专题18 信息、材料与能源、粒子与宇宙
【新科技新情境】
（2024·江苏常州）2024年3月2日，神舟十七号航天员出舱修复受损的太阳翼，使其将太阳能转化为电能的功能恢复正常，如图所示，太阳能、太阳翼分别属于（ ）
A．可再生能源、电源 B．可再生能源、用电器
C．不可再生能源、电源 D．不可再生能源、用电器
【答案】A
【解析】太阳能能源源不断获得，是可再生能源；太阳翼为电路提供电能，在电路中属于电源。
故选A。
考点1 信息的传递
1．（2024·山东济宁）下列与数据有关的说法正确的是（ ）
A．频率为的电磁波一定比的电磁波的传播速度快
B．功率为的机械一定比的机械做的功多
C．热值为的燃料一定比的燃料放热多
D．质量为的物体一定比的物体的惯性大
【答案】D
【解析】A．各种电磁波在同种介质中传播速度是相同的，与频率无关，故A错误；
B．根据公式可知，机械做功多少取决于功率和时间两个因素，只知道功率大小不能比较做功的多少，故B错误；
C．根据公式可知，燃料放热多少与燃料质量及燃料热值有关，只比较热值大小不能确定哪种燃料放热多，故C错误；
D．惯性是物体的属性，大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大。所以质量为的物体一定比的物体的惯性大，故D正确。
故选D。
2．（2024·山东聊城）关于光学知识在生活中的应用，下列说法正确的是（ ）
A．甲图，光导纤维用于医用内窥镜，利用了光的多次折射传输图像信息
B．乙图，街头路口安装凸面镜，利用了光的反射扩大视野
C．丙图，凸透镜对光有会聚作用，可以用来矫正近视眼
D．丁图，物体温度升高时辐射的紫外线会增强，可以利用紫外线拍摄热谱图
【答案】B
【解析】A．甲图，光导纤维用于医用内窥镜，利用了光的反射传输图像信息，故A错误；
B．乙图，街头路口安装凸面镜，利用了光的反射工作的，可以扩大视野，故B正确；
C．丙图，凸透镜对光有会聚作用，可以用来矫正远视眼，使光线提前会聚，在视网膜前成像，故C错误；
D．丁图，物体温度升高时辐射的红外线会增强，可以利用红外线拍摄热谱图，故D错误。
故选B。
3．（2024·江苏常州）英国科学家研究发现，用特定波长的红光持续照射人体背部15min，可明显刺激人体线粒体，增加葡萄糖消耗，降低血糖水平，该技术有望用来帮助糖尿病患者通过非药物方式降低血糖，该红光的波形图如图所示，已知，则该红光的波长为（ ）
A．335nm，合 B．335nm，合
C．670nm，合 D．670nm，合
【答案】D
【解析】一个完整的波长包括一个波峰和一个波谷，即从O到B的距离。OA、AB、BC、CD都是335nm，一个完整的波长为2个OA的长度，即
2×335nm=670nm
因此，该红光的波长为670nm，合6.70×10-7m。
故选D。
4．（2024·黑龙江哈尔滨）关于物质组成或材料应用，下列说法不正确的是（ ）
A．原子是由原子核和核外电子组成的
B．热管应用在人造卫星中，利用了它优良的导热性能
C．光导纤维可以传递信息，具有传输距离长、高抗干扰等特性
D．分子非常小，一般分子的直径只有10-3m
【答案】D
【解析】A．原子是由原子核和绕原子核转动的核外电子组成，故A正确，不符合题意；
B．热管应用在人造卫星中，利用了它优良的导热性能，防止人造卫星局部过热，故B正确，不符合题意；
C． 光导纤维用来传递信息的优点是传输距离长、高抗干扰等，故C正确，不符合题意；
D．一般分子的直径为10-10m，故D错误，符合题意。
故选D。
5．（2024·黑龙江牡丹江）关于材料的应用，下列说法正确的是（ ）
A．电饭锅中的电热丝是用超导材料制成的
B．用半导体材料制作输电线能够减少电能的损失
C．激光在光导纤维内多次折射将信息传到远方
D．拍电影时的石头道具使用密度小的材料制成
【答案】D
【解析】A．电饭锅是通过电热丝电流流过时电阻丝发热将电能转化为内能，电阻为零的超导体无法将电能转化为内能，故A错误；
B．半导体材料的导电性能在导体和绝燃体之间，且具有单向导电性，不适合做输电线，其物理性能使其不能够减少电能损失，故B错误；
C．激光在光导纤维内是经过多次反射而将信息传到远方，故C错误；
D．拍电影时的石头道具使用密度小的材料制成，相同体积下质量较小，可避免演员受伤，故D正确。
故选D。
6．（2024·黑龙江大庆）下列有关声现象的说法正确的是（ ）
A．声音和电磁波都能传递信息且都可以在真空中传播
B．中考期间学校路段禁止鸣笛，这是从声源处减弱噪声
C．老师用扩音器讲课，是为了改变音调
D．一台好的音响设备要有较高的保真度，这是因为它能较好的保持原声的响度
【答案】B
【解析】A．声音不可以在真空中传播，电磁波可以在真空中传播，故A错误；
B．中考期间学校路段禁止鸣笛，减少声音的产生，这是从声源处减弱噪声，故B正确；
C．老师用扩音器讲课，增大声音振动的幅度，是为了改变响度，故C错误；
D．不同发声体发出声音的音色不同，一台好的音响设备要有较高的保真度，这是因为它能较好的保持原声的音色，故D错误。
故选B。
7．（2024·黑龙江牡丹江）（多选）国之重器“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”，下列相关说法正确的是（ ）
A．C919国产大飞机飞行时，机翼上方空气流速大压强小
B．长征三号乙运载火箭发射升空时，将机械能转化为化学能
C．“奋斗者”号潜水器下潜时，随着深度的增加承受的压强不断增大
D．“山东舰”和北斗卫星之间利用电磁波传递信息
【答案】ACD
【解析】A．飞机在飞行时，流经机翼上方空气流速大，压强小，机翼下方空气流速小，压强大，产生的压强差使飞机获得向上的升力，故A正确；
B．长征三号乙运载火箭发射升空时，燃料燃烧将化学能转化为内能，然后内能转化为火箭的机械能，故B错误；
C．潜水器下潜时，液体密度不变，潜水器所处深度越来越大，根据可知压强增大，故C正确；
D．电磁波的传播不需要介质且传播速度快，所以山东舰和北斗卫星之间是利用电磁波传递信息，故D正确。
故选ACD。
8．（2024·黑龙江哈尔滨）手机在日常生活中被广泛使用，在充电过程中将电能转化为手机电池的 能。手机与北斗卫星间利用 波来传递信息，实现导航的目的。
【答案】 ①化学 ②电磁
【解析】[1]电池在充电过程中，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能储存在电池中。
[2]电磁波可以传递信息，且能在真空中传播，手机与北斗卫星间利用电磁波传递信息。
9．（2024·青海）航天员舱外航天服配有风扇系统和无线电系统。手套上有平面镜，可以随时察看自己身上的各种开关，手心部位有颗粒状橡胶；头盔两侧各有一个照明灯，方便航天员在舱外工作。电风扇工作时，电能主要转化为 能。航天员与地面通过 （选填“电磁波”或“超声波”）进行联系。
【答案】 ①机械 ②电磁波
【解析】[1] 电风扇靠电动机工作，工作时，电能主要转化机械能。
[2] 电磁波可以在真空中传播，航天员与地面通过电磁波进行联系。
10．（2024·四川内江）手机已经成为我们工作、生活中非常重要的一部分，人们使用的手机越来越智能化，越来越精致。某款新型手机的质量大约为0.15 （选填“kg”或“g”）；手机之间是靠 （选填“电磁波”或“声波”）来传递信息的。
【答案】 ①kg ②电磁波
【解析】[1]一部手机的质量约为150g，即0.15kg。
[2]手机既是无线电发射台又是无线电接收台，故手机之间是靠电磁波来传递信息的。
11．（2024·北京）请阅读《宇宙灯塔——脉冲星》并回答问题。
宇宙灯塔——脉冲星
截至2024年5月，有“中国天眼”之称的500m口径球面射电望远镜（FAST）发现的新脉冲星数量突破900颗，这些发现，极大拓展了人类观察宇宙视野的极限。
“中国天眼”紧盯的脉冲星是什么？脉冲星是一类高速自转的天体，具有极强的磁场，它高速自转时就在两磁极处形成了方向性很强的锥形电磁波束（如图甲所示）。由于两个电磁波束会随着脉冲星的高速自转而一起转动，它们就会像灯塔发出的两束光一样扫过宇宙空间。电磁波束每扫过地球上的射电望远镜一次，射电望远镜就会收到一个脉冲信号（如图乙所示），脉冲星便以此而得名。
脉冲星具有极其稳定的自转周期（自转一圈所用的时间），部分脉冲星的自转周期约3亿年仅变化0.1ms，因此可将脉冲星作为计时基准。
脉冲星还是宇宙中的“探针”，可应用于探测引力波。宇宙中的超大质量天体加速运动时，会产生引力波。引力波信号极其微弱，特别是纳赫兹（Hz）引力波，难以直接观测。但是，引力波会使我们收到的脉冲星的脉冲信号发生变化。我国科学家通过综合分析多个脉冲星脉冲信号的变化，于2023年6月找到了纳赫兹引力波存在的关键证据。
越来越多被发现的脉冲星，犹如宇宙中不断被点亮的灯塔，引领我们揭开更多暗藏在宇宙中的秘密。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)电磁波束每扫过射电望远镜一次，射电望远镜就会收到一个 ，脉冲星便以此而得名；
(2)脉冲星能够作为计时基准是因为它具有 ；
(3)科学家找到纳赫兹引力波存在的关键证据的研究方法在初中物理的学习过程中也用到过，请类比研究条形磁体周围磁场分布的方法，补全表格中①②的内容 ；
研究对象 条形磁体的磁场 纳赫兹引力波
观测“设备” 人眼 中国天眼
探测工具 铁屑 ①
可观测证据 铁屑有规则地排列 ②
推理得到的结论 条形磁体周圆的磁场有规律分布 纳赫兹引力波存在
【答案】(1)脉冲信号 (2)脉冲星具有极其稳定的自转周期 (3)脉冲星，收到的脉冲星的脉冲信号发生变化
【解析】（1）根据题文可知，电磁波束每扫过地球上的射电望远镜一次，射电望远镜就会收到一个脉冲信号。
（2）由题文可知，脉冲星具有极其稳定的自转周期（自转一圈所用的时间），部分脉冲星的自转周期约3亿年仅变化0.1ms，因此可将脉冲星作为计时基准。
（3）根据题文可知，脉冲星还是宇宙中的“探针”，可应用于探测引力波，类比铁屑研究磁场的分布；收到的脉冲星的脉冲信号发生变化，从而找到了纳赫兹引力波存在的关键证据。
考点2 能源与可持续发展
12．（2024·四川内江）以下能源形式中，属于清洁型能源的是（ ）
A．煤 B．石油 C．焦炭 D．太阳能
【答案】D
【解析】A．煤燃烧时会产生废气，污染环境，是非清洁能源，故A不符合题意；
B．石油燃烧时会产生废气，污染环境，是非清洁能源，故B不符合题意；
C．焦炭燃烧时会产生废气，污染环境，是非清洁能源，故C不符合题意；
D．太阳能使用时没有废气，无污染，是清洁能源，故D符合题意。
故选D。
13．（2024·青海）与固体燃料相比，液体燃料火箭无需人工雕刻火药。甲烷是天然气的主要成分。液态甲烷作为火箭发射的燃料之一，其密度约为，热值为。下列能源中属于可再生能源的是（ ）
A．石油 B．煤炭 C．太阳能 D．天然气
【答案】C
【解析】在自然界短时间就能得到补充的是可再生能源，不能及时补充的是不可再生能源；石油、煤炭、天然气一旦使用，在短期内不能再生，是不可再生能源；太阳能在短期内能及时得到补充，是可再生能源，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
14．（2024·四川广元）下列对物理常识的叙述，正确的是（ ）
A．石油等化石能源属于不可再生能源 B．伽利略最早测出标准大气压的值
C．电视遥控器利用紫外线遥控电视机 D．光在光导纤维中始终沿直线传播
【答案】A
【解析】A．可以从自然界源源不断地得到的能源称之为可再生能源；一旦消耗就很难再生的能源称之为不可再生能源，石油等化石能源属于不可再生能源，故A正确；
B．托里拆利最早通过实验测出标准大气压的值，故B错误；
C．电视遥控器利用红外线遥控电视机，故C错误；
D．光在光导纤维是通过不断反射向前传播的，故D错误。
故选A。
15．（2024·山东济宁）关于材料、能源和信息，下列说法不正确的是（ ）
A．超导材料既可用于制作远距离输电导线，又可用于制作电炉的电阻丝
B．太阳是人类能源的宝库，内部每时每刻都发生着剧烈的核反应
C．作为信息存储介质，竹简、纸、录音磁带、光盘的容量密度依次增大
D．光纤是传输光信号的器件，其抗干扰能力强，能减少信号衰减
【答案】A
【解析】A．由于超导材料的电阻为0，通电时不会产生热量，适合制作远距离输电导线，但不能用于制作电炉的电阻丝，故A错误，符合题意；
B．太阳内部每时每刻都在发生核聚变，释放巨大的能量，是人类能源的宝库，地球上的大部分能量都来自太阳，故B正确，不符合题意；
C．随着人类科技的发展，信息储存的介质越来越先进，介质容量密度越来越大，竹简、纸、录音磁带、光盘等容量密度依次增大，故C正确，不符合题意；
D．光纤，即光导纤维，是传输光信号的器件。光线通信具有抗干扰能力强、传输容量大、信号衰减小等优点，故D正确，不符合题意。
故选A。
16．（2024·山东济宁）电冰箱通电后，制冷剂被压缩机从蒸发器内吸出、压缩后进入冷凝器，随后进入蒸发器……，通过这样的循环，实现制冷效果，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．制冷剂需选用不容易汽化的物质
B．制冷剂需选用汽化吸热能力弱的物质
C．制冷剂在冷凝器内液化放出热量
D．打开工作中的冰箱门，最终能使整个房间内降温
【答案】C
【解析】A．冰箱是利用制冷剂汽化时吸热、液化时放热，在系统内循环流动，达到制冷目的，制冷剂需选用容易汽化的物质，故A错误；
B．制冷剂需选用汽化吸热能力强的物质，这样才能在蒸发器内吸收更多的热量，实现更好的制冷效果，故B错误；
C．制冷剂在冷凝器的管子通过压缩体积的方式液化，从而向冰箱外放出热量，故C正确；
D．打开工作中的冰箱门，冰箱内的冷空气会流出，但冰箱为了维持低温会消耗更多的电能，压缩机工作时会产生更多的热量，最终能使整个房间内升高，故D错误。
故选C。
17．（2024·四川乐山）近年来我国在能源和通信领域都有所突破。关于能源和通信下列说法正确的是（ ）
A．空间站与地面控制中心利用超声波实现通讯
B．华龙一号核电站核反应堆中发生可控核裂变
C．风能、水能、太阳能、电能均属于一次能源
D．新能源汽车的发动机能量转化率可达100%
【答案】B
【解析】A．地面控制中心是通过电磁波与空间站中的航天员通信，故A错误；
B．核电站的核心设备反应堆，利用的是可控核裂变发电，故B正确；
C．太阳能、水能、风能可以直接从自然界里源源不断地得到，是一次能源；电能不能直接从自然界获取，是二次能源，故C错误；
D．任何机械的能量转化率不可能达到100%，所以新能源汽车的发动机能量转化率不能达到100%，故D错误。
故选B。
18．（2024·甘肃兰州）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。下列说法中不正确的是（ ）
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
【答案】D
【解析】A．根据焦耳定律可知，电流通过导体时会放出热量，所以利用超导材料输电，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗，故A正确，不符合题意；
B．燃油车在燃烧过程中会产生大量的能量损失，而新能源汽车则通过高效的能量转换和回收系统，将能源利用率提高到更高的水平，故B正确，不符合题意；
C．地球上水的储量虽然很多，但是淡水资源非常紧张，因此我们需要节约用水，故C正确，不符合题意；
D．自然界中的能量虽然是守恒的，但是能量在转化过程中，一部分能量不能再次利用，所以我们仍然需要节约能源，故D错误，符合题意。
故选D。
19．（2024·内蒙古包头）节能减排、保护环境是每个人的共同责任。下列做法符合节能环保理念的是（ ）
A．把废旧电池随意丢弃 B．将电视机处于待机状态
C．关停高能耗高污染的工厂 D．将有害废水排放到江河中
【答案】C
【解析】A．把废旧电池随意丢弃，会污染水体和土壤，不利于环境保护，故A不符合题意；
B．电视机处于待机状态时，仍有部分元件在工作，如指示灯，仍会消耗电能，故B不符合题意；
C．关停高能耗高污染的工厂，既可以节能减排，也可以保护环境，故C符合题意；
D．将有害废水排放到江河中，会污染水资源，所以不利于环境保护，故D不符合题意。
故选C。
20．（2024·甘肃定西）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
【答案】D
【解析】A．原子是由原子核和核外电子组成的，原子核由质子和中子组成，故A错误；
B．声音的传播需要介质，月球表面是真空，真空不能传声，故B错误；
C．核电站中的核反应堆利用核裂变获取核能，故C错误；
D．电磁波可以在真空中传播，我国的北斗导航系统利用电磁波传输信号，故D正确。
故选D。
21．（2024·辽宁）（多选）2024年6月2日嫦娥六号探测器在月球背面着陆，着陆后探测器展开太阳能电池板，通过“钻取”和“表取”两种方式完成全球首次月球背面采样（月壤）任务。采用铝基复合材料制成的外钻杆由设在辽宁省的某研究所研制，耐磨性和强度可与钢材媲美，实现减重65%。下列说法正确的是（ ）
A．太阳、月球、探测器的空间尺度依次减小
B．太阳能是不可再生能源
C．铝基复合材料比钢材的密度小
D．“钻取”时转动的外钻杆与跟它紧密接触的月壤之间有摩擦力
【答案】ACD
【解析】A．太阳是太阳系的中心，月球是地球的卫星，太阳、月球、探测器的空间尺度依次减小，故A正确；
B．太阳能可以从自然界源源不断获取，是可再生能源，故B错误；
C．采用铝基复合材料制成的外钻杆由设在辽宁省的某研究所研制，耐磨性和强度可与钢材媲美，实现减重65%，体积相同时，铝基复合材料比钢材的质量小，根据可知铝基复合材料比钢材的密度小，故C正确；
D．“钻取”时转动的外钻杆与跟它紧密接触的月壤之间发生相对运动，有摩擦力产生，故D正确。
故选ACD。
22．（2024·山东聊城）2024年5月21日，全球首个陆上商用模块式小型核反应堆“玲龙一号”的主控室正式启动。核反应堆通过 （选填“核聚变”或“核裂变”）产生惊人的能量，核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
【答案】 ①核裂变 ②一次
【解析】[1]核电站是利用核裂变产生能量，且是可控的。
[2]由于核原料从自然界中获取，为一次能源。
23．（2024·山东济宁）小球在摆动过程中（如图所示），由于摩擦的存在，一部分机械能会转化为 ，这部分能量不可能自动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，小球最终会停止运动。研究表明，自然界的能量是守恒的，能量的转化与转移具有 性。
【答案】 ①内能 ②方向
【解析】[1][2]小球在摆动过程中，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能会减小，散失到空气中的内能无法自动转化为机械能，说明能量的转移和转化具有方向性。
24．（2024·山东菏泽）如图是中国空间站太阳能电池板，它把太阳能转化为电能。太阳能清洁无污染，是 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。中国空间站向地面指挥中心发送信息，是通过 传递的。
【答案】 ①可再生 ②电磁波
【解析】[1] 太阳能可以在自然界中源源不断的获得，所以是可再生能源。
[2] 电磁波可以在真空中传播且可以传递信息，所以地面指挥中心与空间站是通过电磁波传递信息的。
26．（2024·宁夏）阅读材料，回答下列问题：
2024年6月2日6时23分，嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功着陆在月球背面南极——艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施样品采集任务，如图甲所示。
由于嫦娥六号的着陆点位于月球背面，受到月球遮挡无法直接与地球通信，需要通过鹊桥二号中继卫星来转发月面航天器与地球之间的通信。鹊桥二号中继卫星受月球引力作用，目前正在环月大椭圆冻结轨道上稳定运行。环月大椭圆轨道离月球最近的一点叫近月点，最远的一点叫远月点，如图乙所示。
着陆器与上升器组合体成功着陆后，着陆器将通过鹊桥二号中继卫星，在地面控制下，进行太阳翼和定向天线展开等状态检查与设置工作，此后正式开始持续约2天的月背采样工作，通过钻具钻取和机械臂表取两种方式分别采集月壤样品和月表岩石。表取完成后，嫦娥六号着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开。这是中国首次在月球背面独立动态展示国旗。6月4日7时38分，上升器携带月球样品自月球背面起飞，3000N的发动机工作约6min后，成功将上升器送入预定环月轨道。
（1）在鹊桥二号中继卫星支持下，嫦娥六号通过 波将采样画面实时传输到地面测控中心；太阳能电池板工作时，将太阳能转化为 能，太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
（2）嫦娥六号采用液态氢做燃料是因为它具有较大的 ；上升器点火起飞，离开月球表面，以上升器为参照物，月球是 的；月壤运回地球后，质量 。（选填“变大”“变小”或“不变”）
（3）鹊桥二号中继卫星在环月大椭圆冻结轨道上从远月点向近月点运动时，结合图乙说明它的势能如何变化，势能和动能之间如何转化？
【答案】 电磁 电 可再生 热值 运动 不变 它的势能减小；势能转化为动能
【解析】（1）[1]电磁波可以在真空中传播，且能够传递信息。嫦娥六号通过电磁波将采样画面实时传输到地面测控中心。
[2]太阳能电池板工作时，吸收太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能。
[3]太阳能可以源源不断从自然界获得，是可再生能源。
（2）[4]嫦娥六号采用液态氢做燃料是因为它具有较大的热值，与其他燃料相比，完全燃烧质量相同的液态氢能释放更多的能量。
[5]上升器点火起飞，离开月球表面，月球与上升器的相对位置发生了变化，以上升器为参照物，月球是运动的。
[6]物体的质量不随形状、物态、位置的变化而变化，月壤从月球运回地球，只是位置发生了改变，其质量不变。
（3）[7]鹊桥二号中继卫星在环月大椭圆冻结轨道上运行时，不受空气阻力机械能守恒，此过程中只有动能和势能相互转化，从远月点向近月点运动时，高度减小，势能减小，速度增大，动能增大，势能转化为动能。
27．（2024·辽宁）生态环境部发布2024年六五环境日的主题是“全面推进美丽中国建设”，其目的是动员社会各界参与生态环境保护、践行绿色生产生活方式。某校积极响应号召，物理社团开展关于“海域漂浮垃圾治理”调研活动，在查阅相关资料时，发现了与海域漂浮垃圾治理装备相关的文章，其中对装备的介绍如图（a）所示。在V字形浮围栏和自然动力作用下，海漂垃圾汇集到垃圾汇集框，而后由垃圾单向传输机构将其提升至垃圾分拣框内。传输机构的动力可由振荡浮子波浪能收集系统提供。维护人员可通过无线视频监控系统远程观察垃圾收集情况，并不定期到浮平台上对垃圾进行分拣、回收和无害化处理。
请结合上述信息完成下面的问题：
（1）无线视频监控系统中的镜头相当于一个凸透镜，垃圾收集情况通过镜头成倒立、 的实像，监控画面信号通过 波传回控制中心；
（2）振荡浮子波浪能收集系统的一部分结构简化图如图（b）所示，某时刻浮子受到海水向上的力，该力使OA绕O点向上转动，从而带动B点的连杆运动。OA部分相当于一个 （填简单机械名称）；
（3）垃圾单向传输机构内部的一部分结构简化图如图（c）所示，则图中能绕支点转动的金属棒ab可以阻止棘轮 （填“顺”或“逆”）时针转动，实现单向传输；
（4）浮筒是控制整个装置漂浮状态和吃水深度的重要配件。该社团利用压力传感器设计了一套吃水深度监测系统，图（d）为监测系统的简化电路图。他们使用的压力传感器接入电路的阻值与其所受海水的压力之间的关系如图（e）所示（为方便计算，数据已作简化处理），入水前其阻值为20Ω，入水后其受压面与海水的接触面积是。将传感器安装在浮平台底部，若要实现当浮平台的吃水深度为1m时，电路中电流为0.3A，滑动变阻器接入电路的阻值应为 Ω（电源电压恒为9V，取，g取10N/kg，不考虑水流的影响）；
（5）为了践行绿色理念，推动绿色出行，请你结合日常生活针对绿色出行提出一条合理化建议： 。
【答案】 缩小 电磁 杠杆 逆 22 多乘坐公共交通
【解析】（1）[1] 无线视频监控系统中的镜头相当于照相机，拍摄时，物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像。
[2] 电磁波可以传递信息，监控画面信号通过电磁波传回控制中心。
（2）[3] 如图（b）所示，OA部分相当于一个杠杆，O为支点，A端受到的海水向上的推力为动力，B点连杆向下的力为阻力。
（3）[4] 如图（c）所示，棘轮要逆时针旋转时，杠杆ab两端受到的压力会使得杠杆静止，处于平衡状态，所以金属棒ab可以阻止棘轮逆时针旋转。
（4）[5] 由图（e）利用数学知识解得压力传感器接入电路的阻值与其所受海水的压力之间的关系式为
当吃水深度为1m时，压力传感器受到的压力为
则此时压力传感器接入电路的阻值为
分析图（d）电路可知，压力传感器和变阻器串联，电流表测电路电流，则此时总电阻为
则滑动变阻器接入电路的阻值应为
（5）[6] 日常生活中要响应绿色出行可以多乘坐公共交通。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题18 信息、材料与能源、粒子与宇宙
【新科技新情境】
（2024·江苏常州）2024年3月2日，神舟十七号航天员出舱修复受损的太阳翼，使其将太阳能转化为电能的功能恢复正常，如图所示，太阳能、太阳翼分别属于（ ）
A．可再生能源、电源 B．可再生能源、用电器
C．不可再生能源、电源 D．不可再生能源、用电器
考点1 信息的传递
1．（2024·山东济宁）下列与数据有关的说法正确的是（ ）
A．频率为的电磁波一定比的电磁波的传播速度快
B．功率为的机械一定比的机械做的功多
C．热值为的燃料一定比的燃料放热多
D．质量为的物体一定比的物体的惯性大
2．（2024·山东聊城）关于光学知识在生活中的应用，下列说法正确的是（ ）
A．甲图，光导纤维用于医用内窥镜，利用了光的多次折射传输图像信息
B．乙图，街头路口安装凸面镜，利用了光的反射扩大视野
C．丙图，凸透镜对光有会聚作用，可以用来矫正近视眼
D．丁图，物体温度升高时辐射的紫外线会增强，可以利用紫外线拍摄热谱图
3．（2024·江苏常州）英国科学家研究发现，用特定波长的红光持续照射人体背部15min，可明显刺激人体线粒体，增加葡萄糖消耗，降低血糖水平，该技术有望用来帮助糖尿病患者通过非药物方式降低血糖，该红光的波形图如图所示，已知，则该红光的波长为（ ）
A．335nm，合 B．335nm，合
C．670nm，合 D．670nm，合
4．（2024·黑龙江哈尔滨）关于物质组成或材料应用，下列说法不正确的是（ ）
A．原子是由原子核和核外电子组成的
B．热管应用在人造卫星中，利用了它优良的导热性能
C．光导纤维可以传递信息，具有传输距离长、高抗干扰等特性
D．分子非常小，一般分子的直径只有10-3m
5．（2024·黑龙江牡丹江）关于材料的应用，下列说法正确的是（ ）
A．电饭锅中的电热丝是用超导材料制成的
B．用半导体材料制作输电线能够减少电能的损失
C．激光在光导纤维内多次折射将信息传到远方
D．拍电影时的石头道具使用密度小的材料制成
6．（2024·黑龙江大庆）下列有关声现象的说法正确的是（ ）
A．声音和电磁波都能传递信息且都可以在真空中传播
B．中考期间学校路段禁止鸣笛，这是从声源处减弱噪声
C．老师用扩音器讲课，是为了改变音调
D．一台好的音响设备要有较高的保真度，这是因为它能较好的保持原声的响度
7．（2024·黑龙江牡丹江）（多选）国之重器“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”，下列相关说法正确的是（ ）
A．C919国产大飞机飞行时，机翼上方空气流速大压强小
B．长征三号乙运载火箭发射升空时，将机械能转化为化学能
C．“奋斗者”号潜水器下潜时，随着深度的增加承受的压强不断增大
D．“山东舰”和北斗卫星之间利用电磁波传递信息
8．（2024·黑龙江哈尔滨）手机在日常生活中被广泛使用，在充电过程中将电能转化为手机电池的 能。手机与北斗卫星间利用 波来传递信息，实现导航的目的。
9．（2024·青海）航天员舱外航天服配有风扇系统和无线电系统。手套上有平面镜，可以随时察看自己身上的各种开关，手心部位有颗粒状橡胶；头盔两侧各有一个照明灯，方便航天员在舱外工作。电风扇工作时，电能主要转化为 能。航天员与地面通过 （选填“电磁波”或“超声波”）进行联系。
10．（2024·四川内江）手机已经成为我们工作、生活中非常重要的一部分，人们使用的手机越来越智能化，越来越精致。某款新型手机的质量大约为0.15 （选填“kg”或“g”）；手机之间是靠 （选填“电磁波”或“声波”）来传递信息的。
11．（2024·北京）请阅读《宇宙灯塔——脉冲星》并回答问题。
宇宙灯塔——脉冲星
截至2024年5月，有“中国天眼”之称的500m口径球面射电望远镜（FAST）发现的新脉冲星数量突破900颗，这些发现，极大拓展了人类观察宇宙视野的极限。
“中国天眼”紧盯的脉冲星是什么？脉冲星是一类高速自转的天体，具有极强的磁场，它高速自转时就在两磁极处形成了方向性很强的锥形电磁波束（如图甲所示）。由于两个电磁波束会随着脉冲星的高速自转而一起转动，它们就会像灯塔发出的两束光一样扫过宇宙空间。电磁波束每扫过地球上的射电望远镜一次，射电望远镜就会收到一个脉冲信号（如图乙所示），脉冲星便以此而得名。
脉冲星具有极其稳定的自转周期（自转一圈所用的时间），部分脉冲星的自转周期约3亿年仅变化0.1ms，因此可将脉冲星作为计时基准。
脉冲星还是宇宙中的“探针”，可应用于探测引力波。宇宙中的超大质量天体加速运动时，会产生引力波。引力波信号极其微弱，特别是纳赫兹（Hz）引力波，难以直接观测。但是，引力波会使我们收到的脉冲星的脉冲信号发生变化。我国科学家通过综合分析多个脉冲星脉冲信号的变化，于2023年6月找到了纳赫兹引力波存在的关键证据。
越来越多被发现的脉冲星，犹如宇宙中不断被点亮的灯塔，引领我们揭开更多暗藏在宇宙中的秘密。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)电磁波束每扫过射电望远镜一次，射电望远镜就会收到一个 ，脉冲星便以此而得名；
(2)脉冲星能够作为计时基准是因为它具有 ；
(3)科学家找到纳赫兹引力波存在的关键证据的研究方法在初中物理的学习过程中也用到过，请类比研究条形磁体周围磁场分布的方法，补全表格中①②的内容 ；
研究对象 条形磁体的磁场 纳赫兹引力波
观测“设备” 人眼 中国天眼
探测工具 铁屑 ①
可观测证据 铁屑有规则地排列 ②
推理得到的结论 条形磁体周圆的磁场有规律分布 纳赫兹引力波存在
考点2 能源与可持续发展
12．（2024·四川内江）以下能源形式中，属于清洁型能源的是（ ）
A．煤 B．石油 C．焦炭 D．太阳能
13．（2024·青海）与固体燃料相比，液体燃料火箭无需人工雕刻火药。甲烷是天然气的主要成分。液态甲烷作为火箭发射的燃料之一，其密度约为，热值为。下列能源中属于可再生能源的是（ ）
A．石油 B．煤炭 C．太阳能 D．天然气
14．（2024·四川广元）下列对物理常识的叙述，正确的是（ ）
A．石油等化石能源属于不可再生能源 B．伽利略最早测出标准大气压的值
C．电视遥控器利用紫外线遥控电视机 D．光在光导纤维中始终沿直线传播
15．（2024·山东济宁）关于材料、能源和信息，下列说法不正确的是（ ）
A．超导材料既可用于制作远距离输电导线，又可用于制作电炉的电阻丝
B．太阳是人类能源的宝库，内部每时每刻都发生着剧烈的核反应
C．作为信息存储介质，竹简、纸、录音磁带、光盘的容量密度依次增大
D．光纤是传输光信号的器件，其抗干扰能力强，能减少信号衰减
16．（2024·山东济宁）电冰箱通电后，制冷剂被压缩机从蒸发器内吸出、压缩后进入冷凝器，随后进入蒸发器……，通过这样的循环，实现制冷效果，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．制冷剂需选用不容易汽化的物质
B．制冷剂需选用汽化吸热能力弱的物质
C．制冷剂在冷凝器内液化放出热量
D．打开工作中的冰箱门，最终能使整个房间内降温
17．（2024·四川乐山）近年来我国在能源和通信领域都有所突破。关于能源和通信下列说法正确的是（ ）
A．空间站与地面控制中心利用超声波实现通讯
B．华龙一号核电站核反应堆中发生可控核裂变
C．风能、水能、太阳能、电能均属于一次能源
D．新能源汽车的发动机能量转化率可达100%
18．（2024·甘肃兰州）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。下列说法中不正确的是（ ）
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
19．（2024·内蒙古包头）节能减排、保护环境是每个人的共同责任。下列做法符合节能环保理念的是（ ）
A．把废旧电池随意丢弃 B．将电视机处于待机状态
C．关停高能耗高污染的工厂 D．将有害废水排放到江河中
20．（2024·甘肃定西）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
21．（2024·辽宁）（多选）2024年6月2日嫦娥六号探测器在月球背面着陆，着陆后探测器展开太阳能电池板，通过“钻取”和“表取”两种方式完成全球首次月球背面采样（月壤）任务。采用铝基复合材料制成的外钻杆由设在辽宁省的某研究所研制，耐磨性和强度可与钢材媲美，实现减重65%。下列说法正确的是（ ）
A．太阳、月球、探测器的空间尺度依次减小
B．太阳能是不可再生能源
C．铝基复合材料比钢材的密度小
D．“钻取”时转动的外钻杆与跟它紧密接触的月壤之间有摩擦力
22．（2024·山东聊城）2024年5月21日，全球首个陆上商用模块式小型核反应堆“玲龙一号”的主控室正式启动。核反应堆通过 （选填“核聚变”或“核裂变”）产生惊人的能量，核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
23．（2024·山东济宁）小球在摆动过程中（如图所示），由于摩擦的存在，一部分机械能会转化为 ，这部分能量不可能自动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，小球最终会停止运动。研究表明，自然界的能量是守恒的，能量的转化与转移具有 性。
24．（2024·山东菏泽）如图是中国空间站太阳能电池板，它把太阳能转化为电能。太阳能清洁无污染，是 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。中国空间站向地面指挥中心发送信息，是通过 传递的。
26．（2024·宁夏）阅读材料，回答下列问题：
2024年6月2日6时23分，嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功着陆在月球背面南极——艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施样品采集任务，如图甲所示。
由于嫦娥六号的着陆点位于月球背面，受到月球遮挡无法直接与地球通信，需要通过鹊桥二号中继卫星来转发月面航天器与地球之间的通信。鹊桥二号中继卫星受月球引力作用，目前正在环月大椭圆冻结轨道上稳定运行。环月大椭圆轨道离月球最近的一点叫近月点，最远的一点叫远月点，如图乙所示。
着陆器与上升器组合体成功着陆后，着陆器将通过鹊桥二号中继卫星，在地面控制下，进行太阳翼和定向天线展开等状态检查与设置工作，此后正式开始持续约2天的月背采样工作，通过钻具钻取和机械臂表取两种方式分别采集月壤样品和月表岩石。表取完成后，嫦娥六号着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开。这是中国首次在月球背面独立动态展示国旗。6月4日7时38分，上升器携带月球样品自月球背面起飞，3000N的发动机工作约6min后，成功将上升器送入预定环月轨道。
（1）在鹊桥二号中继卫星支持下，嫦娥六号通过 波将采样画面实时传输到地面测控中心；太阳能电池板工作时，将太阳能转化为 能，太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
（2）嫦娥六号采用液态氢做燃料是因为它具有较大的 ；上升器点火起飞，离开月球表面，以上升器为参照物，月球是 的；月壤运回地球后，质量 。（选填“变大”“变小”或“不变”）
（3）鹊桥二号中继卫星在环月大椭圆冻结轨道上从远月点向近月点运动时，结合图乙说明它的势能如何变化，势能和动能之间如何转化？
27．（2024·辽宁）生态环境部发布2024年六五环境日的主题是“全面推进美丽中国建设”，其目的是动员社会各界参与生态环境保护、践行绿色生产生活方式。某校积极响应号召，物理社团开展关于“海域漂浮垃圾治理”调研活动，在查阅相关资料时，发现了与海域漂浮垃圾治理装备相关的文章，其中对装备的介绍如图（a）所示。在V字形浮围栏和自然动力作用下，海漂垃圾汇集到垃圾汇集框，而后由垃圾单向传输机构将其提升至垃圾分拣框内。传输机构的动力可由振荡浮子波浪能收集系统提供。维护人员可通过无线视频监控系统远程观察垃圾收集情况，并不定期到浮平台上对垃圾进行分拣、回收和无害化处理。
请结合上述信息完成下面的问题：
（1）无线视频监控系统中的镜头相当于一个凸透镜，垃圾收集情况通过镜头成倒立、 的实像，监控画面信号通过 波传回控制中心；
（2）振荡浮子波浪能收集系统的一部分结构简化图如图（b）所示，某时刻浮子受到海水向上的力，该力使OA绕O点向上转动，从而带动B点的连杆运动。OA部分相当于一个 （填简单机械名称）；
（3）垃圾单向传输机构内部的一部分结构简化图如图（c）所示，则图中能绕支点转动的金属棒ab可以阻止棘轮 （填“顺”或“逆”）时针转动，实现单向传输；
（4）浮筒是控制整个装置漂浮状态和吃水深度的重要配件。该社团利用压力传感器设计了一套吃水深度监测系统，图（d）为监测系统的简化电路图。他们使用的压力传感器接入电路的阻值与其所受海水的压力之间的关系如图（e）所示（为方便计算，数据已作简化处理），入水前其阻值为20Ω，入水后其受压面与海水的接触面积是。将传感器安装在浮平台底部，若要实现当浮平台的吃水深度为1m时，电路中电流为0.3A，滑动变阻器接入电路的阻值应为 Ω（电源电压恒为9V，取，g取10N/kg，不考虑水流的影响）；
（5）为了践行绿色理念，推动绿色出行，请你结合日常生活针对绿色出行提出一条合理化建议： 。
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