2025年中考物理一轮复习讲与练专题20 信息的传递 能源（知识梳理+典例+练习）（教师版）

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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/s
2. 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
当中子轰击铀核时，铀核发生 ，释放大量核能的同时产生出几个新的 ，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量 ，这就是裂变中的链式反应。
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。
【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。
【例题3】世界新能源汽车大会于2019年7月在海南举办，聚焦汽车与能源、交通、信息、通讯等领域联动以及和智慧城市应用场景的深度融合。下列关于能源的说法正确的是（ ）
A．天然气是一种清洁的能源，人类可以无尽地开发利用
B．汽油可以作为“玉兔号”在月球上的工作能源
C．电能是最重要的二次能源
D．如果大量利用太阳能，可以使太阳能在短期内消耗殆尽
【例题4】如图所示，原子是由原子核和________构成，原子核分裂或聚合时都会释放巨大的核能，核能是一种_______（选填“可再生”或“不可再生”）能源；核电站利用中子轰击铀核，使铀核发生_______（选填“裂变”或“聚变”）获取核能。
【例题5】（多选题）如图为核电站的结构图，以下说法正确的是（ ）
A．核能是可再生能源
B．在核反应堆中核燃料发生核裂变
C．蒸汽驱动蒸汽轮机旋转时，内能转化为机械能
D．蒸汽轮机带动发电机发电时，电能转化为机械能
【例题6】我国已经建成世界规模最大的抽水蓄能发电站，它可以利用风能和光能发电，获得的电能将水抽到高处转化为水的机械能储存起来，如图所示。需要时，再利用水的机械能发电，从而弥补了风能、光能不稳定，转化的电能难储存等不足，堪称电力系统的巨型“充电宝”。下列说法正确的是（ ）
A．风能、光能和电能都是一次能源属于不可再生能源
B．抽水时，消耗的电能全部转化为水的机械能
C．发电站利用水能发电时，可将机械能转化为电能
D．不同形式的能量可以相互转化，说明能量的转化
是没有方向性的
【例题7】白鹤滩水电站位于云南省巧家县和四川省宁南县境内，是中国第二大水电站，如图所示，它的建设对促进西部开发、实现“西电东送”、促进经济发展等具有重要的意义。下列说法错误的是（ ）
A．水能属于可再生能源
B．水电站将水的机械能转化为电能
C．水坝建造成上窄下宽依据了流体压强与流速的关系
D．水库可以降低周围昼夜温差，是因为水的比热容较大一次能源
二次能源
化石能源