2024年中考物理一轮复习考点梳理学案 第34讲　信息的传递　能源与可持续发展（含解析）

第34讲　信息的传递　能源与可持续发展
命题分析　
广东省近五年中考物理命题分析
考点 2023 2022 2021 2020 2019
电磁波及其应用 省题12 省题22 省题4 ___ ___
能源与可持续发展 省题12、23 省题5 省题9 省题8 省题23
【课程标准】
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。
例1　举例说明电磁波的存在。
例2　了解广播电台节目的发射频率和波长。
例3　知道移动通信和卫星通信等都应用了电磁波。
3．6.1　列举常见的不可再生能源和可再生能源。
3．6.2　知道核能的特点和核能利用可能带来的问题。
例　了解处理核废料的常用方法。
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。
例　了解太阳能、风能、氢能等能源的开发对可持续发展的意义。
考点一　电磁波及其应用
1．电话(贝尔在1876年发明)
(1)组成：主要由话筒和听筒组成。
(2)工作过程：话筒把声音信号转换成电信号，听筒将电信号转换成声音信号。
(3)电话交换机的作用：提高线路利用率。
(4)模拟通信和数字通信：电话信号分为模拟信号(容易失真)和数字信号(抗干扰能力强)。
2．电磁波
(1)产生：导线中的电流迅速变化会在周围的空间激起电磁波。
(2)传播：在真空中能(选填“能”或“不能”)传播，传播速度约是3.0×108 m/s。
(3)波长越长，频率越低；波长越短，频率越高。即c＝λf(λ表示波长，f表示频率，c表示波速)。
注意：电磁波的频率越高，相同时间内可传输的信息越多。
(4)分类：如图所示，按频率由小到大依次分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
(5)应用：传递信息，如无线电波用于广播、电视和移动电话；传递能量，如微波炉利用微波加热食品。
3．广播、电视和移动通信
(1)无线电广播信号的发射和接收：
①无线电广播信号的发射由广播电台完成。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，再通过天线产生电磁波发射到空中。
②信号的接收由收音机完成。转动收音机调谐器的旋钮，可以从中选出特定频率的信号。由调谐器选出的信号含有高频电流成分，需要通过解调将其滤去，将音频信号留下。音频信号经放大后被送到扬声器里。扬声器把音频电信号转换成声音，就能播放广播电台的节目。
(2)电视信号的发射和接收：
电视用电磁波传递图像信号和声音信号。声音信号的产生、传播和接收跟无线电广播的工作过程相似。图像信号的工作过程是：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，由显示器把它还原成图像。
(3)移动电话：
移动电话与固定电话的工作原理基本一样，只是声音信息不是由导线中的电流来传递，而是由空间中的电磁波来传递。移动电话机既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。
4．通信方式
微波通信 靠微波中继站转接信号(月亮不能作为中继站，距离太远了)
卫星通信 用通信卫星做微波中继站的通信方式(用3颗同步通信卫星就几乎可以实现全球通信)
光纤通信 利用激光(属于电磁波)在光纤内壁上多次反射来传递信息的方式
网络通信 利用因特网实现信息资源的传递和共享
(1)倒车雷达是靠电磁波传递信息指引倒车。(　×　)
(2)红外线在真空中传播的速度比紫外线快。(　×　)
(3)电话听筒的工作原理和电动机一样。(　√　)
例1　(2021·广东)电磁波的频率与波长的大致分布如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．紫外线属于可见光 B．红外线的波长比可见光的短
C．X射线的频率比无线电波的低 D．可见光与γ射线在真空中的传播速度相等
分析　人看不见红外线和紫外线；根据电磁波谱的波长顺序可知红外线的波长和可见光的波长关系；根据图中信息可比较X射线和无线电波的频率高低；电磁波在真空中的传播速度相同。
答案　D
例2　(2023·东莞模拟)中国首次火星探测任务“天问一号”探测器与地球间的通信是利用________(选填“超声波”“次声波”或“电磁波”)；无线电波按波长成分主要分为长波、中波、短波和微波四种，其中频率最大的是________。
分析　电磁波能在真空中传播；卫星信号都是通过电磁波来传递信息的。电磁波在传播过程中以光速传播且保持不变；理解电磁波的波长、波速、频率之间的关系，即电磁波的波速一定，电磁波的波长和频率互成反比例关系。
答案　电磁波　微波
考点二　能源与可持续发展
一、能源
1．化石能源：由埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的能源。常见的化石能源有煤、石油和天然气。
2．能源分类：
分类标准 类型 定义 实例
来源 一次能源 可以直接从自然界获得的能源 风能、水能、太阳能、地热能、潮汐能、化石能源、核能等
二次能源 必须通过消耗一次能源才能得到的能源 电能、汽油、煤油、酒精等
可否再生 可再生能源 可以在自然界里源源不断地得到的能源 风能、水能、太阳能、地热能、潮汐能等
不可再生能源 不能在短期内从自然界得到补充的能源 化石能源、核能等
二、核能
1．核能是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所释放出的能量。
2．获得核能的途径核裂变和核聚变。
(1)核裂变：利用中子轰击质量较大的原子核，使其变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量的过程。应用：核电站(可控)、原子弹(不加控制)。
(2)核聚变(热核反应)：质量很小的原子核，在超高温下结合成新的原子核并释放出巨大的能量的过程。应用：氢弹。
三、太阳能
1．来自太阳内部的核聚变。
2．地球上除核能、地热能和潮汐能以外的能源，如化石能源、风能、水能等，几乎都来自太阳能。
3．利用太阳能的三种方式
4．优点：供应时间长，分布地域广，获取方便，环保无污染。
四、能源与可持续发展
1．能量的转化、能量的转移，都具有方向性，我们所能利用的能源是有限的，因此需要节约能源。
2．能源消耗对环境的影响：热污染、温室效应、大气污染等。
3．未来的理想能源应满足以下几点：
(1)必须足够丰富，可以保证长期使用；
(2)必须足够便宜，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)必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
(1)太阳能和电能都是可再生能源。(　×　)
(2)超导体可用来制作加热器内的电热丝。(　×　)
(3)太阳内部氢原子发生裂变释放出核能。(　×　)
(4)风能、水能、化石能源都是一次能源。(　√　)
(5)核能属于不可再生能源。(　√　)
(6)核电站是利用可控的核裂变发电。(　√　)
(7)核电站将核能全部转化为电能。(　×　)
(8)核泄漏会引发严重环境污染。(　√　)
例3　(2020·广东)目前人们正致力于开发太阳能、核能、风能、海洋能、氢能……其中核能是________(选填“可再生”或“不可再生”)能源，核电站利用原子核________(选填“聚变”或“裂变”)释放的能量发电，电能属于________(选填“一次能源”或“二次能源”)。
分析　像风能、水能、太阳能等可以在自然界源源不断地得到，把它们称为可再生能源；化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源。核电站利用原子核裂变发电。电能是通过消耗一次能源转化而来，称为二次能源。
答案　不可再生　裂变　二次能源
例4　(2022·广东)关于能量和能源，下列说法正确的是(　　)
A．煤、石油、天然气都是可再生能源 B．电能是一次能源
C．水力发电是将水的机械能转化为电能 D．太阳释放的能量是核裂变产生的
分析　煤、石油、天然气都是化石能源，不能在短时间内形成，是不可再生能源；能从自然界直接获取的是一次能源，需要通过一次能源的消耗来获得的能源，叫二次能源；水力发电机发电时是把机械能转化为电能；太阳释放的能量是核聚变产生的。
答案　C
考点一　电磁波及其应用
1．(2023·荆州)关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．5G通信是利用电磁波来传递信息的
B．我国的北斗卫星定位系统是利用超声波进行定位的
C．电磁波在真空中的传播速度是340 m/s
D．遥控器发出的红外线不是电磁波
答案　A
解析　5G通信是利用电磁波来传递信息的，故A正确；我国的北斗卫星定位系统是利用电磁波来定位的，故B错误；电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s，故C错误；遥控器发出的红外线是电磁波，故D错误。
2．(科技与物理)(2023·佛山模拟)如图为电磁波的频率及其应用实例，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波的传播不需要介质
B．电视机遥控器是利用了γ射线工作的
C．体检胸透用的X射线频率比可见光低
D．红外线在真空中的传播速度比紫外线的快
答案　A
3.(2023·广州)各色光在真空中的波长如图所示，植物中叶绿素a会吸收波长在430 nm～662 nm之间的光。真空中，波长650 nm的光(　　)
A．是紫光 B．不是电磁波
C．波长比蓝光的长 D．比波长500 nm的光传播速度大
答案　C
解析　根据题图可知，紫光的波长比波长650 nm的光短，故A不符合题意；所有的可见光都属于电磁波，故B不符合题意；从题图可知，波长650 nm的光的波长比蓝光的波长长，故C符合题意；不同波长的光在真空中的传播速度相同，故D不符合题意。
考点二　能源与可持续发展
4．(科技与物理)(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(　　)
答案　D
解析　风能、水能、太阳能可以源源不断地从自然界获得，是可再生能源，乌江源风电场、平箐太阳能电站、构皮滩水电站都是利用可再生能源发电的；煤等化石能源不能从自然界源源不断获得，也不能重复利用，是不可再生能源，因此发耳火电厂是利用不可再生能源发电的。
5．(2023·广东模拟)下列关于信息、能源和材料的说法中正确的是(　　)
A．太阳能、电能、核能都是一次能源
B．光纤通信是利用激光通过光纤传递信号的，光信号在线芯内反复发生全反射
C．电动机线圈用超导材料可以实现将电能全部转化为内能
D．太阳内部是在高温下发生核裂变来提供巨大能量的
答案　B
6．(2023·河北)秉承可持续发展的思想，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，开发和利用核能就是一个有效途径。核能是质量较大的原子核发生________或质量较小的原子核发生聚变时释放的能量，通过可控聚变来利用核能，有望解决人类能源问题。1 g核燃料聚变时释放的能量约为1×105 kW·h，假设把1×105 kW·h的能量完全转化为电能，可供年用电量为1 000 kW·h的家庭使用________年。太阳也是一个巨大的“核能火炉”，它向外辐射的能量是我们的能源宝库。人类利用太阳能的实质是将太阳能转化为其他形式的能量，请你写出一种转化方式或一个相关的实例：_____________________________________。
答案　裂变　100　太阳能集热器把水加热
解析　核能是质量较大的原子核发生裂变或质量较小的原子核发生聚变时释放的能量；把1×105 kW·h的能量完全转化为电能，可供年用电量为1 000 kW·h的家庭使用的时间为＝100年；人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量，例如用太阳能集热器把水加热。
7．(2023·成都)我们生活在能量的世界，社会的进步和发展离不开能量。对于能量、能源的认识，下列说法正确的是(　　)
A．做功过程实质是能量的转化或转移过程
B．能量转化具有方向性，所以能量不守恒
C．核燃料能量转化效率可达100%，需大力发展
D．煤、石油、天然气提供的能量源自地球本身
答案　A
解析　做功的过程是能量转化或转移的过程，例如：摩擦生热，把机械能转化为内能；风吹帆船前行，属于机械能的转移，故A正确；能量的转移与转化具有方向性，所有能量在转化和转移的过程中是守恒的，故B错误；由于有不可避免的损耗，核燃料能量转化的效率不可能达100%，故C错误；远古时期陆地和海洋的植物通过光合作用，将太阳能转化为生物质能，它们死后身体埋藏在地下和海底腐烂，多年之后形成化石能源，所以煤、石油、天然气等化石能源其根本来源是太阳能，故D错误。
8．(2023·汕头濠江区模拟)信息、能源、材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法错误的是(　　)
A．化石能源是可再生能源
B．核电站利用的是核裂变产生的核能
C．LED灯是一种发光二极管，它是由半导体材料制成的
D．5G通信与4G通信相比，其载波的频率较高，因而波长较短
答案　A
9．(科学探究)(2023·揭阳普宁市二模)近年来，手机“微信”成为人们交流的一种方式，它是靠手机发射和接收的________来传播信息的；使用手机时，其外壳因摩擦带________而经常粘有灰尘，在给手机充电的过程中，电能转化为________能，人类是在能量的转化或转移的过程中利用能量，而能量的转化和转移是有________的，因此可利用的能源是有限的。
答案　电磁波　电　化学　方向
10．(科技与物理)阅读下列短文，回答问题。
微　波　通　信
电磁波可以用来传递信息，通常用于广播、电视等通信。微波是电磁波家族中的一员，它的性质比中波和短波更接近光波。信息理论表明，作为载体的电磁波，与中波和短波相比，微波在相同的时间内可以传输更多的信息。
用微波传递信息时，必须每隔50 km左右就要建设一个微波中继站，如图甲所示。信号传递的距离越远，需要的中继站越多。在雪山上、大洋中，根本无法建设中继站，所以人类用地球同步通信卫星做微波通信的中继站来进行通信如图乙所示，在地球的周围均匀地配置A、B、C三颗同步通信卫星作为太空微波中继站，可使地球上几乎任意两点间保持通信。卫星接收地面站传来的信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。现在某地举行体育赛事，通过卫星电视，其他地方的人几乎可以立刻看到现场的画面。
(1)普通手机通过地面基地台接收和发射信息，卫星电视直接通过卫星传递信息。它们都是利用________传递信息的，速度约为________ km/s。
(2)利用微波通信的原因是________。
A．微波比中波和短波的波长要长一些 B．微波比中波和短波传输的信息多
C．微波比中波和短波传播得远 D．利用微波通信的成本低
(3)如图丙所示，a、b分别是A、B两颗卫星正下方的地面站，把通信卫星假想成一个平面镜，使地球上b处地面站接收到a处发送的信号。请仿照光路图，在图丙中画出(a处发送的微波信号传送到b)平面镜及微波传播的路径和方向。
(4)已知三颗通信卫星距地面的高度都是3.58×104 km，任意两颗卫星之间的距离都是7.30×104 km。则a处发送的微波信号传送到b处所用的时间是________ s。
答案　(1)电磁波　3×105　(2)B　(3)如图所示　(4)0.482
解析　(1)普通手机通过地面基地台接收和发射信息，卫星电视直接通过卫星传递信息。它们都是利用电磁波传递信息的，速度约为3×108 m/s＝3×105 km/s。
(2)因为微波比中波和短波的频率高，波长短，所以微波比中波和短波传输的信息多，故选B。
(3)由题意可知，分别连接a和A、A和B、B和b，作出∠aAB和∠ABb的平分线即为法线的位置，然后分别过A、B作出法线对应的垂线即为平面镜的位置，微波从a点发出然后到达b点，如答图所示。
(4)a处发送的微波信号传送到b处时微波通过的路程s＝3.58×104 km×2＋7.30×104 km＝1.446×105 km，
微波传播的速度等于光速，即v＝3.0×105 km/s，
由v＝可得，a处发送的微波信号传送到b处所用的时间t＝＝＝0.482 s。