专题21：信息与能源-2023-2024学年九年级（全一册）物理同步培优方法题型讲义（人教版）

专题21 信息与能源 一、信息的传播 1、电磁波 (1)电磁波的产生：与水波、声波的形成相似，迅速变化的电流能够产生电磁波。 (2)电磁波的传播：电磁波可以在真空中传播。 (3)波长、频率和波速的关系 ①公式：波速＝波长×频率，即v＝λf。 其中波长的单位是米(m)，频率的单位是赫兹(Hz)，常用的单位是千赫(kHz)和兆赫(MHz)。 ②真空中电磁波的波速：c＝3×108 m/s。 (4)电磁波的用途： 电磁波有通信、射线透视、加热物体等用途。无线电波(短波、中波和长波)、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都属于电磁波。 2、广播、电视、移动通信 (1)无线电波的发射和接收 ①无线电波的发射：无线电广播信号的发射装置主要由振荡器、话筒、调制器和发射天线几部分组成。 ②无线电波的接收：无线电广播信号的接收装置主要由接收天线、调谐器、检波器和扬声器组成。 接收过程可以用下图概括 (2)移动通信 移动电话相当于无线电台，它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中发出信息，同时它又捕捉空中的电磁波，接收到通话对方送来的信息。 3、越来越多的信息之路 (1)微波通信：微波的性质接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，因此须每隔50 km左右建一个微波中继站，中继站可以把上一站传来的微波信号经过处理后，再发射到下一站去。 (2)卫星通信：卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统组成，用三颗通信卫星就可以实现全球通信。现在我们看到的很多电视节目是通过卫星传送的。 (3)光纤通信：光在光导纤维中传输损耗小，可长距离传输。光纤通信容量极大，不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量高，保密性好。 (4)网络通信；人们可以通过网络通信系统查阅资料、看新闻、购物、进行视频点播，可以通过网络收发电子邮件，还可以上网和朋友聊天。另外，可以通过网络进行远程教育、远程医疗，等等。 二、能源 1、能源的分类 （1）按转换条件分 ①一次能源：自然界中天然形成的能源。如煤、石油、天然气、太阳能、核能、水能、风能、地热能、海洋能、潮汐能等。 ②二次能源：由一次能源经人工方法转换来的能源。如煤气、汽油、柴油、电、酒精等等。 （2）按性质分 ①可再生能源：能重复产生的天然能源。如太阳能、风能、地热能、海洋能、潮汐能等。 ②不可再生能源：短期内不可重复产生的天然能源。如煤、石油、天然气。 2、核能 （1）原子的结构：原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子构成，质子带一个单位正电荷，中子不带电。 （2）核能：原子核在发生改变时会释放出巨大的能量——核能，又称原子能。获得核能有两种途径：一种是由原子核的裂变释放出的核能；另一种是原子核的聚变释放出的核能。 （3）核裂变：核裂变是指一个重原子核分裂成两个或多个中等质量的原子核，引起链式反应，从而释放出巨大的能量的过程。1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2500 t 标准煤完全燃烧放出的能量。 （4）核聚变：轻原子核结合成较重原子核的现象叫聚变，聚变时也会放出巨大的核能。 （5）核能的利用： ①核反应堆——核电站的核心装置。 ②反应——核裂变链式反应。 ③核燃料——低浓度铀或天然铀。 ④能的转化：核能→内能→机械能→电能。 3、太阳能及其利用 （1）太阳能的优点：普遍，不需要开采和运输，清洁、无污染。 （2）直接利用太阳能有三途径： ①光热转换；②光电转换；③光化转换。 4、21世纪的能源趋势 （1）特点：①由于世界人口的急剧增加和经济的快速发展，能源的消耗持续、迅速增长；②人类的主要能源仍是化石能源 ，它属于不可再生能源。 （2）影响 人类在耗用各种能源时，不可避免地对环境造成了影响：大量燃烧化石能源势必造成空气污染和水土流失的加剧；欠发达国家对柴薪能源的过分依靠，加剧了水土流失和沙漠化。 5、未来的理想能源 （1）未来的理想能源必须满足的条件 第一，必须贮量丰富，可以保证长期使用；第二，必须价格便宜，可以保证多数人用得起；第三，相关技术必须技术成熟，可以保证大规模使用；第四，必须足够安全清洁，可以保证不会严重影响环境。 （2）未来可能广泛利用的能源：太阳能、核能（可控核聚变）、地热能、潮汐能、可燃冰等。 典例·解读 例1．嫦娥二号卫星的微波探测仪可探测“月壤”发出的频率3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz和37.0GHz的微波辐射（1GHz＝109Hz），下列说法中不正确的是 A．微波可传输信息 B．这四种微波在真空中波长一样 C．金属可屏蔽微波 D．这四种微波在真空中传播速度与光速相同 【答案】B 【分析】任何一种电磁波都可以传递信息．电磁波的波速一定，波长和频率的乘积等于波速．金属屏蔽电磁波．光是一种电磁波，真空中电磁波速是一定的．可见光和不可见光、微波、长波、中波、短波都是电磁波，电磁波在