模块三 电学
第19讲 信息 能源 材料 宇宙【讲义】（1-2分）（解析版）
目 录
课标透析，考向预测 2
思维导图，知识领航 3
考点精研，易错明晰 4
考点一 信息传递 4
考点二 能源与可持续发展 7
题型归纳，技巧点拨 16
01 电话的工作原理 16
02 模拟信号与数字信号 16
03 电磁波的发射与应用 18
04 现代通讯技术 18
05 能源及其分类 20
06 核能及其利用 20
07 太阳能的来源 21
08 太阳能的利用 22
09 可再生能源与不可再生能源 22
10 能源与可持续发展 23
11 粒子和宇宙 24
课标要求 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。 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。 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。 2.1.3举例说明自然界存在多种多样的运动形式。知道物质在不停地运动。 1.3.3了解人类探索太阳系及宇由的大致历程，知道人类对宇宙的探索将不断深入，关注人类探索宇宙的一些重大活动。 1.3.4了解物质世界的大致尺度。
考查内容 一、信息的传递； 二、能源与可持续发展
考点分布 考查频率 命题趋势
01 电话的工作原理 ☆ 《信息传递》与《能源与可持续发展》是学生了解性的内容，在教学中常冠以“了解”、“认识”。故对本单元的考题在中考试卷中会出现相应的内容，但所占分值一般不高，一般会在1分-3分之间。 本单元常见考点主要集中在电磁波及其应用、能源及其分类、核能及其应用、太阳能及其应用、可再生与不可再生能源以及可持续发展等
02 模拟信号与数字信号 ☆
03 电磁波的发射及应用 ☆☆☆
04 现代通讯技术 ☆☆
05 能源及其分类 ☆☆☆
06 核能及其应用 ☆☆
07 太阳能的来源 ☆☆
08 太阳能的利用 ☆☆☆
09 可再生能源与不可再生能源 ☆☆
10 能源与可持续发展 ☆☆☆
11 粒子与宇宙 ☆
考点一 信息传递
一、现代顺风耳—电话
二、电磁波的海洋
1.电磁波
2.电磁波家族及电磁波的应用
（1）电磁波家族及电磁波的应用：各种光和射线都是波长不同的电磁波。电磁波波长从大到小依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。
（2）无线电波
①定义：电磁波中通常用于广播、电视和移动电话的，频率为数百千赫至数百兆赫的那部分，叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）。
②特点：无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长把无线电波又分成几个波段：长波、中波、短波和微波。
三、广播、电视和移动通信
1.广播、电视和移动通信
2.电视信号的发射和接收过程可以用框图表示
3.广播、电视、移动电话信号传递的异同
相同点 不同的
载体 发射过程 接收过程 信号形式 载体电磁波的特点 发射和接收设备
广播 电磁波 信号转换、调制、天线发射 天线接收、调谐、解调 音频信号 频率最小 广播电台发射、收音机接收
电视 音频信号和视频信号 频率较小 电视台发射、电视机接收
移动 电话 各种形式的信号 频率最大 移动电话发射、接收，基地台转接
四、越来越宽的信息之路
【例1】（23-24九年级上·湖南株洲·期末）下列关于信息与能源、材料的说法中，错误的是（ ）。
A．移动电话在传递信息的过程中依靠电磁波 B．光纤通信是利用光的反射传递信息的
C．超导材料可用于远距离输电 D．煤、石油、天然气、电能都属于一次能源
【答案】D。
【解析】A．移动电话比固定电话更方便，通过电磁波来传递信息，故A正确，不符合题意；
B．光纤通信是光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，把信息传到远方，所以是利用光的反射传递信息的，故B正确，不符合题意；
C．超导材料的电阻为0，用于远距离输电时，可减少发热损失的能量，故C正确，不符合题意；
D．煤、石油、天然气是一次能源，电能需要消耗一次能源才得到，是二次能源，故D错误，符合题意。
故选D。
【变式1-1】（23-24九年级下·广东·期末）如图1为电磁波谱及其主要用途，甲、乙分别为两种电磁波，其部分波形如图2所示，其中甲是我们能看得见的红光。结合图1的电磁波谱，下列分析正确的是（ ）。
A．乙一定是我们能看得见的另一种色光
B．两种电磁波在真空中的波速可能不同
C．电取暖器可能是利用乙电磁波工作的
D．医生可以利用乙电磁波拍X光片诊断病情
【答案】C。
【解析】A．由图得，甲的波长较小，乙的波长较长，则甲的频率较大，乙的频率较小，甲是我们能看得见的红光，则乙可能是我们红外线，红外线是不可见光，故A错误；
B．两种电磁波在真空中的波速相同，故B错误；
C．红外线通常用于取暖器产生热量，故电取暖器可能是利用乙电磁波工作的，故C正确；
D．医生可以利用X射线拍X光片诊断病情，故D错误。故选C。
【变式1-2】（23-24八年级下·江苏南通·期中）人类从未停止对宇宙的探索，下列说法正确的是（ ）。
A．宇宙是一个没有层次的天体结构系统
B．宇宙中的天体在不停运动，地球是宇宙真正的中心
C．太阳是银河系中的一颗恒星，它的位置是固定不变的
D．银河系的直径大约为8万光年，可知光年是长度单位
【答案】D。
【解析】A．宇宙是一个有层次的天体结构系统，故A错误；
B．宇宙中的天体在不停运动，地球围绕着太阳旋转，并不是宇宙中心，故B错误；
C．太阳是银河系中数以亿计恒星中的一颗普通恒星，恒星的位置也在变化之中，故C错误；
D．光年是指光在一年中传播的距离，是个长度单位，故D正确。
故选D。
【变式1-3】（23-24九年级下·江苏常州·期末）我国自主研发的长波雷达能探测到隐身飞机，这种雷达使用的频率在30MHz~300MHz之间波信号。某次雷达使用频率为200MHz的波信号工作探测目标，则该信号（ ）。
A．波速约为，周期为
B．波速约为340m/s，周期为
C．波速约为340m/s，周期为
D．波速约为，周期为
【答案】A。
【解析】雷达发出的是电磁波，不同电磁波的波速相同，都等于真空中光速c=3×108m/s，已知频率为
根据周期和频率的关系可知该电磁波的周期为
故A正确，BCD错误。故选A。
考点二 能源与可持续发展
一、能源
1.能源：一般而言，能够提高能量的物质资源都可以叫做能源。煤、石油、天然气是当今人类利用的主要能源。
2.常见能源
（1）化石能源：我们今天使用的煤、石油、天然气，是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。
（2）生物质能：生物质能是蕴藏在生物质（是各种生命产生或构成生命体的有机质的总称）中的能量，是绿色植物经过光合作用储存在生物质内部的能量，如柴薪、秸秆、动物粪便等。生物质能是人类利用最早、利用时间最长的能源，实际上也是化学能的一种。
（3）太阳能：由太阳辐射提供的能量。
（4）风能：自然界中空气的流动所具有的能量。
（5）地热能：地球内部高温熔岩所具有的能量，常通过地下水或喷发的熔岩送到地面从而被人们利用。
（6）电能：电流能以各种形式做功，所以电具有的能量叫做电能。
3.能源的分类
能源从不同角度可以划分为不同的类别。按能源的获取方式，可将能源分为一次能源和二次能源。
（1）一次能源：可以直接从自然界获得的能源是一次能源，如化石能源（包括煤、石油、天然气）、水能、风能、太阳能、地热能、生物质能以及核能等。其中煤、石油和天然气是当今世界一次能源的三大支柱，构成了全球能源家族结构的基本框架。
（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源叫二次能源，如电能、酒精、汽油、煤油、焦炭等。
4.能源危机
（1）原因：①化石能源储量并不丰富；②化石能源的开发利用后不能再生。
（2）应对措施：面对目前的能源形式，解决能源问题主要出路有：一是提高能源利用率，做到科学开发，解决使用；二是开发和利用新能源，如太阳能、风能、地热能等。
5.开发利用新能源
已探测数据表明，目前作为人类主要的能源的化石能源储量并不丰富，所以，开发新能源、更好的利用已知能源，是全球范围内的重要课题。随着第三次能源革命序幕的拉开，核能成为主要能源。同时人类正着力开发取之不尽用之不竭的太阳能，并取得了重大成就。核能、太阳能的开发和利用为人类的能源问题找到了新的出路。
二、核能
1.原子的结构
（1）原子位于其中心的原子核和绕原子核高速运动核外电子组成，原子核比原子小得多，其半径只相当于原子的十万分之一。
（2）原子核几乎集中了原子的全部质量。
（3）原子核带正电，电子带负电，它们所带的电荷量相等，整个原子呈电中性，对外不显示电性。
（4）原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟核外电子相等，中子不带电。从质量上讲，质子与中子质量几乎相等，一个质子的质量大约是电子质量的1836倍。质子和中子构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中央。如图所示是锂和铍的原子结构示意图。
2.核能
（1）质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，要使他们它们分裂或结合极其困难，因此原子核十分牢固。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。释放核能的方式有两种：核裂变、核聚变。
（2）核能是直接从自然界获得的，属于一次能源。核能也属于新能源。
3.裂变
用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。
4.链式反应
（1）类比理解链式反应
将火柴搭成图甲所示的结构，点燃第一根火柴会引燃两根火柴，接着会引燃四根火柴…
甲 乙
（2）链式反应
如图乙所示，一个铀235原子核在一个中子轰击下发生裂变，释放出核能，同时产生几个新的中子，这几个新的中子又轰击其他铀核，导致其他铀核发生裂变，产生更多的中子…裂变反应将自动进行下去，参与反应的铀核数量越来越多，释放出巨大的能量。
5.裂变的利用
（1）核电站
①核反应堆及核电站的工作原理
如图所示，控制链式反应的速度，使核能能够缓慢、平稳地释放的装置，叫做核反应堆。核反应堆是核电站的核心设备，它以铀为燃料。利用核反应堆中放出的核能先生成高温蒸汽，在驱动汽轮机带动发电机发电。
②核反应堆中的能量转化
③核电站的特点
a.消耗的热量少，产生的能量巨大；
b.产生废渣少，对大气基本无污染；
c.核反应会产生危害极大的射线，因而要采取严格的安全措施。
（2）原子弹
链式反应如果不加控制，大量原子核就会再一瞬间发生裂变，释放出极大的能量，以致引起威力强大的爆炸。原子弹就是根据这一原理制成的。
6.聚变（热核反应）
将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子组成）与氚核（由一个质子和两个中子组成），在超高温下结合成新的原子核-氦核，也会释放出巨大的核能（如图所示），这就是聚变。聚变反应要求一开始就要有很高的温度，因此核聚变也称为热核反应。
（1）聚变的应用
大量氢核的聚变，可以在瞬间放出惊人的能量。氢弹就是利用核聚变原理制造的已知比原子弹威力还要大的核武器。迄今，人们还不能像控制核裂变那样，使核聚变在人工控制条件下进行。科学家经过几十年的艰苦探索，已经取得一定进展，但要真正安全、和平的利用核聚变所释放的核能，还要做长期艰苦的努力。
（2）可控核聚变释放的核能作为一种新能源，具有显著的特点
1）燃料丰富且运营成本低，核聚变的燃料之一—氘核在海水中大量存在，足以功全世界使用几百亿年。
2）不污染环境，是一种真正的清洁能源。
（3）裂变与聚变的比较
比较 裂变 聚变
定义 较大的原子核分裂为较小的原子核的过程 质量很小的原子核结合成较大一种的过程
条件 用中子轰击较大的原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
知否可以控制 可利用核反应堆控制链式反应的速度 目前，核聚变速度还不能认为控制
应用 原子弹、核电站 氢弹
（4）核能的特点
核能的优点 （1）储量丰富，核能总量十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足； （2）核燃料能量密集，便于储运； （3）不排放污染气体，不会造成空气污染； （4）不排放二氧化碳气体，不会加重地球温室效应。
核能的缺点 （1）核能属于一次能源，会越用越少； （2）一旦发生核泄漏，会对地球生物造成严重的危害； （3）核反应堆中会产生核废料，在治理核废料过程中，代价较高。
选址及废物处理 （1）核电站一般建在能源需求量大，而且能源十分缺乏的地区； （2）核电站建在离人群较远的地方，避免对人畜造成伤害； （3）核废料要特殊处理后深埋在人烟稀少的地方。
三、太阳能
1.太阳能的产生—氢核聚变
在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。因此可以讲，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，所以说，太阳是一个巨大的“核能火炉”。
2.太阳能的传递—热辐射
太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约6000℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。
3.太阳的寿命
太阳这个巨大的“核能火炉”已经燃烧了近50亿年，目前它正处于壮年，要再过50亿年才会燃尽自己的核燃料。可以说，太阳能几乎是取之不尽用之不竭的。
4.太阳是人类能源的宝库
地球上除核能、地热能和潮汐能以外的能源基本上都来自于太阳能，所以说太阳是人类的能源宝库。
（1）化石能源的形成
远古时期的陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了煤和石油（如图所示）。在石油形成过程中还放出天然气。今天我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能。也就是说，化石能源间接地来源于太阳能。
（2）地球上的风能、水能（江、河湖泊等水体）、生物质能的来源
地球上的风能、水能、生物质能等都来自于太阳能。
1）风能的形成：由于太阳照射到地球时，地面上各个位置受热不均匀，空气的冷暖程度就不一样。暖空气膨胀变轻后上升，冷空气变冷后变重下降，这样冷暖空气流动形成了风。风能来源于太阳能。
2）水能的形成：地表水在太阳的照射下，吸热蒸发变成水蒸气上升到高空中，液化形成的小水滴悬浮在高空中形成云；云中的小水滴聚集，凝结成大水滴下落形成雨，雨滴降落到地面汇入江、河、湖海中而流动，从而有了水的动能。水能来源于太阳能。
3）生物质能的形成：植物通过光合作用将太阳能以化学能的形式存储在植物体内，人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命。生物质能来源于太阳能。
可见，人类利用风能、水能、生物质能等其实都是间接地利用太阳能。
5.太阳能的利用：太阳能的利用就是将太阳能转化为其他形式的能。
（1）太阳能的间接利用
由于化石能源、水能、风能、生物质能等都来源于太阳能，所以人类利用这些能源，实际上都是间接地利用太阳能。
（2）太阳能的直接利用：目前直接利用太阳能方式主要有：一种是光热转换，一种是光点转换。
1）光热转换
通过集热器直接利用太阳能进行加热，直接把太阳能转化为内能加以利用。例如，生活中的太阳能热水器、太阳灶、太阳能温室等。
太阳能热水器 太阳能灶
2）光电转换
光电转换是把太阳能转化为电能再加以利用，一般是通过太阳能电池来实现的。能将光能直接转化为电能的太阳能电池可作为人造卫星、航标灯、交通信号灯、晶体管收音机等的电源。现在不少城市大规模使用的太阳能路灯也是依靠太阳能电池来工作的。
6.太阳能的优缺点：能直接利用太阳能作为一种新能源，有一定的缺点，但具有其他能源不可比拟的优点。
优点 清洁无污染 太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来任何污染
分布广、获取方便 太阳能分布广，不需要挖掘、开采和运输
持久、可再生 太阳能取之不尽用之不竭，太阳能内部的热核反应还足以持续50亿年之久，是人类可以利用的最丰富的新能源
缺点 分散 太阳能到达地球上时非常分散，接收装置需要有相当大的接收面积，提高了接收装置的造价
不稳定 太阳能的利用受天气、昼夜、地理位置的影响很大，而且还必须有储存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使经济效益降低
转换效率低 太阳能的转换效率较低
四、能源与可持续发展
1.人类在消耗各种能源时，不可避免地会对环境造成影响。主要体现在以下几个方面：
热污染 化石能源在使用中产生大量的内能，其中未被利用的能量会造成热污染。例如，汽车尾气就是造成城市热岛效应的因素之一。
大气污染 化石能源在使用中会产生一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、粉尘等，会造成大气的污染，形成酸雨，导致水、土壤的酸化，对植物、建筑物、金属构建造成危害。
温室效应 使用化石能源的过程中会产生大量的二氧化碳，使空气中的二氧化碳浓度增加，进一步加剧地球的温室效应。
生态破坏 一些欠发达地区过分依赖柴薪能源，破坏了森林和植被，加剧水土流失和土地荒漠化。
有害辐射 核能的开发和利用，也不是绝对清洁和安全的，处理不当或遇到特殊情况（如地震）发生核泄漏时，会对环境造成严重的辐射危害。
2.能源与可持续发展
为了减少能源消耗造成的环境污染问题，必须对能源的开发和利用有可持续发展的意识。可持续发展就是既要考虑当前发展需要，又要考虑未来发展的需要，不能以牺牲后人的利益为代价来满足当代人的需求。提高能源利用率，依靠科技进步，改进能源结构，开发、推广清洁的可再生能源，发展新的理想能源已成为世界各国实现可持续发展的当务之急。
3.不可再生能源和可再生能源
种类 概念 常见能源
不可再生能源 化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短时间内总自然界得到补充，这类能源成为不可再生能源 煤、石油、天然气、核能
可再生能源 风能、水能等可以在自然界里源源不断地得到，这类能源成为可再生能源 风能、水能、太阳能、生物质能
4.未来的理想能源
未来的理想能源要能够大规模替代煤、石油、天然气等常规能源，必须满足一下四个条件：
（1）必须满足够丰富，可以保证长期使用；
（2）必须满足够便宜，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）必须满足安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
目前新能源的利用技术还不够成熟，还不能完全替代化石能源，如太阳能、核能的开发利用等，另外有可能还存在没有被人类发现的新能源，亟待人们去开发、利用。
【例2】（23-24九年级上·安徽安庆·期末）下列说法正确的是：（ ）。
A．太阳能、风能和核能都是可再生能源
B．光纤通讯是依靠超声波来传递信息的
C．在通常情况下，铜、碳棒和陶瓷都属于导体
D．酒精灯给水加热时，能量从火焰转移给水，却无法从水自动转移给火焰
【答案】D。
【解析】A．可再生能源指的是像水能、风能以及太阳能，可以长期提供或可以再生的能源；短时间内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源，核能是不可再生能源，故A错误；
B．激光可以在光导纤维里传播，从而传播信息，所以，光纤通讯是依靠激光来传递信息的，故B错误；
C．容易导电的物体是导体，铜、碳棒是导体；不容易导电的物体是绝缘体，如空气、陶瓷、塑料、橡胶等，故C错误；
D．发生热传递时，热量总是从高温物传到低温物体或者从物体的高温部分传到低温部分，火焰的温度一直高于水的温度，所以，酒精灯给水加热时，能量从火焰转移给水，却无法从水自动转移给火焰，故D正确。
故选D。
【变式2-1】（23-24八年级下·河北邯郸·期末）2023年10月，邯郸市计划加快推进形成“风、光、水、火、储、氢”多能源互补、多元供给的能源生产和消费格局。下列四个发电站中，利用不可再生能源发电的是（ ）。
A．风力发电 B．太阳能发电 C．潮汐能发电 D．燃煤发电
【答案】D。
【解析】煤为化石燃料，会越用越少，不可能在短时间内补充，是不可再生能源；太阳能、风能、潮汐能可以源源不断的得到，是可再生能源，所以利用不可再生能源发电的是燃煤发电。
故选D。
【变式2-2】（2024·江苏泰州·二模）知识梳理有助于我们对已学知识的巩固，如图是某同学学习物质结构层次后，以氧气为例进行的梳理，下列选项中与a、b、c对应的是（ ）。
A．原子、原子核、核外电子
B．原子核、原子、核外电子
C．原子、核外电子、原子核
D．核外电子、原子核、原子
【答案】A。
【解析】由示意图可知，质子和中子构成了b，而质子和中子构成了原子核，所以b为原子核，原子核和核外电子构成了原子，所以c是核外电子，原子构成了分子，所以a是原子。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
【变式2-3】（23-24九年级上·河南郑州·期末）“加快建设科技强国，实现高水平科技自立自强”是中国科技发展的指导方向。下列有关中国科技发展的说法正确的是（ ）。
A．LED光纤传导照明系统所使用的光导纤维属于超导体材料
B．中国的核动力潜艇的能量来源是核聚变产生的能量
C．中国空间站外展太阳翼接收的太阳能属于可再生能源
D．中国空间站是通过电磁波与地面指挥中心联系的
【答案】CD。
【解析】A．LED光纤传导照明系统所使用的光导纤维是玻璃丝，属于绝缘体，故A错误；
B．中国的核动力潜艇的能量来源是核裂变产生的能量，故B错误；
C．中国空间站外展太阳翼接收的太阳能可以源源不断的获得，属于可再生能源，故C正确；
D．中国空间站是通过电磁波与地面指挥中心联系的，因为电磁波的传播不需要介质，故D正确。
故选CD。
01 电话的工作原理
1．（2024·江苏盐城）将手机“背景灯光提示”和“声音提示”功能打开，放到真空钟罩中，用抽气机抽去罩中空气。然后打电话呼叫手机，看到背景灯光亮却听不到铃声。该现象说明（ ）。
A．声音和电磁波都能在真空中传播
B．声音和电磁波都不能在真空中传播
C．声音能在真空中传播，电磁波不能在真空中传播
D．声音不能在真空中传播，电磁波能在真空中传播
【答案】D。
【解析】将手机“背景灯光提示”和“声音提示”功能打开，放到真空钟罩中，用抽气机抽去中空气。然后打电话呼叫手机，看到背景灯光亮，说明电磁波能在真空中传播；却听不到铃声，说明声音不能在真空中传播。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
2.关于电话机的听筒和话筒的工作原理,以下说法正确的是（ ）。
A.话筒将声信号变成光信号 B.话筒将电信号变成磁信号
C.听筒将声信号变成电信号 D.听筒将电信号变成声信号
【答案】 D。
【解析】【解答】AB．话筒将声信号变成电信号，A、B不符合题意。
C．听筒将电信号变成声信号，C不符合题意。
D．听筒把强弱变化的电流信号变成声音的信号，把输出的声音还原出来，D符合题意。
故答案为：D。
02 模拟信号与数字信号
3．（2024·湖北）我国于2018年和2024年先后发射了鹊桥号和鹊桥二号中继星，架起了地球与月球背面通信的“天桥”。相比于鹊桥号，鹊桥二号距月球更近（如图），采用了反射率更高的镀金钼丝天线。下列说法不正确的是（ ）。
A. 鹊桥号利用声波进行信号传输
B. 鹊桥二号利用电磁波进行信号传输
C. 镀金钼丝天线反射的信号传播速度为
D. 信息从月球背面传到鹊桥二号比到鹊桥号用时更短
【答案】A。
【解析】AB．降落在月球背面的嫦娥六号要时刻与地球保持通信，需要鹊桥二号中继卫星进行信号转发。该通信利用电磁波传递信息，超声波和次声波不能在真空中传播，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意。
C．电磁波在真空中传播的速度，故C正确，不符合题意；
D．根据题意知道，相比于鹊桥号，鹊桥二号距月球更近，所以，信息从月球背面传到鹊桥二号比到鹊桥号用时更短，故D正确，不符合题意。故选A。
4.关于模拟信号和数字信号的下列描述不正确的是（ ）。
A.模拟信号容易丢失一些信息，造成图像和声音的失真；
B.数字信号抗干扰能力强；
C.数字信号一般只包括两种不同的状态；
D.现代电话信息的传输和处理过程已经全部使用数字信号
【答案】 D。
【解析】A．模拟信号容易丢失一些信息，造成图像和声音的失真，A不符合题意。
B．数字信号比模拟信号抗干扰能力强，B不符合题意。
C．数字信号一般只包括两种不同的状态，形式简单，C不符合题意。
D．现代电话信息的传输和处理过程已经全部使用数字信号，但在交换机和家庭间的线路上，还在使用模拟信号，D不正确，符合题意。故答案为：D。
03 电磁波的发射与应用
5．（2024·安徽）2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。26日5时04分，在轨执行任务的神舟十七号航天员乘组顺利打开“家门”，欢迎神舟十八号航天员乘组入驻“天宫”空间站。随后，两个航天员乘组面向镜头向牵挂他们的全国人民报平安（如图所示）。下列说法正确的是（ ）。
A．载人飞船在升空的过程中惯性增大
B．“天宫”空间站处于平衡状态
C．地球对“天宫”空间站有吸引作用
D．航天员报平安的声音是通过声波传回地面的
【答案】C。
【解析】A．惯性的大小只与物体的质量有关，火箭加速升空的过程中，载人飞船的质量不变，惯性不变，故A错误；
B．空间站在太空中运动的方向时刻在发生变化，处于非平衡状态，故B错误；
C．“天宫”空间站能绕着地球运动，是因为受到地球对它的吸引作用，故C正确；
D．太空是真空，真空不能传声，所以航天员在太空与地面交流时的声音不是通过声波传向地球的，而是通过电磁波传向地球的，故D错误。故选C。
6．（2024·福建）神舟飞天，探梦苍穹。2024年4月25日，神舟十八号载人飞船发射成功。飞船与地面间的通信是利用（ ）。
A．空气 B．电磁波 C．超声波 D．次声波
【答案】B。
【解析】电磁波可以在真空中传播，且可以传递信息，飞船与地面间的通信是利用电磁波。故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
04 现代通讯技术
7.（2024·江苏苏州）2024年6月2日，在鹊桥二号中继星的支持下，嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功着陆在月球背面，实现了人类首次在月背样品采集。我国积极开展国际合作，嫦娥六号还搭载了激光角反射器等多国的实验装置，下列相关说法正确的是（ ）。
A．采集的样品返回地球后质量会减小
B．太阳能电池是将光能转变为内能的
C．激光角反射器能使光线方向改变90°
D．控制中心利用电磁波通过鹊桥二号实现对嫦娥六号的控制
【答案】D。
【解析】A．质量是物质的一种基本属性，跟物体形状、状态、空间位置等无关，故采集的样品返回地球后质量不变，故A错误；
B．太阳能电池是将光能转变为化学能的，故B错误；
C．激光角反射器能使光线沿原来方向的相反方向反射回去，故使光线方向改变180°，故C错误；
D．电磁波可以传递信息，且不需要介质，故控制中心利用电磁波通过鹊桥二号实现对嫦娥六号的控制，故D正确。故选D。
8．（2024·江苏盐城）如图是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇，外形像大白鲸，整体呈流线型，尾部有三个尾翼。其内部有两个气囊，一个气囊装有密度比空气小的氦气，另一个气囊内充有空气，艇体通过排放空气实现上升。艇体用特种缆绳与地面相连，缆绳中布置细电缆和光纤。下列关于浮空艇分析错误的是（ ）。
A．艇体整体呈流线型是为了减小空气阻力的影响
B．浮空艇在上升过程中受到的浮力变大
C．缆绳中布置光纤，目的是实时传输通信数据
D．缆绳应选择密度小、强度大的材料
【答案】B。
【解析】A．艇体整体呈流线型，是为了减小空气阻力的影响，故A正确，不符合题意；
B．浮空艇在上升过程中，排开空气的体积不变，根据F浮 =ρ空气gV排 可知，受到的浮力不变，故B错误，符合题意；
C．缆绳中布置光纤，目的是实时传输通信数据，故C正确，不符合题意；
D．缆绳应选择密度小、强度大的材料，这样在体积相同时，质量小，便于操作，故D正确，不符合题意。
故选B。
05 能源及其分类
9．（2024·江苏盐城）“立式大风车”是一种由风力驱动使轮轴旋转的机械。下列与大风车所用能源同属于可再生能源的是（ ）。
A．太阳能 B．天然气 C．石油 D．煤炭
【答案】A。
【解析】大风车利用的是风能，风能可以源源不断地从自然界获得，是可再生能源；
A．太阳能可以源源不断地从自然界获得，是可再生能源，故A符合题意；
BCD．天然气、石油、煤炭不能源源不断地从自然界获得，是不可再生能源，故BCD不符合题意。
故选A。
10．（2024·四川泸州）根据国家能源局发布数据，2024年1~3月，我国风电太阳能发电装机容量再次突破11亿千瓦。电能属于 次能源；风力发电是将空气的 能转化为电能；太阳能来自于太阳内部发生的核 （选填“裂变”或“聚变”）释放的能量。
【答案】二；机械；聚变。
【解析】[1]电能不能从自然界直接获取，需要经过一次能源的消耗才能得到，属于二次能源。
[2]风力发电时，空气流动带动扇叶转动，将空气的机械能转化为电能。
[3]太阳内部每时每刻都在发生核聚变，太阳能来自于太阳内部发生的核聚变。
06 核能及其利用
11.（2024·四川广安）某地区的居民常用太阳灶来烧水，太阳灶所利用的太阳能来源于太阳内部原子核的 （选填“聚变”或“裂变”）。如果把质量为1.2kg、温度为25℃的水加热到75℃，至少需要给水提供 J的能量。[]
【答案】聚变；。
【解析】[1]在太阳内部时刻发生由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，即核聚变，不停地释放出巨大的能量。
[2]如果把质量为1.2kg、温度为25℃的水加热到75℃，需要的热量为
12．（2024·山东烟台）核能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。我国在核能利用方面取得了巨大成就，其中具有完全自主知识产权的“华龙一号”核电站是通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）发电；中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”是通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的能量。
【答案】不可再生；核裂变；核聚变。
【解析】[1]核能一旦消耗就很难再生的能源，故属于不可再生能源。
[2]核电站可以通过获取核能，来缓解能源危机。它的原理是通过核裂变来获得核能进行的。目前核聚变技术尚不成熟。
[3]“东方超环”的反应原理与太阳类似，即通过轻核聚变释放巨大的核能。
07 太阳能的来源
13.（2024·四川宜宾）太阳是人类能源的宝库。在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 ，释放出巨大的核能。太阳能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
【答案】核聚变；一次。
【解析】[1]在太阳内部，氢原子核在超高温下发生氢核聚变，释放出巨大的核能。
[2]太阳能属于一次能源，可以直接从自然界中获取。
14. （2024·广东）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生___________（选填“聚变”或“裂变”），释放出巨大的核能。太阳能属于___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。请写出太阳能的1个优点：___________。
【答案】①. 聚变；②. 可再生；③. 环保/安全/经济。
【解析】[1]在太阳内部，太能之所以能发光发热，实质相当于无数个的氢弹爆炸而造成的，即氢原子核在超高温下发生聚变释放核能。
[2]太阳能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源。
[3]太阳能的优点是：清洁无污染，环保，安全，经济。（或环保；节能；取之不尽，用之不竭等）
08 太阳能的利用
15.（2024·河北）风电的开发可以有效助力我国实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。张北一雄安特高压交流输变电工程投运后，实现了“张家口的风点亮雄安的灯”。从能源的视角来看，“张家口的风”属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，它实际上来源于 能。我国自主研发的单个陆上风电机组功率可达107W，这样一个风电机组在此功率下稳定工作 min产生的电能，相当于200kg焦炭完全燃烧放出的热量。焦炭的热值为3.0×107J/kg。
【答案】可再生；太阳；10。
【解析】[1]风能短时间内可以再次从自然界中获取，属于可再生能源。
[2]风的形成主要是由太阳辐射热引起的，当太阳光照射在地球表面时，地表温度会升高，导致地表的空气受热膨胀并变轻上升，热空气上升后，低温的冷空气会横向流入补充，上升的空气在逐渐冷却的过程中会变重并降落，由于地表温度仍然较高，这又会加热空气并使之上升，这种空气的持续流动就形成了风，故风能实际上来源于太阳能。
[3]200kg焦炭完全燃烧放出的热量为
风电机组在此功率下稳定工作的时间为。
16．（2024·福建）太阳能属于 能源。某光伏发电站年均发电量约为，相当于完全燃烧 kg煤炭释放的热量。（）
【答案】可再生；。
【解析】[1]太阳能可以从自然界源源不断地得到，根据能源的定义与分类可知属于可再生能源。
[2]依题意得根据燃料完全燃烧放出的热量等于电站年发电量，由热值计算公式可知
需要完全燃烧煤炭的质量。
09 可再生能源与不可再生能源
17. （2024·陕西A卷）原子由原子核和________构成。原子核发生变化时，释放出的能量被称为核能，核能属于________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。我国自主设计、建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫做核________（选填“裂”或“聚”）变。
【答案】①. 核外电子；②. 不可再生；③. 聚。
【解析】[1]原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子构成。
[2]核能消耗的原料是矿产资源，使用后不可能在短期内从自然界得到补充，故属于不可再生能源。
[3]我国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，其反应原理与太阳类似，太阳是通过核聚变释放能量，所以“人造太阳”是通过核聚变释放巨大的核能。
18. （2024·广西）（多选）“华龙一号”核电机组落户广西防城港。下列关于核能的说法正确的有（ ）
A. 核能是可再生能源 B. 核能是不可再生能源
C. 核能发电利用核聚变原理 D. 核电站将核能最终转化为电能
【答案】BD。
【解析】AB．核燃料在地球上的储量是有限的，消耗后不可能再生，因此核能属不可再生能源，故A错误，B正确；
CD．核电站是在核反应堆中利用可控的核裂变来进行工作，核电站先将核能转化为内能，再通过汽轮机将内能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能，故D正确，C错误。故选BD。
10 能源与可持续发展
19.（2024·云南）2024年5月，我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重卡突破1000公里续驶里程，这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破（q氢=1.4×108J/kg）。下列说法正确的是（ ）。
A．氢能不属于清洁能源
B．用液氢作燃料是因为液氢含有的热量多
C．完全燃烧100kg的液氢能释放1.4×1010J的热量
D．氢能重卡的热机效率可高达100%
【答案】C。
【解析】A．液氢燃烧的产物只有水，属于清洁能源，故A错误；
B．用液氢作燃料是因为液氢热值大，在完全燃烧等质量的燃料时，放出的热量更多，且热量是过程量，不能“含有”，故B错误；
C．完全燃烧100kg的液氢放出的热量
故C正确；
D．额外功不可避免，所以氢能重卡的热机效率不可能达到100%，故D错误。故选C。
20．（2024·江苏苏州）我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下属于碳排放限制的是（ ）。
A．火力发电 B．水力发电
C．风力发电 D．光伏发电
【答案】A。
【解析】A．火力发电主要利用煤、石油、天然气等化石燃料燃烧时产生的热能来发电，会排放大量的二氧化碳，故A符合题意；
B．水力发电是利用水的动能和势能来发电，不会排放二氧化碳，故B不符合题意；
C．风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电，不会排放二氧化碳，故C不符合题意；
D．光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，不会排放二氧化碳，故D不符合题意。故选A。
11 粒子和宇宙
21.（2024·上海）地球上的科学家可以通过 和天宫空间站中的宇航员进行交流，地球在太阳系里属于 （选填“行星”或“卫星”或“恒星”），若空间站在太空中执行任务时，撞到较小的太空垃圾，太空垃圾会被“撞飞”，说明力可以改变物体的 。
【答案】电磁波；行星；运动状态。
【解析】[1]电磁波可以在真空中传播，所以地球上的科学家可以通过电磁波和天宫空间站中的宇航员进行交流。
[2]太阳是太阳系的中心，太阳是一颗恒星，地球是太阳系中的一颗行星。
[3]若空间站在太空中执行任务时，撞到较小的太空垃圾，太空垃圾会被“撞飞”，说明力可以改变物体的运动状态。
22．（2024·甘肃白银）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世纪教育网(www.21cnjy.com)模块三 电学
第19讲 信息 能源 材料 宇宙【讲义】（1-2分）（原卷版）
目 录
课标透析，考向预测 2
思维导图，知识领航 3
考点精研，易错明晰 4
考点一 信息传递 4
考点二 能源与可持续发展 7
题型归纳，技巧点拨 14
01 电话的工作原理 14
02 模拟信号与数字信号 15
03 电磁波的发射与应用 15
04 现代通讯技术 16
05 能源及其分类 17
06 核能及其利用 17
07 太阳能的来源 17
08 太阳能的利用 17
09 可再生能源与不可再生能源 18
10 能源与可持续发展 18
11 粒子和宇宙 19
课标要求 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。 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。 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。 2.1.3举例说明自然界存在多种多样的运动形式。知道物质在不停地运动。 1.3.3了解人类探索太阳系及宇由的大致历程，知道人类对宇宙的探索将不断深入，关注人类探索宇宙的一些重大活动。 1.3.4了解物质世界的大致尺度。
考查内容 一、信息的传递； 二、能源与可持续发展
考点分布 考查频率 命题趋势
01 电话的工作原理 ☆ 《信息传递》与《能源与可持续发展》是学生了解性的内容，在教学中常冠以“了解”、“认识”。故对本单元的考题在中考试卷中会出现相应的内容，但所占分值一般不高，一般会在1分-3分之间。 本单元常见考点主要集中在电磁波及其应用、能源及其分类、核能及其应用、太阳能及其应用、可再生与不可再生能源以及可持续发展等
02 模拟信号与数字信号 ☆
03 电磁波的发射及应用 ☆☆☆
04 现代通讯技术 ☆☆
05 能源及其分类 ☆☆☆
06 核能及其应用 ☆☆
07 太阳能的来源 ☆☆
08 太阳能的利用 ☆☆☆
09 可再生能源与不可再生能源 ☆☆
10 能源与可持续发展 ☆☆☆
11 粒子与宇宙 ☆
考点一 信息传递
一、现代顺风耳—电话
二、电磁波的海洋
1.电磁波
2.电磁波家族及电磁波的应用
（1）电磁波家族及电磁波的应用：各种光和射线都是波长不同的电磁波。电磁波波长从大到小依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。
（2）无线电波
①定义：电磁波中通常用于广播、电视和移动电话的，频率为数百千赫至数百兆赫的那部分，叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）。
②特点：无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长把无线电波又分成几个波段：长波、中波、短波和微波。
三、广播、电视和移动通信
1.广播、电视和移动通信
2.电视信号的发射和接收过程可以用框图表示
3.广播、电视、移动电话信号传递的异同
相同点 不同的
载体 发射过程 接收过程 信号形式 载体电磁波的特点 发射和接收设备
广播 电磁波 信号转换、调制、天线发射 天线接收、调谐、解调 音频信号 频率最小 广播电台发射、收音机接收
电视 音频信号和视频信号 频率较小 电视台发射、电视机接收
移动 电话 各种形式的信号 频率最大 移动电话发射、接收，基地台转接
四、越来越宽的信息之路
【例1】（23-24九年级上·湖南株洲·期末）下列关于信息与能源、材料的说法中，错误的是（ ）。
A．移动电话在传递信息的过程中依靠电磁波 B．光纤通信是利用光的反射传递信息的
C．超导材料可用于远距离输电 D．煤、石油、天然气、电能都属于一次能源
【变式1-1】（23-24九年级下·广东·期末）如图1为电磁波谱及其主要用途，甲、乙分别为两种电磁波，其部分波形如图2所示，其中甲是我们能看得见的红光。结合图1的电磁波谱，下列分析正确的是（ ）。
A．乙一定是我们能看得见的另一种色光
B．两种电磁波在真空中的波速可能不同
C．电取暖器可能是利用乙电磁波工作的
D．医生可以利用乙电磁波拍X光片诊断病情
【变式1-2】（23-24八年级下·江苏南通·期中）人类从未停止对宇宙的探索，下列说法正确的是（ ）。
A．宇宙是一个没有层次的天体结构系统
B．宇宙中的天体在不停运动，地球是宇宙真正的中心
C．太阳是银河系中的一颗恒星，它的位置是固定不变的
D．银河系的直径大约为8万光年，可知光年是长度单位
【变式1-3】（23-24九年级下·江苏常州·期末）我国自主研发的长波雷达能探测到隐身飞机，这种雷达使用的频率在30MHz~300MHz之间波信号。某次雷达使用频率为200MHz的波信号工作探测目标，则该信号（ ）。
A．波速约为，周期为
B．波速约为340m/s，周期为
C．波速约为340m/s，周期为
D．波速约为，周期为
考点二 能源与可持续发展
一、能源
1.能源：一般而言，能够提高能量的物质资源都可以叫做能源。煤、石油、天然气是当今人类利用的主要能源。
2.常见能源
（1）化石能源：我们今天使用的煤、石油、天然气，是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。
（2）生物质能：生物质能是蕴藏在生物质（是各种生命产生或构成生命体的有机质的总称）中的能量，是绿色植物经过光合作用储存在生物质内部的能量，如柴薪、秸秆、动物粪便等。生物质能是人类利用最早、利用时间最长的能源，实际上也是化学能的一种。
（3）太阳能：由太阳辐射提供的能量。
（4）风能：自然界中空气的流动所具有的能量。
（5）地热能：地球内部高温熔岩所具有的能量，常通过地下水或喷发的熔岩送到地面从而被人们利用。
（6）电能：电流能以各种形式做功，所以电具有的能量叫做电能。
3.能源的分类
能源从不同角度可以划分为不同的类别。按能源的获取方式，可将能源分为一次能源和二次能源。
（1）一次能源：可以直接从自然界获得的能源是一次能源，如化石能源（包括煤、石油、天然气）、水能、风能、太阳能、地热能、生物质能以及核能等。其中煤、石油和天然气是当今世界一次能源的三大支柱，构成了全球能源家族结构的基本框架。
（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源叫二次能源，如电能、酒精、汽油、煤油、焦炭等。
4.能源危机
（1）原因：①化石能源储量并不丰富；②化石能源的开发利用后不能再生。
（2）应对措施：面对目前的能源形式，解决能源问题主要出路有：一是提高能源利用率，做到科学开发，解决使用；二是开发和利用新能源，如太阳能、风能、地热能等。
5.开发利用新能源
已探测数据表明，目前作为人类主要的能源的化石能源储量并不丰富，所以，开发新能源、更好的利用已知能源，是全球范围内的重要课题。随着第三次能源革命序幕的拉开，核能成为主要能源。同时人类正着力开发取之不尽用之不竭的太阳能，并取得了重大成就。核能、太阳能的开发和利用为人类的能源问题找到了新的出路。
二、核能
1.原子的结构
（1）原子位于其中心的原子核和绕原子核高速运动核外电子组成，原子核比原子小得多，其半径只相当于原子的十万分之一。
（2）原子核几乎集中了原子的全部质量。
（3）原子核带正电，电子带负电，它们所带的电荷量相等，整个原子呈电中性，对外不显示电性。
（4）原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟核外电子相等，中子不带电。从质量上讲，质子与中子质量几乎相等，一个质子的质量大约是电子质量的1836倍。质子和中子构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中央。如图所示是锂和铍的原子结构示意图。
2.核能
（1）质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，要使他们它们分裂或结合极其困难，因此原子核十分牢固。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。释放核能的方式有两种：核裂变、核聚变。
（2）核能是直接从自然界获得的，属于一次能源。核能也属于新能源。
3.裂变
用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。
4.链式反应
（1）类比理解链式反应
将火柴搭成图甲所示的结构，点燃第一根火柴会引燃两根火柴，接着会引燃四根火柴…
甲 乙
（2）链式反应
如图乙所示，一个铀235原子核在一个中子轰击下发生裂变，释放出核能，同时产生几个新的中子，这几个新的中子又轰击其他铀核，导致其他铀核发生裂变，产生更多的中子…裂变反应将自动进行下去，参与反应的铀核数量越来越多，释放出巨大的能量。
5.裂变的利用
（1）核电站
①核反应堆及核电站的工作原理
如图所示，控制链式反应的速度，使核能能够缓慢、平稳地释放的装置，叫做核反应堆。核反应堆是核电站的核心设备，它以铀为燃料。利用核反应堆中放出的核能先生成高温蒸汽，在驱动汽轮机带动发电机发电。
②核反应堆中的能量转化
③核电站的特点
a.消耗的热量少，产生的能量巨大；
b.产生废渣少，对大气基本无污染；
c.核反应会产生危害极大的射线，因而要采取严格的安全措施。
（2）原子弹
链式反应如果不加控制，大量原子核就会再一瞬间发生裂变，释放出极大的能量，以致引起威力强大的爆炸。原子弹就是根据这一原理制成的。
6.聚变（热核反应）
将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子组成）与氚核（由一个质子和两个中子组成），在超高温下结合成新的原子核-氦核，也会释放出巨大的核能（如图所示），这就是聚变。聚变反应要求一开始就要有很高的温度，因此核聚变也称为热核反应。
（1）聚变的应用
大量氢核的聚变，可以在瞬间放出惊人的能量。氢弹就是利用核聚变原理制造的已知比原子弹威力还要大的核武器。迄今，人们还不能像控制核裂变那样，使核聚变在人工控制条件下进行。科学家经过几十年的艰苦探索，已经取得一定进展，但要真正安全、和平的利用核聚变所释放的核能，还要做长期艰苦的努力。
（2）可控核聚变释放的核能作为一种新能源，具有显著的特点
1）燃料丰富且运营成本低，核聚变的燃料之一—氘核在海水中大量存在，足以功全世界使用几百亿年。
2）不污染环境，是一种真正的清洁能源。
（3）裂变与聚变的比较
比较 裂变 聚变
定义 较大的原子核分裂为较小的原子核的过程 质量很小的原子核结合成较大一种的过程
条件 用中子轰击较大的原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
知否可以控制 可利用核反应堆控制链式反应的速度 目前，核聚变速度还不能认为控制
应用 原子弹、核电站 氢弹
（4）核能的特点
核能的优点 （1）储量丰富，核能总量十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足； （2）核燃料能量密集，便于储运； （3）不排放污染气体，不会造成空气污染； （4）不排放二氧化碳气体，不会加重地球温室效应。
核能的缺点 （1）核能属于一次能源，会越用越少； （2）一旦发生核泄漏，会对地球生物造成严重的危害； （3）核反应堆中会产生核废料，在治理核废料过程中，代价较高。
选址及废物处理 （1）核电站一般建在能源需求量大，而且能源十分缺乏的地区； （2）核电站建在离人群较远的地方，避免对人畜造成伤害； （3）核废料要特殊处理后深埋在人烟稀少的地方。
三、太阳能
1.太阳能的产生—氢核聚变
在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。因此可以讲，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，所以说，太阳是一个巨大的“核能火炉”。
2.太阳能的传递—热辐射
太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约6000℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。
3.太阳的寿命
太阳这个巨大的“核能火炉”已经燃烧了近50亿年，目前它正处于壮年，要再过50亿年才会燃尽自己的核燃料。可以说，太阳能几乎是取之不尽用之不竭的。
4.太阳是人类能源的宝库
地球上除核能、地热能和潮汐能以外的能源基本上都来自于太阳能，所以说太阳是人类的能源宝库。
（1）化石能源的形成
远古时期的陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了煤和石油（如图所示）。在石油形成过程中还放出天然气。今天我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能。也就是说，化石能源间接地来源于太阳能。
（2）地球上的风能、水能（江、河湖泊等水体）、生物质能的来源
地球上的风能、水能、生物质能等都来自于太阳能。
1）风能的形成：由于太阳照射到地球时，地面上各个位置受热不均匀，空气的冷暖程度就不一样。暖空气膨胀变轻后上升，冷空气变冷后变重下降，这样冷暖空气流动形成了风。风能来源于太阳能。
2）水能的形成：地表水在太阳的照射下，吸热蒸发变成水蒸气上升到高空中，液化形成的小水滴悬浮在高空中形成云；云中的小水滴聚集，凝结成大水滴下落形成雨，雨滴降落到地面汇入江、河、湖海中而流动，从而有了水的动能。水能来源于太阳能。
3）生物质能的形成：植物通过光合作用将太阳能以化学能的形式存储在植物体内，人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命。生物质能来源于太阳能。
可见，人类利用风能、水能、生物质能等其实都是间接地利用太阳能。
5.太阳能的利用：太阳能的利用就是将太阳能转化为其他形式的能。
（1）太阳能的间接利用
由于化石能源、水能、风能、生物质能等都来源于太阳能，所以人类利用这些能源，实际上都是间接地利用太阳能。
（2）太阳能的直接利用：目前直接利用太阳能方式主要有：一种是光热转换，一种是光点转换。
1）光热转换
通过集热器直接利用太阳能进行加热，直接把太阳能转化为内能加以利用。例如，生活中的太阳能热水器、太阳灶、太阳能温室等。
太阳能热水器 太阳能灶
2）光电转换
光电转换是把太阳能转化为电能再加以利用，一般是通过太阳能电池来实现的。能将光能直接转化为电能的太阳能电池可作为人造卫星、航标灯、交通信号灯、晶体管收音机等的电源。现在不少城市大规模使用的太阳能路灯也是依靠太阳能电池来工作的。
6.太阳能的优缺点：能直接利用太阳能作为一种新能源，有一定的缺点，但具有其他能源不可比拟的优点。
优点 清洁无污染 太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来任何污染
分布广、获取方便 太阳能分布广，不需要挖掘、开采和运输
持久、可再生 太阳能取之不尽用之不竭，太阳能内部的热核反应还足以持续50亿年之久，是人类可以利用的最丰富的新能源
缺点 分散 太阳能到达地球上时非常分散，接收装置需要有相当大的接收面积，提高了接收装置的造价
不稳定 太阳能的利用受天气、昼夜、地理位置的影响很大，而且还必须有储存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使经济效益降低
转换效率低 太阳能的转换效率较低
四、能源与可持续发展
1.人类在消耗各种能源时，不可避免地会对环境造成影响。主要体现在以下几个方面：
热污染 化石能源在使用中产生大量的内能，其中未被利用的能量会造成热污染。例如，汽车尾气就是造成城市热岛效应的因素之一。
大气污染 化石能源在使用中会产生一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、粉尘等，会造成大气的污染，形成酸雨，导致水、土壤的酸化，对植物、建筑物、金属构建造成危害。
温室效应 使用化石能源的过程中会产生大量的二氧化碳，使空气中的二氧化碳浓度增加，进一步加剧地球的温室效应。
生态破坏 一些欠发达地区过分依赖柴薪能源，破坏了森林和植被，加剧水土流失和土地荒漠化。
有害辐射 核能的开发和利用，也不是绝对清洁和安全的，处理不当或遇到特殊情况（如地震）发生核泄漏时，会对环境造成严重的辐射危害。
2.能源与可持续发展
为了减少能源消耗造成的环境污染问题，必须对能源的开发和利用有可持续发展的意识。可持续发展就是既要考虑当前发展需要，又要考虑未来发展的需要，不能以牺牲后人的利益为代价来满足当代人的需求。提高能源利用率，依靠科技进步，改进能源结构，开发、推广清洁的可再生能源，发展新的理想能源已成为世界各国实现可持续发展的当务之急。
3.不可再生能源和可再生能源
种类 概念 常见能源
不可再生能源 化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短时间内总自然界得到补充，这类能源成为不可再生能源 煤、石油、天然气、核能
可再生能源 风能、水能等可以在自然界里源源不断地得到，这类能源成为可再生能源 风能、水能、太阳能、生物质能
4.未来的理想能源
未来的理想能源要能够大规模替代煤、石油、天然气等常规能源，必须满足一下四个条件：
（1）必须满足够丰富，可以保证长期使用；
（2）必须满足够便宜，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）必须满足安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
目前新能源的利用技术还不够成熟，还不能完全替代化石能源，如太阳能、核能的开发利用等，另外有可能还存在没有被人类发现的新能源，亟待人们去开发、利用。
【例2】（23-24九年级上·安徽安庆·期末）下列说法正确的是：（ ）。
A．太阳能、风能和核能都是可再生能源
B．光纤通讯是依靠超声波来传递信息的
C．在通常情况下，铜、碳棒和陶瓷都属于导体
D．酒精灯给水加热时，能量从火焰转移给水，却无法从水自动转移给火焰
【变式2-1】（23-24八年级下·河北邯郸·期末）2023年10月，邯郸市计划加快推进形成“风、光、水、火、储、氢”多能源互补、多元供给的能源生产和消费格局。下列四个发电站中，利用不可再生能源发电的是（ ）。
A．风力发电 B．太阳能发电 C．潮汐能发电 D．燃煤发电
【变式2-2】（2024·江苏泰州·二模）知识梳理有助于我们对已学知识的巩固，如图是某同学学习物质结构层次后，以氧气为例进行的梳理，下列选项中与a、b、c对应的是（ ）。
A．原子、原子核、核外电子
B．原子核、原子、核外电子
C．原子、核外电子、原子核
D．核外电子、原子核、原子
【变式2-3】（23-24九年级上·河南郑州·期末）“加快建设科技强国，实现高水平科技自立自强”是中国科技发展的指导方向。下列有关中国科技发展的说法正确的是（ ）。
A．LED光纤传导照明系统所使用的光导纤维属于超导体材料
B．中国的核动力潜艇的能量来源是核聚变产生的能量
C．中国空间站外展太阳翼接收的太阳能属于可再生能源
D．中国空间站是通过电磁波与地面指挥中心联系的
01 电话的工作原理
1．（2024·江苏盐城）将手机“背景灯光提示”和“声音提示”功能打开，放到真空钟罩中，用抽气机抽去罩中空气。然后打电话呼叫手机，看到背景灯光亮却听不到铃声。该现象说明（ ）。
A．声音和电磁波都能在真空中传播
B．声音和电磁波都不能在真空中传播
C．声音能在真空中传播，电磁波不能在真空中传播
D．声音不能在真空中传播，电磁波能在真空中传播
2.关于电话机的听筒和话筒的工作原理,以下说法正确的是（ ）。
A.话筒将声信号变成光信号 B.话筒将电信号变成磁信号
C.听筒将声信号变成电信号 D.听筒将电信号变成声信号
02 模拟信号与数字信号
3．（2024·湖北）我国于2018年和2024年先后发射了鹊桥号和鹊桥二号中继星，架起了地球与月球背面通信的“天桥”。相比于鹊桥号，鹊桥二号距月球更近（如图），采用了反射率更高的镀金钼丝天线。下列说法不正确的是（ ）。
A. 鹊桥号利用声波进行信号传输
B. 鹊桥二号利用电磁波进行信号传输
C. 镀金钼丝天线反射的信号传播速度为
D. 信息从月球背面传到鹊桥二号比到鹊桥号用时更短
4.关于模拟信号和数字信号的下列描述不正确的是（ ）。
A.模拟信号容易丢失一些信息，造成图像和声音的失真；
B.数字信号抗干扰能力强；
C.数字信号一般只包括两种不同的状态；
D.现代电话信息的传输和处理过程已经全部使用数字信号
03 电磁波的发射与应用
5．（2024·安徽）2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。26日5时04分，在轨执行任务的神舟十七号航天员乘组顺利打开“家门”，欢迎神舟十八号航天员乘组入驻“天宫”空间站。随后，两个航天员乘组面向镜头向牵挂他们的全国人民报平安（如图所示）。下列说法正确的是（ ）。
A．载人飞船在升空的过程中惯性增大
B．“天宫”空间站处于平衡状态
C．地球对“天宫”空间站有吸引作用
D．航天员报平安的声音是通过声波传回地面的
6．（2024·福建）神舟飞天，探梦苍穹。2024年4月25日，神舟十八号载人飞船发射成功。飞船与地面间的通信是利用（ ）。
A．空气 B．电磁波 C．超声波 D．次声波
04 现代通讯技术
7.（2024·江苏苏州）2024年6月2日，在鹊桥二号中继星的支持下，嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功着陆在月球背面，实现了人类首次在月背样品采集。我国积极开展国际合作，嫦娥六号还搭载了激光角反射器等多国的实验装置，下列相关说法正确的是（ ）。
A．采集的样品返回地球后质量会减小
B．太阳能电池是将光能转变为内能的
C．激光角反射器能使光线方向改变90°
D．控制中心利用电磁波通过鹊桥二号实现对嫦娥六号的控制
8．（2024·江苏盐城）如图是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇，外形像大白鲸，整体呈流线型，尾部有三个尾翼。其内部有两个气囊，一个气囊装有密度比空气小的氦气，另一个气囊内充有空气，艇体通过排放空气实现上升。艇体用特种缆绳与地面相连，缆绳中布置细电缆和光纤。下列关于浮空艇分析错误的是（ ）。
A．艇体整体呈流线型是为了减小空气阻力的影响
B．浮空艇在上升过程中受到的浮力变大
C．缆绳中布置光纤，目的是实时传输通信数据
D．缆绳应选择密度小、强度大的材料
05 能源及其分类
9．（2024·江苏盐城）“立式大风车”是一种由风力驱动使轮轴旋转的机械。下列与大风车所用能源同属于可再生能源的是（ ）。
A．太阳能 B．天然气 C．石油 D．煤炭
10．（2024·四川泸州）根据国家能源局发布数据，2024年1~3月，我国风电太阳能发电装机容量再次突破11亿千瓦。电能属于 次能源；风力发电是将空气的 能转化为电能；太阳能来自于太阳内部发生的核 （选填“裂变”或“聚变”）释放的能量。
06 核能及其利用
11.（2024·四川广安）某地区的居民常用太阳灶来烧水，太阳灶所利用的太阳能来源于太阳内部原子核的 （选填“聚变”或“裂变”）。如果把质量为1.2kg、温度为25℃的水加热到75℃，至少需要给水提供 J的能量。[]
12．（2024·山东烟台）核能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。我国在核能利用方面取得了巨大成就，其中具有完全自主知识产权的“华龙一号”核电站是通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）发电；中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”是通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的能量。
07 太阳能的来源
13.（2024·四川宜宾）太阳是人类能源的宝库。在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 ，释放出巨大的核能。太阳能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
14. （2024·广东）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生___________（选填“聚变”或“裂变”），释放出巨大的核能。太阳能属于___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。请写出太阳能的1个优点：___________。
08 太阳能的利用
15.（2024·河北）风电的开发可以有效助力我国实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。张北一雄安特高压交流输变电工程投运后，实现了“张家口的风点亮雄安的灯”。从能源的视角来看，“张家口的风”属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，它实际上来源于 能。我国自主研发的单个陆上风电机组功率可达107W，这样一个风电机组在此功率下稳定工作 min产生的电能，相当于200kg焦炭完全燃烧放出的热量。焦炭的热值为3.0×107J/kg。
16．（2024·福建）太阳能属于 能源。某光伏发电站年均发电量约为，相当于完全燃烧 kg煤炭释放的热量。（）
09 可再生能源与不可再生能源
17. （2024·陕西A卷）原子由原子核和________构成。原子核发生变化时，释放出的能量被称为核能，核能属于________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。我国自主设计、建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫做核________（选填“裂”或“聚”）变。
18. （2024·广西）（多选）“华龙一号”核电机组落户广西防城港。下列关于核能的说法正确的有（ ）
A. 核能是可再生能源 B. 核能是不可再生能源
C. 核能发电利用核聚变原理 D. 核电站将核能最终转化为电能
10 能源与可持续发展
19.（2024·云南）2024年5月，我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重卡突破1000公里续驶里程，这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破（q氢=1.4×108J/kg）。下列说法正确的是（ ）。
A．氢能不属于清洁能源
B．用液氢作燃料是因为液氢含有的热量多
C．完全燃烧100kg的液氢能释放1.4×1010J的热量
D．氢能重卡的热机效率可高达100%
20．（2024·江苏苏州）我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下属于碳排放限制的是（ ）。
A．火力发电 B．水力发电
C．风力发电 D．光伏发电
11 粒子和宇宙
21.（2024·上海）地球上的科学家可以通过 和天宫空间站中的宇航员进行交流，地球在太阳系里属于 （选填“行星”或“卫星”或“恒星”），若空间站在太空中执行任务时，撞到较小的太空垃圾，太空垃圾会被“撞飞”，说明力可以改变物体的 。
22．（2024·甘肃白银）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
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