专题04 信息、能源与材料（期末复习讲义）九年级物理上学期新教材沪科版

该初中物理期末复习讲义通过考点分层与表格梳理构建知识体系，系统整合电磁波、能源与材料三大模块内容，用框架图呈现电磁波谱、能源分类等核心脉络，表格对比不同电磁波应用、能源类型及材料特性，清晰展现波速公式、能量守恒等重难点的内在逻辑。 讲义亮点在于情境化练习与素养导向设计，如“真空罩中手机信号”实验题培养科学探究能力，“新能源开发”案例题渗透社会责任意识。解题技巧模块总结电磁波传播条件、能量转化效率等方法，变式题覆盖选择、填空及计算，助力不同层次学生巩固物理观念，教师可依托讲义实施精准复习与素养提升。

专题04 信息、能源与材料（期末复习讲义） 电磁波与信 息时代 1. 能初步认识电磁波及电磁波谱，知道其在真空中的传播速度，能了解电磁波的波速、频率、波长及其相互关系；能体会电磁波就在我们周围。 2. 能了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响，知道无线电波、微波等不同区间的电磁波的应用。 3. 能从跨学科视角了解电磁波与信息技术的关联，能了解光纤通信、现代电信网络、互联网等及其与生产生活的关联；能体会电磁技术应用对人类生活和社会发展带来的影响。 电磁波的产生、传播及应用属于常考点。考题形式以选择题、填空题为主。 能源、材料 与社会 1. 知道能量守恒定律，能从能量转化和转移的角度认识效率，能用能量守恒、能量转化和转移具有方向性的自然规律来分析自然现象、解释生产生活中的相关问题。 2. 能列举常见的不可再生能源和可再生能源，知道核能的特点和核能利用可能带来的问题；能从能源开发与利用的视角体会可持续发展的重要性。 3. 能结合实例了解一些新材料的特点及应用， 了解半导体、超导体、纳米材料等的主要特点；能体会新材料技术的研发与应用对社会发展的影响。 能量的转化、转移、守恒及能源属于常考点。考题形式以选择题、填空题为主。 考点01 探究：电磁波与信息时代 1.电磁波 1.电磁波的产生： 大小和方向都迅速变化的电流会产生电磁波，电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场。 2.电磁波谱： 把各类电磁波按波长或频率依次排成一列，称为电磁波谱。 3.波长、频率、波速： 描述电磁波的特征的物理量有：波长、频率、波速。 （1）波长：在波形图中，凸起的最高处叫做波峰；凹下的最低处叫做波谷。邻近两个波峰（或波谷）之间的距离叫波长，用λ表示。 （2）频率：波在1秒内传播波长的个数叫做波的频率。用字母 f 表示。单位：赫兹（Hz），千赫（kHz）、 兆赫（MHz）。 （3）波速：波不停地向远处传播，用来描述波传播快慢的物理量叫做波速。单位：米/秒（m/s）。 （4）波长、频率、波速的关系：波速=波长×频率 即 v= λf。 4.电磁波的主要用途： （1）γ射线：医生用γ射线做脑手术； （2）X射线：用X光片判断是否骨折； （3）红外线：电视机、空调等设备的遥控器都是红外遥控； （4）微波：在通信领域、日常生活中（加热食品）大显身手； （5）无线电波：主要应用在电视、收听广播、手机通信。 5.电磁波的传播： （1）电磁波的传播不需要介质，电磁波能够在真空中传播。真空罩中的手机仍然是连通状态。 （2）真空中电磁波的波速为c，约为3.0×108 m/s，电磁波的传播速度与光在真空中的传播速速相同。 6.红外线 ： （1）所有物体都会发射红外线，且强度与波长和物体的温度有关。温度低于500℃的物体只会发射红外线，超过500℃的物体则既可发射红外线也可发射可见光。 （2）红外线的应用 红外线作为一种特殊的电磁波，应用非常广泛，常见于热成像、遥控与检测等领域。 2.各种通信 1.光导纤维 ： （1）光纤：光导纤维简称光纤，是一种非常细的玻璃丝，激光可在光纤里传播，不受外界干扰。 （2）光导纤维传光原理：光的反射。 携带信息的激光从光导纤维的一端射入，在光纤内部传播时，发生的是全反射，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。 （3）光纤的特点 光纤的抗干扰能力强，能有效减少信号的衰减，适用于远距离、大容量传输信息。 2.卫星通信 ： （1）卫星通信：利用卫星把地面站送来的信号接收后，进行放大，然后转发给另外的地面站的通信方式。 （2）组成：卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。 （3）优点 ：信号覆盖范围广、通信容量大，干扰小，质量好，效率高 ，不受陆地灾害的影响，建设速度快。 3.微波通信 ： （1）定义：通过建立微波中继站使携帯大量信息的微波进行传播的通信方式。 （2）缺点：微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。微波通信每隔50km左右就需要建一个微波中继站。现在，人类可以用通信卫星做中继站来进进行通信。 （3）优点 ：作为载体的电磁波，频率越高 ，相同时间内可以传输的信息就越多。微波比中波和短波的频率更高，可以传递更多的信息。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。 4.移动通信 ： （1）移动电话 移动电话用微波信号与电话网络联系。既是无线电发射、台又是无线电接收台。它用电磁波把讲话的信息发射到空中；同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。 （2）基地台 移动通信的基地台是按蜂窝的构造布局的，这样，大大增加了无线电覆盖的有效面积，减少了转接信息的基地台数量。因而移动电话也被称为“蜂窝电话”。 考点02 能源、材料与社会 1.能源 1.多种形式的能量： （1）化石能源：煤、石油、天然气称为化石能源。化石能源是当今世界的主要能源。 （2）生物质能：由生命物质提供的能量称为生物质能。 （3）水能、风能：由自然界中的流水和风提供的能量。 （4）电能：由其他形式的能转化而来的供各种用电器使用的能量。 2.能量的转移与转化： （1）同种形式的能量在不同物体之间或同一物体的不同部分之间发生转移，称为能量的转移。 （2）能量转化的过程是一种形式的能转化为其他形式的能的过程。不同形式的能量在一定条件下可相互转化。 3.能量守恒定律： （1）能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能量的总量保持不变。 （2）能量的转移与转化具有方向性。 （3）能量转移和转化的效率 ： 在能量转移和转化的过程中，输出的有用能量与输入总能量之比称为能量转化效率，通常用百分率表示。 2.能源的开发与利用 1.能源的分类： 2.核能： （1）概念：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，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。 （2）释放核能的方式：核裂变和核聚变。 （3）核裂变： A.定义：一个重核分裂成多个小核的过程。 B.应用：核电站（核反应堆）--可控。 （4）核聚变： A.定义：几个轻核结合成一个重核。 B.应用：氢弹---不可控。 太阳也是靠核聚变来提供能量的。目前，核聚变都是不可控的。 (5)核废料处理： 核电站使用过的核燃料成为核废料。由于核废料仍具有放射性，对环境会造成相当大的危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的沙漠地带。 3.太阳能： （1）太阳能的产生： 太阳内部，每时每刻都在发生核聚变，从而释放巨大能量。 (2)太阳能的利用： A.光热转化：太阳能转化为内能。应用：太阳能热水器、太阳炉等。 B.光电转化：太阳能转化为电能。应用：太阳能电池。 C.光化转化：太阳能转化为化学能。 （3）太阳能的优点： ① “储量”十分巨大，取之不尽，用之不竭； ② 分布广阔，不需要运输，投入小，收益太； ③ 是一种清洁能源，使用时不会带来汚染。 (4)太阳能的不足：受天气和季节变化影响较大。 4.开发新能源： （1）风（水）能：风（水）能可以用来发电，把动能转化为电能，风（水）能是一种清洁的可再生能源。 （2）地热能：地球内部蕴藏着大量的热，在有地热资源的地方可开发和利用地热来发电。 （3）潮汐能：潮汐是由于月球、太阳对地球的引力作用而产生的。涨潮与落潮蕴藏着巨大的能量，这种能量可用来发电。 （4）氢能源：氢能源是人们关注的一种新能源，氢燃烧的产物是水，没有任何污染，是目前公认的最清洁能源。 考点03 材料的开发和利用 材料的开发和利用 1.人类社会发展经历的材料时代： （1）旧石器时代和新石器时代： 把木料、石头、动物的皮、骨等制成工具或用作生活用品。 （2）青铜器时代： 冶炼青铜，提高了社会生产力，人类进入了青铜器时代。 （3）高性能钢铁时代：以铁为主发展出的高性能钢铁材料成为材料家族的主体，为人类大规模制造机器提供了材料基础， 开创了人类历史的又一个新纪元。 2.材料的导电性： 3.超导材料： （1）超导现象：1911年，昂内斯（H. K. Onnes）在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在温度降低到 4.2K（-268.8℃）时汞的电阻值突然降低到几乎为零，从而发现超导现象。 （2）超导体 ：发生超导现象的材料叫超导材料。物质的电阻变为零时的温度叫做这种物质的超导转变温度或超导临界温度。 （3）超导材料的应用：超导输电、超导磁浮、超导发电机、电动机、超导计算机。 4.纳米材料： （1）概念：纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1～100nm范围内的材料，这大约相当于10～1000个原子紧密排列在一起的尺度。 （2） 特性：纳米材料除了其基本单元的尺度小以外，在力、 热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能， 如它可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等。 （3）应用 ：研制纳米尺度的微小机器、用纳米材料制作的导线能大大提高计算机的性能，缩小计算机芯片的体积、用纳米技术做成的所谓量子磁盘能増大存储容量。 题型一 电磁波与信息时代 解｜题｜技｜巧 对电磁波的理解 1. 导体中有电流不一定产生电磁波，只有当电流大小或方向迅速变化时才会产生电磁波。 2. 电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质。电磁波在真空中的传播速度是3.0×108m/s（光速）。 3. 光和无线电波都是电磁波，是电磁波的一种。 4. 在无线电通信中，电磁波是一种载体。传递声音或图像信号时，用电子元件将这些信号加载到电磁波上，用天线发射出去，接收装置接收到这些电磁波后，再用电子元件将电磁波所携带的信号取出，并将其还原为声音或图像。 【例1】（2025·山东德州·中考真题）如图所示，不同频率范围的无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等都属于 （选填“超声波”或“电磁波”），在我们的生活中发挥着重要作用。 【答案】电磁波 【详解】无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线等都属于电磁波，它们在真空中的传播速度相同，且都能传递能量和信息，在生活中有着广泛的应用，比如无线电波用于通信，红外线用于遥控等。而超声波是频率高于20000Hz的声波，属于机械波，与题目中所提的这些波不同。 【变式1-1】（2025·云南文山·二模）小梁学习小组用真空罩装置进行了以下探究。如图甲所示，当真空罩中的空气被逐渐抽出时，他们发现闹铃的声音会 ，于是推理得出声音的传播需要介质；如图乙所示，小组成员将一手机放在几乎为真空的真空罩内，然后给手机打电话，结果手机有“来电显示”，这充分说明电磁波 （填“能”或“不能”）在真空中传播。 【答案】 逐渐变小 能 【详解】[1]当真空罩中的空气被逐渐抽出时，空气变稀薄，闹铃的声音会逐渐变小。 [2]如图乙所示的实验手机有 “来电显示”，是因为电磁波能传递信号。在几乎为真空的真空罩内，手机能接收到电磁波从而有 “来电显示”，这充分说明电磁波能在真空中传播。 【变式1-2】（24-25九年级下·全国·课后作业）将手机放在密闭的塑料容器中，能正常接收到呼叫信号，放在密闭的金属容器中，不能接收到呼叫信号，说明 （选填“塑料容器”或“金属容器”）对 有屏蔽作用。 【答案】 金属容器 电磁波 【详解】[1][2]手机接收的呼叫信号属于电磁波，其传播会受到某些材料的影响。当手机放在密闭塑料容器中时，信号能正常接收，说明塑料容器无法阻挡电磁波；而放在密闭金属容器中时信号被阻断，证明金属容器会对电磁波产生屏蔽作用，阻止其进入容器内部被手机接收。 【变式1-3】（2025·陕西·中考真题）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。 【答案】 红外线 电磁波 【详解】[1]物体时刻对外辐射红外线，无人机搭载的热成像仪通过物体辐射的红外线检测林场温度并形成图像。 [2]电磁波能传递信息，且能在真空中传播，图像传输器利用电磁波将这些图像传输给操作终端。 【变式1-4】（25-26九年级下·全国·课后作业）产生具有远距离传输能力的高频电磁波的变化电流，称为射频电流。将要传送的音频和视频电流“搭载”到射频电流上，相应改变电磁波的振幅或 ，这种技术叫作 。调制过程在专门的电路——调制器中完成。 【答案】 频率 调制 【详解】[1][2]将要传送的音频和视频电流“搭载”到射频电流上，相应改变电磁波的振幅或频率，这种技术叫作调制。通过调制，能让音频、视频信号借助高频电磁波进行远距离传输。 【变式1-5】（2025九年级·全国·专题练习）下图所示的中国天眼（FAST）接收到的脉冲星信号是频率较低的电磁波，这种电磁波是（　　） A．无线电波 B．可见光 C．X射线 D．Y射线 【答案】A 【详解】根据电磁波的知识可知，电磁波及其应用——FAST接收到的脉冲星信号是频率较低的电磁波，它们是无线电波，故A符合题意，B、C、D不符合题意。 故选A。 【变式1-6】（24-25八年级上·青海海西·期末）通过电视收看有关我国探月工程的主题节目，在开启、关闭电视时，可以通过遥控器实现，遥控器发出的光是（　　） A．红外线 B．红光 C．紫外线 D．紫光 【答案】A 【详解】红外线是一种电磁波，红外线可以用来进行遥控，电视机遥控器的前端有一个发光二极管，按下不同的键时，可以发出不同的红外线，来实现对电视机的遥控。红外线被广泛应用于环境监测领域，‌包括红外线气体监测仪、‌红外线水质分析仪、‌红外线大气监测仪等，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【变式1-7】（25-26九年级下·全国·单元测试）关于广播、电视、移动电话的信息发射、传递、接收过程，下列说法不正确的是（　　） A．它们都是靠电磁波传递信息的 B．它们的发射、接收过程类似 C．在发射时，都要把信号加载到频率很高的电磁波上 D．移动电话和收音机、电视机一样只有接收功能，没有发射功能 【答案】D 【详解】广播、电视、移动电话的信息发射、传递、接收过程很相似，都是通过把电信号加载到频率很高的电磁波上发射出去，载有信息的电磁波再经过接收等一系列信号处理，还原为原来的信息。但移动电话既能够发射电磁波又能接收电磁波。故D错误，符合题意，ABC正确，不符合题意。 故选D。 【变式1-8】（24-25九年级下·安徽安庆·期中）如图所示为某5G基站信号塔结构示意图，下列说法符合物理原理的是（    ） A．塔身采用三角形结构增大稳定性 B．信号通过光纤传递利用电流磁效应 C．顶端的避雷针是绝缘体，防止雷击 D．金属支架发生腐蚀是升华现象 【答案】A 【详解】A．三角形是一种具有稳定性的几何图形，在许多建筑结构中，采用三角形结构能够有效地将力分散并保持结构的稳固。5G基站信号塔的塔身采用三角形结构，正是利用了三角形的稳定性原理，使其在各种环境条件下能够更好地承受自身重量以及可能受到的外力作用（如风力等），从而增大整体的稳定性，故A符合题意； B．光纤通信是利用光在光纤中全反射的原理来传递信息的。光从光密介质射向光疏介质时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射。光纤内部的纤芯材料和包层材料具有不同的折射率，使得光可以在光纤内部不断地发生全反射而沿着光纤传播，从而实现信号的远距离传输。而电流磁效应是指电流周围存在磁场的现象，与光纤通信的原理完全不同，故B不符合题意； C．避雷针是用来保护建筑物等免受雷击的装置，其工作原理是当雷云放电接近地面时使地面电场发生畸变，在避雷针的顶端形成局部电场强度集中的空间，以引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。为了能够良好地传导雷电流，避雷针通常是由金属等导体材料制成的，而不是绝缘体，故C不符合题意； D．金属支架发生腐蚀是一种化学反应过程，通常是金属与周围环境中的氧气、水等物质发生化学反应，导致金属表面逐渐被破坏。例如铁生锈就是铁与空气中的氧气和水发生氧化反应的结果。而升华是指物质由固态直接变为气态的物态变化过程，金属腐蚀显然不属于升华现象，故D不符合题意。 故选A。 【变式1-9】（24-25八年级上·甘肃酒泉·期末）如图所示的现象中，利用光的折射现象的是（　　） A．日晷计时 B．光导纤维 C．海市蜃楼 D．潜望镜 【答案】C 【详解】A．日晷计时是利用光沿直线传播形成的影子来计时的，故A不符合题意； B．光导纤维是利用光的反射原理，故B不符合题意； C．海市蜃楼是由于空气密度不均匀，发生光的折射形成的虚像，故C符合题意； D．潜望镜使用的是平面镜，利用的是光的反射，故D不符合题意。 故选C。 【变式1-10】（25-26九年级下·全国·期末）手机是现代人离不开的通信工具。手机信号 （选填“能”或“不能”）在真空中传播；手机的发射频率低，需要有设备转接，在同一区域手机间的通信方式是手机甲→ →手机乙。 【答案】 能 基站 【详解】[1]手机本身既是无线发射台也是无线接收台， 手机信号是电磁波，能在真空中传播； [2]手机发射频率较低，信号覆盖范围有限，无法直接实现远距离或同一区域内的直接通信。需通过 “基站”（又称信号塔）作为中间转接设备，先接收手机甲的信号，再放大并转发给手机乙。 题型二 能源、材料与社会 解｜题｜技｜巧 能源利用面临的挑战： 1.能源危机： （1）化石能源储量并不丰富，而且化石能源开发利用后不能再生，如果长期大规模开采，不久的将来会消耗殆尽。 （2）解决能源问题的出路：开发使用新能源。 2.带来的环境问题： （1）造成的环境问题：废气污染、烟尘污染、温室效应。 （2）解决办法： A.变分散为集中供热，提高燃料利用率。 B.改进燃烧装置，加装消烟除尘设备，以减少烟尘排放。 C.推广、普及“清洁能源”。D.种植绿色植物，净化空气。 【例2】（25-26九年级上·辽宁抚顺·阶段练习）我国风能资源丰富，利用风力发电机组可以进行发电。如图是某城市风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，再由蓄电池为路灯供电的过程，对图示方框中能量形式判断错误的是（       ） A．甲是“电能” B．乙是“内能” C．丙是“电能” D．丁是“光能” 【答案】B 【详解】A．甲：风力发电机的作用是将风能（机械能） 转化为电能，故A正确，不符合题意； B．乙：电能到蓄电池，这是电能被用来给蓄电池充电。充电过程中，电能转化为化学能储存在蓄电池中，所以乙化学能，故B错误，符合题意； C．丙：这是蓄电池放电时，将化学能转化为电能，供给路灯，故C正确，不符合题意； D．丁：是路灯工作时，将电能转化为光能（照明），同时也产生少量热能（内能），但主要输出是光能。所以丁是光能，故D正确，不符合题意。 故选 B。 【变式2-1】（25-26九年级上·甘肃兰州·期中）关于能量及其转化，下列说法中正确的是（　　） A．既然能量是守恒的，那么能源危机就是不存在的 B．利用水库的水发电，再用这些电把水抽回水库，这样发电机和抽水机就会永远不停地运转下去 C．自发的能量转化和转移具有方向性，即自发的能量转化和转移过程是不可逆的 D．荡秋千时，秋千的摆动幅度会逐渐减小最后停下来，说明这个过程的能量不守恒 【答案】C 【详解】A．由于能量的转化具有方向性，所以能源被消耗后，不能恢复，所以能源危机是存在的，故A错误， B．利用水库的水发电，会有一部分水能损失掉；再用这些电把水抽回水库，会有一部分电能损失掉，由于能量有损失，所以发电机和抽水机不会持续运转下去，故B错误； C．自发的能量转化和转移具有方向性，则能量转化和转移后，不能逆向转化和转移，所以自发的能量转化和转移过程是不可逆的，故C正确； D．荡秋千时，秋千的摆动幅度会逐渐减小，最后停下来，是机械能转化为内能和其它能量，机械能减少，但这个过程中能量是守恒的，故D错误。 故选C。 【变式2-2】（24-25九年级上·广东汕头·期中）下列对能量转化的描述不正确的是（　　） A．发电机工作：机械能——电能 B．蓄电池放电：电能——化学能 C．萤火虫发光：生物质能——光能 D．内燃机工作：化学能——内能——机械能 【答案】B 【详解】A．发动机工作时，消耗机械能，产生电能，将机械能转化为电能，故A正确，不符合题意； B．蓄电池放电时，蓄电池相当于电源，是将化学能转化为电能，故B错误，符合题意； C．萤火虫发光时，将自身的生物质能（化学能）转化为光能，故C正确，不符合题意； D．内燃机工作时，燃料的化学能转化为内能，内能转化为机械能，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式2-3】（24-25九年级上·陕西西安·期末）随着人们对原子核结构认识的不断深入，核能的开发和利用备受关注，有关原子核与核能的理解，正确的是（　　） A．原子核带负电 B．原子核是由电子和质子构成的 C．核能是可再生的清洁能源 D．目前我国的核能发电是利用原子核裂变释放的能量 【答案】D 【详解】AB．原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成的，原子核是由质子和中子组成的，故AB错误； C．核能越用越少，短时间内不可再生，所以核能是不可再生能源，且核能不是清洁能源，故C错误； D．目前的核能发电是利用可控的核裂变释放的核能，故D正确。 故选D。 【变式2-4】（2025·广西贺州·二模）下列关于能源、信息、材料的说法正确的是（　　） A．电能可以由自然界中的各种能源转化而来，不需要节约 B．太阳能电池板是用超导体材料制成的 C．煤、石油、天然气称为化石能源，属于一次能源 D．太阳能是由太阳内部发生核裂变产生的 【答案】C 【详解】A．电能属于二次能源，它是由自然界中的各种能源（如煤炭、水能、风能、太阳能等）转化而来的。虽然电能可以由多种能源转化，但地球上的能源是有限的，并且大量使用电能会造成能源的浪费和环境的污染，所以仍然需要节约电能。故A错误； B．太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置，其核心材料是半导体，如硅等。超导体是指在特定温度下电阻为零的材料，常用于制造超导电缆、磁悬浮列车等，并不用于制造太阳能电池板，故B错误； C．一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源，包括化石能源（煤、石油、天然气）、太阳能、风能、水能等。化石能源是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化形成的，属于一次能源，故C正确； D．太阳能是由太阳内部发生核聚变产生的。在太阳内部，氢原子核在超高温、超高压的条件下发生聚变，释放出巨大的能量。而核裂变是重原子核分裂成较轻原子核的过程，通常用于核电站等，故D错误。 故选C。 【变式2-5】（2025·陕西西安·一模）我国研发的“玲龙一号”核电机组，是全球首个多功能模块化的小型核电机组。下列关于核能的说法正确的是（　　） A．核能是一种化石能源，属于常规能源 B．核电站的核反应堆中发生的链式反应是可以控制的 C．利用核能发电是直接将核能转化成电能 D．核能是可再生能源，它是未来理想能源的一个重要发展方向 【答案】B 【详解】A．常见的化石能源是煤、石油、天然气，核能属于新能源，不是化石能源，故A错误； B．核能发电是利用原子核裂变时放出的核能来发电的。核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的，故B正确； C．核电站的发电过程是将核能转化为内能，内能对外做功转化为机械能，然后带动发电机发电，机械能再转化为电能，故C错误； D．核能属于不可再生能源，而可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向，故D错误。 故选B。 【变式2-6】（24-25九年级上·贵州贵阳·阶段练习）如图所示，爆闪警示灯放置在存有安全隐患的危险路段，通过有规律的爆闪，起到有效的示警作用。太阳能电池板是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。白天，太阳能电池板给蓄电池充电，蓄电池再给LED红蓝灯供电，LED红蓝灯发光时几乎不发热，则（　　） A．当太阳能电池板给蓄电池充电时，蓄电池相当于电源 B．当太阳能电池板给蓄电池充电时，太阳能电池板将太阳能转化为电能 C．LED红蓝灯发光时将电能大部分转化为内能 D．如果LED灯不发光，此时它的电阻为 【答案】B 【详解】A．当太阳能电池板给蓄电池充电时，电流的方向是从太阳能电池板流向蓄电池，此时蓄电池是在接收电能并将电能储存起来，它是作为用电器在消耗电能，而不是向外提供电能的电源，故A不符合题意； B．太阳能电池板的工作原理就是通过光电效应，将接收到的太阳光能转化为电能，然后把电能传输给蓄电池进行储存，所以当太阳能电池板给蓄电池充电时，太阳能电池板确实是将太阳能转化为电能，故B符合题意； C．题目中明确提到“LED红蓝灯发光时几乎不发热”，这说明LED红蓝灯在发光过程中，电能主要是转化为光能，而不是大部分转化为内能，与普通白炽灯将大部分电能转化为内能不同，故C不符合题意； D．即使LED灯不发光，它仍然是一个有一定电阻的导体，只是电阻值会根据其自身特性以及所处环境等因素有所不同，但绝不可能为0，故D不符合题意。 故选B。 【变式2-7】（24-25九年级下·湖南邵阳·阶段练习）2025年3月4日消息，价值26亿的国产EUV光刻机在上海正式投产，中国光刻机技术在被封锁后又取得了重大突破，光刻机的主要用途是制造芯片。制造芯片的主要材料是（　　） A．半导体材料 B．超导材料 C．磁性材料 D．绝缘材料 【答案】A 【详解】制造芯片的主要材料是半导体，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【变式2-8】（25-26九年级上·辽宁营口·期中）如图甲所示，重力储能是一种新型储能方式，它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放，能量转化过程如图乙所示，空白处的能量形式是 ，该重力储能系统的能量转化 （选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 【答案】 重力势能 遵循 【详解】[1]重力储能是一种新型储能方式，它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放，重物被提升，高度增大，重力势能增大，所以机械能增大；重物被释放，高度减小，重力势能减小，所以机械能减小。因此将电能转化为机械能储存起来，空白处的能量形式是重力势能。 [2]能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，其能量转化遵循能量守恒定律。 【变式2-9】（25-26九年级上·吉林长春·期中）星期天，思思在家用燃气灶帮妈妈煮饺子，如图所示。 (1)当天然气燃烧得不充分时，其热值将 。 (2)煮熟的饺子香气四溢，这是一种 现象。 (3)水沸腾时盖好的锅盖会“跳动”，这时的能量转化与热机的 冲程相同。 (4)天然气在燃烧过程中，将 能转化为内能；能量在转化和转移的过程中，总量 。 【答案】(1)不变 (2)扩散 (3)做功 (4) 化学 保持不变 【详解】（1）热值是燃料的固有属性，与燃烧是否充分无关，故当天然气燃烧得不充分时，其热值将不变。 （2）煮熟的饺子香气四溢，是分子无规则运动的结果，属于扩散现象。 （3）水沸腾时锅盖 “跳动”，是内能转化为机械能，热机的做功冲程也是内能转化为机械能，故相同。 （4）[1]天然气燃烧时，发生化学变化，将化学能转化为内能。 [2]根据能量守恒定律，能量在转化和转移过程中，总量保持不变。 期中基础通关练（测试时间：10分钟） 1．（24-25九年级下·江苏泰州·阶段练习）如图所示，重力为0.5N的金属小球从A处自由下滑，经过B处，到达C处，恰好停下。如果小球从在A到B的过程用了4s的时间，重力做功的功率为 W；在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为 J（空气阻力忽略不计，g取10N/kg），而这部分能量无法自发的转化为机械能，是因为能量的转化具有 。 【答案】 0.05 0.1 方向性 【详解】[1]重力做功W=Gh=0.5N×0.4m=0.2J 重力做功的功率 [2][3]在整个运动过程中，小球从A处的静止状态开始，到C处又静止，小球的动能变化为0，重力势能全部转化为克服摩擦力做功消耗的能量。在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为ΔE=G(hA-hC)=0.5N×(0.4m-0.2m)=0.1J 所以小球克服摩擦消耗的机械能为0.1J。而这部分能量无法自发地转化为机械能，是因为能量的转化具有方向性。 2．（2025·湖南邵阳·三模）江苏盐城作为国内“风光渔一体化”发电模式的先行者，依托丰富的滩涂、海域资源，已建成多个大型风光渔互补项目，形成“上层风电、中层光伏、底层养殖”的立体开发格局，实现清洁能源生产与生态养殖的高效协同。中层光伏发电时的能量转化是 ；风能和太阳能都属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】 太阳能转化为电能 可再生 【详解】[1]光伏发电时消耗太阳能，对外提供电能，是将太阳能转化为电能。 [2]可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，具有取之不尽，用之不竭的特点。风能和太阳能都能在自然界中不断再生，属于可再生能源。 3．（2025·广东中山·三模）黄旭华院士（1926.3.12﹣2025.2.6）是中国核潜艇之父，共和国勋章获得者，为祖国的核潜艇事业隐姓埋名三十年，最终带领团队研制出中国第一艘核潜艇。潜艇的动力来源于一座功率很大的核反应堆，核反应堆主要利用图中 （选填“a”或“b”）的过程获得能量，该反应过程在核反应堆里是 （选填“可控”或“不可控”）的，核能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】 a 可控 不可再生 【详解】[1]图a 是核裂变，即一个中子轰击铀核，铀核分裂成两个质量较小的核，同时释放出大量的能量和中子；图b 是核聚变，即氘核和氚核在超高温下结合成氦核，释放出巨大能量 。核反应堆主要利用核裂变（图a ）的过程获得能量。 [2]因为目前核反应堆是通过控制核裂变的链式反应来和平利用核能的，是可控的，而核聚变目前还难以实现可控应用。 [3]可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，例如太阳能、风能、水能等；不可再生能源是指在自然界中经过亿万年形成，短期内无法恢复且随着大规模开发利用，储量越来越少总有枯竭一天的能源，核能所利用的核燃料（如铀等）在地球上的储量是有限的，消耗后不能在短期内从自然界得到补充，所以核能是一种不可再生能源。 4．（2025·江苏淮安·二模）如图是“太阳能”路灯示意图。太阳能来源于太阳内部发生的 ，给蓄电池充电时蓄电池相当于电路中的 ，控制器中的集成电路是用 材料制成。 【答案】 核聚变 用电器 半导体 【详解】[1]太阳能来源于太阳内部发生的核聚变反应，这种能源清洁、无污染，是人类追求的终极能源。 [2]给蓄电池充电，是将电能转化成化学能储存在蓄电池中，消耗了电能，故给蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的用电器。 [3]因为半导体材料有着良好的导电性能，所以控制器中的集成电路通常用半导体材料制成。 5．（24-25八年级上·湖南永州·期末）2022年北京冬奥会上使用的火炬“飞扬”，其外壳是采用我国研发团队研制的碳纤维复合材料制成，具有 、 的特点，比传统材料制成的同体积火炬外壳的 小。 【答案】 密度小 强度高 质量 【解析】【小题1】[1][2][3]碳纤维复合材料具有密度小、强度高的特点，由公式m＝ρV可知，与传统材料制成的同体积火炬外壳相比，其质量小，便于携带。 6．（25-26九年级上·广东珠海·阶段练习）一些物理小实验如下： (1)如图甲所示，将一根塑料绳一端扎紧，从另一端把绳撕成很多条细丝，用手向下捋几下后，观察到塑料细丝越来越蓬松，其原理是 （填电荷间作用规律），已知塑料细丝带负电，则手带 电。 (2)如图乙所示，两个玻璃瓶内分别装有空气和二氧化氮气体（红棕色），为了证明气体发生扩散，最恰当的实验装置应选 （选填“a”或“b”）方式放置，根据空气瓶中出现红棕色的现象，说明了分子在 (3)历史上人类尝试制造各种不需要消耗能量就能源源不断对外做功的“永动机”，但都失败了，因为这违背了 定律；能量的转移和转化是普遍现象，如图丙是小球在地面弹跳的频闪照片，由图可知小球的机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】(1) 同种电荷相互排斥 正 (2) b 不停地做无规则运动 (3) 能量守恒 减小 【详解】（1）[1][2]将一根塑料绳一端扎紧，从另一端把绳撕成很多条细丝，用手向下捋几下后，手和塑料细丝摩擦起电，塑料细丝带同种电荷，同种电荷相互排斥，塑料细丝越来越蓬松；两个物体相互摩擦，电子发生转移，带不同电荷，塑料丝带负电，则手带正电。 （2）[1][2]二氧化氮气体的颜色是红棕色的，而且比空气的密度大，为了排除重力对实验的影响，空气要处于二氧化氮气体的上方，所以最恰当的实验装置应是b，然后根据空气瓶中出现红棕色的现象，发生扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。 （3） [1]能量的利用过程，本质是能量的转移或转化过程，在转移或转化过程中，总量是不变的，但由于能量的转化和转移具有方向性，所以不需要消耗能量就能源源不断对外做功的“永动机”违背了能量守恒定律。 [2]由图可知，小球弹跳的高度越来越低，是因为小球运动过程中不断克服空气阻力做功，不断将机械能转化为内能，所以小球的机械能减小。 7．（25-26九年级上·福建福州·阶段练习）太阳能清洁无污染，取之不尽，用之不竭，是未来理想的能源之一。在该地用太阳能热水器将质量为100kg、初温为30℃的水加热到60℃需要5h，此次太阳能热水器5h工作所吸收的热量相当于0.63m3的天然气完全燃烧所释放的热量，已知天然气的热值q=4.0×107J/m3。 (1)这些水吸收了多少热量？ (2)太阳能热水器5h接收到的能量是多少？ (3)太阳能热水器的加热效率是多少？ 【答案】(1)1.26×107J (2)2.52×107J (3)50% 【详解】（1）由题可知，水的比热容 ，质量 ，温度变化 ，所以由 可得水吸收的热量 （2）太阳能热水器接收的能量等于天然气完全燃烧释放的热量，所以由 可得 （3）太阳能热水器的效率为水吸收的热量与接收的总能量之比，即 8．（25-26九年级上·河南信阳·阶段练习）利用凸面镜制成的太阳灶，可以将会聚的太阳光用来烧水、煮饭，既节省燃料，又不污染环境。[水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值q=7.0×107J/m3] (1)太阳灶烧水时将太阳能转化为水的 能。 (2)小明同学用太阳灶将质量为2kg，初温为20℃的水加热到70℃，水吸收的热量是多少? (3)若不考虑能量损失，则第（2）问的过程相当于节约了多少立方米的天然气? 【答案】(1)内 (2)4.2×105J (3) 【详解】（1）太阳灶烧水时，将太阳能汇聚起来加热水，使水的温度升高，内能增加，因此是将太阳能转化为水的内能。 （2）水吸收的热量是 （3）不考虑能量损失，天然气完全燃烧放出的热量等于水吸收的热量，即Q放=Q吸=4.2×105J，根据公式Q放=qV可得节约天然气的体积为 9．（25-26九年级上·安徽合肥·期中）混合动力车辆具有节能、低排放等特点。混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长动力性好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处，二者“并肩战斗”，取长补短，汽车的热效率可显著提高。 (1)如图，某单缸四冲程汽油机的活塞面积S=3×10-3m2，活塞冲程长度为L=0.06m，做功冲程燃气的平均压强p为1×106Pa，曲轴转速为2400r/min。此时汽油机功率是多少？ (2)实际使用的混合动力车往往采用四缸汽油机，若某辆混动车匀速行驶170km，共消耗汽油10L。测试过程中，内燃机既向车轮提供能量，又向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过电动机向车轮输送。若该车平均阻力为1000N，内燃机的效率为53%，此过程最终使蓄电池增加了多少能量？（q汽油=4.6×107J/kg）、ρ汽油=0.7×103kg/m3，忽略蓄电池和电动机的能量损失） (3)从环境保护与能源的利用率角度说明，新能源汽车代替传统汽车的必要性。 【答案】(1)3600W (2)6.6×105J (3)见解析 【详解】（1）做功冲程中活塞受到燃气的平均压力F=pS=1×106Pa×3×10-3m2=3000N 曲轴转速2400r/min，往复运动两次，对外做功一次，所以汽油机每分钟对外做功1200次，气体每次膨胀对活塞做功W=FL=3000N×0.06m=180J 每分钟对活塞做的功W′=1200×180J=2.16×105J 汽油机的功率 （2）汽车在水平道路上做匀速直线运动，则牵引力F牵=f=1000N 汽车牵引力做的功W机械=F牵s=1000N×170×103m=1.7×108J 消耗汽油的质量 汽油完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q汽油7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J 内燃机输出的有用能量W有用=Q放η=3.22×108J×53%=1.7066×108J 则最终蓄电池增加的能量W电=W有用-W机械=1.7066×108J-1.7×108J=6.6×105J （3）传统汽车发动机是内燃机，效率较低，有废气排出，新能源汽车具有节能环保、效率高等优点，新能源汽车代替传统汽车是必要的。 10．（25-26九年级上·辽宁大连·阶段练习）为积极响应“六五环境日”“魅力中国我先行”的号召，瓦房店市成功举办了“共建美丽瓦房店”主题演讲比赛；大力推广垃圾分类。垃圾分类不仅保护环境，其最终处理过程也蕴含着丰富的能量转化知识。 生活垃圾，如果处理不当，不仅会污染环境，还浪费资源，因此垃圾分类和科学处理尤为重要。目前采取的垃圾分类方法为“四分法”，即将垃圾分为有害垃圾、可回收物、厨余垃圾和其他垃圾。需要特别注意的是，现在生产的1号、5号、7号等干电池是低汞或者无汞电池，不属于有害垃圾。但纽扣电池、电子产品用的锂电池、电动车电瓶等铅蓄电池和镍镉充电电池仍需作为“有害垃圾”进行回收。 垃圾处理厂对回收后的部分垃圾进行卫生填埋、高温堆肥等处理，并把适合焚烧的生活垃圾送至焚烧厂，每充分燃烧生活垃圾放出的热量大约为。焚烧垃圾产生的能量能够把水加热成高温蒸汽，推动汽轮机转动进行发电。每充分燃烧生活垃圾可产生的电能大约为。垃圾焚烧后产生的炉渣，约占焚烧前垃圾重量的五分之一，可用于制造生态建材等产品，实现资源的综合利用。垃圾发电不仅能变废为宝，产出电能，还能节约煤炭资源。 (1)对于分类出来的干垃圾（其他垃圾），我市垃圾焚烧发电厂会将其进行焚烧。焚烧时，将垃圾中贮存的 能转化为内能，加热锅炉产生高温高压的水蒸气，推动汽轮机转动，将内能转化为 能；汽轮机再带动发电机发电，最终将机械能转化为 能。 (2)手机锂电池属于______（填字母）。 A．有害垃圾 B．可回收物 C．厨余垃圾 D．其他垃圾 (3)垃圾发电不仅能变废为宝，还能节约煤炭资源，如今，我国到处实施“限电令”，若忽略能量的损耗，完全燃烧的生活垃圾所产生的热量可以节约 的煤炭。（） (4)焚烧垃圾发电，发电效率大约为 %。 【答案】(1) 化学 机械 电 (2)A (3)20 (4)25 【详解】（1）[1][2][3]焚烧垃圾时，垃圾中储存的化学能转化为内能，把水加热成高温水蒸气，推动汽轮机转动进行发电，这个过程中，焚烧垃圾产生的内能转化为汽轮机的机械能，汽轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能。 （2）由题可知，纽扣电池、电子产品用的锂电池、电动车电瓶等铅蓄电池和镍镉充电电池仍须作为“有害垃圾”进行回收，所以手机锂电池为有害垃圾，故A符合题意、BCD不符合题意，故选A。 （3）若忽略能量的损耗，每充分燃烧1kg生活垃圾放出的热量大约为Q=6×106J，完全燃烧100kg的生活垃圾所产生的热量Q放=100Q=100×6×106J=6×108J 可以节约煤炭的质量 （4）焚烧垃圾发电，发电效率大约为 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 信息、能源与材料（期末复习讲义） 电磁波与信 息时代 1. 能初步认识电磁波及电磁波谱，知道其在真空中的传播速度，能了解电磁波的波速、频率、波长及其相互关系；能体会电磁波就在我们周围。 2. 能了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响，知道无线电波、微波等不同区间的电磁波的应用。 3. 能从跨学科视角了解电磁波与信息技术的关联，能了解光纤通信、现代电信网络、互联网等及其与生产生活的关联；能体会电磁技术应用对人类生活和社会发展带来的影响。 电磁波的产生、传播及应用属于常考点。考题形式以选择题、填空题为主。 能源、材料 与社会 1. 知道能量守恒定律，能从能量转化和转移的角度认识效率，能用能量守恒、能量转化和转移具有方向性的自然规律来分析自然现象、解释生产生活中的相关问题。 2. 能列举常见的不可再生能源和可再生能源，知道核能的特点和核能利用可能带来的问题；能从能源开发与利用的视角体会可持续发展的重要性。 3. 能结合实例了解一些新材料的特点及应用， 了解半导体、超导体、纳米材料等的主要特点；能体会新材料技术的研发与应用对社会发展的影响。 能量的转化、转移、守恒及能源属于常考点。考题形式以选择题、填空题为主。 考点01 探究：电磁波与信息时代 1.电磁波 1.电磁波的产生： 大小和方向都迅速变化的电流会产生电磁波，电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场。 2.电磁波谱： 把各类电磁波按波长或频率依次排成一列，称为电磁波谱。 3.波长、频率、波速： 描述电磁波的特征的物理量有：波长、频率、波速。 （1）波长：在波形图中，凸起的最高处叫做波峰；凹下的最低处叫做波谷。邻近两个波峰（或波谷）之间的距离叫波长，用λ表示。 （2）频率：波在1秒内传播波长的个数叫做波的频率。用字母 f 表示。单位：赫兹（Hz），千赫（kHz）、 兆赫（MHz）。 （3）波速：波不停地向远处传播，用来描述波传播快慢的物理量叫做波速。单位：米/秒（m/s）。 （4）波长、频率、波速的关系：波速=波长×频率 即 v= λf。 4.电磁波的主要用途： （1）γ射线：医生用γ射线做脑手术； （2）X射线：用X光片判断是否骨折； （3）红外线：电视机、空调等设备的遥控器都是红外遥控； （4）微波：在通信领域、日常生活中（加热食品）大显身手； （5）无线电波：主要应用在电视、收听广播、手机通信。 5.电磁波的传播： （1）电磁波的传播不需要介质，电磁波能够在真空中传播。真空罩中的手机仍然是连通状态。 （2）真空中电磁波的波速为c，约为3.0×108 m/s，电磁波的传播速度与光在真空中的传播速速相同。 6.红外线 ： （1）所有物体都会发射红外线，且强度与波长和物体的温度有关。温度低于500℃的物体只会发射红外线，超过500℃的物体则既可发射红外线也可发射可见光。 （2）红外线的应用 红外线作为一种特殊的电磁波，应用非常广泛，常见于热成像、遥控与检测等领域。 2.各种通信 1.光导纤维 ： （1）光纤：光导纤维简称光纤，是一种非常细的玻璃丝，激光可在光纤里传播，不受外界干扰。 （2）光导纤维传光原理：光的反射。 携带信息的激光从光导纤维的一端射入，在光纤内部传播时，发生的是全反射，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。 （3）光纤的特点 光纤的抗干扰能力强，能有效减少信号的衰减，适用于远距离、大容量传输信息。 2.卫星通信 ： （1）卫星通信：利用卫星把地面站送来的信号接收后，进行放大，然后转发给另外的地面站的通信方式。 （2）组成：卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。 （3）优点 ：信号覆盖范围广、通信容量大，干扰小，质量好，效率高 ，不受陆地灾害的影响，建设速度快。 3.微波通信 ： （1）定义：通过建立微波中继站使携帯大量信息的微波进行传播的通信方式。 （2）缺点：微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。微波通信每隔50km左右就需要建一个微波中继站。现在，人类可以用通信卫星做中继站来进进行通信。 （3）优点 ：作为载体的电磁波，频率越高 ，相同时间内可以传输的信息就越多。微波比中波和短波的频率更高，可以传递更多的信息。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。 4.移动通信 ： （1）移动电话 移动电话用微波信号与电话网络联系。既是无线电发射、台又是无线电接收台。它用电磁波把讲话的信息发射到空中；同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。 （2）基地台 移动通信的基地台是按蜂窝的构造布局的，这样，大大增加了无线电覆盖的有效面积，减少了转接信息的基地台数量。因而移动电话也被称为“蜂窝电话”。 考点02 能源、材料与社会 1.能源 1.多种形式的能量： （1）化石能源：煤、石油、天然气称为化石能源。化石能源是当今世界的主要能源。 （2）生物质能：由生命物质提供的能量称为生物质能。 （3）水能、风能：由自然界中的流水和风提供的能量。 （4）电能：由其他形式的能转化而来的供各种用电器使用的能量。 2.能量的转移与转化： （1）同种形式的能量在不同物体之间或同一物体的不同部分之间发生转移，称为能量的转移。 （2）能量转化的过程是一种形式的能转化为其他形式的能的过程。不同形式的能量在一定条件下可相互转化。 3.能量守恒定律： （1）能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能量的总量保持不变。 （2）能量的转移与转化具有方向性。 （3）能量转移和转化的效率 ： 在能量转移和转化的过程中，输出的有用能量与输入总能量之比称为能量转化效率，通常用百分率表示。 2.能源的开发与利用 1.能源的分类： 2.核能： （1）概念：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，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。 （2）释放核能的方式：核裂变和核聚变。 （3）核裂变： A.定义：一个重核分裂成多个小核的过程。 B.应用：核电站（核反应堆）--可控。 （4）核聚变： A.定义：几个轻核结合成一个重核。 B.应用：氢弹---不可控。 太阳也是靠核聚变来提供能量的。目前，核聚变都是不可控的。 (5)核废料处理： 核电站使用过的核燃料成为核废料。由于核废料仍具有放射性，对环境会造成相当大的危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的沙漠地带。 3.太阳能： （1）太阳能的产生： 太阳内部，每时每刻都在发生核聚变，从而释放巨大能量。 (2)太阳能的利用： A.光热转化：太阳能转化为内能。应用：太阳能热水器、太阳炉等。 B.光电转化：太阳能转化为电能。应用：太阳能电池。 C.光化转化：太阳能转化为化学能。 （3）太阳能的优点： ① “储量”十分巨大，取之不尽，用之不竭； ② 分布广阔，不需要运输，投入小，收益太； ③ 是一种清洁能源，使用时不会带来汚染。 (4)太阳能的不足：受天气和季节变化影响较大。 4.开发新能源： （1）风（水）能：风（水）能可以用来发电，把动能转化为电能，风（水）能是一种清洁的可再生能源。 （2）地热能：地球内部蕴藏着大量的热，在有地热资源的地方可开发和利用地热来发电。 （3）潮汐能：潮汐是由于月球、太阳对地球的引力作用而产生的。涨潮与落潮蕴藏着巨大的能量，这种能量可用来发电。 （4）氢能源：氢能源是人们关注的一种新能源，氢燃烧的产物是水，没有任何污染，是目前公认的最清洁能源。 考点03 材料的开发和利用 材料的开发和利用 1.人类社会发展经历的材料时代： （1）旧石器时代和新石器时代： 把木料、石头、动物的皮、骨等制成工具或用作生活用品。 （2）青铜器时代： 冶炼青铜，提高了社会生产力，人类进入了青铜器时代。 （3）高性能钢铁时代：以铁为主发展出的高性能钢铁材料成为材料家族的主体，为人类大规模制造机器提供了材料基础， 开创了人类历史的又一个新纪元。 2.材料的导电性： 3.超导材料： （1）超导现象：1911年，昂内斯（H. K. Onnes）在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在温度降低到 4.2K（-268.8℃）时汞的电阻值突然降低到几乎为零，从而发现超导现象。 （2）超导体 ：发生超导现象的材料叫超导材料。物质的电阻变为零时的温度叫做这种物质的超导转变温度或超导临界温度。 （3）超导材料的应用：超导输电、超导磁浮、超导发电机、电动机、超导计算机。 4.纳米材料： （1）概念：纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1～100nm范围内的材料，这大约相当于10～1000个原子紧密排列在一起的尺度。 （2） 特性：纳米材料除了其基本单元的尺度小以外，在力、 热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能， 如它可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等。 （3）应用 ：研制纳米尺度的微小机器、用纳米材料制作的导线能大大提高计算机的性能，缩小计算机芯片的体积、用纳米技术做成的所谓量子磁盘能増大存储容量。 题型一 电磁波与信息时代 解｜题｜技｜巧 对电磁波的理解 1. 导体中有电流不一定产生电磁波，只有当电流大小或方向迅速变化时才会产生电磁波。 2. 电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质。电磁波在真空中的传播速度是3.0×108m/s（光速）。 3. 光和无线电波都是电磁波，是电磁波的一种。 4. 在无线电通信中，电磁波是一种载体。传递声音或图像信号时，用电子元件将这些信号加载到电磁波上，用天线发射出去，接收装置接收到这些电磁波后，再用电子元件将电磁波所携带的信号取出，并将其还原为声音或图像。 【例1】（2025·山东德州·中考真题）如图所示，不同频率范围的无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等都属于 （选填“超声波”或“电磁波”），在我们的生活中发挥着重要作用。 【变式1-1】（2025·云南文山·二模）小梁学习小组用真空罩装置进行了以下探究。如图甲所示，当真空罩中的空气被逐渐抽出时，他们发现闹铃的声音会 ，于是推理得出声音的传播需要介质；如图乙所示，小组成员将一手机放在几乎为真空的真空罩内，然后给手机打电话，结果手机有“来电显示”，这充分说明电磁波 （填“能”或“不能”）在真空中传播。 【变式1-2】（24-25九年级下·全国·课后作业）将手机放在密闭的塑料容器中，能正常接收到呼叫信号，放在密闭的金属容器中，不能接收到呼叫信号，说明 （选填“塑料容器”或“金属容器”）对 有屏蔽作用。 【变式1-3】（2025·陕西·中考真题）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。 【变式1-4】（25-26九年级下·全国·课后作业）产生具有远距离传输能力的高频电磁波的变化电流，称为射频电流。将要传送的音频和视频电流“搭载”到射频电流上，相应改变电磁波的振幅或 ，这种技术叫作 。调制过程在专门的电路——调制器中完成。 【变式1-5】（2025九年级·全国·专题练习）下图所示的中国天眼（FAST）接收到的脉冲星信号是频率较低的电磁波，这种电磁波是（　　） A．无线电波 B．可见光 C．X射线 D．Y射线 【变式1-6】（24-25八年级上·青海海西·期末）通过电视收看有关我国探月工程的主题节目，在开启、关闭电视时，可以通过遥控器实现，遥控器发出的光是（　　） A．红外线 B．红光 C．紫外线 D．紫光 【变式1-7】（25-26九年级下·全国·单元测试）关于广播、电视、移动电话的信息发射、传递、接收过程，下列说法不正确的是（　　） A．它们都是靠电磁波传递信息的 B．它们的发射、接收过程类似 C．在发射时，都要把信号加载到频率很高的电磁波上 D．移动电话和收音机、电视机一样只有接收功能，没有发射功能 【变式1-8】（24-25九年级下·安徽安庆·期中）如图所示为某5G基站信号塔结构示意图，下列说法符合物理原理的是（    ） A．塔身采用三角形结构增大稳定性 B．信号通过光纤传递利用电流磁效应 C．顶端的避雷针是绝缘体，防止雷击 D．金属支架发生腐蚀是升华现象 【变式1-9】（24-25八年级上·甘肃酒泉·期末）如图所示的现象中，利用光的折射现象的是（　　） A．日晷计时 B．光导纤维 C．海市蜃楼 D．潜望镜 【变式1-10】（25-26九年级下·全国·期末）手机是现代人离不开的通信工具。手机信号 （选填“能”或“不能”）在真空中传播；手机的发射频率低，需要有设备转接，在同一区域手机间的通信方式是手机甲→ →手机乙。 题型二 能源、材料与社会 解｜题｜技｜巧 能源利用面临的挑战： 1.能源危机： （1）化石能源储量并不丰富，而且化石能源开发利用后不能再生，如果长期大规模开采，不久的将来会消耗殆尽。 （2）解决能源问题的出路：开发使用新能源。 2.带来的环境问题： （1）造成的环境问题：废气污染、烟尘污染、温室效应。 （2）解决办法： A.变分散为集中供热，提高燃料利用率。 B.改进燃烧装置，加装消烟除尘设备，以减少烟尘排放。 C.推广、普及“清洁能源”。D.种植绿色植物，净化空气。 【例2】（25-26九年级上·辽宁抚顺·阶段练习）我国风能资源丰富，利用风力发电机组可以进行发电。如图是某城市风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，再由蓄电池为路灯供电的过程，对图示方框中能量形式判断错误的是（       ） A．甲是“电能” B．乙是“内能” C．丙是“电能” D．丁是“光能” 【变式2-1】（25-26九年级上·甘肃兰州·期中）关于能量及其转化，下列说法中正确的是（　　） A．既然能量是守恒的，那么能源危机就是不存在的 B．利用水库的水发电，再用这些电把水抽回水库，这样发电机和抽水机就会永远不停地运转下去 C．自发的能量转化和转移具有方向性，即自发的能量转化和转移过程是不可逆的 D．荡秋千时，秋千的摆动幅度会逐渐减小最后停下来，说明这个过程的能量不守恒 【变式2-2】（24-25九年级上·广东汕头·期中）下列对能量转化的描述不正确的是（　　） A．发电机工作：机械能——电能 B．蓄电池放电：电能——化学能 C．萤火虫发光：生物质能——光能 D．内燃机工作：化学能——内能——机械能 【变式2-3】（24-25九年级上·陕西西安·期末）随着人们对原子核结构认识的不断深入，核能的开发和利用备受关注，有关原子核与核能的理解，正确的是（　　） A．原子核带负电 B．原子核是由电子和质子构成的 C．核能是可再生的清洁能源 D．目前我国的核能发电是利用原子核裂变释放的能量 【变式2-4】（2025·广西贺州·二模）下列关于能源、信息、材料的说法正确的是（　　） A．电能可以由自然界中的各种能源转化而来，不需要节约 B．太阳能电池板是用超导体材料制成的 C．煤、石油、天然气称为化石能源，属于一次能源 D．太阳能是由太阳内部发生核裂变产生的 【变式2-5】（2025·陕西西安·一模）我国研发的“玲龙一号”核电机组，是全球首个多功能模块化的小型核电机组。下列关于核能的说法正确的是（　　） A．核能是一种化石能源，属于常规能源 B．核电站的核反应堆中发生的链式反应是可以控制的 C．利用核能发电是直接将核能转化成电能 D．核能是可再生能源，它是未来理想能源的一个重要发展方向 【变式2-6】（24-25九年级上·贵州贵阳·阶段练习）如图所示，爆闪警示灯放置在存有安全隐患的危险路段，通过有规律的爆闪，起到有效的示警作用。太阳能电池板是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。白天，太阳能电池板给蓄电池充电，蓄电池再给LED红蓝灯供电，LED红蓝灯发光时几乎不发热，则（　　） A．当太阳能电池板给蓄电池充电时，蓄电池相当于电源 B．当太阳能电池板给蓄电池充电时，太阳能电池板将太阳能转化为电能 C．LED红蓝灯发光时将电能大部分转化为内能 D．如果LED灯不发光，此时它的电阻为 【变式2-7】（24-25九年级下·湖南邵阳·阶段练习）2025年3月4日消息，价值26亿的国产EUV光刻机在上海正式投产，中国光刻机技术在被封锁后又取得了重大突破，光刻机的主要用途是制造芯片。制造芯片的主要材料是（　　） A．半导体材料 B．超导材料 C．磁性材料 D．绝缘材料 【变式2-8】（25-26九年级上·辽宁营口·期中）如图甲所示，重力储能是一种新型储能方式，它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放，能量转化过程如图乙所示，空白处的能量形式是 ，该重力储能系统的能量转化 （选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 【变式2-9】（25-26九年级上·吉林长春·期中）星期天，思思在家用燃气灶帮妈妈煮饺子，如图所示。 (1)当天然气燃烧得不充分时，其热值将 。 (2)煮熟的饺子香气四溢，这是一种 现象。 (3)水沸腾时盖好的锅盖会“跳动”，这时的能量转化与热机的 冲程相同。 (4)天然气在燃烧过程中，将 能转化为内能；能量在转化和转移的过程中，总量 。 期中基础通关练（测试时间：10分钟） 1．（24-25九年级下·江苏泰州·阶段练习）如图所示，重力为0.5N的金属小球从A处自由下滑，经过B处，到达C处，恰好停下。如果小球从在A到B的过程用了4s的时间，重力做功的功率为 W；在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为 J（空气阻力忽略不计，g取10N/kg），而这部分能量无法自发的转化为机械能，是因为能量的转化具有 。 2．（2025·湖南邵阳·三模）江苏盐城作为国内“风光渔一体化”发电模式的先行者，依托丰富的滩涂、海域资源，已建成多个大型风光渔互补项目，形成“上层风电、中层光伏、底层养殖”的立体开发格局，实现清洁能源生产与生态养殖的高效协同。中层光伏发电时的能量转化是 ；风能和太阳能都属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 3．（2025·广东中山·三模）黄旭华院士（1926.3.12﹣2025.2.6）是中国核潜艇之父，共和国勋章获得者，为祖国的核潜艇事业隐姓埋名三十年，最终带领团队研制出中国第一艘核潜艇。潜艇的动力来源于一座功率很大的核反应堆，核反应堆主要利用图中 （选填“a”或“b”）的过程获得能量，该反应过程在核反应堆里是 （选填“可控”或“不可控”）的，核能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 4．（2025·江苏淮安·二模）如图是“太阳能”路灯示意图。太阳能来源于太阳内部发生的 ，给蓄电池充电时蓄电池相当于电路中的 ，控制器中的集成电路是用 材料制成。 5．（24-25八年级上·湖南永州·期末）2022年北京冬奥会上使用的火炬“飞扬”，其外壳是采用我国研发团队研制的碳纤维复合材料制成，具有 、 的特点，比传统材料制成的同体积火炬外壳的 小。 6．（25-26九年级上·广东珠海·阶段练习）一些物理小实验如下： (1)如图甲所示，将一根塑料绳一端扎紧，从另一端把绳撕成很多条细丝，用手向下捋几下后，观察到塑料细丝越来越蓬松，其原理是 （填电荷间作用规律），已知塑料细丝带负电，则手带 电。 (2)如图乙所示，两个玻璃瓶内分别装有空气和二氧化氮气体（红棕色），为了证明气体发生扩散，最恰当的实验装置应选 （选填“a”或“b”）方式放置，根据空气瓶中出现红棕色的现象，说明了分子在 (3)历史上人类尝试制造各种不需要消耗能量就能源源不断对外做功的“永动机”，但都失败了，因为这违背了 定律；能量的转移和转化是普遍现象，如图丙是小球在地面弹跳的频闪照片，由图可知小球的机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 7．（25-26九年级上·福建福州·阶段练习）太阳能清洁无污染，取之不尽，用之不竭，是未来理想的能源之一。在该地用太阳能热水器将质量为100kg、初温为30℃的水加热到60℃需要5h，此次太阳能热水器5h工作所吸收的热量相当于0.63m3的天然气完全燃烧所释放的热量，已知天然气的热值q=4.0×107J/m3。 (1)这些水吸收了多少热量？ (2)太阳能热水器5h接收到的能量是多少？ (3)太阳能热水器的加热效率是多少？ 8．（25-26九年级上·河南信阳·阶段练习）利用凸面镜制成的太阳灶，可以将会聚的太阳光用来烧水、煮饭，既节省燃料，又不污染环境。[水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值q=7.0×107J/m3] (1)太阳灶烧水时将太阳能转化为水的 能。 (2)小明同学用太阳灶将质量为2kg，初温为20℃的水加热到70℃，水吸收的热量是多少? (3)若不考虑能量损失，则第（2）问的过程相当于节约了多少立方米的天然气? 9．（25-26九年级上·安徽合肥·期中）混合动力车辆具有节能、低排放等特点。混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长动力性好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处，二者“并肩战斗”，取长补短，汽车的热效率可显著提高。 (1)如图，某单缸四冲程汽油机的活塞面积S=3×10-3m2，活塞冲程长度为L=0.06m，做功冲程燃气的平均压强p为1×106Pa，曲轴转速为2400r/min。此时汽油机功率是多少？ (2)实际使用的混合动力车往往采用四缸汽油机，若某辆混动车匀速行驶170km，共消耗汽油10L。测试过程中，内燃机既向车轮提供能量，又向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过电动机向车轮输送。若该车平均阻力为1000N，内燃机的效率为53%，此过程最终使蓄电池增加了多少能量？（q汽油=4.6×107J/kg）、ρ汽油=0.7×103kg/m3，忽略蓄电池和电动机的能量损失） (3)从环境保护与能源的利用率角度说明，新能源汽车代替传统汽车的必要性。 10．（25-26九年级上·辽宁大连·阶段练习）为积极响应“六五环境日”“魅力中国我先行”的号召，瓦房店市成功举办了“共建美丽瓦房店”主题演讲比赛；大力推广垃圾分类。垃圾分类不仅保护环境，其最终处理过程也蕴含着丰富的能量转化知识。 生活垃圾，如果处理不当，不仅会污染环境，还浪费资源，因此垃圾分类和科学处理尤为重要。目前采取的垃圾分类方法为“四分法”，即将垃圾分为有害垃圾、可回收物、厨余垃圾和其他垃圾。需要特别注意的是，现在生产的1号、5号、7号等干电池是低汞或者无汞电池，不属于有害垃圾。但纽扣电池、电子产品用的锂电池、电动车电瓶等铅蓄电池和镍镉充电电池仍需作为“有害垃圾”进行回收。 垃圾处理厂对回收后的部分垃圾进行卫生填埋、高温堆肥等处理，并把适合焚烧的生活垃圾送至焚烧厂，每充分燃烧生活垃圾放出的热量大约为。焚烧垃圾产生的能量能够把水加热成高温蒸汽，推动汽轮机转动进行发电。每充分燃烧生活垃圾可产生的电能大约为。垃圾焚烧后产生的炉渣，约占焚烧前垃圾重量的五分之一，可用于制造生态建材等产品，实现资源的综合利用。垃圾发电不仅能变废为宝，产出电能，还能节约煤炭资源。 (1)对于分类出来的干垃圾（其他垃圾），我市垃圾焚烧发电厂会将其进行焚烧。焚烧时，将垃圾中贮存的 能转化为内能，加热锅炉产生高温高压的水蒸气，推动汽轮机转动，将内能转化为 能；汽轮机再带动发电机发电，最终将机械能转化为 能。 (2)手机锂电池属于______（填字母）。 A．有害垃圾 B．可回收物 C．厨余垃圾 D．其他垃圾 (3)垃圾发电不仅能变废为宝，还能节约煤炭资源，如今，我国到处实施“限电令”，若忽略能量的损耗，完全燃烧的生活垃圾所产生的热量可以节约 的煤炭。（） (4)焚烧垃圾发电，发电效率大约为 %。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $