北师版初三物理第21讲：信息的传递、粒子和宇宙、能源与危机(教师版)

信息的传递粒子和宇宙能源与危机____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________电磁波的发生和接收波速、波长和频率的关系微观的粒子分类及组成能源的分类，新能源核能及核裂变和核聚变的利用一．信息的传递1.电话——1876年贝尔发明了第一部电话（1）基本结构：主要由话筒和听筒组成。（2）工作原理：话筒把声信号变成变化的电流，电流沿着导线把信息传到远方，在另一端，电流使听筒的膜片振动，携带信息的电流又变成了声音。（话筒把声信号转化为电信号；听筒把电信号转化为声信号）2.模拟通信和数字通信模拟信号：声音转换成信号电流时，信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、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模拟信号，使用模拟信号的通信方式叫做模拟通信。数字信号：用不同符号的不同组合表示的信号叫做数学信号，使用数学信号的通信方式叫做数字通信。模拟信号容易失真；数字信号抗干扰能力强，便于加工处理，可以加密。3.电磁波的产生——导线中电流的迅速变化会在周围空间激起电磁波。可以在真空中传播，不需要介质。电磁波在真空中的波速为c，大小和光速一样。电磁波波速、波长λ和频率f的关系：（1）波长：电流每振荡一次电磁波向前传播的距离叫做波长，用λ表示，单位是m。波长表示相邻两个波峰之间的距离，或相邻两个波谷之间的距离。（2）频率：一秒内电流振荡的次数交频率，用f表示，单位是赫兹（Hz），比它大的还有千赫（kHz）、兆赫（MHz）。1MHz=103kHz1kHz=103Hz1MHz=106Hz（3）波速：一秒内电磁波传播的距离，用c表示，单位是m/s。（4）波长、频率和波速的关系：c=λf（5）电磁波的波长λ与频率f成反比。4.无线电广播信号的发射和接受：无线电广播信号的发射由广播电台完成，信号的接受由天线完成。5.电视信号的发射与接收：电视用电磁波传送图像信号和声音信号。电视信号的发射由发射机完成，接收由天线完成。6.移动电话：移动电话靠空间的电磁波来传递信息。移动电话机既是无线发射台又是无线电接收台。移动电话的体积很小，发射功率不大，它的天线也很简单，灵敏度不高，因此，它和其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转移，这种固定的电台叫基地台。7.微波通信：微波的波长在10m~1mm之间，频率在30MHz~3×105MHz之间。微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球绕射，因此，必须每隔50km左右就建设一个微波中继站。8.卫星通信：通信卫星相当于微波通信的中继站。通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，在地球的周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。9.光纤通信：光纤通信是光从光导纤维的一端射入，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。光导纤维是很细很细的玻璃丝，由内芯和外套两部分组成。光纤通信传送的不是普通的光，而是一种频率单一、方向高度集中的激光。二、粒子和宇宙1.原子由原子核、核外电子组成，原子核集中了原子的全部质量。

2.关于宇宙的成因，目前比较易被接受的是宇宙起源于大爆炸。三．能源与可持续发展（一）能源类型1.一次能源和二次能源

常见的化石能源有：煤、石油、天然气。

常见的一次能源有：煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能等。常见的二次能源有：电能。

2.不可再生能源和可再生能源

常见的不可再生能源有：煤、石油、天然气、核能等。

常见的可再生能源有：风能、水能、太阳能、生物质能等。

（二）核能原子核在分裂或聚合时释放的巨大能量叫核能，也叫原子能。

快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。核电站的“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。

除了裂变外，如果将质量很小的原子核，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），在超高温下结合成新的原子核，会释放出更大的核能，这就是聚变，氢弹以及太阳内部的反应都是聚变反应。

（三）太阳能

要点诠释：

1.太阳能是氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量，太阳能是人类能源的宝库，如化石能源、地球上的风能、生物质能都来源于太阳。

2.太阳能的利用

间接利用太阳能：化石能源（光能----化学能）

生物质能（光能----化学能）

直接利用太阳能：集热器（有平板型集热器、聚光式集热器）（光能----内能）

太阳能电池：（光能----电能）一般应用在人造卫星、宇宙飞船、打火机、手表等方面。

太阳能来源丰富，不需要运输，无污染，但由于能量比较分散且受季节、气候和昼夜变化的影响很大，给大规模利用太阳能带来一些新的技术课题。能源的开发与利用1.人类利用能源的过程经历了三次能源革命：

（1）第一次能源革命：钻木取火是人类从利用自然火到利用人工火的转变，导致了以柴薪为主要能源的时代的到来。

（2）第二次能源革命：蒸汽机的发明使人类以机械动力代替人力和畜力，人类的主要能源从柴薪向煤、石油、天然气等化石能源转化，利用化石燃料的各种新型热机的问世，使化石能源成为当今世界的主要能源。

（3）第三次能源革命：物理学家发明了可以控制核能释放的装置---反应堆，拉开了以核能为代表的第三次能源革命的序幕。

2.能源与可持续发展

（1）能量的转化、能量的转移，都是有方向性的。我们是在能量的转化和转移中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用，能量的利用是有条件的，也是有代价的，所以，我们应节约能源。

（2）21世纪能源消耗增长速度明显加快，世界化石能源的使用年限存在严重危机，人们期待未来的理想能源的开发。

（3）能源的消耗给环境带来了负面影响：燃料燃烧时产生的有害气体、大量的粉末污染了环境，危害人体健康，影响植物正常生长，还会使水土流失，土地沙漠化，加剧温室效应，核能的使用也可造成辐射污染。

题型一：电磁波及其利用例1.下列关于电磁波的说法中，正确的是（）A．电磁波不能在真空中传播B．电磁波在空气中的传播速度约为3×108m/sC．手机靠电磁波传递播信息D．电冰箱是利用电磁波来工作的解析：电磁波能够传递信息，手机就是利用电磁波来传递信息的，电磁波的传播不需要介质，真空能够传播电磁波，其传播速度为3×108m/s，在空气中的传播速度与在真空中的传播速度大约相同，电冰箱并不是利用电磁波来工作的。

答案：C例2.无线电广播中波段的频率范围是535kHz~1605kHz，试计算中波段电磁波波长的范围。解析：电磁波在空气中传播的速度和真空中近似相等，即c=3×108m/s，由c=λf，得，则所以中波段电磁波波长范围是187m~561m。答案：187m~561m例3.下列关于无线电通信过程的说法，错误的是（）A．电磁波的波速等于波长乘频率B．在真空中，电磁波的传播速度跟光速相等来源中教网C．无线电广播用的是长波和微波D．在真空中，电磁波波速为8310m/s解析：无线电广播所用的无线电波主要是中长波答案：C．例4.关于光纤通信，下列说法中正确的是（）A．载有信息的激光在光纤的内壁上不断发生折射，把信息从光纤的一端传到了另一端B．用于通信的激光是在空气中传播的C．光在光纤中的传播是折射传播D．光纤通信要比短波、微波通信容量高出百万倍以上解析：激光在光纤中传播发生的是全反射，不会射出光纤；用于通信的激光到目前为止，仍在光纤中传播。答案：CD例5.下列叙述正确的是（）A.听筒将声信号转变成电信号B.话筒将电信号转变成声信号C.听筒内部是利用电磁铁来工作的D.话筒是利用电磁铁的原理来工作的解析：电话的话筒中有一个装有碳粒的小盒子，当你对着话筒讲话时，振动的膜片使碳粒电阻发生变化，经过碳粒的电流也发生变化，把声信号变成电信号。听筒内部有一个电磁铁，电流的变化使电磁铁的磁力发生变化，对膜片的作用也随之变化，使膜片振动，把电信号变成声信号。答案：C题型二：粒子与宇宙例6：如图所示，是用来说明原子内部结构的示意图。由图可知：原子是由原子核和组成，原子核又是由中子和组成。解析：由图可知，原子是由原子核和核外电子组成的，而且尤其结构分解图可知：原子核是由中子和质子组成，而质子和中子是由更小的夸克组成。答案：核外电子质子题型三：能源与可持续发展例7.2011年3月11日，日本发生大地震，造成核污染，引起世界各国恐慌。以下对于核能的理解正确的是(

)A．核电站利用的是核聚变释放的能量 B．核能是再生能源C．马上停止核能的开发和利用 D．检查核设施防止核泄漏解析：核电站利用的是铀核裂变释放的能量，A错；核能是不可再生能源，B错；核能可以提供高能量服务于民，不能停止核能的开发和利用，C错；检查核设施防止核泄漏，D对答案：D例8.关于能源的利用，下列说法正确的是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解析：大量使用化石类能源（如石油等）会造成大气污染，但目前还没有找到合适的新能源来代替它，选项A错误；在利用核能的过程中，如造成核泄漏，将会造成环境污染，选项B正确；修筑拦河坝建造水电站虽然能利用水能发电，但也能造成良田淹没等不利影响，选项C错误；天燃气是一种清洁能源，但是不可再生能源，人类不能无穷无尽地开发，选项D错误。答案：B基础演练1．小明在学习“从粒子到宇宙”的知识后，有下列认识，其中正确的是A．扫地时灰尘飞舞能说明分子在做无规则运动B．海绵容易被压缩能说明分子间有空隙C．在探索比分子更小的微观粒子的历程中，人们首先发现了质子D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是有起源的、膨胀的和演化的答案：D2.（2015•绵阳）关于电磁波，下列说法正确的是（）A.色光的三原色是红、黄、蓝B.电磁波不能传通声音信息C.红外线可以用来遥控D.电磁波不能在真空中传播答案：C3.（2015•内江）以下说法中正确的是A.“倒车雷达”一定是利用了电磁波B.“声呐”是利用了超声波在水中传播的距离较远C.“移动电话”是利用了次声波D.医院中利用紫外线消毒是利用了无线电波答案：B4．“嫦娥一号”卫星的微波探测仪可探测“月壤”发出的频率为3.0GHz，7.8GHz，19.35GHz和37.0GHz的微波。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答案：A5．下列设备的运行与电磁波无关的是（）A．医院里，医生利用B超可观察到母体内的婴儿情况B．“嫦娥下号”接收地面指挥中心的运行指令实现变轨而奔向月球C．汽车上安装GPS（全球卫星定位系统）以确定行驶路线和距离D．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信联系答案：A6．关于粒子和宇宙，下列说法正确的是A．分子是不可再分的最小粒子B．用鼻子嗅气味能鉴别醋和酱油，表明分子在运动C．磁铁能吸引大头针，说明分子间有引力D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，太阳是宇宙的中心答案：B7．现代战争应用电子干扰战术，电子干扰战术就是破坏敌方的信息传递，电子干扰具体的做法是（）A．对敌方发射很强的电磁波B．对敌方发射电磁波C．对敌方发射频率很高的电磁波D．对敌方发射与敌方设备相同频率的高强度电磁波答案：D8．4G时代的到来，将使我们可以使用4G手机随时随地进行无线网络登录。对于手机无线上网。下列说法正确的是（）A．使用电磁波传输数字信号B．使用电磁波传输模拟信号C．使用超声波传输数字信号D．使用红外线传输模拟信号答案：A9.大规模开发和利用太阳能时，下列困难中，目前人们所关注解决的重点是（

）A．单位面积上功率较小B．地球自转C．光电、光热转化装置效率低D．光照不均匀答案：C10.关于核能，下列说法中错误的是A．核电站使用过的核燃料称为核废料，核废料不具有放射性B．目前人类获得核能有两条途径，即裂变和聚变C．核能属不可再生能源D．核发电是利用核的裂变来实现的答案：A11.（2015•内江）在电磁波谱中，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线和射线等，其中，波长最长的是，频率最高的电磁波在真空中传播的速度为。答案：无线电波12.我国第一代“人造太阳”核实验装置已于2006年9月28日放电成功，它产生能量的方式和太阳相同，在超高温条件下氢的原子核发生了

(填“聚变”或“裂变”)，产生巨大能量。答案：聚变13.在上海世界博览会的中国国家馆内，“水的流动”贯穿了展览的各个层面。目前，水资源的利用已成为各国探讨的热点。请回答以下问题：⑴水具有的动能属于________再生能源。（选填“可”或“不可”）⑵水具有比热容大的特点。以下现象中能用此特点解释的是。（选填序号）A．可以用循环流动的水冷却汽车发动机B．寒冬季节，放在室外装满水的玻璃瓶会破裂C．0℃的冰熔化成0℃水的过程中要吸收大量的热答案：⑴可；⑵A14.在①煤气、②沼气、③天然气、④地热能、⑤核能、⑥潮汐、⑦太阳能中，属于一次能源的是________________；

属于二次能原的是_________________；

属于不可再生能源的是_________________；

属于可再生能源的是__________________；

答案：③④⑤⑥⑦；①②；①③⑤；②④⑥⑦15.在“太阳能、天然气、石油、煤炭、风能”这些能源（能源物质）中，属于“可再生能源”的是

_______

和

_______

。答案：太阳能，风能巩固提升1．（2015•黄冈）无需wifi信号，点亮LED灯就能上网，复旦大学成功实现了这一国际前沿通讯技术：在LED灯中安装一个微芯片，便可让其变成无线网络发射器。点亮LED灯，灯光下的电脑通过一套特制的接收装置接收光信号即可上网。下列有关说法错误的是（）A．有LED灯光的地方就有网络信号B．点亮LED灯上网不是利用电磁波传播信号C．与用wifi信号上网相比，光由于直线传播不能穿墙而过，故网络信息更加安全D．与用wifi信号上网相比，没有大功率的无线通讯设备，局部电磁辐射大大减弱答案：B据报道，2008年北京奥运会时，光纤网将覆盖所有奥运场馆。光纤的主要用途是（）A．通信B．输电C．导热D．照明答案：A3．物质世界多姿多彩，从浩瀚宇宙到微观世界，所有都体现物质的不停运动和发展。以下与物质有关的说法，正确的是A．物质是由分子组成的，分子不能再分割B．纳米科学技术的研究对象是比原子更小的微粒C．分子是由原子组成，各种原子都有相似的结构D．物质的不同物态表现出不同的性质是由分子的排列决定，与分子力无关答案：C4．下列关于电磁波的叙述中，错误的是（）A．微波炉是利用电磁波加热食品的B．透视使用的X射线是一种电磁波C．电磁波不能在真空中传播D．电视机和移动电话都能接收电磁波答案：C5．中央电视台1台发射的电磁波的频率范围为56.5～64.5MHz，中央电视台2台发射的电磁波的频率范围为183～191MHz，这两个电视台所发射的电磁波在空中传播时（）A．1台发射电磁波速度大于2台发射电磁波速度B．1台发射电磁波速度小于2台发射电磁波速度C．1台发射电磁波波长大于2台发射电磁波波长D．1台发射电磁波波长小于2台发射电磁波波长答案：C6．在光纤通信中，光信号是怎样经过漫长而又曲折的线路，从一端传到另一端的呢?A.是靠光纤壁不断地反射而向前传播B.就像电流沿弯曲导线那样传播C.就像水流沿弯曲水管流动那样传播D.是靠光纤壁不断地折射而向前传播答案：A7.(2015北京)下列说法中正确的是A．核电站发电时将核能转化为电能B．通电铜导线中的电流方向与该导线中自由电子定向移动的方向一致C．交流发电机是电磁感应现象的应用，正常工作时将电能转化为机械能D．将能自由转动的小磁针放在磁场中的P点，小磁针静止时，小磁针N极所指的方向就是P点磁场的方向答案：AD8．华人科学家高锟以“涉及光纤传输的突破性成就”获２００９年诺贝尔物理学奖。关于光纤通信，下列说法正确的是A.光在光纤中是沿中轴线直线传播的B.光纤通信与有线通信一样，都需要金属导线C.光纤通信中使用的“导线”是“光导纤维”D.光纤通信中传播的物质—光，不是电磁波答案：C9．（2015徐州）下列微粒中最小的是

A．原子

B．夸克

C．质子

D．原子核

答案：B10.《不扩散核武器条约》缔约国第八次审议大会在纽约联合国总部召开，消除核武器与和平利用核能成为参会国讨论的焦点。关于原子弹与核电站的叙述正确的是()A．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率B．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率C．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率D．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率答案：C11.（多选）下列说法正确的是A．色散现象说明白光是由色光组成的B.卫星与地面站利用电磁波传递信息，在真空中电磁波传播速度约为3×108m/sC.用大小不同的力敲击同一个音叉，音叉发声的音调不同D．煤、石油、太阳能都是不可再生能源答案：AB12.2010年上海世博会采用高效彩色太阳能电池板、锂离子电池等技术，真正达到碳的“零排放”．太阳能属于_______能源（选填“可再生”或“不可再生”）．世博会上，以警用电动车为参照物，车上的锂离子电池是_______的，警用电动车和地面指挥中心无线通信时用________（选填“超声波”或“电磁波”）进行联络．答案：可再生静止电磁波13.手机使用充电电池，在电池充电的过程中，是将能转化为能，此时电池相当于（填“电源”、“用电器”）．答案：电，化学，用电器。14.如图所示是太阳能路灯，灯杆顶端是太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能，并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明．太阳能是在太阳内部氢原子核发生______（裂变/聚变）时释放出的核能．蓄电池充电时将电能转化为______能．若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为2.1×107J，这些能量经转化后，可供功率为35W的路灯工作50h，则该太阳能路灯的能量转化效率是_______％．

答案：聚变

化学

301．（2015•河南）2015年3月，我国成功将首颗新一代北斗导航卫星发射升空，标志着我国北斗卫星导航系统由区域运行向全球拓展。它与地面通信时利用的是（）A．电磁波 B．紫外线 C．红外线 D．超声波答案：A2．下列说法正确的是A．红外线不是电磁波B.电磁波的传播速度小于光速C.电磁波的频率越高其波长越长D.电磁波的频率越高其波长越短答案：D3.下列说法中正确的是A．光波、电磁波、声波都可以在真空中传播B．光和电磁波都能够传递信息，声音不能传递信息C．中央电视台与扬州电视台发射的电磁波在空气中的传播速度不同D．我们生活的空间里充满着电磁波答案：D（2015•娄底）WiFi无线上网是当今使用最广的一种无线网络传输技术，实际上就是把有线网络信号转换成无线信号，供支持其技术的相关电脑、手机接收。WiFi无线上网利用了：A．红外线B．紫外线C．电磁波D．超声波答案：C5．美籍华人高锟在光纤物理学方面取得的突破性成果，最终促使光纤通信问世．光纤通信A．利用电流传输信息B．利用光传输信息C．传输信息量很小D．传输信息时损耗大答案：B6．如图1所示，在建国60周年期间，各地群众通过多种方式了解国庆大阅兵的信息。下列各种信息传递方式中，运用电磁波传递信息的是（）A．声呐和无线电广播电视B．卫星通信和光纤通讯C．有线电话和无线电广播电视D．两人之间面对面相互交谈答案：B7．在青海玉树抗震救灾过程中，救援队利用国产导航仪与北斗卫星之间的信号传输来确定自身所在的位置．导航仪与北斗卫星之问传输的信号属于A．超声波B．次声波C．电磁波D．可见光答案：C8．（2015徐州）下列微粒中最小的是

A．原子B．夸克

C．质子

D．原子核答案B9.（多选）赵明同学在学习过无线电通信常识后，对电磁波有以下的认识，你认为正确的有哪些A．波长与频率都不同的电磁波，在真空中的传播速度都相同B．每秒钟电磁波出现的波峰数（或波谷数）叫电磁波的周期C．太阳发出的电磁波中含有红外线D．光纤通信中，激光能穿过线芯和包层的界面，由近及远向前传播答案：AC10.关于电磁波，下列说法中正确的是()A．电磁波可以用来传递信息B．电磁波不会造成环境污染C．电磁波的频率都是一样的D．电磁波不能在真空中传播答案：A11.“远望”号航天测量船，通过发射和接收一种波。对“嫦娥一号”进行跟踪、测量与控制．这种波是A．红外线B．紫外线C．超声波D．微波答案：D12.对裂变的链式反应加以控制，使核能平稳缓慢地释放出来的装置叫

(

)A．原子弹 B．氢弹C．核电站 D．核反应堆答案：D13.（2015•济南）在综艺节目“奔跑吧！兄弟”中.参赛嘉宾运动时会带着智能运动手环，以测量记录人的运动情况。如右图所示。以佩戴者手腕为参照物，智能运动手环是__（选填“运动”或“静止”）的；智能运动手环还可以通过____以无线的方式向手机发送运动的统计数据。答案：静止；电磁波14.（2015淮安）原子是由带正电的__________和带负电的__________构成，且正负电荷数量相等。

答案：原子核

电子

15.核电站是利用_______发电的，它的核心设备是_______，其发生的_______是（选填可以、不可以）控制的。答案：核能

核反应堆

链式反应__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.（2015•武汉）关于电磁波，下列说法错误的是（）A． 收音机、电视机和移动电话都是靠电磁波来传递信息的B． 跟水波类似，电磁波也有自己的频率、波长和波速C． 真空中电磁波的波速约为30万千米每秒D． 微波炉内的微波是一种波长很长、频率很低的电磁波答案：D2．（2015•株洲）下列设备工作时，接收但不发射电磁波的是A．收音机 B．移动电话 C．通信卫星 D．倒车雷达答案：A3．在中国移动通信大楼的顶部常可见到一些锅形天线，关于这种天线的作用，以下说法中正确的是（）A.这是做广告用的模型B.天线凹面斜向上方是用来接收卫星信号的C.天线凹面朝水平方向是用来接收卫星信号的D.无论天线朝什么方向均能接收卫星信号答案：B4.（2015北京）科技小组的同学们调查发现，北京地区存在几种不同类型的发电站，如图1所示。下列发电站发电过程中，利用不可再生能源发电的是图图1ABCD水电站水电站风电站燃气电站太阳能电站答案：A5．关于数字和模拟信号，下列叙述不正确的是（）A.模拟信号容易丢失一些信息，造成图像和声音的失真B.数字信号抗干扰能力强C.数字信号一般只包括两种不同的状态D.现代电话信息的传输和处理过程已经全部使用数字信号答案：D6.（多选）19．下列说法中正确的是()A．永动机不能被制造出来B．太阳能热水器将光能转化为内能C．发电机和