中考物理专题复习学案第十九讲能源和信息

部编中考物理专题复习学案第十九讲能源和信息
一、复习策略
1、信息的传递
（1）电话的工作原理
利用电流传递信息（一般不涉及电磁波）
（2）电磁波
①产生：变化的电流（振荡电流）
②传播：不需要介质．
传播速度：与光速c相同．
③c=λf（速度＝波长×频率）
a．单位：c→m/sλ→m f→Hz（1kHz=103Hz，1MHz=106Hz）b．通常c一定，λ与f成反比．
④家族成员：
⑤应用：雷达、微波炉等．
（3）常见的通信方式
①微波通信（微波特点：直线传播→微波中继站）
②卫星通信（更高级的微波通信：同步通信卫星→太空微波中继站）用三颗同步卫星就可以实现全球通信．
③光纤通信（激光在光纤内反射前进）
特点：抗干扰能力强、传输信息量大．
④网络通信（典型代表：电子邮件）
2、能源
（1）化石能源：煤、石油、天然气（漫长地质年代形成）
生物质能：由生命物质提供．如柴薪、食物等．
（2）能源的分类
（3）核能
（4）太阳能
①来源：太阳内部的氢原子聚变产生．
二、典例剖析
例1、甲电台发射一种电磁波的频率为990kHz，乙广播电台发射一种电磁波的频率是15.8MHz．它们发射电磁波的波长分别应是多少?
解析：由电磁波的波长、波速、频率三者的关系，知其中任意两个量，可以求出第三个．
答案：因为不同频率的电磁波在真空（或空气）中的速度都是相同的，且都等于3×108
m/s．根据波速=波长×频率，所以波长=波速/频率．
甲电台发射的电磁波波长=（3×108m/s）/（990×103 Hz）=303m；
乙广播电台发射的电磁波波长=（3×108m/s）/（1.58×107Hz）=19.3 m
提示：由本题可知，根据电磁波频率的大小，可以判断其波长的大小，通常频率较大的电磁波．波长较短．
例2、（江西）下雨天在家收听广播节目，我们发现在打雷时，从收音机里会听到“咔嚓、咔嚓……”的声音，然后才听到雷声．
（1）你知道打雷时，收音机为什么会发出“咔嚓”的声音吗?
（2）为什么我们会先听到收音机里的“咔嚓”声，然后才听到雷声?
解析：（1）打雷时，发生了怎样的现象，我们也许并不十分清楚，但可以通过收音机的作用——专门接收电磁波信息，转化为声音，可以大概判断出：打雷时，收音机发出“咔嚓”声，一定是收音机接收到了无线电波（电磁波）信号了．据此可以回答为什么收音机在打雷时会发出“咔嚓”声．
（2）既然“咔嚓”声是收音机接收到打雷时发出电磁波，它的传播速度达3×108m/s，远远大于雷声传递的速度，故先听到“咔嚓”声后听到雷声．
答案：（1）打雷产生的电磁波被收音机接收，干扰了正常信号的接收
（2）在空气中，电磁波传播速度比声音的传播速度大
点评：对于不理解的现象（如打雷时是否会产生电磁波），有时可以根据已知的事实（如收音机只能接收电磁波），进行合理的反推，而对新的现象有所了解．灵活运用已掌握知识．分析一些新现象，体现了新课标的理念．
例3、利用电磁波可以测较远的距离．某科研小组由地面向月球发射无线电波，电波达到月球并返回地面共需2.56 s，月球与地球之问的距离是多少?
解析：注意此题的时间是往返时间，算距离时要注意时间减半，这种距离的计算和回声的计算类似：3×108×（2.56/2）m=3.84×108m
答案：3.84×108m
例4、宇航员在月球上可以用电磁波来通信，电磁波在真空中的传播速度大约是
________m/s，与真空中光的传播速度相同，由此可知光也是_________．
解析：在月球上，处于真空状态，由于声音在介质中才能传播，真空不能传声．所以在月球上，宇航员之间的交流只能通过无线电了．电磁波可以在真空传播，传播速度与光速相同，都为3×108m/s．
答案：3×108电磁波
例5、波长为500 m的电磁波属于（）
A．微波B．中波
C．短波D．长波
解析：各不同阶段波长范围
答案：B
例6、下列能源中，属于二次能源的是（）
A．煤B．天然气
C．汽油D．电
解析：能源按在自然界中形成方式，可分为一次能源和二次能源，一次能源是指自然形成和现成存在的能源，二次能源是指由一次能源经过人为加工而形成的能源．常见的一次能源有：煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能，而常见的二次能源有焦炭、煤气、汽油、煤油、电．
答案：CD
例7、由原子的结构可知（）
A．原子由原子核和核外电子组成
B．原子由带正电的质子和不带电的中子组成
C．原子核是由质子、中子、电子组成
D．原子核内中子的个数和核外电子数相等
解析：原子是由原子核和核外高速运转的电子组成，原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，电荷量和电子带电荷量相等．中子不带电，质量跟质子的质量几乎相同．原子核内没有电子，原子核内放出电子是原子核内发生某种核反应时产生的．在这种反应中，一个中子变成一个电子和一个质子．
答案：A
例8、有一种太阳能、电能两用热水器，它接收太阳能的真空镀膜管的总有效面积约为1.25m2，能将吸收太阳能的50%转化为水的内能：其铭牌见下表：
（1）晴天时，用太阳能加热，某地区向着太阳的地方平均每平方米面积在1 h内得到太阳辐射能为3.2×106 J，如果每天收到太阳能8 h计算．则可以把80kg的初温为20℃的水加热多少摄氏度?[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（2）遇到阴雨天，用电能加热．在额定电压工作中，将上述同样质量和初温的水加热到同样温度需多长时间．（假定所消耗电能全部转化为水内能）
（3）浅谈使用太阳能的优点．
解析：（1）8 h水吸收的太阳能为
Q吸=W1Stη=3.2×106 J/（m2·h）×1.25 m2×8 h×0.5=1.6×107 J
水升温时吸热为Q吸=c水m水（t－t0）
（2）Q吸=W=Pt
（3）太阳能有很多优点，如方便、清洁、环保，便于转化为其他形式的能，如化学能、高温热能、电能等，太阳能来源广泛，有阳光的地方就可以利用太阳能．
例9、（武汉）从2005年12月起，某市推广使用乙醇汽油．乙醇汽油是一种由己醇和普通汽油按一定比例混配形成的替代能源，其中普通汽油体积占90%，乙醇（即酒精）体积占10%．乙醇汽油能有效改善油品的性能和质量，它不影响汽车的行驶性能，还能减少有害气体的排放量乙醇汽油的推广及使用，可以缓解因石油资源短缺而造成的经济压力．
（1）根据下表给出的一些液体的密度，求乙醇汽油的密度．
（2）某型号汽车使用上述乙醇汽油．在水平路面上匀速行驶，受到的阻力是920 N，每行驶100 km耗油10 L，求该车此时的效率（乙醇汽油的热值为4.6×107 J/kg，计算结果保留百分数的整数位）．
解析：（1）在求解乙醇汽油密度时，可以假设乙醇汽油为10 L，根据乙醇汽油中汽油和
乙醇的混合比例，求出乙醇和汽油的质量，得到10L乙醇汽油总质量，根据得到乙醇汽油密度．
（2）汽车在水平公路上匀速行驶时，克服阻力做的功是有用功（W有=fs），燃烧乙醇汽油产生的热量是总能量．根据效率概念可得，可得此车效率．
答案：（1）假设乙醇汽油为10L，根据乙醇汽油混合比得，其中乙醇V1=1L，汽油V2=9 L．查密度表并根据m=ρV可得m乙醇=ρ乙醇V1=0.8 kg/L×1L=0.8 kg；m汽油=ρ汽油V2=0.7
kg/L×9L=6.3kg．10 L乙醇汽油的质量m总=m乙醇＋m汽油=（0.8＋6.3）kg=7.1 kg，
=0.71kg/L=0.71×103kg/m3．
（2）汽车行驶100 km做的有用功为W有=Fs=920 N×105m=9.2×107J，总功为W总=Q放=mq=ρVq=0.71×103×10×10－3×4.6×107=3.266×108J，所以效率为η=W有/W总=9.2×107/J/（3.266×108J）=28%．
例10、我国的卫星通信技术拥有自主知识产权，在世界处于领先地位．在北京发射的信号通过通信卫星会转到上海被接收．实现这种信号传递的是（）
A．超声波B．次声波
C．声波D．电磁波
解析：超声波、次声波的传播要靠固体、液体、气体等介质，不能在太空中传播．无线电波包括微波、短波、中波和长波，是理想的卫星通信载体，故选D．
例11、开发新能源是本世纪人类关注的热点之一，除了开发能源，我们还应该从节约身边的能源做起，图中符合节约能源且安全的做法是（）
解析：冰箱开门后门不关好，这样就使得冰箱内温度接高，压缩机工作时间延长、消耗电能增多，浪费能源；白天尽量用自然光不用电灯可以节约电能；用煤气灶取暖，大量热被浪费；每次洗一件衣服和洗多件衣服，洗衣机在工作时消耗的电能是一样的．把脏衣服集中在一起洗可以减少洗衣次数，所以每次只洗一件衣服费电．
答案：B
例12、人们常说，太阳是人类的“能源之母”，从广义的角度看，太阳能不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射能，而且还包括由它引起的水能、风能和生物质能等．在石油、天然气、煤、地热能中，不是来自太阳的能源是_________．
某型号太阳能庭院灯的技术参数如下表所示，该太阳能庭院灯的抗风力不小于
________m/s．在充分充电后，即使是连续阴天，专用铅酸蓄电池使两盏节能灯正常工作所做的电功最大可能达到_________kW·h．
解析：石油、天燃气、煤这些化石燃料来自古生物，而生物是需要阳光的，地热能是由于地壳的变化等因素产生的，故不是来自太阳的能源．
抗风力150 km/h=150000 m/3600 s≈41.7m/s，W=Pt=10×10－3kW×40 h=0.4 kW·h．
答案：地热能；41.7；0.4
二、电磁学综合题
2．（3）根据（1）知当人体身高越高时，R2接入电路中的电阻越大，电路中的总电阻越
大，根据P＝
2
U
R
知电路的总功率越小，测量仪消耗电能越慢。

（2019·江苏中考模拟）如
图甲所示为一款能自动清扫地面的扫地机器人。

机器人通过电动机旋转产生高速气流，将灰尘、杂物吸入集尘盒；其防滑轮皮采用凸凹材质制成；底部安装有塑料刷，用于清扫吸附在地板上的灰尘及轻小物体；前端装有感应器，通过发射、接收超声波或红外线来侦测障碍物。

当剩余电量减为电池容量的20%时，机器人会主动寻找充电器充电。

表一为某扫地机器人的部分参数。

电池容量指放电电流与放电总时间的乘积。

表一：
机器人中吸尘电机的吸入功率是衡量其优劣的重要参数，测得某吸尘电机的吸入功率与真空度、风量间的对应关系如表二。

真空度指主机内部气压与外界的气压差。

风量指单位时间内通过吸尘电机排出的空气体积。

吸尘电机吸入功率与输入功率的比值叫做效率。

表二：
（1）机器人工作时，主机内部的气压_____（选填“大于”、“小于”或“等于”）大气压而产生吸力。

若该机器人向障碍物垂直发射超声波，经过0.001s收到回波，则其发射超声波时与障碍物间的距离为_____ cm．（设超声波在空气中的传播速度为340m/s）
（2）该机器人正常工作时的电流为_____A；充满电后至下一次自动充电前能够连续正常工作的最长时间为_____min。

（3）由表二数据可知，当风量为0.015m3/s时，若吸尘电机的输入功率为25W，此时其效率为_____%；上述风量下，10min内通过吸尘电机排出的空气质量为_____kg．（取ρ空气＝1.3kg/m3）
（4）光敏电阻是制作灰尘传感器的常用元件。

图乙为某机器人中吸尘电机内部的光敏电阻的控制电路，两端总电压U0恒定（U0＜12V），R G为光敏电阻，其阻值随空气透光程度的变化而变化，R0为定值电阻。

当光敏电阻分别为6Ω和18Ω时，电压表的示数分别为4.5V 和2.25V，则R0＝_____Ω。

（5）若机器人1秒钟消耗的电能中有40%用于克服摩擦力做功。

已知集尘盒空置时，机器人匀速运动时受到的摩擦阻力为16N，查阅资料显示摩擦力与压力成正比，则达到最大集尘量时机器人运动的速度为多少？（写出必要计算步骤）（____）
【答案】小于17 2.5483311.76达到最大集尘量时机器人运动的速度为
0.6m/s。

【解析】
【详解】
（1）由流体压强与流速的关系：流速越大的位置压强越小可知，
机器人在工作时，由于转动的扇叶处气体的流速大，压强小，在外界大气压的作用下将灰尘、杂物吸入集尘盒，
故主机内部的气压小于大气压而产生吸力；
由v＝s
t
得，
超声波从发射到收到回波所通过的总路程：
s 总＝vt ＝340m/s×0.001s＝0.34m ， 则其发射超声波时与障碍物间的距离： s ＝
2
s 总=0.342m ＝0.17m ＝17cm ，
（2）由P ＝UI 得，机器人正常工作时的电流： I ＝
P U ＝3012W V
＝2.5A ， 充满电后的电池容量Q 1＝2500mAh ，下一次自动充电前的电池容量： Q 2＝ηQ 1＝20%×2500mAh ＝500mAh ， 消耗的电池容量：
Q ＝Q 1﹣Q 2＝2500mAh ﹣500mAh ＝2000mAh ， 正常工作时的电流： I ＝2.5A ＝2500mA ， 由I ＝Q
t
得，连续正常工作的最长时间： t ＝
Q I ＝2000mAh 2500mA
＝0.8h ＝48min ； （3）由表格中数据可知，吸入功率等于真空度与风量的乘积，
当风量为0.015m 3
/s 时，吸尘电机吸入功率：
P 吸入＝550Pa×0.015m 3/s ＝8.25W ， 电动机的效率：
η电机＝P P 吸入输入×100%＝8.25W 25W
×100%＝33%，
当风量为0.015m 3
/s 时，t ＝10min ＝600s ，
通过吸尘电机提出的空气体积： V ＝0.015m 3/s×600s ＝9m 3，
由ρ＝
m
V
得，通过吸尘电机提出的空气质量： m ＝ρ空气V ＝1.3kg/m 3×9m 3＝11.7kg ；
（4）由电路图可知，光敏电阻R G 和定值电阻R 0串联，电压表测定值电阻R 0两端的电压，
当光敏电阻R G1＝6Ω时，电压表的示数U 1＝4.5V ，光敏电阻两端的电压U ＝U 0﹣U 1， 此时电路中的电流： I 1＝
10U R =011G U U R -，即04.5V R =0 4.56Ω
U V
-…① 当光敏电阻R G2＝18Ω时，电压表的示数U 1＝3V ，光敏电阻两端的电压U′＝U 0﹣U 2， 此时电路中的电流：
I 2＝20U R =022G U U R -，即02.25V R =0 2.2518Ω
U V -…②
联立①②可解得：U 0＝9V ，R 0＝6Ω，
（5）吸尘器压力等于其重力。

由题，摩擦力与压力成正比。

12f f =12G G =12
m m ， 达到最大最大集尘量时的摩擦力f 2为：
216N f =441kg kg kg
+， 解得：f 2＝20N ，
消耗的电能中有40%用于克服摩擦力做功。

所以40%P ＝Fv ＝f 2v ，
3．（5）太阳能电池板供电时，把太阳能转化为电能。

（2019·山东中考模拟）在中国科技馆二层“探索与发现”A 厅中有一件展品名为“静电滚球”，如图所示。

展台左侧是一个透明罩，罩内展台的中央为半球形的中心电极，罩内四周是环形金属板，环形金属板接地，罩内台面上放置着一些金属小球；展台右侧是一个转轮，转轮上有转动手柄。

请将“静电小球”中金属小球的滚动原理补充完整：
金属小球的滚动原理是：当转动转轮时，中心电极带正电，由于静电感应，每个金属小球内部的电荷会重新排布，小球靠近中心电极一侧带负电荷、远离中心电极的一侧带等量的正电荷。

由于每个小球的负电荷离中心电极距离近、正电荷离中心电极距离远，所以中心电极对负电荷的吸引力大于对正电荷的排斥力，因此，金属小球就会向_____滚动；当金属小球与中心电极碰撞时，金属小球带上正电荷。

由于中心电极与金属小球都带有正电荷，小球受到中心电极_____力的作用而远离。

当金属小球与接地的金属板碰撞时，正电荷被中和，此时金属小球_____（选填“带正电”、“带负电”或“不带电”）。

如此循环往复，小球会在中心电极和环形金属板之间不停地滚来滚去。

【答案】中心电极 排斥 不带电
【解析】
【详解】
4．心脏的平均功率：960J 16W 60s
W P t ===。

（2019·广东中考模拟）为了能在黑夜中看见开关位置，小明设计了如图所示的电路。

当开关S 合向b 时，照明灯亮、指示灯灭，避免指示灯费电；S 合向a 时，照明灯灭、指示灯亮，显示开关位置。

他利用一个“10V0.1W ”的小灯泡和一段电阻丝组装成指示灯，求：
（1）这个“10V 0.1W ”的小灯泡和这段电阻丝应该_____联（选填“串”或“并”） （2）为使指示灯正常发光，电阻丝的电阻应为多少______？
（3）照明灯使用6小时所消耗的电能是多少________？
【答案】串联 2100Ω 62.1610J ⨯
【解析】
【详解】
(1)小灯泡电压较小，所以需要将电阻丝与小灯泡串联分压；
(2)指示灯正常发光，则电流是：0.1W =0.01A 10V P I U =
=，电阻丝需要分担210V 的电压，电阻丝的电阻应为：210V =2100Ω0.01A
R =；
5．（3）)由I =U R 可得，电路启动时的总电阻：R 总=U I =6V 0.015A
=400Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，此时热敏电阻的阻值：R 2=R 总−R 1=400Ω−150Ω=250Ω，对照图乙数据可知，此时的启动温度是30℃。

（2019·辽宁中考模拟）电饭锅中的磁钢限温器
电饭锅是生活中常见的用电器，它是利用感温磁钢（软磁体）的磁性随温度的变化而变化的特性来设计的，这样可以限制煮饭过程中的最高温度。

感温磁钢的磁性随着本身温度作非线性变化，其特性曲线如图甲所示。

磁钢限温器结构如图乙所示，它主要由感温磁钢、永磁体和弹簧构成。

感温磁钢及其外套、內锅由弹簧支撑。

感温磁钢与受热面固定在一起，受热面直接把热量传递给锅底。

煮饭时用手按按钮开关，通过杠杄AOC 使永磁体和感温磁钢吸合，在吸力作用下永磁体不会落下，金属触点闭合，电路接通，加热元件开始发热。

当饭煮熟后，温度继续上升，当升高到某一温度时，永磁体落下，通过杠杆CBO 使触点分开，加热元件停止发热，同时按钮开关跳起。

（1）与铜导线相比，制作电饭锅加热元件的材料应具备的特性是_____（选填字母）。

A．电阻较大，熔点较低
B．电阻较大，熔点较高
C．电阻较小，熔点较低
D．电阻较小，熔点较高
（2）设想一下，如果“常温超导”实现，为了节能，常温超导材料_____（填“可以”或“不可以”）替代现有的加热元件。

（3）煮饭时用手按按钮开关，杠杆AOC可以省_____；饭煮熟后，永磁体落下，通过杠杆CBO使触点分开，杠杆CBO属于_____（填“省力”，“费力”或“等臂”）杠杆。

（4）电饭锅煮饭时，电能主要转化为_____能：标准大气压下，用此电饭锅烧水，水沸腾后按钮开关_____（填“会”或“不会”）自动跳起。

【答案】B 不可以距离省力内不会
【解析】
【详解】
（1）电饭锅加热元件，需要在高温下，并且需要放出较多的热量，根据焦耳定律可知需要较大的电阻，不容易熔断，熔点高一些，所以必须是电阻较大、熔点较高的材料，故选B；
（2）加热元件的工作原理是电流的热效应，根据焦耳定律可知，用电器必须有电阻才能产生热量，故常温超导材料不可以替代现有的加热元件；
（3）煮饭时用手按按钮开关，动力作用在A处、阻力作用在C处，支点在O，所以动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，能够省距离；
饭煮熟后，永磁体落下，动力作用在C处、阻力作用在B处，支点在O，所以动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；
6．（5）为增大小型无人机的巡航时间，可以减轻无人机的质量，减小工作功率，增大电能储备等。

（2019·广西柳铁一中中考模拟）如图甲是小希家厨房用的电热水龙头，能够即开即热、冷热兼用，非常方便。

图乙是它的原理电路图。

R1、R2为电热丝，其中R2＝
242Ω．通过旋转手柄带动开关S接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间切换。

不考虑温度对电阻丝的影响，请回答下列问题：
（1）电热丝是利用电流的_____效应工作的，分析电路图，开关与_____（填“1、2”或“2、3”）接触时，水龙头放出的是热水。

（2）水龙头放温水时，正常工作功率为1100W，求：R1的电阻是多大______？
（3）水龙头放热水时，电路消耗的总电功率是多少W______？
【答案】热 2、3 44Ω 1300W
【解析】
【详解】
（1）电热丝工作时，消耗电能，产生内能，利用电流的热效应工作的，水龙头放出热水时
电路的总功率最大，电源电压一定，由
2
U
P
R
可知，此时电路的总电阻最小，由图可
知，开关与2、3接触时，R1、R2并联，总电阻最小，此时水龙头放出的是热水；
（2）由电路图可知，开关与1、2接触时，电路为R1的简单电路，水龙头放出的是温水，
R1的电阻：R1=
2
U
P
温
=
2
(220V)
1100W
=44Ω；。