第十七章 电磁波和现代通讯
第十八章 能源与可持续发展
【知识点梳理】
（一）、信息与信息传播
1、信息：凡是 的消息都是信息，信息只有传递出去才有实际意义，人类特有的三种信息 、 、 。
2、信息传播：（1）人类信息传播的五次变革： 、 、 、电磁波的应用和 ；（2）列出两种早期信息传播的工具 、 。
（二）、电磁波及其传播
1、波及几个物理量：振幅：单位为 ；周期：单位为 ；频率：单位为 ；波长：单位为 ；波速：与波长、频率的关系 。（周期和频率的关系是互为倒数即：T＝1/f）
2、1684年英国的青年物理学家 在研究了电磁现象的基础上，预言了电磁波的存在，1888年，德国的青年物理学家 第一次有实验证实了电磁波的存在。
3、电磁波：（1）电磁波在真空中的传播速度 （电磁波在真空中的速度最大，光也属于电磁波）；（2）电磁波 （不能/能）在真空中传播；（3）电磁波不能穿透金属，称为 （由于这种原因，手机在地下车库、电梯中不能接听，微波炉的门里装上金属网等都与此有关）；（4）电磁波不仅能传递 ，还能传递 ；（5）电磁波的副作用-----电污染，较强的电磁辐射对人体有害，还能危及人的生命。
4、电磁波谱：从γ射线到无线电波一系列电磁波，波长越长，频率越 ，波长越短，频率越 。(因为在同一种介质中，电磁波的速度是相同的，根据v=λf可知波长长，频率越低，波长越短，频率越高)
5、用一节干电池和一根导线，靠近收音机，将导线的一端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断电续的接触，从收音机里听到的是 ，此现象说明了 。
6、如图将手机放在玻璃真空罩中，并用抽气机将其中的气体不断向外抽，打电话呼叫瓶中的手机，这时手机 （能/不能）收到呼叫信号，由此实验现象可以得出的结论是 ；这时在旁边的人听到声音会 ，由此实验现象可以得出的结论是 。
7、如果将上题中的玻璃广口瓶换成金属容器，再打电话呼叫其中手机，这时手机（能/不能） 收到呼叫信号，这说明 ，举一个生活中与其现象有关的例子 。
（三）、现代通信
1、列举三人现代通信方式 、 、 。用 颗同步卫星可以实现全球通信。
2、光纤通信现在已广泛用于通讯和国防领域中，它是利用 光在极细的玻璃纤维中发生 而向前传递的过程，光纤通信的优点有 。（只列举一条）
（四）、能源的利用和社会的发展
1、通常的四种能源的分类方法：（1）一次能源和 ；（2）可再生能源和 ；（3）常规能源和 ；（4）清洁能源和 。（煤、石油、天然气等化石能源，既是常规能源，又是一次能源，也是不可再生的非清洁能源）
2、人类进化和发展的过程就是一部能源开发和利用的历史：从火的利用到化石能源的开发利用，再从电能的发展到新能源核能的时代。
3、古人的“钻木取火”是将 能转化为 能的过程；蒸气机的大规模使用推动了化石能源的发展，“蒸气机”实际上是一种将 能转化为 能的能量转换装置；法拉第发现了电磁感应现象，促进了发电机的发明和电动机的发明，“发电机”是一种将 能转化为 能的能量转换装置，电动机是将 能转化为 能的能量转换装置。
4、不久前,省委书记梁保华到苏北某园区视察风电投资项目,该项目建成后,将有能力生产大型风力电机,关于风能属于 (可再生能源/不可再生能源),风能也属于 (一次能源/二次能源)，使用这种能源的优点是 。（只写一条）如图是建在海上的风力发电机，它是将 能转化为 。
（四）、核能
1、和平利用核能是全世界人民的共同心愿，目前朝鲜半岛因朝鲜发射卫星再次紧张，朝鲜对外宣布再次启动核计划，则目前人类所使用的核电站利用的是 （核裂变反应/核聚变反应）反应释放的核能电站，核反应的能量相当巨大，相对火力电站的主工区别是 ；太阳内部的热能主要来自于太阳内部的 （核裂变反应/核聚变反应），说一说核反应的优点 ，缺点 。（各一条）
2、我国目前已建的核电站有：秦山核电站、大亚湾核电站、田湾核电站，它们在发电是能量转化过程是： 能先在核反应堆中转化为 能，然后又推汽轮机，使 能转化为 能，汽轮机又带动发电机将 能转化为 能。
（五）、太阳能
1、太阳能：太阳中蕴藏着无比巨大的能量，来自于太阳内部的 而释放的能量；太阳能具有 等特点。
2、太阳能号称人类的“能源之母”，地球上除 等能源之外，几乎全部来自太阳能。现在对太阳能的利用主要具中在以下三个方面，请说出下面三个过程中能量转化情况：（在方框中填上转化的能量）
（六）、能量转化的基本规律
1、能量转化和守恒定律：能量既不会 ， 也不会 ，它只会从一各种形式 另一种形式，或者从一个物体 到另一个物体，在这个过程中，其总量 。说明永动机是 （可能/不可能）制成的。
2、能量的转移或转化的方向性：在自然界中一切与热有关的宏观的现象都具有 ，内能从高温物体自发地传给低温物体，而不会逆转。
（七）、能源与可持续发展
1、能量的转化效率：输出的有用能量点输入的总能量的比例，公式 ；
2、能源的可持续发展：（1）我国目前的能源使有现状： ；（2）当前能源使用的可持续发展可采取的措施有 。
【典例分析】
考点一：波的特性
要点：1、描述波的几个物理量 2、波速与波长、频率的关系
例1、目前，中国教育电视台的二套卫星电视节目是通过国产“东方红二号甲”通信了卫星转发下频率为3928 MHz，则这个电磁波的波长为多长？
分析：在运用波速的公式：v=λf＝λ/T，进行计算时，需要将电磁波的频率3928MHz转化为赫兹，即3.928×109Hz，又电磁波的速度在空气中近似地等于真空中速度为3×/s，再选用v=λf算出波长。
解答：
考点二：
电磁波
要点： 1、电磁波的产生： 2、电磁波的传播速度： 3、电磁波的性质：
例2、下列关于电磁波说法不正确的是（ ）
A、电磁波在真空和介质中都能传播 B、电磁波可以传递信息但不能传递能量
C、导线中电流的迅速变化会在空间激起电磁波
D、在真空中，电磁波的传播速度跟光的传播速度相等
分析：变化的电流会激发电磁波，如电池用导线不停地刮动两极，附近的收音机和电视会受到干扰，而电磁波的传播能穿透真空，但不能穿透金属，称为电磁波的金属屏蔽，在传播过程中能携带能量和信息；在不同的介质中的速度不一样，在真中空中最快为3×/s，故本题选B。
解答：B
例3、“嫦娥一号”卫星的微波探测仪可探测“月壤”发出的频率3.0 GHz、7.8 GHz、19.35 GHz和37.0 GHz的微波辐射．下列说法正确的是（ ）
A．微波属于电磁波 B．微波是可见光
C．这四种微波在真空中波长一样 D．这四种微波在真空中传播速度不同
分析：X射线、γ射线、可见光、微波和无线电波都属于电磁波，其具有电磁波的共同性质：能在真空中传播，速度为3×/s，不能穿过金属，也遵循波的相关规律v=λf，则不同频率的电磁波在真空中速度相同，频率高的电磁波，波长短，频率低的电磁波，波长长，如紫外线的频率高于红外线，但紫外线的波长知道短于红外线，所以“月壤”发出的四种微波频率不同波长不同，在真空中的速度相同。故只有A正确。
解答：A
例4、小明学习了“电磁波”和“声波”这两部分内容后做了如下知识归纳表，其表
中 和 的说法是错的。（填表中的序号）
分析：声波与电磁波的产生和传播都不相同，声波是物体振动产生的，电磁波是迅速变化的电流产生的；声音的传播需要介质，且不同介质中声音的传播速度不相同，不能在真空中传播，电磁波的可以在真空中传播。
解答：（2）（3）
考点三：电磁波的应用
要点：1、电磁波谱及应用： 2、电磁波的危害：
3、电磁波与现代通信：
例5、2010年1月，我国在西昌发射中心发射了“北斗”导航系统第三颗卫星，“北斗”导航系统建成为将有35颗卫星在太空为军事、民用提供各种数据，将打破美国利用“GPS”对我国的制约，并且在汶川地震和北京奥运会中“北斗”系统已发挥了一定作用，地面的工作机与卫星通过 波来传通信息，其频率越高，波长越 ，携带的信息越 。而军事中利用红外线的波长较长，易绕过障碍物，常用来制成红外追踪装置，如我军的“红箭—反坦克导弹，用红外线等多种方式制导，则红外线的频率 （高/低）。
分析：因为电波的传播不需要介质，在浩瀚的太空，电磁波能畅通无阻，为卫星与地面建立联系，传送地面指令；波长长的电磁波，易绕过障碍物，传得远，所以常用红外线做成制导系统、遥感系统。
解答：电磁波 短 多 低
例6、电磁波给人类生活带来日新月异变化的同时，也带来了电磁污染，不正确地使用如图所示的设备，会对人体健康产生影响的是（ ）
分析：现在我们周围电磁环复杂，手机辐射大家都清楚，电脑也有电磁辐射可能少有人知，特别迷恋上网的同学，长期使用电脑，不仅伤害眼睛，也会产生电磁辐射对人体有害，电磁炉也一样，用电磁炉时，人最好不要长期站在边上；固定电话不是用电磁波建立通讯，而是通过强弱变化的电流。
解答：C
例7、关于现代通信和电磁波，下列叙述正确的是
A．光纤通信传输的信息量很大，主要用于无线电广播
B．电磁波的频率越高，在空气中的传播速度越大且传递信息量越大
C．光纤通信具有传输信息量大、光能损耗小、安全性好，但易受外界干扰
D．卫星通信利用人造卫星作为中继站进行通信，通常要实现全球通信要三颗同步卫星
分析：现代通信包括：卫星通信、光纤通信他们都与电磁波有关，光纤通信信息量大，安全性好，不受外界干扰等优点，主要用于网络通讯和国防通信等。对电磁波而言，频率高传递的信息量大，但速度是受介质影响的，与频率无关。
解答：D
考点四：能源的分类
要点：1、辨别能源的种类 2、核能的优点及可能的危害 3、太阳能的开发与利用
例8、下列能源属既属于一次能源又属于可再生能源的是（ ）
A、天然气 B、核能 C、石油 D、太阳能
分析：能源的分类标准较多，一次能源主要是能从自然界直接获得的，如煤、石油、天然气，地热、风能、水能、太阳能能甚至柴草等；可再生的能源通常也是清洁能源，有：水能、太阳能、风能、地热能等，实际上非清洁能源主要是由化石能源开发的产品。目前能源危机下，人们积极开发的新能源有：太阳能、风能、地热能、水能属于可再生、清洁的能源。
解答：D
例8、下列说法正确的是（ ）
A、开发利用太阳能和风能，有利于环境保护
B、核反应会发生剧烈的爆炸，并产生辐射，人类无法和平利用核能
C、太阳能是“能源之母”，所以地球上的一切能源都与太阳能有关
D、自然界可以永久地为我们提供煤、石油、天然气，我国新发现的冀东南堡大油田可以正常开釆一千年
分析：随着社会的发展，人们对石油、煤天然气的需求进一步加大，预计在几十年以内这一类化石能源将告罄，现在要着力开发新能源，如太阳能、水能、风能、核能等；核能虽有可能带来危害，但是其优点却是十分诱人的，只要人们合理、遵循一定的规则，和平利用是有可能的；对于C中提到的能量是守恒的，这是正确的，但是能量的转移或转化是有方向的，不会自发地进行，不能由此推断不存在能源危机。
解答：A
例9、上海世博会主题馆和中国馆顶部的3.12兆瓦太阳能光电系统已于并网发电（如图所示），目前成为亚洲单体建筑最大的太阳能光伏建筑一体化发电站，它是由我省无锡的尚德光电公司开发研制的，关于太阳能光电系统，下面说法正确的是( )
A．这套系统工作时将太阳能转化为内能
B．这套系系统工作时将电能转化为光能
C．这套系统工作时不会对周围环境产生污染
D．这套系统在任何时候都能正常工作
分析：太阳能是清洁环保的新能源，人们对它有开发与运用主要集中在三个方面：光电转换（太阳能电池等），光热转换（太阳能热水器），光化转换（光合作用）等。然太阳能有很多优点：能量巨大、节约能源、清洁环保等，但它也不是十全十美的，如受天气、季节、白天黑夜交替的影响较大。
解答：C
考点五：能量守恒
要点：1、能量守恒定律 2、能量转移和转化是有方向性的
3、能量转换装置的效率 4、能源与可持续发展
例10、下列关于能量的转化和守恒的说法中正确的是( )
A．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
B．因为能量是守恒的，所以不存在能源危机
C．高山上滚下的石块越来越快，说明重力势能转化为动能
D．酒精燃烧时，将化学能转化为内能，但内能不会自发的转化为酒精的化学能
分析：能量既不会凭空产生， 也不会凭空消失，它只会从一各种形式转化另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在这个过程中，其总量保持不变。但其转化和转移过程中是有方向性的，不可能逆反，所以不能说能量守恒就不存在能源枯竭。
解答：C
例11、目前市场上出现一种“比亚迪E电动汽车（如图所示），里面的动力系统是由一款新型电机和蓄电池组成，充一次电可以连续行驶300千米，而国内的两大电网公司，国家电网和南方电网已在国内建了一百多座汽车充电站，提供的快速大功率充电系统，30分钟能将其充满所需的60KWh的电能，右表是该车在测试中的部分数据：
（1）在某平直路段上，电动轿车以额定功率匀速行驶时，受到的平均阻力为500N，此时轿车的动力多大?
（2）若以第（1）问中速度行驶，结合表中相关数据，电动轿车的效率有多少？
（3）与内燃机轿车相比，电动轿车有许多优点，请写出其中的两条。
分析：物体静止或匀速直线运动时，受到的是平衡力作用，因为测试时轿车做的是匀速行驶，则动为和阻力相等；轿车在使用时，输入的电能通过做功的形式转化为机械能，按百公里测试为基准点，输入的电能为18kwh，即6.48×107J，而动力做的功为W=Fs=500N×=5×107J,再根据能量转换效率的关系求出其效率大小；在目前能源紧张、环保压力较大的情况下，电动轿车有：清洁无污染、节约能源、能量转换效率高等优点。
解答：（1）500N （2）77.2％ （3）清洁无污染 节约能源 能量转换效率高
例12、2010年在哥本哈根气候会议，各国领导人也在讨论全球气候面临的巨大挑战，“能源和环境”是全世界各国共同面临的问题，所以保护环境、节约能源要从我做起，下列说法中需要改正的是（ ）
A．养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯
B．尽可能用太阳能热水器代替电热水器
C．及时将生活垃圾、废电池装在一起丢到垃圾箱
D．用洗脸水冲厕所，将废报纸、酒瓶等送到废品收购站
分析：节约能源、保护环境要我们所有人从点滴做起，如节约用电、用水；各种垃圾分类投放，以便进一步处理；平时注意废物的回收利用，特别是旧电池的处理定要慎重；积极响应使用新型能源，如太阳能产品；提高能源和物品和利用率等。
解答：C
【能力提升】
1、建立电磁场理论，并预言电磁波存在的物理学家是（ ）
2、如图所示，A为信号源，B为接收器，A、B间有一真空区域．当信号源A分别发射出次声波、无线电波、可见光和紫外线信号时，接收器B不能接收到的信号是（ ）
A．可见光 B．无线电波 C．次声波 D．紫外线
3、下列设备的运行与电磁波无关的是（ ）
A．在汶川大地震发生后救灾人员利用卫星电话恢复了与外界的通讯联系
B．“嫦娥一号”接收地面指挥中心的运行令实现变轨而奔向月球
C．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
D．医院里，医生利用B超可观察到母体内的婴儿情况
4、关于电磁波和声波，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波和声波都可以在真空中传播 B．电磁波和声波的传播速度等于光速
C．电磁波和声波都可以传递信息和能量 D．电磁波和声波的波长越长，频率越大
5、车载GPS 导航仪是通过与导航卫星互相传递信息，确定汽车的准确位置，并在电子地图上显示出来（如图），为汽车驾驶员导航。下列说法正确的是（ ）
A、导航仪与导航卫星是通过电磁波传递信息
B、导航仪上的移动电话是通过电流传递信息
C、导航卫星发射的电磁波不能在真空中传播
D、导航卫星发射的电磁波比光的传播速度慢
6、我们常在在街道两侧的地砖或路两侧的水泥桩上，会有如图所示的标志，“国防光缆”的主要用途是（ ）
A、军事基地间输电 B、为新型武器导热
C、各军区、兵种和总部间通讯 D、为各军区基地供电照明
7、下列说法正确的是（ ）
A、用电子邮件可以传输文字、声音文件、但不能传输图象文件
B、移动电话是靠电磁波传递信息的
C、医院的B超、电视的遥控器、透视用的X光用的都是电磁波
D、固定电话的听筒把变化的电流变成声音
8、下列关于电磁波与现代信说法不正确的是（ ）
A、声、光、电磁波都能够传递信息
B、固定电话、移动电话、广播和电视都是利用导线中的电流传递信息
C、微波炉是利用电磁波来加热食品
D、根据电磁波在真空中的传播速度公式c=λf，可以推断频率越高的电磁波，波长越短
9、下列能源中属于可再生能源的是（ ）
A．煤 B．石油 C．天然气 D．太阳能
10、有一种压电塑料薄膜，在压力作用下表面会产生电压，若将它用在微型扬声器或话筒上，可以将电信号转化为发声振动，或将发声振动转化为电信号，另外，当它受热时还会产生电流，可用来制作火警预警装置，以上信息中没有涉及到的能量转化过程是（ ）
A、机械能转化为电能 B、电能转化为机械能
C、内能转化为电能 D、内能转化为化学能
11、把两种不同的金属片插入柠檬，制成“水果电池”．用电压表测量水果电池的电压，如
图所示．下列说法正确的是（ ）
A．铁片B是水果电池的正极，铜片A是正极
B．水果电池把化学能转化为电能
C．水果电池把内能转化为电能
D．水果电池把电能转化为化学能
12、如图所示为内燃机的能量流向图，热机效率（η）等于（ ）
A．×100% B．×100%
C．×100%D．×l00%
13、不同的物理现象往往遵循同一物理规律，例如，跳伞运动员从空中徐徐下降；刹车后，水平路面上行驶的公交车逐渐停靠在车站，，这些现象中能量转化有共性的是（ ）
A、物理的动能全部转化为重力势能 B、物体的重力势能全部转化为其它形式的能
C、其它形式的能量转化为物理机械能 D、物体的机械能转化为其化形式的能量
14、为了实现社会的可持续发展，绿色消费逐渐兴起，你认为在下列与消费有关的行为中，不符合绿色消费要求的是（ ）
A、将使用后的废电池集中起来，统一处理 B、在郊游时，自备凉开水，少购买包装饮料
C、多使用一次性制品，如一次性饭盒、纸杯等
D、把还能书写的纸张收集起来，以便继续使用
15、常州市城市生活垃圾焚烧发电厂将于并网发电．该工程总投资5亿元，每天可焚烧垃圾7.5×,发电1. 6 × 105kW·h,利用垃圾焚烧所产生的炉渣可制砖6万块．对于该工程的意义，下列说法错误的是( )
A.解决城市生活垃圾的处理难题，变废为宝
B.高温消灭垃圾中的细菌、病毒，有利环保
C.减少需要填埋的垃圾质量和体积，节约土地
D.居民投放垃圾不用分类，轻松便捷
16、光在真空中的传播速度约为3×105 ，医院落常用到紫外线灯来 和B型超声波检测仪，假设紫外线和超声波的传播速度分别为V1和V2，则V1 V2（大于/小于/等于）。
17、美国的B2隐形轰炸机，可以有效避到雷达的探测，秘密之一在于它的表面有一层特殊材料，这种材料能够 （增强/减弱）对电磁波的吸收作用；秘密之二在于它的表面制成的特殊形状，这种开关能够 （增强/减弱）对电磁波的 回雷达设备。
18、现在城市交通日渐发达，逐步建成地面、空中（高架桥），地下（地铁、隧道）三维立体交通体系，可在运动初期，地铁隧道中的手机等通讯工具不能正常使用，这主要是因为 ，现在国内三大通讯运营商移动、联通、电信都将相关设备装置在地铁中，解决了这一问题，而电信刚推出的189天翼手机是运营的是联通以前的CDMA网，号称绿色手机，相对其它手机而言，天翼对人体的危害 （大/小）；现在正在大城市开始推广的移动的业务，如移动的TD-SCDMA、联通的WCDMA（如图中联通标志）、电信的CDMA-2000，不久的将来我们将进入第三代数字通信时代，视频通话、移动影视、宽带上网等诸多功能都能在手机上实现，手机的信息容量比上一代手机信息容量 （大/小），手机覆盖频率较上一代手机 （大/小）。
19、近年来，一些地区推广使用乙醇汽油(乙醇俗称酒精)．乙醇汽油是由10％的乙醇与90％的汽油混合而成．(1)乙醇汽油燃烧过程是 能转化为内能的过程；(2)按照能源分类，由于乙醇是由植物酿而成，所以乙醇属于 能源(选填“可再生”或“不可再生”)。使用乙醇汽油较使用汽油的好处有(请你说出一条)： ．
20、如图所示是由大量反射镜组成的太阳能发电装置，图中各个反射镜由计算机控制，使反射的太阳光聚集在塔顶的集热器(锅炉)上，集热器中的水变成水蒸气后推动汽轮机，从而带动发电机发电．
(1)大阳能属于 ．(选填“可”或“不可”)再生能源；
(2)这个装置中反射镜的作用是改变 ；
(3)水蒸气推动汽轮机的过程中．将 能转化为 能
(4)发电机是利用 原理发电的．
21、随着生活水平的提高，一些高科技成果已逐步走入人们的生活，如图所示是一种太阳能路灯，你能从它的相关说明中获得哪些信息？（写出三条即可）
(1)
(2)
(3)
22、光纤通信是利用激光通过光纤来传递信息，光从图示光纤的一端射入，从另一端射出，请将光路补充完整。
23、如图所示一种太阳能汽车，太阳光射到这辆车的电池板上的辐射功率为8×103W，在晴朗的天气，电池板对着太阳时产生的电压为160V，并对车上的电动机提供的电流，问：
（1）在这种情况下电动机消耗的电功率是多大？
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
（3）你认为太阳能汽车与我们现在使用的汽车相比，有什么优点？
（4）充电电池有一定的寿命，处理旧充电电池的科学方法是（ ）
A、直接深埋 B、明火焚烧 C、抛到水中 D、分类回收
24、目前，许多城市的十字路口都安装了太阳能红绿灯．白天太阳能电池板给红绿灯供电，同时多余的电能又给蓄电池充电．在阴雨天和晚上蓄电池又给红绿灯供电，使红绿灯能连续工作．其主要参数见下表
(1)若每天有效受光时间为6h，每平方米的面积上太阳辐射的功率为103W，求这种太阳能电池板每天获得的电能。
(2)若太阳能红绿灯由红、黄、绿三灯组成．每天获得的电能，可使它连续正常工作40h，求：太阳能红绿灯正常工作时的功率和电阻．
能力提升答案
1、A 2、C 3、D 4、C 5、B 6、C 7、D 8、B 9、D 10、A 11、B 12、B 13、D 14、C 15、D 16、m/s 消毒杀菌 >
17、增强 减弱 反射 18、金属能屏蔽电磁波 小 大 多
19、化学能 可再生 污染少、节约能源等
20、（1）可再生 （2）改变光路 （3）内能 机械能 （4）电磁感应
21、 结合说明，只要合理即可
22、图略
23、（1）1600W （2）20％ （3）节能、环保 （4）D
24、 （1）4.32×106J (2)30W 19.2Ω