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信息的传递和能源与可持续发展 第十一章 变化的电流 不需要 等于 米 m Hz 1000 106 话 听 电信号 连接电话 直线 微波 中继站 通信卫星 激光 光导纤维 能量 自然界 电能 原子核 裂变 化学能 和谐 方向性 聚变 能源利用技术进步 一 电话 话筒 听筒 声信号 1 组成 由 和 组成 2 话筒 将 转化为 听筒 将 转化为 声信号 二 电磁波 电流迅速变化 不需要介质 1 产生 导体中的 会在周围产生电磁波 2 传播 在真空中也可以传播 真空中的速度 3 108m s 电信号 电信号 3 波长 波速和频率的关系 为波长 f 为频率 单位是赫兹 c是光速 c f 4 分类 按波长由大到小可分为长波 中波 短波 微波 红外线 可见光 紫外线 射线 射线等 光 红外线和紫外线都属于电磁波 电磁波的频率跟波长成反比 频率越高 波长越短 三 广播 电视和移动通信1 无线广播 电视和移动电话都是利用 来传递信 息的 电磁波 发射台 接收台 2 移动电话既是无线电 又是无线电 移动电话机之间相互通话要靠 转接 基地台 四 越来越宽的信息之路 中继站 1 微波通信 微波的性质接近光波 大致沿直线传播 不能沿地球表面绕射 必须每隔50km左右就建立一个微波 2 卫星通信 用 作为中继站 地球同步 通信卫星就可覆盖地球实现全球通信 地球同步卫星 3 光纤通信 光纤通信利用频率单一 方向高度集中的激光在光导纤维中传播 不受电磁干扰 通信质量高 保密性好 传输损耗小 3颗 因特网 4 网络通信 是世界上最大的计算机网络 五 能源家族 1 按能源产生的方式分类 直接获取 1 一次能源 可以从自然界 的能源 如 化石能源 风能 太阳能 地热能以及核能等 2 二次能源 无法从自然界直接获取 必须通过一次能源的消耗才能得到的能源 如 电能 酒精 汽油 柴油等 2 按人类开发早晚和使用情况分类 1 常规能源 人类已经利用多年的能源 如 煤 石油 天然气以及水能等 2 新能源 人类近几年才开始利用的能源 如 核能 太阳能 潮汐能 地热能等 3 从能源是否可再生分类 源源不断 1 可再生能源 指可以在自然界里 地得到的能源 如 水能 风能 太阳能 生物质能等 2 不可再生能源 指越用越少 的能源 如 化石能源和核能等 六 核能 不可能在短期内从自然 1 定义 由于原子核 和 而释放的巨大能量 界得到补充 分裂 聚合 2 获得核能的方式 和 3 两种方式的对比 裂变 聚变 4 优点及可能带来的问题 1 优点 核能发电不会造成大气污染 燃料成本较低 便于运输等 2 可能带来的问题 核电厂的反应堆内有大量的放射性物质 如果在事故中释放到外界环境 会对生态及民众造成伤害 七 太阳能 聚变 光 热 1 产生和辐射 由于太阳内部的大量氢原子核发生 释放出巨大的核能 以 和 的形式向四周辐射开去 2 利用方式 1 间接利用 开采化石燃料来获取能量 是间接利用存贮在化石燃料中的太阳能 2 直接利用的两种方式 内能 电能 将太阳能转化为 如太阳能热水器 太阳灶等 将太阳能转化为 如硅光电池 光伏发电等 3 优点 十分巨大 供应时间长 分布广阔 获取方便 安全 干净 不污染环境 八 能量革命与可持续发展1 能源技术革命第一次 钻木取火 以柴薪为主要能源 第二次 蒸汽机的发明 以化石燃料为主要能源 第三次 核能的利用 方向性 2 能量转化和转移具有 3 影响环境 大量燃烧化石能源势必造成空气污染和温室效应的加剧 过分依靠柴薪能源会加剧水土流失和沙漠化 4 未来的理想能源应满足的条件 1 必须足够丰富 可以保证长期使用 2 必须足够便宜 可以保证多数人用得起 3 相关的技术必须成熟 可以保证大规模使用 4 必须足够安全 清洁 可以保证不会严重影响环境 考点1 电磁波的波长 频率和波速的关系 例1 2011年肇庆 手机传递信息的电磁波频率有f1 900MHz和f2 1800MHz 与这两个频率相对应的电磁波波长及波速分别是 1 v1和 2 v2 则 1 2 v1 v2 以上两空选填 或 除手机外 人们还发明了许多利用电磁波来传递信息的设备 如 写出一种即可 思维点拨 不同频率 或波长 的电磁波在真空中的波速相同 电磁波的频率跟波长成反比 即频率越高 波长越短 频率越低 波长越长 我的答案 卫星广播 2011年大连 电磁波在真空中的传播速度是 m s 真空中 电磁波的频率越高 波长越 3 108 短 考点2 电磁波的应用 例2 2011年龙岩 下列设备的运行与电磁波无关的是 A 嫦娥二号 接收地面指挥中心的运行指令实现变轨而奔向月球B 汽车上安装有GPS 全球卫星定位系统 以确定行驶路线和距离C 医院里 医生利用B超可观察到母体内的婴儿情况D 日常生活中 人们常利用手机进行通信联系 思维点拨 广播 电视 手机 雷达和卫星导航是利用电 磁波传递信息 B超是利用超声波传递信息 我的答案 C 教师参考 备选题 2010年枣庄 关于现代通信和电磁波 下列叙述正确的是 D A 光纤通信传输的信息量很大 主要用于无线电广播B 电磁波不能在真空中传播C 电磁波的应用对人类有利无害D 卫星通信是利用人造卫星作为中继站进行通信 考点3 能源的分类 例3 目前许多城市的居民使用煤气 天然气为燃料 关于煤气 天然气 下列说法正确的是 A 煤气是一次能源 天然气是可再生能源B 煤气是一次能源 天然气是不可再生能源C 煤气是二次能源 天然气是可再生能源D 煤气是二次能源 天然气是不可再生能源 思维点拨 煤气是用煤作为原料生产出来的 无法从自然界中直接获取 必须通过一次能源的消耗才能得到的能源 属于二次能源 天然气的消耗不可能在短期内得到补充 属于不可再生能源 我的答案 D 教师参考 备选题 2011年宜昌 以下能源中都属于可再生 能源的是 B A 石油 水的动能B 风能 太阳能C 天然气 风能D 煤 生物质能 考点4 核能 例4 2011年广东 目前释放核能的方式有两种 一是使原子核裂变 二是使原子核 1938年 科学家首次用 选填 电子 中子 或 质子 轰击比较大的原子核 使其发生裂变 变成两个中等大小的原子核 同时释放出巨大的能量 1kg铀全部裂变释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量 如果煤的热值为3 107J kg 那么1kg铀全部裂变释放的能量至少为 J 思维点拨 获得核能有两种方式 核裂变和核聚变 其中中子轰击较大原子核 较大原子核分裂为较小原子核 同时释放出巨大能量的过程是核裂变 在超高温的条件下 质量小的原子核结合成较大原子核 同时释放出巨大能量的过程是核聚变 我的答案 聚变中子 6 1013 教师参考 备选题 2010年海南 我省昌江核电工程已经开 B 工 以下关于核能发电的说法中不正确的是 A 核废料具有放射性B 核能发电会产生大量的二氧化碳C 核电的最大优点之一是功率大D 核反应堆中发生的链式反应是可控的 考点5 太阳能的利用 例5 如图11 1所示的是利用太阳能的三种方式 请你在空白方框内填上相关的科学术语 图11 1 思维点拨 直接利用太阳能的三种方式 太阳能转化成内能 太阳能转化成化学能 太阳能转化成电能 我的答案 内能 光电转换 化学能 考点6 能源的开发利用和环境保护 例6 下列做法中需要改正的 A 将废电池和生活垃圾一起丢进垃圾箱B 尽可能用太阳能热水器代替燃气热水器C 城市建筑不要大面积安装玻璃幕墙D 洗脸水冲厕所 将废报纸 酒瓶等送到废品收购站思维点拨 电池内部含有有毒物质 一旦发生泄露 会污染环境 故废电池应集中收集 统一处理 我的答案 A 教师参考 备选题 2011年无锡 关于能源的利用 下列说 法正确的是 B A 大量使用石油产品会造成大气污染 所以应该停止开采石油B 和平利用核能特别要注意防止核泄漏 以免造成环境污染C 修筑拦河坝建造水电站利用水能发电 有百利而无一害D 天燃气是一种清洁能源 人类可以无穷无尽地开发 1 2011年广州 已知真空中电磁波的波长 微波 红外线 紫外线 则它们的频率 C A f微波 f红外线 f紫外线B f微波 f红外线 f紫外线C f微波 f红外线 f紫外线D f紫外线 f微波 f红外线 2 2011年湛江 下列说法正确的是 D A 电视广播和移动通信都是利用超声波来传递信息B 微观粒子按从大到小排列顺序为 原子核 原子 夸克C 超导体和电磁铁都属于高新技术材料D 中考实行网上阅卷 条形码扫描器中的光敏二极管使用的是半导体材料 3 2011年肇庆 用电磁波传递电视信号的大致过程如下 用摄像机拍摄画面和录音 制作电视节目 发射电视节目的视频和音频信号 接收并还原电磁波的图像和声音信息 下列四幅图中对应 的是图 对应 的是图 电磁波能 否在真空中传播 选填 能 或 不能 B D 能 4 2010年广东 如图11 2所示是太阳能LED照明路灯 它主要由太阳能电池板 LED灯头等部分构成 LED是一种发光二极管 通过电流能够发光 可以把电能直接转化成 能 太阳能是 填 一次 或 二次 能源 清洁无污染 它是在太阳内部 氢原子核发生 填 裂变 或 聚 变 释放出的核能 光 一次 聚变 图11 2 5 2010年肇庆 上海世博园区的太阳能总装机容量达到4700kW 生产太阳能电池的主要原材料是硅 硅属于 选填 导体 或 半导体 材料 若将能源分为可再生能源和不可再生能源 则太阳能属于 能源 下列四种能源 木柴 煤炭 石油 电能 属于二次能源的是 半导体 可再生 电能