填“能”或“不能”)自发地将其内能转移给 100 ℃的水；汽车制动时，由于摩擦，汽车的________能转化为地面、空气的内能，这些散失到空气和地面的内能，不能自动地用来再次开动汽车，这说明能量的转化和转移具有________。
7.沼气早已成为我国广大农村地区开发和利用的新能源，可代替传统的木柴、煤等燃料。燃烧木柴、煤和沼气都是将化学能转化为________能。沼气与木柴、煤相比，热学方面的突出优点是热效率________(选填“高”或“低”)，环保方面的突出优点是________。
8.电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线等，它们在真空中的________(选填“频率”“波长”或“波速”)相同；电磁波________(选填“能”或“不能”)在玻璃中传播。
二、选择题
9.自然界存在多种能够为人类提供生活、生产所需能量的能源。在下列几组能源中，都是可再生能源的一组是(　　)
A. 水能、石油、核燃料　　B. 风能、水能、太阳能
C. 风能、煤、天然气　　D. 煤、石油、天然气
10.科技是第一生产力，近年来我国科技迅猛发展。下列说法不正确的是(　　)
A. 生活中使用的微波炉是用电磁波来加热食物的
B. 白鹤滩水电站利用的水能是可再生能源
C. 核电站的核电机组利用核聚变释放能量
D. 手机间进行通话和收发信息主要利用无线电波来传递信息
11.核电站发电流程如图所示。在核电站的发电过程中，下列能量转化顺序正确的是(　　)
A. 核能→化学能→机械能→电能　　B. 核能→内能→机械能→电能
C. 核能→机械能→内能→电能　　D. 核能→内能→化学能→电能
12.电磁波家族成员很多，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线等(如图所示)。电磁波与人们的工作和生活密不可分，已经渗透到我们生活的各个方面。下列说法错误的是(　　)
A. 大气中的臭氧层可以阻挡部分紫外线到达地面，从而保护生物
B. 红外电烤炉能产生大量红外线烤熟食物
C. 医院透视用的 X 射线的波长比 γ 射线的波长要短
D. 手机用的无线电波与电视屏发出的红、绿、蓝光波在真空中的传播速度相同
13.关于能源及能源的利用，下列说法正确的是(　　)
A. 太阳能只有通过太阳灶、太阳炉等加热设备才能转化为内能，属于二次能源
B. 我国能源丰富，所以太阳能和核能的开发并不十分重要
C. 自然界只有在人为的条件下才会发生热核反应
D. 煤、石油、天然气的化学能归根结底来自太阳能
14.市场上出售的一种装有太阳能电扇的夏凉帽如图所示。在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是(　　)
A. 太阳能→电能→机械能　　B. 太阳能→机械能→电能
C. 电能→太阳能→机械能　　D. 机械能→太阳能→电能
15.一种新型薄膜太阳能电池如图所示，其厚度只有几微米，1 g 薄膜太阳能电池 1 h 可提供 6×10 kW·h 的电能，它可以贴在玻璃上，制成太阳能发电窗户。下列说法正确的是(　　)
A. 太阳能不是清洁能源
B. 太阳能从太阳传递到薄膜电池的过程中没有能量损失
C. 薄膜太阳能电池将电能直接转化为光能
D. 1 g 薄膜太阳能电池 1 h 可提供 2.16×10 J 的电能
16.关于太阳能，下列说法不正确的是(　　)
A. 太阳能热水器直接利用太阳能
B. 植物通过光合作用将太阳能转化成化学能
C. 石油、煤的化学能不是由太阳能转化而来的
D. 开发太阳能是解决能源问题的重要出路之一
三、判断题和材料题
17.关于电磁波和现代通信，请判断下列各表述是否正确。
(1) 电磁波的频率越高，在空气中传播的速度就越大。(　　)
(2) 微波不具有能量。(　　)
(3) 电磁波可以在真空中传播。(　　)
(4) 光纤通信具有传输信息量大、保密性好等特点。(　　)
(5) 听筒把声音变成变化的电流。(　　)
(6) 移动电话是靠电磁波传递信息的。(　　)
18.阅读材料，回答下列问题。
光导纤维
光纤是光导纤维的简称，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而制成的光传导工具。华裔物理学家高锟首先提出光纤可以用于通信传输的设想，并因此获得了 2009 年诺贝尔物理学奖。
光导纤维是由纯度极高的石英玻璃(主要成分是二氧化硅)拉制而成的(如图甲所示)，粗细大致与人的头发相当，有的核心直径只有几微米。光纤通信利用的是光的全反射现象。当光从玻璃中射向空气时，折射角会大于入射角，并且随着入射角的增大，折射光越来越暗，反射光越来越亮，当入射角大于某一角度时，折射光消失，光全部被反射回玻璃中，这就是光的全反射现象。从表面看，光好像在玻璃中“弯曲”前进(如图乙所示)。
一根光纤的潜在带宽可达 20 THz。采用这样的带宽，只需 1 s 左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。诺贝尔奖评委会这样描述：“光流动在细小如线的玻璃丝中，它携带着各种信息数据向每一个方向传递，文本、音乐、图片和视频因此能在瞬间传遍全球。”
(1) 计算机通过光纤接入互联网，光纤的作用是________。(填字母)
A. 输电　　B. 通信　　C. 导热　　D. 照明
(2) 根据文中全反射的定义，请你判断：当光从空气射入水中，入射角逐渐增大时，________(选填“会”或“不会”)发生全反射。
(3) 下列关于光导纤维的说法不正确的是________(填字母)。
A. 光导纤维的主要成分是氧化物
B. 光纤通信不容易受外界干扰，能够传播很远
C. 光导纤维利用光传输信息
D. 石英玻璃能够拉制成细丝说明它的弹性好
参考答案与解析
1. 电磁波　解析:5G 巡逻机器人通过 5G 网络(无线电波)与外界交换信息，电磁波可以在空中传播，而声波不能在真空中传播。
2. 电；可　解析:风力发电将风能(机械能)转化为电能；风能可以源源不断地获得，属于可再生能源。
3. 射频；反射　解析:射频信号的频率最高；光纤通信利用激光在玻璃纤维中经多次全反射(反射)从一端传到另一端。
4. 核能；可以　解析:核电站利用核裂变释放的核能发电，核心设备是核反应堆；核反应堆中的链式反应是可以控制的。
5. 聚变；不可再生　解析:“人造太阳”模拟的是太阳内部核聚变反应；核能属于不可再生能源。
6. 不能；机械；方向性　解析:热量的转移具有方向性，低温物体不能自发地把内能转移给高温物体；汽车制动时机械能转化为内能，散失的内能不能自动收集起来再次开动汽车，说明能量的转化和转移具有方向性。
7. 内；高；污染小　解析:燃烧燃料是将化学能转化为内能；沼气作为清洁能源，热效率高且污染小。
8. 波速；能　解析:所有电磁波在真空中的波速相同(3×10 m/s)；电磁波能透过玻璃传播。
9. B　解析:风能、水能、太阳能都可以源源不断地从自然界获得，都是可再生能源；石油、煤、天然气、核燃料都是不可再生能源。
10. C　解析:核电站的核电机组利用核裂变释放能量，不是核聚变，C 说法不正确，符合题意。
11. B　解析:核电站的能量转化顺序是：核能(核裂变)→内能(加热水产生蒸汽)→机械能(汽轮机转动)→电能(发电机)，故选 B。
12. C　解析:X 射线的频率比 γ 射线低，由 λ= 知 X 射线的波长比 γ 射线的波长长，C 说法错误，符合题意。
13. D　解析:太阳能可以直接转化为内能(如太阳晒热物体)，属于一次能源，A 错误；太阳能和核能是重要的能源开发方向，B 错误；自然界中太阳内部不断发生热核反应(聚变)，C 错误；煤、石油、天然气是远古生物固定的太阳能，其化学能归根结底来自太阳能，D 正确。
14. A　解析:太阳能电扇工作时，先由太阳能电池板把太阳能转化为电能，再由电动机把电能转化为机械能，故选 A。
15. D　解析:太阳能是清洁能源，A 错误；太阳能传递过程中有能量损失，B 错误；薄膜太阳能电池将光能(太阳能)转化为电能，C 错误；W=6×10 kW·h=6×10 ×3.6×10 J=2.16×10 J，D 正确。
16. C　解析:石油、煤的化学能是远古动植物固定的太阳能转化而来的，C 说法不正确，符合题意。
17. (1) ×　(2) ×　(3) √　(4) √　(5) ×　(6) √
解析:(1)电磁波在空气中的传播速度是一定的(约 3×10 m/s)，与频率无关，错误；(2)微波具有能量，微波炉就是利用微波加热的，错误；(3)电磁波可以在真空中传播，正确；(4)光纤通信具有传输信息量大、保密性好、抗干扰能力强等特点，正确；(5)话筒把声音变成变化的电流，听筒把变化的电流变成声音，错误；(6)移动电话是靠电磁波传递信息的，正确。
18. (1) B　(2) 不会　(3) D
解析:(1)光纤的作用是传输光信号，即通信，选 B。(2)全反射发生在光从光密介质射向光疏介质且入射角大于临界角时；光从空气射入水中是光疏介质射向光密介质，不会发生全反射。(3)石英玻璃属于氧化物，A 正确；光纤通信抗干扰能力强、能传播很远，B 正确；光导纤维利用光传输信息，C 正确；石英玻璃能拉制成细丝说明它有一定的延展性，但不能说明弹性好，D 不正确。

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