内容正文:
电磁波与通信 能源与环境
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知识点1 电磁波及其应用
产生 导线中电流的迅速变化在空间激起电磁波
分类 根据电磁波谱,可将电磁波分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等
传播 条件 电磁波的传播 (选填“需要”或“不需要”)介质
波长 邻近的两个波峰(或波谷)之间的距离
频率 1 s内有多少次波峰(或波谷)通过,波的频率就是多少。单位是赫兹(Hz),常用单位有千赫(kHz)、兆赫(MHz)
不需要
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传播 波速 电磁波在真空中的传播速度是c,计算时可取c= m/s,
等于光速。
波速(c)、波长(λ)、频率(f)之间的关系:c=
应用 广播、电视、移动通信、卫星通信、光纤通信等
【关联情境】 该知识点常结合现代信息传递工具,如手机、卫星等考查电磁波的应用
3.0×108
λf
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情境1 Wi-Fi
1.Wi-Fi是将电脑、手机与互联网以无线方式连接的
技术,可进行图片、文字等信息的无线传输,此过程
中各种信息是靠 波来传输的,该波 (选填
“能”或 “不能”)在真空中传播
情境2 光纤通信
2.光纤通信是利用光波从光导纤维的一端射入,在
内壁上经过多次 (选填“反射”或“折射”),从
另一端射出,从而把它携带的信息传到了远方。
光波 (选填“属于”或“不属于”)电磁波,电磁波
在真空中的传播速度为 m/s
电磁
能
反射
属于
3.0×108
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知识点2 能源的分类
分类标准 类型 定义 实例
获取方式 一次能源 可以直接从自然界获得的能源 风能、水能、太阳能、地热能、化石能源以及核能等
二次能源 必须通过消耗一次能源才能得到的能源 电能等
可否再生 可再生能源 可以在短期内从自然界得到补充的能源 风能、水能、太阳能、生物质能等
不可再生能源 不能在短期内从自然界得到补充的能源 化石能源、核能等
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知识点3 核能和太阳能
核 能 两种利
用方式 和
应 用 (1)原子弹是利用 的原理制造的;氢弹是利用
的原理制造的。
(2) 是安全利用核能的一个重要方向。
A.核电站利用核裂变产生核能发电,它的核心设备是核反应堆。
B.核电站中的能量转化:核能→ → →电能。
C.核反应堆中发生的链式反应是 (选填“可以”或“不
可以”)控制的
核裂变
核聚变
核裂变
核聚变
核电站
内能
机械能
可以
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太阳能 一种既相对清洁又取之不尽的能源。两种直接利用方式:一是光能
转化为 ,如太阳能电池;二是光能转化为 ,如太阳能热
水器
电能
内能
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考点1 电磁波及其应用
例1 (2025·成都)关于电磁波的认识,下列说法正确的是( )
A.电磁波在真空中的传播速度为340 m/s
B.操作人员通过电磁波遥控无人机
C.雷达主要利用电磁波的能量特性工作
D.骨骼检查使用的X光不是电磁波
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练1 【新情境】 [现代科技](2025·陕西B卷)如图,是搭载热成像仪和实
时图像传输器的防火巡查无人机。其搭载的热成像仪通过物体辐射的
(选填“红外线”或“紫外线”)检测林场温度并形成图像,图像传输
器利用 (选填“超声波”或“电磁波”)将这些图像传输给操作终端。
红外线
电磁波
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练2 (2025·烟台芝罘一模)(多选)如图所示,打开收音机的开关,旋至没有电台的位置,将音量开大,取一节干电池和一根导线,先将导线的一端与电池的负极相连,再将导线的另一端与电池的正极快速摩擦,使它们时断时续地接触,会听到收音机中传出“喀喀”声。关于这个实验,下列说法正确的是( )
A.电磁波可以传递信息
B.迅速变化的电流能够产生电磁波
C.收音机可以接收到电磁波信号
D.电磁波只能在空气中传播
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考点2 能源的分类
例2 (2024·菏泽单县三模)开发利用新能源是现代社会发展面临的重要课
题。下列五种能源:①风能;②核能;③石油;④电能;⑤太阳能。属于不可再
生能源的是 ;在③④⑤中属于二次能源的是 (均填序号)。
【易错提醒】
可再生能源和不可再生能源都是从自然界直接获取的,都是一次能源,所以可再生能源都是一次能源,二次能源不可看作可再生能源。
②③
④
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练3 (2025·山东)下列属于不可再生能源的是( )
A.风能 B.地热能
C.石油 D.太阳能
练4 (2025·宜宾)全世界能源的消耗逐年上涨,探索各种可再生能源的利用是人类要解决的一个重要课题。下列举措中不符合这个课题的是( )
A.利用煤的化学能转化为电能
B.利用水的机械能转化为电能
C.利用风能转化为电能
D.利用太阳能转化为电能
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考点3核能和太阳能的利用
例3 (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
【解题思路】
核能资源是有限的,核能是不可再生的。核能发电的原理是核裂变,最终可能转化为电能。
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练5 (2024·济南高新一模)如图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
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练6 (2025·绥化)在太阳内部,氢原子核在超高温条件下发生核 (选填
“裂变”或“聚变”),释放出巨大的核能。核能是 (选填“一次”或“二次”)
能源。
练7 【新情境】 [科技前沿](2025·山东)2025年1月,中国“人造太阳”——全超
导托卡马克核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1 066秒的稳态运行。在核
聚变过程中核能转化为内能,但内能却不能自发地转化为核能,说明能量的转
化具有 性;在能量转化和转移的过程中,能量的总量保持 。
聚变
一次
方向
不变
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考点4 能源、信息、材料综合知识
例4 (2024·枣庄)近年来,我国科技创新突飞猛进,各种新技术、新能源、
新材料等科技成果不断涌现。下列有关说法中正确的是( )
A.固态可燃冰属于二次能源
B.水能、风能、太阳能属于可再生能源
C.核聚变获得核能的方式与普通核电站一致
D.LED屏幕主要是由超导材料制成的
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练8 (2024·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
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练9 (2025·威海)为应对低温环境,中国第五座南极科考站秦岭站主楼外墙采用了30 cm厚的聚苯乙烯泡沫作为保温材料,如图所示。下列物品应用材料的性质与其不同的是( )
A.羽绒服——鹅绒
B.暖水瓶塞——软木
C.铁锅——铁
D.冰箱壁填充物——发泡棉
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◉鹊桥二号中继星
2024年6月4日7时38分,嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞,随后成功进入预定环月轨道。由于月球绕地球公转的周期与月球自转的周期相同,所以月球总有一面背对着地球,这一面称之为月球背面。着陆在月球背面的探测器由于受到月球自身的遮挡,无法直接实现与地球的测控通信和数据传输。而鹊桥二号中继星则将为嫦娥六号搭建地月信息联通“天桥”。
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(1)鹊桥二号中继星上的太阳能电池板用到了单晶硅和多晶硅,它们都属于
(选填“导体”“半导体”或“绝缘体”)材料。
(2)图丙是鹊桥二号中继星运行到O点时利用无线电波反射(类似于光的反射)实现地球到月球背面通信的情境,请模拟光的反射,在O点处画出反射面的位置(需保留作图痕迹)。
半导体
(2)如图所示
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(3)若鹊桥二号中继星运行到O点时,月球背面与鹊桥二号中继星的距离为6.5×104 km,鹊桥二号与地球的距离为4.6×105 km。已无线电波的传播速度为3×108 m/s,嫦娥六号从月球背面发出信息到达地球至少需要多少秒?
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(3)解:月球背面与鹊桥二号中继星的距离:
s1=6.5×104 km=6.5×107 m,
鹊桥二号与地球的距离:s2=4.6×105 km=4.6×108 m,
信息从月球背面发出到地球经过的路程:
s=s1+s2=6.5×107 m+4.6×108 m=5.25×108 m,
已知通信信号的速度:v=3×108 m/s,则嫦娥六号从月球背面发出信息到地球至少需要的时间:t===1.75 s。
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(4)月球土壤极具研究价值,假如你是研究人员,你想利用月球土壤的密度、导电性、弹性、比热容等物理性质来研究什么物理问题?(任意选择其中的物理性质写出两条即可)
(4)密度:月球土壤的密度比地球土壤的密度小的原因。
比热容:利用月球土壤的比热容大小研究月球温度的变化。
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基础巩固练
1.(2025·扬州)《江苏省推动氢能产业高质量发展行动方案(2025-2030年)》
明确重点发展可再生能源制氢。下列属于可再生能源的是( )
A.风能 B.石油 C.天然气 D.核燃料
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2.(2025·湖北)使用下列燃料符合低碳生活理念的是( )
A.石油 B.煤炭 C.木柴 D.氢燃料
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3.(2025·济宁经开一模)近年来,我国在科技领域取得了辉煌的成就,下列说法正确的是( )
A.核聚变装置“中国环流器三号”获得核能的方式与核电站相同
B.国内AI大模型的后台高算力芯片是由半导体材料制成的
C.“5G”通信所使用的电磁波传播速度比“4G”的快得多
D.“神舟二十号”载人飞船加速升空过程中将动能转化为重力势能
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4.(2025·淄博二模)如图为一款爆闪警示灯。太阳能电池板给蓄电池充电,蓄电池再给LED红蓝灯供电。下列说法正确的是( )
A.太阳能来自太阳内部发生的核聚变
B.当太阳能电池板给蓄电池充电时,蓄电池相当于电源
C.太阳能电池板可以把光能100%转化为电能
D.蓄电池给LED红蓝灯供电时,蓄电池将化学能直接转化为光能
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5.(2025·乐山)关于能源和电磁波,下列说法正确的是( )
A.电能是一次能源
B.核电站是利用聚变的链式反应发电的
C.5G通信利用电磁波传递信息
D.电视机遥控器发出的红外线不属于电磁波
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6.(2025·长沙)信息、能源、材料并列为现代文明的三大支柱。下列说法正确的是( )
A.电磁波可以在真空中传播
B.石油属于可再生能源
C.太阳能属于化石能源
D.超导材料可用于制作电热丝
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7.(2025·眉山)关于信息、能源和材料,下列说法正确的是( )
A.手机利用超声波传递信息
B.新能源汽车使用的是核能
C.气凝胶的密度很小,可应用于航空航天等领域
D.煤炭和石油都属于可再生能源,可以随意开采
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8.(2025·南充)(多选)我国在能源、通信、深潜等领域都有较大的新突破,下列有关说法正确的是( )
A.风能、水能、太阳能、电能都属于一次能源
B.6G通信传输信息比5G的更快,电磁波频率更高
C.“华龙一号”核电站的核反应堆发生的是可控核裂变
D.“奋斗者”号载人潜水器是通过改变浮力实现上浮和下潜的
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9.(2025·自贡)以下说法正确的是( )
A.核电站通过核聚变获得核能
B.利用半导体材料可以制作二极管
C.白鹤滩水电站利用不可再生能源发电
D.“神舟二十号”的航天员靠超声波与地面保持联系
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10.(2025·武汉)2025年5月14日,我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组实现连续安全稳定运行1 000天,持续向社会稳定输送清洁电能超370亿度,如图所示是“华龙一号”全球首堆外景。下列有关说法错误的是( )
A.核能属于不可再生能源
B.核电站利用核反应堆通过可控核裂变释放核能
C.核反应堆将核能直接转化为电能
D.核废料具有放射性,一般深埋在人烟稀少的地方
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11.(2025·达州)近年来我国新能源汽车技术飞速发展。下列说法正确的
是( )
A.锂电池储存的电能是一次能源
B.电动汽车利用充电桩充电,电动汽车是用电器
C.新能源汽车的动能回收过程是电能转化为机械能
D.电动汽车人工智能系统所使用的芯片主要由超导材料制成
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12.(2025·泸州)中国科技发展日新月异,对以下重大成果中涉及的物理知识解释不正确的是( )
A.白鹤滩水电站年均发电量624亿千瓦时——水力发电是将机械能转化为电能
B.“天问二号”小行星探测器遨游太空——探测器在太空中通过电磁波与地面站联系
C.中国空间站利用太阳能电池板供电——太阳能属于清洁能源
D.中国突破了“人造太阳”1亿摄氏度持续1 000秒的技术——该反应为核裂变
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能力提升练
13.(2025·连云港)如图为某核电站的发电流程图,关于核电站发电的过程,下列说法正确的是( )
A.核反应堆中,发生的是核裂变
B.核反应堆中,将核能转化为电能
C.汽轮机工作时,将内能转化为电能
D.发电机工作时,将内能转化为电能
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14.(2025·苏州)关于能量的转化和转移,下列说法不正确的是( )
A.金属汤勺放在热汤中,温度升高,内能减小
B.核电站利用核裂变释放的能量来发电
C.汽油机的做功冲程主要将内能转化为机械能
D.能量的转移和转化具有方向性,需要节约能源
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15.(2025·河南)(多选)为构建新型能源体系,河南省已建成多个抽水蓄能电站。如图,在用电低谷时,用电将水从下水库抽至上水库蓄能;在用电高峰期,上水库放水至下水库发电。下列说法正确的是( )
A.抽水蓄能时,水的重力势能转化为电能
B.上水库放水时,流下的水的重力势能减小
C.放水发电时,发电机是利用电磁感应工作的
D.放水发电时,水的机械能全部转化为了电能
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16.(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
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17.(2025·威海)搭载“天问二号”探测器的火箭升空时,由于摩擦,部分机械能
转化为空气和箭体的内能,这些消耗的能量不能再自动地被用来推动火箭,
说明能量的转化具有 ;我国自主研发的“偏二甲肼”火箭燃料属于
(选填“一次”或“二次”)能源。
方向性
二次
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18.(2025·河南)中国空间站为人类探索太空贡献着中国力量。空间站主
要靠太阳能帆板提供能源,帆板工作时将太阳能直接转化为 能。
太阳能清洁无污染,是可再生能源,请再列举出一种可再生能源:
。
电
风能(地热能、潮汐能等)
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