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第19讲 信息、能源与可持续发展
过教材 串知识 夯基础
知识点1 信息的传递
1．电话
(1)发明：1876年，美国科学家______发明了电话。
(2)组成：电话主要由______、键盘和______组成。
(3)原理：人对着话筒说话时，话筒通过碳粒振动发生变化，把强度不同的______转化为相应大小的____信号；听筒利用电流的磁效应，把强度不同的________转化为______。
贝尔
话筒
听筒
声波
电
电信号
声波
2．电磁波
(1)产生：__________的电流会在空间激起
电磁波。
(2)传播
A．条件：电磁波的传播________(选填“需要”或“不需要”)介质。
B．波速(c)：电磁波在真空中的传播速度c＝___________m/s。
(3)电磁波谱：按波长由短到长排列：γ射线→X射线→________→可见光→________→微波→__________。
(4)应用：广播、移动通信、雷达、X光片、红外遥控、紫外杀菌等。
迅速变化
不需要
3.0×108
紫外线
红外线
无线电波
方法技巧：电磁波与声波的对比
种类 电磁波 声波
不同点 产生
条件 导体中大小、方向变化很快的电流 发声体的往复振动
传播
介质 不需要介质，可以在真空中传播 需要介质，不能在真空中传播
传播
速度 在真空中传播最快，速度约为3.0×108 m/s 通常情况下，v固>v液>v气，
15 ℃的空气中声速为 340 m/s
种类 电磁波 声波
不同点 应用 紫外线消毒、红外线遥控、夜视仪、微波通信、微波炉、无线电广播和电视等 回声定位、声呐、B超、超声波清洗精密仪器和超声波粉碎结石等
相同点 都属于波，都有波速、波长、频率，都能传递信息和能量
3．信息高速公路
(1)光纤具有抗干扰能力____、信号衰减小的特点，适用于远距离、________传输信息。
(2)现代通信和互联网
①现代通信：包括微波通信、__________、__________、__________等。
②互联网：利用金属导线、______和__________等将分布于世界各地的计算机网络连接起来，用来传送计算机信号。
强
大容量
卫星通信
光纤通信
网络通信
光缆
通信卫星
知识点2 能源与可持续发展
1．能源分类
(1)一次能源：可以从自然界______获取的能源。
(2)二次能源：不可以从自然界直接获取，必须通过______________才得到的能源。
(3)可再生能源：______在自然界源源不断得到的能源。
(4)不可再生能源：消耗后不可________从自然界得到补充的能源。
直接
消耗一次能源
可以
短期内
2．核能
(1)定义：质量______的原子核发生分裂或者质量______的原子核相互结合时释放的能量。
(2)获得核能的途径：______和聚变。
(3)核电站：利用______发电，核心设备是__________。
3．太阳能
(1)来源：太阳内部氢原子核在超高温下发生______时释放的能量。
(2)利用：一是利用________把太阳能转化为____能，二是利用太阳能电池把太阳能转化为____能。
较大
较小
裂变
核能
核反应堆
聚变
集热器
内
电
4．能源的可持续发展
(1)能量的转化和转移具有______性。
(2)未来理想能源的条件：一是必须足够______，二是必须足够______，三是相关的技术必须______，四是必须足够______、清洁。
方向
丰富
便宜
成熟
安全
研重难 学方法 提能力
重难点1 信息的传递
【典例1】 2024年春节联欢晚会设了北京主会场和四个分会场，主会场和分会场之间的信号传播利用了( )
A．电磁波 B．超声波
C．红外线 D．次声波
A [电磁波能够传递信息，主会场和分会场之间的信号传播利用了电磁波，故选A。]
√
【变式1】 关于现代通信，下列叙述错误的是( )
A．通讯公司研究的5G技术是利用电磁波通信的
B．电磁波的频率越低，在空气中传播的速度越小
C．卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站，进行通信
D．光纤通信是利用激光在光纤中不断反射传递信息的
√
B [通讯公司研究的5G技术是利用电磁波通信的，故A正确，不符合题意；电磁波在空气中的传播速度与频率无关，故B错误，符合题意；卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站，进行通信，故C正确，不符合题意；光纤通信是利用激光在光纤中不断反射传递信息的，故D正确，不符合题意。故选B。]
【变式2】 在2024年世界移动通信大会上，某企业发布了5.5G智能核心网解决方案，宣布2024年为5.5G商用元年，就这项通信技术，下列说法正确的是( )
A．电磁波的频率越高，传播的速度就越大
B．5.5G无线电通信是依靠电磁波传递信息的
C．电磁波不能在真空中传播
D．只有电磁波可以传递信息
√
B [各种电磁波在真空中的波速都等于真空中的光速，传播速度与频率无关，故A错误；5.5G无线电通讯是依靠电磁波传递信息的，故B正确；电磁波可以在真空中传播，故C错误；声、光和电磁波都能够传递信息，故D错误。故选B。]
重难点2 能源与可持续发展
【典例2】 和平利用核能，提高清洁能源比重，是我国能源发展战略的重要内容，关于核能，下列说法正确的是( )
A．核电站是利用核聚变所释放的能量来发电的
B．核能是一次能源
C．在核反应堆中，核能转化为化学能
D．任何两个原子核都可以发生聚变
√
B [核电站是利用核裂变所释放的能量来发电的，故A错误；核能是一次能源，故B正确；在核反应堆中，核能转化为内能，故C错误；不是所有的原子核都可以发生聚变，故D错误。故选B。]
【变式3】 如图所示是核电站发电的原理图。核电站发电时的能量转化情况是( )
A．核能→内能→机械能→电能
B．核能→化学能→机械能→电能
C．核能→内能→化学能→电能
D．核能→机械能→化学能→电能
√
A [核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，用产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动蒸汽涡轮机转动，从而带动发电机发电的。核电站中的核反应堆发生的是裂变反应；由核能发电的过程可知，核能发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能，故选A。]知识点1 信息的传递
1．电话
(1)发明：1876年，美国科学家贝尔发明了电话。
(2)组成：电话主要由话筒、键盘和听筒组成。
(3)原理：人对着话筒说话时，话筒通过碳粒振动发生变化，把强度不同的声波转化为相应大小的电信号；听筒利用电流的磁效应，把强度不同的电信号转化为声波。
2．电磁波
(1)产生：迅速变化的电流会在空间激起电磁波。
(2)传播
A．条件：电磁波的传播不需要(选填“需要”或“不需要”)介质。
B．波速(c)：电磁波在真空中的传播速度c＝3.0×108m/s。
(3)电磁波谱：按波长由短到长排列：γ射线→X射线→紫外线→可见光→红外线→微波→无线电波。
(4)应用：广播、移动通信、雷达、X光片、红外遥控、紫外杀菌等。
方法技巧：电磁波与声波的对比
种类 电磁波 声波
不同点 产生 条件 导体中大小、方向变化很快的电流 发声体的往复振动
传播 介质 不需要介质，可以在真空中传播 需要介质，不能在真空中传播
传播 速度 在真空中传播最快，速度约为3.0×108 m/s 通常情况下，v固>v液>v气，15 ℃的空气中声速为 340 m/s
应用 紫外线消毒、红外线遥控、夜视仪、微波通信、微波炉、无线电广播和电视等 回声定位、声呐、B超、超声波清洗精密仪器和超声波粉碎结石等
相同点 都属于波，都有波速、波长、频率，都能传递信息和能量
3．信息高速公路
(1)光纤具有抗干扰能力强、信号衰减小的特点，适用于远距离、大容量传输信息。
(2)现代通信和互联网
①现代通信：包括微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信等。
②互联网：利用金属导线、光缆和通信卫星等将分布于世界各地的计算机网络连接起来，用来传送计算机信号。
知识点2 能源与可持续发展
1．能源分类
(1)一次能源：可以从自然界直接获取的能源。
(2)二次能源：不可以从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才得到的能源。
(3)可再生能源：可以在自然界源源不断得到的能源。
(4)不可再生能源：消耗后不可短期内从自然界得到补充的能源。
2．核能
(1)定义：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时释放的能量。
(2)获得核能的途径：裂变和聚变。
(3)核电站：利用核能发电，核心设备是核反应堆。
3．太阳能
(1)来源：太阳内部氢原子核在超高温下发生聚变时释放的能量。
(2)利用：一是利用集热器把太阳能转化为内能，二是利用太阳能电池把太阳能转化为电能。
4．能源的可持续发展
(1)能量的转化和转移具有方向性。
(2)未来理想能源的条件：一是必须足够丰富，二是必须足够便宜，三是相关的技术必须成熟，四是必须足够安全、清洁。
重难点1 信息的传递
【典例1】 2024年春节联欢晚会设了北京主会场和四个分会场，主会场和分会场之间的信号传播利用了( )
A．电磁波 B．超声波
C．红外线 D．次声波
A [电磁波能够传递信息，主会场和分会场之间的信号传播利用了电磁波，故选A。]
【变式1】 关于现代通信，下列叙述错误的是( )
A．通讯公司研究的5G技术是利用电磁波通信的
B．电磁波的频率越低，在空气中传播的速度越小
C．卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站，进行通信
D．光纤通信是利用激光在光纤中不断反射传递信息的
B [通讯公司研究的5G技术是利用电磁波通信的，故A正确，不符合题意；电磁波在空气中的传播速度与频率无关，故B错误，符合题意；卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站，进行通信，故C正确，不符合题意；光纤通信是利用激光在光纤中不断反射传递信息的，故D正确，不符合题意。故选B。]
【变式2】 在2024年世界移动通信大会上，某企业发布了5.5G智能核心网解决方案，宣布2024年为5.5G商用元年，就这项通信技术，下列说法正确的是( )
A．电磁波的频率越高，传播的速度就越大
B．5.5G无线电通信是依靠电磁波传递信息的
C．电磁波不能在真空中传播
D．只有电磁波可以传递信息
B [各种电磁波在真空中的波速都等于真空中的光速，传播速度与频率无关，故A错误；5.5G无线电通讯是依靠电磁波传递信息的，故B正确；电磁波可以在真空中传播，故C错误；声、光和电磁波都能够传递信息，故D错误。故选B。]
重难点2 能源与可持续发展
【典例2】 和平利用核能，提高清洁能源比重，是我国能源发展战略的重要内容，关于核能，下列说法正确的是( )
A．核电站是利用核聚变所释放的能量来发电的
B．核能是一次能源
C．在核反应堆中，核能转化为化学能
D．任何两个原子核都可以发生聚变
B [核电站是利用核裂变所释放的能量来发电的，故A错误；核能是一次能源，故B正确；在核反应堆中，核能转化为内能，故C错误；不是所有的原子核都可以发生聚变，故D错误。故选B。]
【变式3】 如图所示是核电站发电的原理图。核电站发电时的能量转化情况是( )
A．核能→内能→机械能→电能
B．核能→化学能→机械能→电能
C．核能→内能→化学能→电能
D．核能→机械能→化学能→电能
A [核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，用产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动蒸汽涡轮机转动，从而带动发电机发电的。核电站中的核反应堆发生的是裂变反应；由核能发电的过程可知，核能发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能，故选A。]
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