中考物理--信息、材料与能源

一、信息的传递1．1876年贝尔发明了第一步电话。电话的基本结构：最简单的电话由话筒和听筒组成。工作原理：话筒把声信号转化为变化的电流，电流沿着导线把信息传到远方，把声信号变成电信号；在另一端，电流使听筒的膜片振动，使膜片振动起来，在空气中形成声波，就可以听到对方讲话了。2．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。电磁波的传播电磁波可以在真空中传播，不需要任何介质。真空中电磁波的传播速度c=8310m/s。3．电磁波的波速、波长和频率的关系（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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叫做频率，用f表示，单位是赫兹（Hz），比赫兹（Hz）大的还有千赫（kHz）、兆赫（MHz）。（3）波速：一秒内电磁波传播的距离叫做波速，用c表示，单位是m/s。（4）波长、频率和波速的关系：cf。4．电视信号的发射与接收（1）电视用电磁波传送图像信号和声音信号，摄像机把图像信号转化成电信号，话筒把声音信号转化成电信号。（2）发射器把两路电信号同时加载到同一电磁波上，这种载波的频率很高。（3）通过发射天线把载有电视信号的电磁波发射到空中。（4）电视机天线把这样的高频信号接收下来。5．移动电话既是无线发射台，又是无线接收台。在你讲话的时候，它用电磁波把信息发射到空中，此时相当于广播电台，同时它又从空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息，此时相当于收音机。移动电话不需要电话线，比固定电话更方便；移动电话与固定电话的工作原理基本相同，只是声音信息不是由导线中的电流来传递，而是由空间的电磁波来传递的。6．越来越宽的信息之路（1）微波通信微波通信是无线通信的一种。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。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左右就建一个微波中继站，用来把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去，而且信号传递的距离越远，需要的中继站越多，在遇到雪山、大洋时，根本无法建设中继站，为了实现全球通信，人们建立了卫星通信系统。（2）卫星通信人们已经能够发射人造卫星了，用通信卫星做微波通信的中继站，实现了卫星通信的梦想。通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，从地球上看，它好像悬挂在空中静止不动。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。几个太空微波中继站，从一个地面站接收的电信号，经过处理后，发送到另一个或几个地面站。现在通过卫星电视，一个地方出现的突发事件，全世界的人们几乎可以立刻看到现场的画面。（3）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。电磁波的传播速度等于光速，实际上光也是一种电磁波，与微波相比，光的频率更高，如用光束通信，它的前景更广阔，但是，普通的光源夹杂了许多不同波长的光，难以携带信息。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，激光的频率比无线电波高得多，频率越高，传递信息的容量越大。二、新材料1．人们根据材料的不同特点将材料分为金属、无机非金属、有机高分子材料及复合材料四大类。2．材料的物理性质：（1）弹性：材料受力发生形变，除去外力后，材料又自动回复到原状。（2）硬度：描述材料的坚硬程度。（3）延展度：材料具有的可以锻打成片、拉成丝的性质。3．材料的导电性分类：（1）导体：容易导电。（2）半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间。（3）绝缘体：不容易导电。4．半导体：半导体二极管具有单向导电性；半导体三极管可以用来放大电信号；半导体的应用：（1）太阳能电池；（2）条形码扫描器；（3）微处理器；（4）机器人。5．超导材料：电阻为零的材料。超导材料的应用：远距离输电、超导磁悬浮、增加磁性。6．纳米材料特点：空间尺度小，硬度高、强度大。纳米材料的应用：使计算机运行速度加快，芯片体积减小。制造纳米机器人。三、能源与可持续发展1．能源的分类（1）按能源的利用方式分为：一次能源：可以从自然界直接获取的能源为一次能源。如煤、石油、天然气、风能、水能、潮汐能、太阳能、地热能、核能、柴薪等。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称为二次能源。如电能、汽油、煤气、焦炭、激光、沼气等。（2）按能源能否再生可分为：不可再生能源：凡是越用越少，不能在短期内从自然界得到补充的能源，都属于不可再生能源。如煤、石油、天然气、核能。可再生能源：可以从自然界中源源不断地得到的能源，属于可再生能源。如水能、风能、太阳能、食物、柴薪、地热能、沼气、潮汐能等。2．新能源（1）①核能：由于原子核的变化而释放的巨大能量叫核能。②核能获取的途径有两条：重核的裂变和轻核的聚变（聚变也叫热核反应）。原子弹和目前人类制造的核电站是利用重核的裂变释放能量的，而氢弹则是利用轻核的聚变释放能量的。和平利用核能的途径是利用核电站来发电，核电站主要组成包括：核反应堆、热交换器、汽轮机和发电机等。③核反应堆中的链式反应是可控的，原子弹的链式反应是不可控的。核电站利用核能发电，目前核电站中进行的都是核裂变反应。④核能的优点和可能带来的问题：a．核能的优点：核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源。利用核能发电不仅可以节省大量的煤、石油等能，而且用料省，运输方便。核电站运行时不会产生二氧化碳、二氧化硫和粉尘等对大气和环境污染的物质，核电是一种比较清洁的能源。b．利用核能可能带来的问题：如果出现核泄漏会造成严重的放射性环境污染。（2）太阳能①在太阳的内部，氢原子核在超高温度条件下发生聚变，释放出巨大的核能。②大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射除去。③绿色植物的光合作用将太阳能转化为生物体的化学能。④我们今天使用的煤、石油、天然气等化石燃料，实际上是来自上亿年前地球所接收的太阳能。⑤太阳能的利用：利用集热器加热物质（热传递，太阳能转化为内能）；用太阳能电池把太阳能转化为电能（太阳能转化为电能）。⑥太阳能具有取之不尽、用之不竭，清洁无污染等优点。3．未来的理想能源必须满足以下四个条件：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。4．解决能源紧张的途径：由于人类的生存和发展使得能源的消耗量持续增长，因此人类必须不断地开发和利用新能源，同时增强节能意识，不断提高能源的利用率，这是目前解决能源紧张的重要途径。我们的生活越来越离不开移动电话了。下列关于移动电话的相关物理知识的描述正确的是A．移动电话的扬声器处用到了电磁感应现象B．移动电话是利用电磁波来传递信息的C．携带信息的电磁波在真空中的传播速度为3×108km/sD．移动电话机里的所有电路元件都是串联的【参考答案】B【详细解析】A.移动电话的扬声器是利用通电导体在磁场中受力的原理来工作的，没有用到电磁感应现象，故A错误；B．移动电话是利用电磁波来传递信息的，故B正确；C．电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s,不是3×108km/s，故C错误；D．移动电话话机里的电路元件既有串联，也有并联，不可能都是串联的，否则会互相影响，故D错误。故选B。1．关于电磁波与信息技术，下列说法正确的是A．医生利用激光治疗近视眼是电磁波在信息方面的应用B．电磁波的传播速度和频率有关，频率越大速度越快C．北斗卫星定位系统可提供全天候的即时定位服务D．光在光导纤维中沿直线传播，光能损耗非常少【答案】C【解析】激光治疗近视眼是应用电磁波能量的方面，故A错误；电磁波的传播速度是3×108m/s，与电磁波的频率大小、波长长短、周期长短无关，不同的电磁波传播的速度相同，故B错误；我国独立自主建立的北斗卫星定位系统，可提供全天候的及时定位服务，该系统利用电磁波传递信息，故C正确；光在光导纤维中经多次反射向前传播，故D错误，故选C。2．用于卫星通信的人造卫星叫做通信卫星，下列关于通信卫星的说法中，正确的是A．卫星通信的信号是由通信卫星发射的B．卫星通信的信号是微波信号C．微波信号在通过大气层时无能量损失D．通信卫星离地面高度没有特定要求【答案】B【解析】A、卫星通信的信号是由地面站发射的，故A错误；B、卫星通信的信号是微波信号，故B正确；C、微波通信在传播过程中有能量损失，所以修建了微波中继站，故C错误；D、同步卫星的高度约为35800千米，故D错误。故选B。如图所示，是在2018年冬奥会闭幕式上进行“2022，相约北京”文艺表演的滑冰熊猫木偶，它主要用碳纤维材料制作，高达2.35m，但质量仅有10kg，这是因为碳纤维的A．导电性好B．导热性好C．硬度大D．密度小【参考答案】D【详细解析】滑冰熊猫木偶主要用碳纤维材料制作，由“高达2.35m，但质量仅有10kg”知，此木偶的体积虽然较大，但质量不大，由公式知，碳纤维的密度小。故选D。1．近日科学家研发出了石墨烯锂离子五号充电电池，相比传统5号干电池充电电池相比，改款电池优势明显，能够在﹣45℃~﹣60℃的环境下使用，它具有密度小、硬度大、有优良的导电性、导热性及抗拉伸能力。它也将会代替现有的硅材料。根据石墨烯的属性，下列不能用石墨烯来制造的是A．导电材料B．保温杯外壳C．轻型火箭外壳D．新型防弹衣材料【答案】B【解析】A、石墨具有优良的导电性，可以用来制作导电材料。故A不符合题意；B、石墨具有优良的导热性，不能用来制作保温杯外壳，保温杯应选用导热性能差的。故B符合题意；C、石墨的密度较小，可以用来制轻型火箭外壳，能够减轻火箭的质量。故C不符合题意；D、石墨具有较高的硬度，可以作为防弹衣材料。故D不符合题意。故选B。2．我国自主研发生产的一种碳纤维产品，各项性能均达到国际先进水平，其密度是钢的四分之一，强度是钢的十倍，它适合于制作A．航空器部件B．食品包装盒C．打夯的重锤D．汽车的底盘【答案】A【解析】A．碳纤维产品密度是钢的四分之一，强度是钢的十倍，故可以制作需要质量轻，强度大的航空器部件，选项A符合题意；B．产品包装盒有的是由钢铁制成，有的是由泡沫塑料制成的，达到一般的食品要求即可，选项B不符合题意；C．打夯的重锤mV要求密度较大的材料，选项C不符合题意；D．汽车的底盘为了增加稳定性，也需要密度较大的材料制作，故选项D不符合题意。故选A。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，如图所示，下列发电站发电过程中，利用不可再生能源发电的是A．B．C．D．【参考答案】A【详细解析】天然气是化石能源，会越用越少，不可能在短时间内补充，是不可再生能源；太阳能、风能、水能可以源源不断的得到，是可再生能源。所以利用不可再生能源发电的是燃气发电。故选A。1．下列有关能源和环境保护的说法中错误的是A．太阳能、风能、核能都是可再生资源B．压缩天然气，简称CNG，是一种清洁燃料，使用这种燃料的汽车，尾气污染较小C．垃圾分类有助于减少环境污染D．纯电动汽车的推广有利于保护环境【答案】A【解析】A、太阳能、风能都可以重复利用，属于可再生能源，而核能所需要的核燃料短时间内是不可再生的，属不可再生资源，故A错误，符合题意；B、压缩天然气是一种清洁燃料，使用这种燃料的汽车，尾气污染相对较小，所以B选项是正确的，不合题意；C、垃圾分类后，有一部分垃圾可回收再利用，有一部分有害物质可得到妥善处理，有助于减少环境污染，所以C选项是正确的，不合题意；D、纯电动汽车对环境的影响较小，不产生废气等，它的推广有利于保护环境，所以D选项是正确的，不合题意；所以选择A选项。2．根据能量守恒定律可知，下列说法正确的是A．随着科技的发展，永动机是可能制成的B．太阳照射到地球上的光能转化为其他形式的能量，但照射到宇宙的能量就消失了C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”的想法是违背能量转化和守恒定律的D．有种“全自动”手表，不上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量也可以无条件的产生【答案】C【解析】