(辅导班专用)九年级物理寒假讲义专题21 信息传递与能源（教师版）

专题21  信息传递与能源（讲义）

一、知识梳理

考点一、信息传递

 1.现代顺风耳-电话

（1）电话的组成：话筒-把声信号变成变化的电流信号；听筒-把变化的电流信号变成声音信号。

（2）电话的工作原理：声音→话筒→产生变化的电流→听筒→振动（声音）。

（3）电话交换机：1)为了提高电话线路的利用率而发明的；2）用来实现两部电话之间的转换；3）使用交换机，可以大幅度的减少电话线的数量。

（4）电话“占线”原因：1）对方电话没有扣好；2）对方正在通话；3）电话交换机忙。

2.模拟通信和数字通信

（1）模拟信号：在话筒将声音转换成电流信号时，信号电流的频率，振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化情况完全一样，模仿声音的“一举一动”这种电流传递的信号叫模拟信号。模拟通信：使用模拟信号的通信方式叫模拟通信，例如：传统的市话通话，长途通话。

（2）数字信号：用不同符号的不同组合表示的信号叫做数字信号。数字通信：使用数字信号通信的方式叫数字通信，例如电子计算机是利用二进制码识别信息和处理信息。

（3）模拟通信在加工，放大和传输过程中抗干扰能力差，噪声大，失真大；而数字信号形式简单，抗干扰能力强，噪声小，失真小。

（4）电话交换机间的信息是靠数字信号传递，而电话与电话机之间的信息传递靠模拟信号，但是不论哪种通信都需要电话线。

3.电磁波：如果在空间某处产生一个随时间变化的电场，这个电场就会产生磁场，如果这个磁场也随时间变化，那么它又会在空间产生新的电场，这个变化的电场，磁场并不局限于空间某个区域，而是由远及近的传播出去，这样的传播就形成了电磁波，即导体中电流的迅速变化在空间激起电磁波。

4.电磁波性质：是一种看不见摸不到的特殊物质，可以在真空中传播，传播不需要介质；电磁波传播的速度c=3×108m/s，电磁波的波长为λ，波速c=λf，其中f是电磁波的频率；电磁波的波谱：γ射线，X射线，紫外线，红外线，微波，短波，中波，长波。

5.电磁波的发射和接收

1）发射：将要传输的电信号（音频信号，图像信号）加载到高频电磁波（载波）上，再通过天线发射到空中的过程。

2）接收：天线将电磁波接收下来，再通过接收器（收音机，电视机等）将要传输的电信号取出来并放大，最后还原成声音或图像过程。

3）“天线”可以同时接收多种频率的电磁波，利用调谐器可以选出人们所需要的频率。

6.电磁波的应用

1）微波炉：利用电磁波（波长很短的微波）来加热食品。

2）雷达：利用无线电波测定物体位置的无线电设备；工作原理：电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障碍物就要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个原理，波长越短，传播直线性越好，反射性能越强。

3）无线电波：电磁波中用于广播、电视和移动电话的频率为数值数百千赫兹至数百兆赫兹的那部分叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）；根据波长的不同而有不同传播特征：分为地波，天波，空间波三种；激光：激光束平行度特别好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度，制成激光测距雷达；激光束的亮度高，在很小的空间和很短的时间内能集中很大的能量，利用激光束切割物质，焊接金属，医学上称作“光刀”。

7.无线电广播信号的发射和接收：无线电广播信号的发射由广播电台完成，无线电广播信号的接收由收音机完成。

1）发射：话筒把播音员的音信号转换成电信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电磁波（载波）上，再通过天线发射到空中。

2）接收：收音机天线接到电磁波，经过收音机的调谐器选出特定频率的信号，电子电路在把音频信号从中选出来，进行放大，送到扬声器里，把音频电信号转换成声音。

3）注意：调谐器和调制器易错：调制器是把音频电信号加载到电磁波上的过程，而调谐器通俗叫做选台，是在接收过程中。

8.电视信号的发射和接收：电视信号的发射由电视台完成，电视信号的接收由电视机完成。

1）图像信号的产生过程：摄像机把图像变成电信号，发射机把电信号加载到频率很高的电磁波上，通过发射电线发射到空中。

2）图像信号的接收过程：电视机的接收天线把高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出来并放大，由显像管把它还原成图像。

注意：声音信号的产生，传播和接收与无线电广播的工作过程相似，与无线电信号一样，单独的图像信号不能在空中传播，必须以电磁波为载体传播

9.移动通信

1）基本原理：移动电话能将我们讲话的信号利用电磁波发射到空中同时又能在空中捕获电磁波得到对方讲话的信号。

优点：利用电磁波传递信息，只要在电磁波辐射到的区域都能进行通话，比固话方便。

缺点：为了保证通话的质量，必须建立较大的无线电台进行信号的转换，这些固定的电台叫做基地台。

移动电话机既是无线电发射台又是无线电接收台。

10.越来越宽的信息之路

1）微波通信：作为载体的无线电波，频率越高，相同时间内传输的信息就越多。微波波长在10m-1mm，频率在30MHz-3×105MHz的电磁波。

中继站：微波接近光波，大致沿直线传播，微波不能沿地球表面绕射，因此每隔50km左右就需要建设一个中继站；如果遇到高山和大洋根本无法建中继站，有时需要利用同步卫星作为中继站。

2）卫星通信：卫星通信是借助地球同步卫星来弥补微波在地面传播的不足；在地球周围均匀配置三颗通信卫星就可以实现全球通信。

注意：月球不能作为中继站，因为月球离我们太远，不利于接收。

3）光纤通信：光是一种电磁波，而且它们的频率很高，频率间隔很宽；美国梅曼制成世界上第一台红宝石激光器。

光不但能够沿直线传播，而且可以沿着弯曲的水流和玻璃丝传播，不管玻璃丝怎么样弯曲，都从一端射入的光都会顺着它传播，再从另一端射出。

光纤通信（光缆）：通信用的激光一般在特殊的管道-光导纤维（很细很细的玻璃丝）里传播。

4）网络通信：把计算机联在一起就可以实现网络通信，发送和接收电子邮件是目前使用最频繁的网络通信方式。

因特网：网络互相联结，成为世上最大的计算机网络，这就叫因特网。

考点二、能源与可持续发展

凡是能够提供能量的物质资源，都可以叫做能源。

1.人类利用能源的历程：

（1）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）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）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新能源利用的序幕。

2.一次能源和二次能源

像化石能源一样，风能、太阳能、地热能以及核能，是可以直接从自然界获得的，这些可以从自然界直接获取的能源，统称为一次能源。我们使用的电能，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，所以称电能为二次能源。

我们今天使用的煤、石油、天然气是千百年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。

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。

3.核裂变：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。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。

4.核聚变：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，有时聚变也称为热核反应。

5.核能的利用：我国是核能资源丰富的国家，现已具备了建造核电站的物质和技术基础，现已在浙江和广东建设了核电站，分别是浙江秦山核电站、广东大亚湾核电站。核电站的建立给人类解决能源危机带来了希望，在不可再生资源日趋珍贵之时，适度发展核电是人类的一种选择，全世界已经建成几百座核电站，核电发电量接近全球发电量的1/5。

6.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。

7.太阳能的利用

（1）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）。

（2）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）一般应用在航空、航天、通讯、计算器、手表等方面。

（3）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。

8.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。

9.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。

10.能源与可持续发展

（1）不可再生能源和可再生能源：化石能源、核能会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们属于不可再生能源。而水的动能、风能、太阳能、生物能，可以在自然界里源源不断地得到，所以它们属于可再生能源。人类生活中，还广泛利用食物等生命物质中存储的化学能，这类生命物质提供的能量称为生物质能。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。

（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。未来的理想能源必须满足以下条件：必须足够便宜，可以保证多数人用得起；相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。

二、重点与难点

★重点一：信息传递

从内容看，中考试题中出现最多的是对电磁波的考查。主要内容是：电磁波的概念、电磁波的应用和人们利用电磁波的知识等。主要考点有：电话的利用及其知识、电磁波的概念、电磁波的应用、卫星通信知识、电磁波在生活中的应用、电视广播的知识等。

★重点二：能源与可持续发展

能源与可持续发展在中考中所占分值较低，出现的概率也不大。本章主要要求是了解能源的概念以及各种能源的类型和特点，能源之间的转化，能源的开发与利用，环保与可持续发展等知识。

本章作为了解、知道和认识的内容，在中考复习中需要重点知道一下内容：（1）对各种的能源的认识和特点；（2）核能的开发与利用；（3）太阳能的认识与利用；（4）能源与可持续发展的关系。

三、考查方向

1.电磁波

典例一：（2020·贵州黔南）今天，科技正在改变人们的生活，下列有关新科技应用说法正确的是（　　）。

A. 北斗卫星导航是通过光纤传递信息；B. 智能机器人只能通过声音信号控制；

C. 用5G手机上网的通过电磁波传递信息；D. 无人自动驾驶汽车行驶不需要消耗能量

【答案】C。

【解析】A．我国自行研制的北斗卫星导航系统具有定位、导航和通信等功能，它传递信息是利用电磁波传递信息的，故A错误；

B．智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段，故B错误；

C．5G手机上网属于移动电话，所以它传递信息是通过电磁波来实现的，故C正确；

D．无人自动驾驶汽车行驶也需要消耗能量，故D错误。故选C

典例二：（2020·湖南常德）下列关于信息、能源和材料的说法中正确的是（　　）。

A. 太阳能、水能、天然气是可再生能源；

B. 手机用无线WiFi信号上网是利用电磁波传递信息；

C. 电动机线圈用超导材料可以实现将电能全部转化为内能；

D. 现有的核电站都是利用核聚变释放能量来发电的

【答案】B。

【解析】A．太阳能、水能是可再生能源，天然气是不可再生能源，故A错误；

B．手机用无线WiFi信号上网时传输的文字、图片都是经过电信号转换的，是利用电磁波传递信息，故B正确；

C．线圈用超导材料可以实现将电能全部转化为内能，但是电动机工作时是将电能转化为机械能， 故C错误；

D．现有的核电站都是利用可控的核裂变释放能量来发电的，故D错误。故选B。

典例三：（2020·四川乐山）在疫情防控期间，人们通过手机传递信息实现在线教育、视频会议、无线对讲等办公服务，避免了人与人之间的直接接触，手机传递信息是利用了（　　）。

A. 红外线 B. 电磁波 C. 超声波 D. 次声波

【答案】B。

【解析】手机属于移动电话，它既是电磁波发射台也是电磁波接收台，所以手机是利用电磁波来传递信息的。故选B。

典例四：（2020·新疆）在相同时间内，5G通讯传输的信息量约为4G的10倍。与4G相比，5G电磁波（　　）。

A. 频率更高   B. 频率更低   C. 传播速度更小   D. 传播速度更大

【答案】A。

【解析】ABCD．电磁波在真空中传播速度是c=3×108m/s是不变的，由于c=fλ，因此频率高的波长短、频率低的波长长，因为5G电磁波的波长比4G更短，所以5G电磁波的频率比4G更高，故A符合题意；BCD不符合题意。故选A。

典例五：（2020·临夏）下列关于电磁波和信息技术说法正确的是（　　）。

A．电磁波既能传递信息也能传递能量；

B．电磁波的传播需要介质；

C．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息 

D．由我国华为公司主导的5G通讯技术主要是利用超声波传递信息的

【答案】A。

【解析】A、电磁波既能传递信息也能传递能量，故A正确；

B、电磁波的传播不需要介质，故B错误；

C、电磁波和声波都可以传递信息，故C错误；

D、由我国华为公司主导的5G通讯技术主要是利用电磁波传递信息的，故D错误。

故选：A。

2.能源的分类

典例六：（2020·山东聊城）因为电能便于输送和转化，已成为现代社会离不开的一种能源。电能属于（　　）。

A. 一次能源   B. 二次能源   C. 可再生能源   D. 不可再生能源

【答案】B。

【解析】电能是通过一次能源的消耗才可以得到的能源，属于二次能源。故选B。

典例七：（2020·四川成都A）关于原子、能源和能量，下列说法正确的是（　　）。

A. 原子由原子核和质子构成；

B. 石油是不可再生能源；

C. 核电站利用核聚变发电；

D. 太阳能是核裂变释放的能量

【答案】B。

【解析】A．原子是由原子核和核外电子构成，故A错误；

B．化石能源是指上古时期遗留下来的动植物的遗骸在地层下经过上万年的演变形成的能源，属于不可再生能源，故B正确；

C．核电站是利用核裂变发电，故C错误；

D．太阳能是核聚变释放的能量，故D错误。故选B。

典例八：（2020·河南）关于能源信息与材料，下列说法不正确的是（  ）。

A.垃圾分类有利于环保和节约能源；

B.太阳能和核能都属于可再生能源；

C. 5G和4G信号的电磁波在真空中传播的速度相等；

D.若用超导材料制造输电线可大大降低电能损耗

【答案】B 。

【解析】A 选项垃圾分类有利于环保和节约能源

B 选项中太阳能是可再生资源，核能属于不可再生资源，故错误；

C 选项电磁波在真空中传播速度为 3×108m/s;

D 超导材料电阻为零，如果用超导材料制成输电线可以降低损耗； 故答案选 B；

典例九：（2019·泰州）以下属于非清洁能源的是（  ）。

A. 太阳能 B. 煤炭 C. 风能 D. 水能

【答案】B。

【解析】属于清洁能源的是太阳能、水能、风能、地热能等，煤炭属于化石燃料，而燃煤排放二氧化硫、二氧化碳等气体，二氧化硫形成酸雨，对生物造成了巨大的伤害。过多二氧化碳的排放还会导致全球的温度的提升，形成“温室效应”。因此煤炭属于有污染的能源，选项ACD不符合题意，B符合题意。

3.能源的利用

典例十：（2020·新疆）为了减少对环境的污染，未来我国占能源消费总量的比例逐步降低的能源是（  ）。

A. 煤炭 B. 核能 C. 风能 D. 水能

【答案】A。

【解析】ABCD．煤炭中含有硫、磷、氟、氯等是煤炭中的有害成分，其中以硫最为重要。煤炭燃烧时绝大部分的硫被氧化成二氧化硫(SO2)，随烟气排放，污染大气，危害动、植物生长及人类健康，腐蚀金属设备。核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。风能、水能属于清洁能源，故A符合题意；BCD不符合题意。故选A。

典例十一：（2020·四川甘孜州）关于原子核和核能，下列说法正确的是（　　）。

A. 核反应堆发生的是可控链式反应 B. 核能是可再生能源也是二次能源

C. 原子核占据了原子的大部分空间 D. 原子核是由电子组成的

【答案】A。

【解析】A．核反应堆，是核的裂变，是可控的链式反应，故A正确；

B．核能是不可再生能源也是一次能源，故B错误；

C．原子核居于原子的中内，占原子很小的空间，故C错误；

D．原子核是由质子和中子组成的，故D错误。故选A。

典例十二：（2020·武汉）关于能源，下 列说法正确的是（  ）。

A. 电能、地热能都是一次能源；

B. 风能、水能、太阳能都是不可再生能源；

C. 核反应堆中发生的链式反应，是可以控制的；

D. 大量氢核的裂变，可以在瞬间释放出巨大的核能

【答案】C。

【解析】AB．一次能源是直接从外界获取的能源，二次能源需要消耗一次能源才能获得，电能属于二次能源，风能、水能、太阳能都是可再生能源，AB错误；

C．核反应堆又称原子反应堆或反应堆，是装配了核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的装置，C正确；

D．氢核发生聚变，可以在瞬间释放出巨大的核能，氢弹就是根据这一原理制成的，D错误。故选C。

4.能量的转化

典例十三：(2020·四川成都A）防控“新冠疫情”，检测体温是重要的措施。图所示的红外测温仪，是通过接收身体辐射的红外线来显示被测人的体温。下列说法正确的是（ ）。

A. 测温仪的电子元件都是由导体材料制成；

B. 测温仪工作时电池将化学能部分转化为电能；

C. 人体辐射的红外线不是电磁波；

D. 乱扔废弃电池不会对环境产生危害

【答案】B。

【解析】A．测温仪上发光二极管是由半导体材料制成的，A错误；

B．测温仪工作时电池将化学能部分转化为电能，B正确；

C．人体辐射的红外线也属于电磁波的一种，C错误；

D．废弃电池里的化学物质会对环境产生危害，D错误。故选B。

典例十四：（2019·盐城）下列利用不可再生能源发电的是（  ）。

A. 水力发电    B. 风力发电   C. 光伏发电   D. 核能发电

【答案】D。

【解析】不可再生能源是越用越少，短期内不能从自然界再获取的能源。水利发电、风力发电、光伏发电都是能从自然界源源不断获取的，属于可再生能源。而核燃料是矿产资源，会越用越少，属于不可再生能源。故D正确。

典例十五：（2020·临夏）2020年2月，某品牌混动版全球首款”太阳能动力”量产汽车首发上市，这是首次将太阳能光伏发电车顶搭载到混动车型上。关于太阳能汽车，下列说法正确的是（　　）。

A．太阳能是一种不可再生能源；

B．图中车顶太阳能电池可将太阳能转化为电能；

C．车内电动机的工作原理是电磁感应现象；

D．太阳能汽车外形呈流线型，快速行驶时对地面的压力比静止时大

【答案】B。

【解析】A、太阳能能够源源不断的从自然界得到的能源，是可再生能源，故A错误；

B、太阳能电池可将太阳能直接转化为电能，故B正确；

C、电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的，发电机的工作原理是电磁感应现象，故C错误；

D、太阳能汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，相同时间内，空气经过上方的路程比下方路程长，流速大、压强小；下方的流速小、压强大，产生向上的压强差、向上的升力，所以汽车行驶时对地面压力比静止时小，故D错误。故选：B。