第二十章 电磁波与信息时代第二十一章 能源、材料与社会 2025-2026学年物理沪科版（2024）九年级全一册

第二十章 电磁波与信息时代 第二十一章 能源、材料与社会 一、选择题：本题共15小题，每小题2分，共30分，每小题只有一个选项符合题目要求． 1．科技是立国之本，不仅是推动社会进步和经济增长的重要因素，也是国家竞争力的重要体现．下列选项中说法不正确的是( ) A．钱学森被誉为“中国航天之父”，火箭升空——利用了物体间力的作用是相互的 B．南仁东被誉为“天眼之父”，天眼是世界上最大口径的射电望远镜——利用了光的反射原理 C．孙家栋被誉为“北斗之父”，北斗卫星导航系统——通过接受和反射超声波传递信息 D．袁隆平被誉为“杂交水稻之父”，“稻花香里说丰年”——分子不停地做无规则运动 2．如表所示是不同电磁波的频率，如图所示是电磁波家族．以下判断正确的是( ) 项目 CCTV1广播台 4G频段 5G频段 可见光 频率/Hz 1.061×105 1.88～1.90×109 3.3～3.4×109 4.2～7.8×1014 A．5G网络的波长比4G网络长 B．CCTV1广播台的电磁波属于无线电波 C．可见光中，紫光的频率比红光的频率小 D．真空中5G网络的传播速度比4G网络的快 3．下列关于材料、信息及能源的说法正确的是( ) A．纳米材料的基本单元大小限制在1～100 μm范围内 B．同种材料制成的导体，其电阻大小只与长度有关 C．我国海域深处蕴藏的大量“可燃冰”属于可再生能源 D．用手机收看直播是利用电磁波来传递信息的 4．关于信息传递，下列说法正确的是( ) A．光在光导纤维内壁上多次折射传递信息 B．手机通话是利用超声波传递信息 C．北斗卫星是通过电磁波传递信息，从而提供导航和通信服务 D．宇航员在空间站外交流可以使用超声波 5．下列说法中正确的是( ) A．二极管是用半导体材料制成的 B．光盘是用磁性材料制成的 C．建筑物上的避雷针是用绝缘材料制成的 D．在橡皮泥上能留下漂亮的指印，说明橡皮泥具有弹性 6．下列有关能源和信息的说法正确的是( ) A．手机是利用超声波来通信的 B．核电站是利用核裂变的能量来发电的 C．火箭发射利用的燃料是液态氢，是因为它含有的热量多 D．因为能量在转化过程中是守恒的，所以能源是“取之不尽，用之不竭”的 7．下列说法正确的是( ) A．电风扇在使用过程中主要把电能转化为内能 B．内燃机在做功冲程时将机械能转化为内能 C．利用超导材料远距离输电没有电能的损失 D．“地球一小时”提倡关灯一小时是为了增加电能的消耗 8．纳米陶瓷具有耐高温、低密度、高断裂韧性、抗腐蚀性、耐磨性和完全无磁性等特点，克服了工程陶瓷的许多不足．下列物品中不适合使用纳米陶瓷制作的是( ) A．纳米陶瓷刀 B．航空发动机扇叶外表涂层 C．银行卡芯片 D．装浓硫酸的容器 9．下列说法中正确的是( ) A．航天器返回舱外表面的材料，具有良好的耐高温性和隔热性 B．热值越大的燃料，燃烧时放出的热量越多 C．原子内电子、质子、中子是均匀分布的 D．太阳系、银河系、地球、月球是按空间尺度由大到小排序的 10．位于河北的丰宁抽水蓄能电站被誉为世界最大的“超级充电宝”．抽水蓄能电站在用电低谷时，用过剩电力抽水储存，在用电高峰时放水发电．下列说法正确的是( ) A．光伏发电是将光能转化为化学能 B．风力发电是将机械能转化为电能 C．电机抽水是将电能转化为化学能 D．放水发电时是将内能转化为电能 11．数字驱动转型发展，智慧引领国家能源，我国正以提升全要素生产率为核心，积极推动能源生产与先进信息技术深度融合，大力探索5G、云计算、大数据、区块链、人工智能、北斗通信等新一代信息技术创新应用，其中关于能源和信息下列说法不正确的是( ) A．沼气是可再生能源 B．太阳的内部不断发生核聚变 C．光纤通信是通过激光折射传递信息的 D．页岩气是不可再生资源 12．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(如图所示)，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3×108 m/s D．信息从月球背面传到鹊桥二号比到鹊桥号用时更短 13．如图所示的红外测温仪，是通过接收身体辐射的红外线来显示被测人的体温．下列说法正确的是( ) A．测温仪的电子元件都是由导体材料制成 B．测温仪工作时电池将化学能部分转化为电能 C．人体辐射的红外线不是电磁波 D．乱扔废弃电池不会对环境产生危害 14．如图所示是我国西部某风力发电塔架，上面的三个叶片 在空气的作用下转动，叶片带动发电机发电．下列说法正确 的是( ) A．叶片在空气作用下转动的过程中，叶片的动能转化为空气 动能 B．风力发电机是将空气动能直接转化为电能 C．风力发电机发电是电磁感应现象的应用 D．风力发电机发电过程中，利用了不可再生能源 15．2024年5月，中国“嫦娥六号”搭载四个国际载荷成功发射升空．火箭发射时，燃料燃烧获得的能量使其加速升空，与该过程能量转化形式相同的是( ) A．热机做功冲程 B．钻木取火过程 C．水力发电过程 D．物体上抛过程 二、填空题：本题共9小题，每空1分，共29分． 16．超导体是指在温度降低到足够低时，某种金属材料的_____ 会变为零的导体．超导体_____(选填“能”或“不能”)用来制 作滑动变阻器；超导体_____(选填“能”或“不能”)用来制作 电饭锅．若利用超导材料输电，可最大限度地减少电能转化为 _____(选填“化学能”或“内能”)所造成的能量损失． 电阻 不能 不能 内能 17．用半导体材料制成的发光二极管具有_____导电的属性；科 学家发明一种由石墨烯制成的“排热被”，把它覆盖在电子元 件上，能大幅度降低电子元件工作时的温度，这说明石墨烯具 有良好的_____(选填“导电”或“导热”)性；1996年出生的中 国学者曹原，在2018年3月5日发表论文，向世界宣布：只要将 两层石墨烯旋转到特定的“魔法角度”叠加时，它们就可以在 零阻力的情况下传导电子，这种现象就是_____现象． 单向 导热 超导 18．酸甜多汁的水果提供的电力可点亮发光二极管，在此电路 中水果扮演的角色是_____(选填“电源”或“用电器”)，发光 二极管具有单向导电性其主要材料是_______(选填“超导体” 或“半导体”)． 电源 半导体 19．卫星是通过_______传递信息的，它从如图所示位置向近地 点运行时势能_____(选填“增大”“减小”或“不变”)；站在 地面上的人观察到同步卫星静止不动，选取的参照物是_____． 电磁波 减小 地球 20．如图所示为我国正在研制的月球探测机器人，俗称“月球 车”，观察照片可知： (1)车上仪器使用的电能是由_____能转化过来的． (2)“月球车”利用_____波将收集的信息传回地球． (3)宽大的车轮可以_______________________，使车轮不易陷 入沙土中． 太阳 电磁 增大接触面积，减小压强 21．如图所示为核电站发电流程图，在核电站的发电过程中， 从核能到电能，图中所示的能量转化顺序正确的是核能——___ 能——_____能——电能． 内 机械 22．汽车内燃机中燃料燃烧时，能量流向如图所示．该内燃机 的效率为____．汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎 的内能，此过程中能量_____(选填“守恒”或“不守恒”)，这 些内能无法自动转化为汽车的机械能，说明能量的转化和转移 具有_______，因此_____(选填“需要”或“不需要”)节约能 源． 30% 守恒 方向性 需要 23．我国一直在研究导弹拦截系统，利用燃料助推拦截弹，燃 料的_____能最终转化为拦截弹的_____能和其与空气摩擦而产 生的内能，但能量的总量_____(选填“变小”“不变”或“变 大”)． 化学 机械 不变 24．如图甲所示为部分电磁波的频率分布示意图． (1)由图可知，紫外线___(选填“是”或“不是”)电磁波．它 在真空中的传播速度约为________m/s. 是 3.0×108 (2)下列实例中，属于紫外线应用的是 (填字母)． A．遥控器控制电视 B．体检时拍X光片 C．医院杀菌消毒灯 D．“测温枪”测量体温 (3)少量的紫外线照射是有益的，过量的紫外线照射会损伤皮肤．紫外线能使荧光物质发光，小明想检验某防晒霜对紫外线的阻挡作用，利用图乙所示的实验装置在暗室及一定防护下进行实验． 步骤一：如图乙所示，固定好紫外线灯和涂有荧光物质的硬纸 板，将一块大小合适的玻璃板放置在___(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或 “Ⅲ”)区域，且调整玻璃板与硬纸板平行； 步骤二：打开紫外线灯，荧光物质发光； 步骤三：关闭紫外线灯，荧光物质不发光； 步骤四：按产品的说明书要求在玻璃板上均匀涂满防晒霜，再 次打开紫外线灯，荧光物质有微弱发光． 由此可推断，该防晒霜_____(选填“能”或“不能”)阻挡全部 紫外线． Ⅱ 不能 三、实验探究题：本题共1小题，共10分． 25．某校活动小组进行了一次科学探究活动． 实验器材：一部移动电话机，一台固定电话机，金属盒和塑料盒． 实验步骤： (1)把移动电话机分别放在密封的金属盒和塑料盒内，用固定 电话机拨移动电话机的号码，你认为能听到铃声吗？ 答：_____听到金属盒内的铃声，___听到塑料盒内的铃声．(均 选填“能”或“不能”) 实验结论：_____________________________________________ _______． 不能 金属盒对电磁波有屏蔽作用，塑料盒对电磁波无屏 蔽作用 能 (2)把固定电话机分别放在密封的金属盒和塑料盒内，用移动 电话机拨固定电话机的号码，你认为能听到铃声吗？ 答：___听到金属盒内的铃声，___听到塑料盒内的铃声．(均选 填“能”或“不能”) 能 能 四、综合应用题：本题共2小题，共31分． 26．(15分)2024年3月1日起山东省内免征氢能源汽车高速路通行费，再一次将氢能源汽车推向风头浪尖.2022年3月，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021～2035年)》，明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点.2022年北京冬奥会示范运行超1 000辆氢能源汽车，配备30多个加氢站，车型包括氢燃料电池大巴、氢燃料电池小轿车、氢燃料电池特种车等．某氢燃料大巴车以140 kW的恒定功率匀速行驶300 s，燃烧0.6 kg氢燃料，求： (1)质量为0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为多少？ (2)若这些热量的50%被质量为400 kg、温度为15 ℃的水吸收，能使水的温度升高多少摄氏度？ (3)该段时间内，氢燃料电池大巴车的能量转化效率为多少？[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，q氢＝1.4×108 J/kg] 27．(16分)阅读下列材料，回答下列问题． 微波通信 电磁波可以用来传递信息．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可见光．研究表明，在中波、短波和微波中，频率最高的微波在相同的时间内传输的信息更多．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进行接收和转发微波信息，如图甲所示．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． (1)微波传递信息时，每隔50 km左右就要建设一个微波中继 站，因为___(选填序号)． ①多修建中继站，有利于微波产生更多的信息 ②微波的传播距离比中波近，只能传播50 km ③微波沿直线传播，不能沿地球表面绕射 ③ (2)如图乙所示，a、b分别是Ⅰ、Ⅱ两颗地球同步通信卫星正 下方的地面站，两颗卫星距地面的高度都是3.58×104 km，两 颗卫星之间的距离是7.30×104 km，则a处发送的微波信号先后 经Ⅰ、Ⅱ卫星转播后到达b处所用时间是______s. 0.482 (3)图乙中卫星Ⅰ和地面站a的位置保持不变，通过改变卫星Ⅱ在同步轨道上的位置，可使a、b两地面站间的距离最远(a处发送的微波信号先后经Ⅰ、Ⅱ卫星转播后到达新的b位置)，请在图丙中通过作图找出卫星Ⅱ及其正下方地面站b的位置，分别用Ⅱ、b标记． 答案：如图所示： (3)根据微波信号沿直线传播，确定Ⅱ卫星的位置，再根据Ⅱ卫星和地面站b的位置关系确定地面站b的位置，卫星Ⅱ及其正下方地面站b的位置. 解：(1)质量为0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：Q放＝m氢q氢＝0.6 kg×1.4×108 J/kg＝8.4×107 J； (2)根据题意，水吸收的热量：Q吸＝ηQ放＝50%×8.4×107 J＝4.2×107 J，由Q吸＝cmΔt可知，水升高的温度：Δt＝eq \f(Q吸,c水m)＝eq \f(4.2×107 J,4.2×103 J/（kg·℃）×400 kg)＝25℃； (3)由P＝eq \f(W,t)可知，氢燃料电池大巴所做的功：W＝Pt＝140×103 W×300 s＝4.2×107 J；氢燃料电池大巴车的能量转化效率：η＝eq \f(W,Q放)×100%＝eq \f(4.2×107 J,8.4×107 J)×100%＝50%. 解析：(1)微波传递信息时，每隔50 km左右就要建设一个微波中继站；这样做的原因是：微波的性质更接近可见光，微波从发射天线发射后到达其与地球的切线点时不能绕射，导致传播范围受限，故③正确． (2)微波信号通过的总路程s＝3.58×104 km＋7.30×104 km＋3.58×104 km＝1.446×105 km，微波信号传输需要的时间t＝eq \f(s,v)＝eq \f(1.446×105 km,3×105 km/s)＝0.482 s. $