第二十一章电磁波及其应用 第二十二章能源与可持续发展
（考试时间：60分钟 满分：60分）
一、选择题（本大题共10个小题，每小题2分，共20分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题意）
1.我国是全世界手机用户最多的国家。关于手机，下列说法正确的是( C )
A．手机是利用超声波来传递信息的
B．听筒是利用电磁感应原理工作的
C．做振动用的电动机利用了磁场对电流有力的作用
D．手机周围没有磁场不会对别的磁体造成影响
手机是利用电磁波来传递信息的，A错误；通电导体处于磁场中，就会受到磁场的力的作用，听筒就是利用这个原理将变化的电流转化为声音的，B错误；做振动用的电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理来工作的，C正确；手机中存在磁体，周围有磁场，会对别的磁体造成影响，D错误。
2.信息传递技术的发展使人们冲破了时空的阻隔，信息之路越来越宽了，下列关于信息传递的说法不正确的是( B )
A．光纤通信是利用光从光导纤维的一端射入，在内壁多次反射从另一端射出，从而把它携带的信息传到远方
B．微波是一种电磁波，它不能用于传递信息，只能用于微波炉中加热食物
C．电磁波的传播可以不需要介质
D．卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站，进行通信
3.我国光缆通信发展十分迅速。光从光导纤维的一端射入，从另一端射出，这样就可以把它携带的信息传到远方（如图），其原理应用了光的( C )
A．色散 B．折射
C．反射 D．直线传播
4.2024年春节，神舟十七号乘组在中国空间站给全国人民拜年，空间站与地面间传递信息利用的是( A )
A．电磁波 B．超声波
C．次声波 D．可见光
5.波长在1 cm至1 mm之间的无线电波叫作毫米波，近年来利用毫米波制作的雷达被广泛应用于汽车领域。无线电波频段划分如图，则( D )
A．毫米波属于UHF频段的电磁波
B．毫米波在空气中的传播速度为340 m/s
C．6×1010 Hz的毫米波波长比8×1010 Hz的波长短
D．UHF和SHF频段电磁波在真空中的传播速度相同
6.下列对各种电磁波的排列按照频率由高到低顺序正确的是( B )
A．微波 红外线 可见光 紫外线
B．紫外线 可见光 红外线 微波
C．可见光 紫外线 红外线 微波
D．红外线 紫外线 微波 可见光
波长越长、频率越低。频率顺序由高到低排列，电磁波谱可大致分为γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波。B正确，A、C、D错误。
7.下列过程中，能量转移和转化的方向正确的是( C )
A．内能可以自动从低温物体转移到高温物体
B．汽车产生的废气中放出的热可以收集起来再利用
C．天然气燃烧时放出的热可用来加热食物，使其内能增加
D．火灾时释放的内能可以加以利用
能量转移和转化是有方向性的，所以A、B、D选项都错误，只有C选项正确。
8.人类的发展离不开能源，实现“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。综合实践活动中，同学们对能源的有关问题进行了讨论，下列说法正确的是( A )
A．太阳能电池可以将太阳能转化为电能
B．目前，核电站利用核聚变释放的核能发电
C．煤、石油、天然气、地热能是可再生能源
D．电动汽车替代燃油汽车，会增加碳的排放
太阳能电池在使用时，将太阳能转化为电能，故A正确；目前的核电站主要是利用可被控制的重核裂变产生的能量，可被控制的轻核聚变目前只能在实验室中短暂地实现，故B错误；可再生能源是指自然界中可以不断利用、循环再生的一种取之不尽的能源，例如太阳能、风能、水能、地热能；煤、石油、天然气短时间内无法再生，属于不可再生能源，故C错误；燃油汽车在使用时会排出大量的二氧化碳气体，电动汽车的使用可以减少碳的排放，故D错误。
9.科普小组同学调研了不同的发电站，其中利用不可再生能源发电的是( C )
A．太阳能发电站 B．东山风力发电站
C．永安燃煤发电站 D．水口水力发电站
10.如图所示，中国环流器二号M装置在可控核聚变（人造太阳）上取得重大突破。下列说法正确的是( B )
A．原子核不带电
B．核聚变产生的核能是不可再生能源
C．原子核由电子和质子构成
D．原子核的体积很小，不可再分
二、非选择题（本大题共10小题，共40分）
11.（2分）我们生活在电磁波的海洋中，请写出一种你所熟悉的电磁波名称： 无线电波 ，并说出它在日常生活中的一项应用： 移动电话 。
12.（2分）手机已经成为人们必备的通信工具。它是通过 电磁波 传递信息的。随着手机充电技术的不断发展，无线充电、太阳能充电等先进技术逐步走入我们日常生活之中。右图所示是一款手机无线充电实物图，在给手机充电的过程中，电能转化为 化学 能。
手机既是无线电发射台又是无线电接收台，在你讲话的时候，它用电磁波把信息发射到空中，同时它又能在空中捕获电磁波；在给手机充电的过程中，消耗电能，产生化学能，所以是将电能转化为化学能的过程。
13.（2分）光伏发电的关键元件是太阳能电池，太阳能来源于内部氢原子核 聚变 （选填“裂变”或“聚变”），得到的电能属于 二 次能源。
14.（2分）手机已经进入“5G”时代，所谓“5G”指的是第五代移动通信技术。“5G”手机传递信息的载体是频率更高的 电磁波 （选填“超声波”或“电磁波”）；手机中科技含量最高的元件是芯片，芯片的核心部分主要是由 半导体 （选填“导体”“半导体”或“绝缘体”）材料制成的。
15.（2分）某型号的太阳能充电宝如图所示，表面贴有太阳能电池板，在阳光照射下为内部锂电池充电，此过程中的能量转化为太阳能→ 电 能→ 化学 能。
16.（5分）如图甲所示，这是风光互补路灯系统，可利用风力和太阳能发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用。照明的LED灯的规格为“12 V 80 W”；蓄电池的额定电压为12 V，容量为400 A·h，使用过程中，充电至90%时停止充电，放电余留20%时停止电能输出。风力发电机的输出功率P与风速v的关系如图乙所示。
(1)有阳光时，太阳能电池板把太阳能转化为 电 能；风力发电机的工作原理是 电磁感应 ；
(2)某街道安装了100盏这种风光互补路灯，这些路灯同时亮同时熄灭，从设计者的角度，你觉得各盏路灯之间应是 并 联的，若每天路灯正常工作10 h，一天消耗的电能是 80 kW·h；
(3)当风速为12 m/s时，在仅靠风力发电的情况下，将蓄电池电量由20%充到70%需要 8 h。
(1)有阳光时，太阳能电池板把太阳能转化为电能。风力发电机的工作原理是电磁感应，即闭合电路中的部分导体切割磁感线，产生感应电流。(2)街道上的路灯同时亮同时灭，但一灯坏时，其他灯能亮，并联电路中各个用电器互不影响工作，所以路灯是并联的。某街道安装了100盏这种风光互补路灯，若每天路灯正常工作10 h，由P＝得，一天消耗的电能是W＝Pt＝100×0.08 kW×10 h＝80 kW·h。(3)当风速为12 m/s时，风力发电机的输出功率为P′＝300 W，蓄电池充满电时的电能为W′＝UIt＝12 V×400 A·h＝4 800 W·h＝4.8 kW·h；在仅靠风力发电的情况下，仅将蓄电池的电量由20%充到70%，由P＝得，需要的时间为t＝＝＝8 h。
17.（6分）小明同学在探究“电磁波的特性”的实验过程中，他进行了如下实验：
(1)他先将手机放在真空罩中，用抽气机抽去罩中的空气。打电话呼叫罩内的手机，手机 能 （选填“能”或“不能”）接收到呼叫信号，这证明 电磁波能在真空中传播 。
(2)他又将手机放在金属容器（如饼干筒）中，打电话呼叫容器中的手机。这时手机 不能 （选填“能”或“不能”）接收到呼叫信号，然后再将手机放在塑料容器或纸容器中，再打电话呼叫容器中的手机，这时手机 能 （选填“能”或“不能”）接收到呼叫信号。这说明 金属容器能屏蔽电磁波 。
(3)根据以上探究活动，你能否解释在建筑物或电梯中，手机有时会接收不到信号或信号较弱的原因？ 因为建筑物是钢筋结构，电梯相当于金属容器，它们对电磁波有屏蔽作用 。
(1)因为电磁波能在真空中传播，故用抽气机抽去罩中的空气，打电话呼叫罩内的手机，手机也能收到呼叫信号。(2)因为电磁波遇到金属会被屏蔽。将手机放在金属容器（如饼干筒）中，打电话呼叫容器中的手机，这时手机不能收到呼叫信号；又因为电磁波遇到绝缘材料会像光透过玻璃一样穿透，故将手机放在塑料容器或纸容器中，再打电话呼叫容器中的手机，这时，手机能收到呼叫信号。(3)在建筑物或电梯中，周围有钢筋等金属材料，故手机收不到信号或信号弱。
18.（7分）日本本州岛海域曾发生里氏9.0级地震，并引发海啸，瞬间扑向几乎日本全部沿海地区，继而造成日本福岛核电站核泄漏，如图1所示。
图1
图2
(1)强烈地震全面瘫痪了日本震区的地面交通，利用卫星遥感技术可及时了解震区的受灾情况。如图1所示拍摄到的照片通过 电磁波
传回地面。
(2)海啸时产生的“水墙”速度很大，具有很大的 动 能，破坏力很强。
(3)核电站是利用核能来发电的，目前核电站利用的核反应是 裂变 （选填“裂变”或“聚变”）。
(4)为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是利用了水的 比热容 大的特性。
(5)福岛核事故达到了七级，使得大量的核燃料外泄，周围的人们处在核污染中。图2中是核辐射标志的是 C （选填字母）。
(6)如果核电站每年需要50 t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×106 t的煤炭。6×106 t的煤炭完全燃烧放出的热量是 1.8×1017 J。（煤炭的热值为3×107 J/kg）
(7)“能源和环境”是世界各国共同面临的问题，保护环境、节约能源要从我做起。下列说法需要改正的是 D （选填字母）。
A．尽可能用太阳能热水器代替电热水器
B．养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯
C．用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站
D．及时将生活垃圾，废电池装在一起丢入垃圾箱
(1)卫星通信范围大，而卫星通信就是利用电磁波进行传递信息；(2)物体由于运动而具有的能量，称为物体的动能。所以海啸产生的水墙具有很大的动能；(3)核电站是利用核裂变反应所释放的能量产生电能的发电厂；(4)利用水的比热容大的特性，消防员可以进行有效降温；(5)图中表示核辐射标志的是C；(6)6×106 t的煤炭完全燃烧放出的热量：Q＝qm＝3×107 J/kg×6×106×103 kg＝1.8×1017 J；(7)从保护环境、节约能源的角度来分析，“尽可能用太阳能热水器代替电热水器”“养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯”“用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站”等，都是很好的习惯和做法，值得提倡，唯独将废电池与生活垃圾装在一起丢入垃圾箱的做法不妥，因为电池含有汞等重金属，可污染土壤和水源，应单独存放与处理，选项D符合题意。
19.（6分）当今太阳能热水器已经在我国北方城乡用得非常普遍了。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将8 ℃、100 L水加热到38 ℃。请解答：［水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，水的密度为1.0×103 kg/m3］
(1)热水器中水的质量是多少？
(2)在此过程中，水吸收了多少热量？
(3)若此期间太阳辐射到热水器的热量为1.575×107 J，则该热水器的效率是多少？
(1)热水器中水的质量m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×100×10-3 m3＝100 kg；
(2)水吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(38 ℃－8 ℃)＝1.26×107 J；
(3)该热水器的效率η＝×100%＝×100%＝80%。
20.（6分）某公司正在设计一款太阳能无人驾驶“汽车”，其设计方案中有如下一段描述：
◆整车质量为500 kg，最高速度为10 m/s。当该车在平直公路上以最高时速匀速行驶时，所受阻力为车重的。
◆所铺设太阳能电池板面积为8 m2，该太阳能电池的能量转化效率为20%，太阳能电池可直接给电机供电，也可将产生的电能全部充入蓄电池中。
◆电机可将输入电功率的80%转化为汽车行驶所需的机械功率。
当该车在晴好的白天以最高时速在平直公路上匀速行驶1 h时，求：
(1)该车所受的阻力；
(2)维持该车行驶所需的机械功率；
(3)若在此次行驶过程中，太阳能电池板每平方米面积上接收的太阳辐射平均功率为1 000 W，则可向蓄电池充入多少电能？
(1)由题意知，该车在平直公路上以最高时速匀速行驶时，所受阻力为车重的，
则阻力为Ff＝G＝0.02×500 kg×10 N/kg＝100 N；
(2)因为汽车匀速直线行驶，由二力平衡可知，
牵此力：F＝Ff＝100 N，
维持该车行驶所需的机械功率：P＝＝＝Fv＝100 N×10 m/s＝1 000 W；
(3)已知太阳能电池板面积为8 m2，该太阳能电池的能量转化效率为20%，
则发电总功率：P总＝1 000 W×8×20%＝1 600 W，
已知电机可将输入电功率的80%转化为汽车行驶所需的机械功率，
则电机消耗的电功率：P1＝＝1250 W，
可向蓄电池充入的电能：W＝P2t＝(1 600 W－1 250 W)×3 600 s＝1.26×106 J。
答：(1)该车所受的阻力为100 N；
(2)维持该车行驶所需的机械功率为1 000 W；
(3)可向蓄电池充入1.26×106 J的电能。第二十一章电磁波及其应用 第二十二章能源与可持续发展
（考试时间：60分钟 满分：60分）
一、选择题（本大题共10个小题，每小题2分，共20分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题意）
1.我国是全世界手机用户最多的国家。关于手机，下列说法正确的是( )
A．手机是利用超声波来传递信息的
B．听筒是利用电磁感应原理工作的
C．做振动用的电动机利用了磁场对电流有力的作用
D．手机周围没有磁场不会对别的磁体造成影响
2.信息传递技术的发展使人们冲破了时空的阻隔，信息之路越来越宽了，下列关于信息传递的说法不正确的是( )
A．光纤通信是利用光从光导纤维的一端射入，在内壁多次反射从另一端射出，从而把它携带的信息传到远方
B．微波是一种电磁波，它不能用于传递信息，只能用于微波炉中加热食物
C．电磁波的传播可以不需要介质
D．卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站，进行通信
3.我国光缆通信发展十分迅速。光从光导纤维的一端射入，从另一端射出，这样就可以把它携带的信息传到远方（如图），其原理应用了光的( )
A．色散 B．折射
C．反射 D．直线传播
4.2024年春节，神舟十七号乘组在中国空间站给全国人民拜年，空间站与地面间传递信息利用的是( )
A．电磁波 B．超声波
C．次声波 D．可见光
5.波长在1 cm至1 mm之间的无线电波叫作毫米波，近年来利用毫米波制作的雷达被广泛应用于汽车领域。无线电波频段划分如图，则( )
A．毫米波属于UHF频段的电磁波
B．毫米波在空气中的传播速度为340 m/s
C．6×1010 Hz的毫米波波长比8×1010 Hz的波长短
D．UHF和SHF频段电磁波在真空中的传播速度相同
6.下列对各种电磁波的排列按照频率由高到低顺序正确的是( )
A．微波 红外线 可见光 紫外线
B．紫外线 可见光 红外线 微波
C．可见光 紫外线 红外线 微波
D．红外线 紫外线 微波 可见光
7.下列过程中，能量转移和转化的方向正确的是( )
A．内能可以自动从低温物体转移到高温物体
B．汽车产生的废气中放出的热可以收集起来再利用
C．天然气燃烧时放出的热可用来加热食物，使其内能增加
D．火灾时释放的内能可以加以利用
8.人类的发展离不开能源，实现“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。综合实践活动中，同学们对能源的有关问题进行了讨论，下列说法正确的是( )
A．太阳能电池可以将太阳能转化为电能
B．目前，核电站利用核聚变释放的核能发电
C．煤、石油、天然气、地热能是可再生能源
D．电动汽车替代燃油汽车，会增加碳的排放
9.科普小组同学调研了不同的发电站，其中利用不可再生能源发电的是( )
A．太阳能发电站 B．东山风力发电站
C．永安燃煤发电站 D．水口水力发电站
10.如图所示，中国环流器二号M装置在可控核聚变（人造太阳）上取得重大突破。下列说法正确的是( )
A．原子核不带电
B．核聚变产生的核能是不可再生能源
C．原子核由电子和质子构成
D．原子核的体积很小，不可再分
二、非选择题（本大题共10小题，共40分）
11.（2分）我们生活在电磁波的海洋中，请写出一种你所熟悉的电磁波名称： ，并说出它在日常生活中的一项应用： 。
12.（2分）手机已经成为人们必备的通信工具。它是通过 传递信息的。随着手机充电技术的不断发展，无线充电、太阳能充电等先进技术逐步走入我们日常生活之中。右图所示是一款手机无线充电实物图，在给手机充电的过程中，电能转化为 能。
13.（2分）光伏发电的关键元件是太阳能电池，太阳能来源于内部氢原子核 （选填“裂变”或“聚变”），得到的电能属于 次能源。
14.（2分）手机已经进入“5G”时代，所谓“5G”指的是第五代移动通信技术。“5G”手机传递信息的载体是频率更高的 （选填“超声波”或“电磁波”）；手机中科技含量最高的元件是芯片，芯片的核心部分主要是由 （选填“导体”“半导体”或“绝缘体”）材料制成的。
15.（2分）某型号的太阳能充电宝如图所示，表面贴有太阳能电池板，在阳光照射下为内部锂电池充电，此过程中的能量转化为太阳能→ 能→ 能。
16.（5分）如图甲所示，这是风光互补路灯系统，可利用风力和太阳能发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用。照明的LED灯的规格为“12 V 80 W”；蓄电池的额定电压为12 V，容量为400 A·h，使用过程中，充电至90%时停止充电，放电余留20%时停止电能输出。风力发电机的输出功率P与风速v的关系如图乙所示。
(1)有阳光时，太阳能电池板把太阳能转化为 能；风力发电机的工作原理是 ；
(2)某街道安装了100盏这种风光互补路灯，这些路灯同时亮同时熄灭，从设计者的角度，你觉得各盏路灯之间应是 联的，若每天路灯正常工作10 h，一天消耗的电能是 kW·h；
(3)当风速为12 m/s时，在仅靠风力发电的情况下，将蓄电池电量由20%充到70%需要 h。
17.（6分）小明同学在探究“电磁波的特性”的实验过程中，他进行了如下实验：
(1)他先将手机放在真空罩中，用抽气机抽去罩中的空气。打电话呼叫罩内的手机，手机 （选填“能”或“不能”）接收到呼叫信号，这证明 。
(2)他又将手机放在金属容器（如饼干筒）中，打电话呼叫容器中的手机。这时手机 （选填“能”或“不能”）接收到呼叫信号，然后再将手机放在塑料容器或纸容器中，再打电话呼叫容器中的手机，这时手机 （选填“能”或“不能”）接收到呼叫信号。这说明 。
(3)根据以上探究活动，你能否解释在建筑物或电梯中，手机有时会接收不到信号或信号较弱的原因？ 。
18.（7分）日本本州岛海域曾发生里氏9.0级地震，并引发海啸，瞬间扑向几乎日本全部沿海地区，继而造成日本福岛核电站核泄漏，如图1所示。
图1
图2
(1)强烈地震全面瘫痪了日本震区的地面交通，利用卫星遥感技术可及时了解震区的受灾情况。如图1所示拍摄到的照片通过
传回地面。
(2)海啸时产生的“水墙”速度很大，具有很大的 能，破坏力很强。
(3)核电站是利用核能来发电的，目前核电站利用的核反应是 （选填“裂变”或“聚变”）。
(4)为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是利用了水的 大的特性。
(5)福岛核事故达到了七级，使得大量的核燃料外泄，周围的人们处在核污染中。图2中是核辐射标志的是 （选填字母）。
(6)如果核电站每年需要50 t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×106 t的煤炭。6×106 t的煤炭完全燃烧放出的热量是 J。（煤炭的热值为3×107 J/kg）
(7)“能源和环境”是世界各国共同面临的问题，保护环境、节约能源要从我做起。下列说法需要改正的是 （选填字母）。
A．尽可能用太阳能热水器代替电热水器
B．养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯
C．用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站
D．及时将生活垃圾，废电池装在一起丢入垃圾箱
19.（6分）当今太阳能热水器已经在我国北方城乡用得非常普遍了。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将8 ℃、100 L水加热到38 ℃。请解答：［水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，水的密度为1.0×103 kg/m3］
(1)热水器中水的质量是多少？
(2)在此过程中，水吸收了多少热量？
(3)若此期间太阳辐射到热水器的热量为1.575×107 J，则该热水器的效率是多少？
20.（6分）某公司正在设计一款太阳能无人驾驶“汽车”，其设计方案中有如下一段描述：
◆整车质量为500 kg，最高速度为10 m/s。当该车在平直公路上以最高时速匀速行驶时，所受阻力为车重的。
◆所铺设太阳能电池板面积为8 m2，该太阳能电池的能量转化效率为20%，太阳能电池可直接给电机供电，也可将产生的电能全部充入蓄电池中。
◆电机可将输入电功率的80%转化为汽车行驶所需的机械功率。
当该车在晴好的白天以最高时速在平直公路上匀速行驶1 h时，求：
(1)该车所受的阻力；
(2)维持该车行驶所需的机械功率；
(3)若在此次行驶过程中，太阳能电池板每平方米面积上接收的太阳辐射平均功率为1 000 W，则可向蓄电池充入多少电能？
