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第十八讲 电磁波及其应用 能源与可持续发展
A层·练基础
1.下列关于能源及其利用的说法,正确的是(D)
A.目前人类的主要能源是柴薪、煤等化石能源
B.石油、天然气、天然铀矿等都属于可再生能源
C.核电站使用过的核废料无放射性,不会污染环境
D.风能、水能、太阳能等清洁能源可以转化为电能
2.下列关于能源和材料的说法正确的是(C)
A.自然界的能量是守恒的,能源取之不竭
B.超导材料可应用于电饭锅的电热丝
C.光纤通信主要利用光信号传递信息
D.太阳能、核能属于可再生能源
3.(2025昆明五华区校级模拟)社会发展的三大支柱是能源、信息和
材料,以下关于这三大支柱的说法正确的是(B)
A.芯片的主要材料是超导体
B.航天员与地面指挥中心的通信依靠电磁波完成
C.半导体二极管具有放大电信号的作用
D.给手机充电是将化学能转化为电能
4.(2025曲靖模拟)某环保小组设计和制作环保太阳能路灯用到了发
光二极管、太阳能电池板和蓄电池,下列相关说法正确的是(A)
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A.太阳能是氢原子核在超高温下发生聚变释放的能量
B.太阳能清洁无污染,是不可再生能源
C.发光二极管是用超导材料制成的
D.白天,太阳能电池板给蓄电池充电时,蓄电池相当于电源
5.(2025昆明西山区模拟)利用核能发电是人们和平利用核能的一个
重要方面。目前,世界上已经利用核 裂变 (选填“裂变”或“聚
变”)原理建成了许多核能发电站;核能发电所用的铀矿属于 不可
再生 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。
6.(2025昭通校级模拟)无人机被广泛应用于农业生产中,它可以通
过摄像头对农田实时监测,采集到的画面数据通过 电磁波 (选填
“电磁波”或“超声波”)传输到控制台;给无人机充电时,无人机的
内置电池属于 用电器 。
7.(2025文山二模)国产大型客机C919,其部分机身采用了新型的铝
锂合金,之所以用铝锂合金材料制作机身而不用钢材,是因为铝锂合
金材料密度比钢材的 小 (选填“大”或“小”),飞机使用的燃油
主要是航空煤油,它属于 不可再生 (选填“可再生”或“不可再
生”)能源。
B层·提能力
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8.请阅读材料,回答下列问题。
AR眼镜是一种能将虚拟信息叠加到真实环境中的智能设备。例
如,医生佩戴AR眼镜做手术时,眼镜会实时投影患者血管的3D模型;
维修工人可以通过眼镜看到设备内部的零件结构示意图。其核心技
术涉及以下物理知识:AR眼镜的显示模块通过微型OLED屏幕发光,光
线经过偏振分光镜时,部分光线被反射进入人眼,另一部分透射允许
现实光线穿过,这一过程需严格遵循光的折射定律(又称斯涅耳定律)。
凸透镜组将图像投射到人眼的1倍焦距以内,形成放大的虚像,类似
显微镜的目镜原理。
眼镜边框装有多种传感器:陀螺仪通过角速度测量保持画面稳定,
加速度计检测运动方向,ToF(飞行时间)传感器则发射红外线并接收
反射信号,通过计算时间差确定物体距离。这些传感器主要依赖电磁
波中的红外线波段实现环境感知。AR眼镜的锂电池通过化学反应供
电,将储存的化学能转化为电能。5G毫米波技术利用高频电磁波传
输数据,其波长范围在1～10 mm之间,可见光波长约380～760 nm。
(1)AR 眼镜显示模块中,光线穿过偏振分光镜时,遵循光的 折射
定律。
(2)凸透镜组将图像投射到人眼的 1 倍焦距内 (选填“2倍焦距
外”“1倍到2倍焦距间”或“1倍焦距内”),才能形成放大的虚像。
(3)ToF传感器通过 红外线 波段的电磁波测量物体距离,5G毫米
波的波长与可见光相比更 长 (选填“长”或“短”)。
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9.(2025云南一模)请阅读《超导体》并回答下列问题。
超导体
1911年,荷兰莱顿大学的H·卡茂林·昂内斯意外地发现,将水银
冷却到-268.98 ℃时,水银的电阻突然消失;后来他又发现许多金属
和合金都具有与水银相类似的低温下失去电阻的特性,由于材料的这
种特殊导电性能,昂内斯称其为超导态,处于这种状态的导体称为超
导体。昂内斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。物质的温
度低于它的临界温度(转变为超导的温度),这种物质才会有超导性。
一般金属或合金的临界温度都很低,例如铅的临界温度是-265.97
℃,要维持这么低的温度也是很困难的。超高压输电会有很大的损耗,
而利用超导体则可最大限度地降低损耗。但由于临界温度较高的超
导体在应用中面临着许多难题,从而限制了超导输电的应用。随着技
术的发展,新的超导材料不断涌现,人们期盼着超导输电能在不久的
将来得以实现。
(1)超导体是指在温度降低到足够低时,某些金属材料的 电阻 会
突然变为零的导体。
(2)超导体 不能 (选填“能”或“不能”)用来制作滑动变阻器。
(3)利用超导材料输电,可最大限度地减少电能转化为 内能 (选填
“核能”“化学能”或“内能”)所造成的能量损失。
(4)有一根输电线路,输电电流为 200 A,输电线路的电阻为 0.5 Ω,
若以超导体制成的电缆代替该线路输电 1 h,则可节约电能
2 0 kW·h。
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