2025年中考物理复习资料专题20 信息的传递 能源（知识梳理+典例+练习）（学生版）

专题20信息的传递能源一、思维导图二、新课标要求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。3.5.3列举能量转化和转移具有方向性的常见实例。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。三、知识梳理与典例一、电磁波1.波长、频率、波速（1）波长在一列波的传播中，凸起的最高处叫做；凹下的最低处叫做。邻近两个波峰（或波谷）之间的距离叫做，用λ表示。单位：米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等。（2）频率波在1秒内传播的个数叫做波的频率。用字母f表示。单位：（Hz），其他单位：千赫（kHz）、兆赫（MHz）。如上右图所示，这是某一列波在0.2秒内传播的情况，则波长个数为个，该波的频率f=（3）波速波不停地向远处传播，用来描述波传播的物理量叫做波速。单位：（m/s）（4）波速、波长与频率的关系波速=，即v=λf。如上右图所示，如果该波的波长为0.1m，频率f=30Hz，则波速v=λf=m/s2.电磁波（1）电磁波的产生与水波、声波的形成相似，导线中的迅速变化会在空间激起电磁波。广播电台、电视台及移动电话靠复杂的电子线路来产生电磁波。（2）电磁波可以给我们传递各种。（3）电磁波的传播：电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播，速度c=m/s（4）电磁波的频率与波长电磁波频率的单位是赫兹（Hz）、千赫（kHz）和兆赫（MHz）。电磁波波长的单位是米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等。3.电磁波家族及电磁波的应用（1）电磁波家族电磁波有无线电波、、可见光、、、γ射线等。各种光和射线都是波长不同的。（2）无线电波①定义：电磁波中用于广播、和的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，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，通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段，包括长波、中波、、等。（3）电磁波的应用①无线电波：用于、和移动电话；②红外线：家电的；③微波：可用来；④紫外线：可用来；⑤X射线：医学上用来做检查；⑥γ射线：可用来金属探伤；⑦探测宇宙：射电望远镜。二、信息的传递1.电话（1）最简单的电话由话筒和听筒组成。话筒把声信号变成信号（即变化的电流）；听筒把电信号还原成信号。（2）电话交换机①作用：可以减少线路数量，提高线路的利用率。②连接：一个地区的电话都接到同一台交换机上；如果在两台交换机之间连上若干电话线，这样两个不同交换机的用户就能互相通话。2.模拟通信和数字通信（1）模拟通信在话筒将声音转换成信号电流时，这种信号电流的频率、振幅变化的情况跟的频率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”着声信号的“一举一动”。这种电流传递的信号叫做信号，使用模拟信号的通信方式叫做通信。（2）数字通信用不同符号的不同组合表示的信号叫信号，这种通信方式叫通信。常见数字信号的组成方式：点和画；发声、发光的长短；电压、电流的有无；数字0和1；磁体的N、S极等不同符号信息都可组成数字信号，用来传递丰富多彩的声音、图像等各种信息。数字通信是一种既现代又古老的通信方式。烽火、旗语、电报和网络等传递信息的方式都是通信（选填“模拟”或“数字”）。3.无线电广播信号的发射和接收（1）信号的发射—广播电台完成主要由话筒、调制器、天线组成。话筒把播音员的声音信号转换成信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电流上，再通过天线产生发射到空中（图甲）。（2）信号的接收—收音机完成利用收音机的，选出我们需要的某一频率的电磁波；由调谐器选出的信号含有高频电流成分，需要通过“解调器”将其滤去，把音频信号留下，放大后送到扬声器里（图乙）。4.电视的发射和接收电视用传递图像信号和声音信号。（1）电视信号的发射：摄像机把图像信号变成信号，发射机把电信号加载到频率很高的电流上，通过发射天线发射到空中。（2）电视信号的接收：电视机的接收天线把高频信号接收通过电视机把信号取出并放大，由显示器把它还原成图像。5.移动电话移动电话是靠空间的电磁波来传递信息的。移动电话既是无线电台，也是无线电（发射接收二合一）。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。6.音频、视频、射频和频道（1）音频信号：由声音转换成的电信号，它的频率跟声音的频率相同，在几十赫到几千赫之间，叫音频信号。（2）视频信号：由图像转换成的电信号，它的频率在几赫到几兆赫之间，叫做视频信号。（3）射频电流：音频电流和视频电流在空间激发电磁波的能力都很差，需要把它们加载到频率更高的电流上，产生电磁波发射到天空中，这种电流叫做射频电流。7.微波通信（1）微波：波长在10m~1mm之间，频率30MHz~3×105MHz之间。微波的性质接近光波，大致沿传播，不能沿地球表面绕射。（2）微波通信：利用微波进行的通信。（3）微波中继站：微波大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。因此必须每隔50km左右就要建设一个中继站，可以把上一站传来的微波信号经过接收、放大处理后，再发射到下一站去。（4）微波通信的优点：频率高，传输信息的容量大；质量好，传送距离远；大致沿直线传播，受大气干扰小，能量损耗小，收到的信号强且稳定。8.卫星通信（1）卫星通信：利用通信卫星做微波通信的中继站进行通信的方式叫卫星通信。（2）同步通信：地球同步卫星即地球同步轨道卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，距地球约36000km，卫星的运行方向与地球的方向相同、运动周期与地球自转一周的相等，所以叫做“同步通信卫星”。（3）全球通信：在地球周围均匀地配置三颗通信卫星，就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信。（4）卫星通信的组成与原理由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。卫星通信的工作原理是将卫星发射到赤道上空36000km处的对地静止轨道上，利用卫星上的通信转发器接收由地面站发射的信号，并对信号进行放大变频后转发给其他地面站，从而完成两个地面站之间的传输。9.光纤通信（1）激光：频率单一、方向高度集中的光叫激光。实际上光也是一种。与微波相比，激光的频率更高，激光通信容量更大。（2）光导纤维：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。光导纤维传光的原理：光的。（3）光纤通信光纤通信是利用在光导纤维中传输信息的一种通信方式。由于光的频率很高，在一定时间内可以传输大量信息。10.网络通信（1）网络通信：计算机可以高速处理各种信息，把联在一起，可以进行网络通信。计算机之间的联结，除了使用金属导线外，还用了光缆、通信卫星等各种通信手段。世界上最大的计算机网络是网。（2）计算机服务器：计算机服务器是指在计算机网络中提供服务的一种计算机系统，它提供应用程序的服务，可以接受客户端的请求并提供相应的服务功能。（3）网络通信的应用：传送电子邮件；查阅资料、看新闻、购物、进行视频点播；还可以通过网络进行远程教育、远程医疗等。【例题1】如图所示，将导线一端与干电池负极连接，用另一端与干电池正极快速断续接触，可以听到收音机发出“咯、咯”的声音，表明收音机接收到了（）A．声波 B．光波 C．机械波 D．电磁波【例题2】下列关于电磁波的说法中，正确的是（）A．导线中电流的迅速变化会在空间激起电磁波B．电磁波不可以在真空中传播C．收音机的天线不仅可以接收各种各样的电磁波，还可以发出各种电磁波D．作为载体的电磁波，频率越高，可以传输的信息越多【例题3】图中是甲、乙两种不同电磁波的传播图像，下列说法正确的是（）A．甲、乙两种电磁波的振动频率相同 B．甲电磁波振动的波长较长C．甲电磁波的传播速度较快 D．甲电磁波振动的频率较大【例题4】电磁波的频率与波长的分布如图所示，下列说法正确的是（）A．紫外线属于可见光B．红外线的波长比可见光的短C．X射线的频率比无线电波的低D．可见光与γ射线在真空中的传播速度相等【例题5】北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星定位与通信系统，可向全球提供高精度，高可靠的定位、导航、授时等服务，北斗导航卫星系统为汽车导航采用的通信方式是（）A．超声波 B．光纤C．电磁波 D．红外线【例题6】由声音转换成的电信号，它的频率与声音的频率相同，大约在几十赫到几千赫之间，叫做音频信号；由图象转换成的电信号，它的频率在几赫到几兆赫之间，叫做视频信号。音频电流和视频电流在空间激发电磁波的能力都很差，需要把它们加载到频率更高的电流上，产生电磁波发射到天空中，这种电流叫做射频电流。如图所示，是三种信号的波形图，则表示音频信号的是______，表示射频信号的是_______。三、能源1.能源的分类（1）按照获取方式分为：能源和能源。①一次能源：可以从自然界获得的能源称为一次能源。化石能源是一次能源，其他常见的一些能源，如等也都是一次能源。②二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗能源才能得到的能源称为二次能源。常见的二次能源：能、汽油、柴油、酒精等。（2）按照对环境的影响分为：能源和能源。太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等都属于清洁能源；煤、石油、柴薪等都属于污染能源。（3）按照人类开发早晚分为：能源和能源。煤、石油、天然气及水能等属于常规能源；核能、太阳能、潮汐能、地热能、风能、生物质能等属于新能源。（4）按照是否可再生分为：可再生能源和不可再生能源。①化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为能源。②像风能、水能、太阳能等可以在自然界里源源不断地得到，我们把它们称为能源。2.能源危机（1）能源危机发生原因：目前作为人类主要能源的化石能源储量并不丰富，而且化石能源开发利用后不能。（2）解决能源问题的出路：开发使用能源；更好地利用已知能源。新能源是指人类新近才开始利用的能源。例如，核能、太阳能、潮汐能、地热能、风能、生物质能等都属于新能源。3.核能（1）原子的结构①电子的发现：十九世纪末，英国物理学家汤姆生在对阴极射线的研究中发现了带负电的，并得出电子是所有物质中原子的组成部分。②原子核的发现：1898年，英国物理学家卢瑟福发现了α射线，做了“α粒子散射实验”。通过对电荷，质量和偏转角度等的运算，1911年提出了原子结构的行星模型，即原子是由和核外组成的。原子的组成③原子的“电子云模型”1926年奥地利物理学家埃尔温·薛定谔提出“电子云模型”。该模型中，在原子核外很小的空间内做高速运动，其运行没有固定的规律，电子排布，接近现代人类对原子结构的认识。（2）原子核的结构①质子的发现1919年，卢瑟福用速度是20000km/s的α粒子去轰击氮元素的原子核时，发现在原子核中还存在一种带电的质量比电子大很多的微粒—。②中子的发现中子的概念是由英国物理学家卢瑟福提出，中子的存在是1932年英国物理学家詹姆斯·查德威克用镭的α射线轰击铍原子时的实验中证实的。物理学家在实验中又进一步发现中子的质量与相同、但是不带电。③原子核的组成原子核，简称“核”，位于原子的核心部分，由和两种微粒构成。原子核带电（即质子所带的正电），中子电。（3）原子的组成及带电情况原子核极小，它的直径在10-16m～10-14m之间，体积只占原于体积的几千亿分之一，在这极小的原子核里却集中了99.95％以上原子的质量。（4）核能质量较大的原子核发生或者质量较小的原子核相互，就有可能释放出惊人的，这就是核能。释放核能的方式：核和核。（5）裂变①裂变：1934至1938年，科学家先后用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，发现一个核分裂成两个质量的原子核，同时释放出大量的。奇妙的是，铀235核在分裂成两个别的原子核的时候，又放出至个中子。核裂变的能量巨大：1kg铀全部裂变，释放的能量超过煤完全燃烧时释放的能量。核裂变示意图链式反应示意图②链式反应③裂变的应用（a）核电站核电站利用裂变产生的核能发电，它的核心设备是。1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。核电站的工作原理及能量转化：核电站将反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机转化为机械能，再通过发电机转化为电能。核电站发电时的能量转化情况：能→能→能→能。（b）原子弹链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变，释放出极大的。原子弹就是根据这一原理制造的。（6）聚变如果将某些质量很的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超下结合成新的原子核——氦核，也会释放出巨大的，这就是聚变。氘核和氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。利用的就是聚变瞬间释放的能量。（7）核电站和核废料处理核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备。反应堆内的铀核发生裂变时，会释放能量，也会产生线。如果放射线泄漏到反应堆外面，会对人和其他生物造成伤害，所以核反应堆都封闭在一个厚厚的钢筋混凝土壳中。核电站使用过的核燃料成为。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地带。4.太阳能（1）太阳的结构：太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气。（2）太阳能的来源：在太阳内部，氢原子核在超高温下发生，释放出巨大的核能。（3）大部分太阳能以热和的形式向四周辐射开去。（4）地球上大多数能源来自于太阳能。由于化石能源、水能、风能、生物质能等都是来太阳能，所以说太阳是人类能源的。人类利用这些能量，实际上都是间接地利用太阳能。（5）化石能源的形成：远古时期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。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和煤，在石油形成过程中还放出。（6）太阳能的利用①光电转换：指太阳能直接转化为能。例如光电池（太阳能电池）。②光热转换：例如集热器收集阳光中的能量来加热水等物质，把太阳能直接转化为能。③光化转换：光化转换是指把太阳能转化为化学能，储存在生物质内。比如绿色植物的生长就是靠太阳能转化的化学能，所以通过光合作用的植物把太阳能转化为化学能。5.能源与可持续发展（1）能量转移和转化具有方向性①在热传递的过程中，热量只能自发地从_高温物体转移到低温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体。这说明能量具有方向性。②用电器将电能转化为内能、光能、机械能多种形式的能后，但是这些能量无法再变回可以被利用的能源。汽车制动时，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，但这些能量不能自动地收集起来再次驱动汽车。这些能量虽然没有消失，但也不能再被我们利用。这说明能量具有方向性。结论：能量的转移和转化具有方向性。（2）利用能源的建议①人类不应当无限制地向大自然索取，我们必须在提升物质文明的同时，保持与自然环境的和谐与平衡。②不要因为利用能源时会对环境造成污染而停止使用能源，也不能为了促进文明和社会的发展而过量使用能源，对环境造成严重污染。使用能源和保护环境可以做到有机地统一、和谐地发展。（3）可持续发展的两个方向能源的利用要考虑持续性发展，既要满足当代人的需要，又要考虑后代人的需求。①提高能源的，减少在能源使用中对环境的破坏。②开发和利用。【例题1】以下列出了各种形式的能源：柴薪、煤、石油、天然气，风能、水能、电能、太阳能、地热能。在这些能源中哪些是化石能源？哪些是一次能源？哪些是二次能源？请填在以下表格中。一次能源二次能源化石能源【例题2】太阳能是_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，直接利用太阳能可有效地减少碳排放，图所示是一辆低碳化未来汽车，车顶部装有高效光电转换器，它可将_____能转化为电能；车轮的轮毂其实是风力发电机，可以把捕捉到的风能转化为______能。