..第二十一章信息的傳遞第一節(jié)現(xiàn)代順風(fēng)耳----1、圖21.1-9是老式機(jī)的原理圖。炭粒話筒相當(dāng)于一個(gè)變阻器,膜片振動(dòng)把炭粒壓緊和放松時(shí),相當(dāng)于圖中膜片帶動(dòng)滑動(dòng)頭左右移動(dòng),使滑動(dòng)變阻器的電阻發(fā)生周期性變化,引起電路中的電流發(fā)生相應(yīng)的周期變化。聽筒中有一個(gè)電磁鐵,當(dāng)線圈中的電流周期性變化時(shí),它對(duì)旁邊鐵質(zhì)膜片的引力也隨著改變,使膜片來回運(yùn)動(dòng)。因此,聽筒中膜片往返運(yùn)動(dòng)的頻率跟話筒膜片振動(dòng)的頻率相同,這樣聽筒中就聽到了對(duì)方說話的聲音。請具體分析：當(dāng)話筒膜片由靜止向左、向右運(yùn)動(dòng)時(shí),聽筒中原來靜止的膜片會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？答案：當(dāng)話筒膜片由靜止向左時(shí),膜片振動(dòng)把炭粒壓緊,相當(dāng)于圖中膜片帶動(dòng)滑動(dòng)頭向左移動(dòng),使變阻器的電阻變大,引起電路中電流變小,聽筒中的電磁鐵磁性就減弱,對(duì)旁邊鐵質(zhì)膜片的引力也隨之減小,所以聽筒中原來靜止的膜片會(huì)向右運(yùn)動(dòng);反之,當(dāng)話筒膜片由靜止向右時(shí),聽筒中原來靜止的膜片會(huì)向左運(yùn)動(dòng)。2、現(xiàn)在常用的動(dòng)圈式耳機(jī),它的構(gòu)造跟圖20.5-10揚(yáng)聲器相同,不過耳機(jī)的體積小很多。圖20.5-12是動(dòng)圈式話筒,其構(gòu)造也和動(dòng)圈式耳機(jī)類似。因此,用兩只動(dòng)圈式耳機(jī)就可以做一部最簡單的：一只耳機(jī)當(dāng)話筒,另一只當(dāng)聽筒,兩耳機(jī)之間用一對(duì)導(dǎo)線連起來,對(duì)著一只耳機(jī)說話,在另一只耳機(jī)里就能聽到說話聲。這部是沒有電池的,從能量轉(zhuǎn)化的角度看,一只耳機(jī)是磁生電,另一只耳機(jī)是電生磁。請問：磁生電和電生磁的兩只耳機(jī),哪個(gè)是話筒？哪個(gè)是聽筒？答案：話筒是磁生電,聽筒是電生磁。3、如果圖21.1-7電碼中的點(diǎn)和劃分別用數(shù)字0和1表示,現(xiàn)要根據(jù)圖21.1-8的漢字電報(bào)碼表示一個(gè)"學(xué)"字,其數(shù)字碼是怎樣的？答案：01111000110001101111第二節(jié)電磁波的海洋1、現(xiàn)在家中使用的電器很多,如電冰箱、洗衣機(jī)、微波爐、空調(diào),還有收音機(jī)、電視機(jī)、手機(jī)等,你知道哪些會(huì)發(fā)出電磁波？有什么事實(shí)支持你的說法？答案：這些家用電器中,微波爐、手機(jī)以及空調(diào)和電視機(jī)的遙控器會(huì)發(fā)出電磁波。微波爐工作時(shí),食物不跟加熱裝置直接接觸就可以被加熱,就是因?yàn)槲⒉ǖ哪芰勘皇澄镏械姆肿印仓饕撬肿游铡Ａ硗?微波爐門上有金屬屏蔽網(wǎng),可以用來減少微波的泄漏。手機(jī)既是無線電發(fā)射臺(tái),又是接收臺(tái),手機(jī)與固定不同之處在于它通過發(fā)射和接收電磁波傳遞信息?？照{(diào)和電視機(jī)的遙控器可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制,這是通過發(fā)射紅外線完成的。2、圖21.2-6是一臺(tái)收音機(jī)的刻度板,表明它能接受電磁波的頻率范圍。廣播電臺(tái)靠迅速變化的電流而發(fā)射電磁波。當(dāng)廣播電臺(tái)發(fā)射圖中最高頻率的電磁波時(shí),線路中的電流方向每秒鐘變化多少次？答案：線路中的電流方向每秒鐘變化2.16×108次。提示：從收音機(jī)的刻度板上看能接收電磁波的頻率范圍是AM160～53×10kHz,FM108～76MHz,所以廣播電臺(tái)發(fā)射圖中最高頻率的電磁波是108MHz,此時(shí)線路中的電流方向每秒鐘變化108×106×2=2.16×108次。3、在電磁波家族中,紅外線也是其中一員,紅外線的傳播速度等于電磁波的速度。如果能測得紅外線傳播某一段距離所用的時(shí)間,就可以根據(jù)電磁波的速度計(jì)算這段距離的長度,紅外線測距儀就是根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)的。用紅外線測距儀對(duì)準(zhǔn)某一目標(biāo),發(fā)出一束紅外線,經(jīng)目標(biāo)反射后紅外線返回儀器時(shí)又被探測到。儀器測得紅外線往返時(shí)間為2.8×10-4ms,這時(shí)目標(biāo)與儀器之間的距離是多少？電磁波的速度取3×105km/s。答案：目標(biāo)與儀器之間的距離s=vt=3×108m/s×1/2×2.8×10-7s=42m.第三節(jié)廣播、電視和移動(dòng)通信1、小晶用收音機(jī)收聽中央人民廣播電臺(tái)1008kHz頻道的播放的鋼琴節(jié)目,某時(shí)刻他聽到演員彈奏頻率為440Hz的"6"的音。問：〔1在該時(shí)刻,射頻電流的頻率是多少、音頻電流的頻率是多少？〔2此時(shí)收音機(jī)接收到空中電磁波的頻率是多少？答案：〔1射頻電流的頻率是1008kHz,音頻電流的頻率是440Hz?！?此時(shí)收音機(jī)接收到空中電磁波的頻率是1008kHz。2、張偉和劉浩都在北京工作,用的是北京的手機(jī)號(hào)。他們同時(shí)出差來上海,在上海他們用手機(jī)通話時(shí),為什么通話費(fèi)就高了很多？請從"移動(dòng)的工作方式"進(jìn)行回答。答案：提示張偉和劉浩在上海用他們在北京的手機(jī)號(hào)通話時(shí),由于增加了北京到上海的有線光纜通信及兩個(gè)城市交換機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換,因此通話費(fèi)就高了很多?？梢怨膭?lì)對(duì)此問題有興趣的學(xué)生在課外查閱相關(guān)資料,并與同學(xué)交流。第四節(jié)越來越寬的信息之路1、現(xiàn)在許多長途是以地球同步衛(wèi)星做中繼站的。打這種長途時(shí),會(huì)感到對(duì)方的反應(yīng)有些延遲。造成這種延遲的原因之一,是無線電波在射向衛(wèi)星和從衛(wèi)星返回時(shí)需要一定的時(shí)間。假設(shè)某人造衛(wèi)星與地球的距離是36000km,請你估算延遲的時(shí)間。為什么打市內(nèi)時(shí)沒有這種延遲？答案：延遲0.24s；打市內(nèi)沒有這種延遲的原因是：由于電磁波傳播的速度非?？?市內(nèi)相互之間的距離近,電磁波傳播造成的延遲時(shí)間非常短,人們根本感覺不到。2、我們的生活已經(jīng)離不開信息的傳遞。我們不知不覺地把各種通信方式融入自己的生活和工作之中。請想一想：自己哪些地方用到了微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信和網(wǎng)絡(luò)通信？各舉一個(gè)例子。答案：微波通信：可以用于各種電信業(yè)務(wù)的傳送,如、以及彩色電視等均可通過微波電路傳輸。衛(wèi)星通信：衛(wèi)星電視、衛(wèi)星導(dǎo)航等。光纖通信：寬帶網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)通信：電子郵件。3、微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信、網(wǎng)絡(luò)通信,這些通信方式是從不同的視角進(jìn)行分類的：微波通信按加載信號(hào)的電磁波的波長來分類；衛(wèi)星通信、光纖通信按傳播介質(zhì)或設(shè)備來分類,網(wǎng)絡(luò)通信按通信者之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系來分類。網(wǎng)絡(luò)通信也可以采用光纖通信方式,微波通信也可以通過衛(wèi)星傳播,這些分類是可以重疊的。請你把以上通信方式和你知道的其他通信方式,設(shè)計(jì)一個(gè)通信方式分類圖,并在圖中側(cè)重說明以上四種方式的優(yōu)點(diǎn)。答案：提示：通信方式的分類方法有多種形式,分類圖就有更多形式。請同學(xué)自由發(fā)揮?，F(xiàn)在提供通信方式的一些方法供參考。按通信信號(hào)的傳輸特點(diǎn)分為：有線傳輸和無線傳輸兩大類。按通信手段分：有線通信手段方面有：有線、有線電視、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和光纖通信等；無線通信手段有：衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、微波中繼通信、短波通信、地波通信,等等。按信號(hào)本身的特點(diǎn)分為：模擬通信、數(shù)字通信。四種通信方式的優(yōu)點(diǎn)是：微波通信：具有良好的抗災(zāi)性能,對(duì)水災(zāi)、風(fēng)災(zāi)以及地震等自然災(zāi)害,微波通信一般都不受影響。衛(wèi)星通信：通信范圍大；只要在衛(wèi)星發(fā)射的電波所覆蓋的范圍內(nèi),從任何兩點(diǎn)之間都可進(jìn)行通信；不易受陸地災(zāi)害的影響〔可靠性高；只要設(shè)置地球站電路即可開通〔開通電路迅速；同時(shí)可在多處接收,能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)廣播、多址通信〔多址特點(diǎn)。光纖通信：傳輸頻帶寬、通信容量大；傳輸損耗低、中繼距離長；線徑細(xì)、重量輕,原料為石英,節(jié)省金屬材料,有利于資源合理使用；絕緣、抗電磁干擾性能強(qiáng)；還具有抗腐蝕能力強(qiáng)、抗輻射能力強(qiáng)、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),可在特殊環(huán)境或軍事上使用。網(wǎng)絡(luò)通信：數(shù)字化、寬帶化、高速化、智能化、綜合化、網(wǎng)絡(luò)化第22章能源與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)能源1、以下列出了各種形式的能源：柴薪、煤、石油。天然氣、風(fēng)能、水能、電能、太陽能、地?zé)崮堋Ｔ谶@些能源中哪些是化石能源？哪些是一次能源？哪些是二次能源？請?zhí)钤谝韵卤砀裰小Ｒ淮文茉炊文茉椿茉创鸢福阂淮文茉床裥?、煤、石油、天然氣、風(fēng)能、水能、地?zé)崮堋⑻柲芏文茉措娔芑茉疵?、石油、天然?、蒸汽機(jī)的發(fā)明對(duì)人類利用能源有什么意義？電能的廣泛使用對(duì)人類利用能源有什么意義？答案：蒸汽機(jī)的發(fā)明是人類利用能量的新里程碑,人類從此逐步以機(jī)械動(dòng)力代替人力和畜力,主要能源由柴薪轉(zhuǎn)向煤炭。電能的利用是人類進(jìn)入現(xiàn)代文明社會(huì)的標(biāo)志。現(xiàn)代社會(huì)離不開各種各樣的用電器,這些用電器可以很方便地將電能轉(zhuǎn)化為人類所需要的其他各種形式的能量。并且電能便于輸送和轉(zhuǎn)化。3、根據(jù)你的了解,說出你家庭近幾十年能源使用的變化。要求說明能源形式的變遷情況和人均能源消耗數(shù)量的變化情況。答案：根據(jù)不同家庭情況回答。例如：能源使用從柴薪到煤炭、天然氣、電能,再到新能源,利用能源形式在轉(zhuǎn)換,人均能源消耗數(shù)量也日益增多。第二節(jié)核能1、原子、原子核、電子、中子、質(zhì)子,它們之間有什么關(guān)系？哪些是不帶電的？哪些是帶電的？帶的是哪種電？答案：原子由原子核和電子組成,原子核又是由質(zhì)子和中子組成的。中子是不帶電的,質(zhì)子帶正電,原子核帶正電,而電子帶負(fù)電。2、原子和原子核的尺寸究竟有多大？研究表明,若把它們都看成一個(gè)球體,原子半徑數(shù)量級(jí)為10-10m,原子核半徑的數(shù)量級(jí)為10-15m.。打個(gè)比方,如果原子的大小跟北京奧運(yùn)會(huì)"鳥巢"體育場一樣大,那么原子核該有多大？是相當(dāng)于籃球、壘球、乒乓球？或者是蠶豆、還是綠豆？答案：北京奧運(yùn)會(huì)主體育場"鳥巢"的南北約333m,如果把原子比作"鳥巢",原子核只有綠豆那么大。3、核反應(yīng)堆和原子彈都是釋放核能的裝置,它們釋放核能的過程有什么相同？有什么不同？答案：它們都是利用原子核的裂變,核反應(yīng)堆利用的是可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),而原子彈利用的是不可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。4、什么是原子核的聚變？人類關(guān)于核聚變的應(yīng)用已經(jīng)取得的成就是什么？還有什么問題急需解決？答案：將某些質(zhì)量很小的原子核,在超高溫下結(jié)合成新的原子核,也會(huì)釋放出巨大的核能,這就是聚變。氫彈是人類利用聚變制造的一種核武器。目前人類需要解決的技術(shù)問題是如何實(shí)現(xiàn)可控的聚變反應(yīng)獲取核能,當(dāng)今研究的熱點(diǎn)是磁約束的方法。5、以下是核電站工作情況的方框圖、請?jiān)诳瞻椎姆娇騼?nèi)填寫裝置的種類,并在下面的括弧內(nèi)填寫這種裝置中發(fā)生了怎樣的能量轉(zhuǎn)化。輸電線輸出電能機(jī)機(jī)核反應(yīng)堆輸電線輸出電能機(jī)機(jī)核反應(yīng)堆〔核能轉(zhuǎn)化為〔〔蒸汽的內(nèi)能答案：輸電線輸出電能發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)核反應(yīng)堆輸電線輸出電能發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)核反應(yīng)堆〔核能轉(zhuǎn)化為蒸汽內(nèi)能〔蒸汽內(nèi)能轉(zhuǎn)化為輪片動(dòng)能〔轉(zhuǎn)子動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能第三節(jié)太陽能1、有人說,我們現(xiàn)在開采的煤、石油等化石能源,實(shí)際上都是來源于上億年前太陽上的核能。請你說明這句話的道理。答案：煤、石油等能源是遠(yuǎn)古時(shí)期陸地和海洋中的植物,通過光合作用,將太陽能轉(zhuǎn)化為生物體的化學(xué)能。今天,我們開采化石燃料來獲取能量,實(shí)際是在開采上億年前地球所接收的太陽能。而太陽能是在太陽內(nèi)部,氫原子核在超高溫下發(fā)生聚變,釋放出巨大的核能。2、許多城市都在推廣利用太陽能,城市交通指示燈及路燈照明系統(tǒng)已大量使用太陽能。白天,太陽能轉(zhuǎn)化為電能,除正常使用外,將多余的能量儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi),夜晚供交通指示燈及照明燈發(fā)光。請完成下面的方框圖,反映這個(gè)過程中的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化的情況。答案：太陽能光能電能化學(xué)能電能太陽能光能電能化學(xué)能電能3、人類利用太陽能的實(shí)質(zhì),是將太陽能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。太陽能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的方式有三種：一是光熱轉(zhuǎn)換,例如用太陽能集熱器把水加熱；二是光化轉(zhuǎn)換,把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；三是光電轉(zhuǎn)換,把太陽能轉(zhuǎn)化為電能。圖22.3-9畫出了這三種轉(zhuǎn)化的方框圖。其中橢圓表示轉(zhuǎn)化的裝置或物體,菱形表示由太陽能所轉(zhuǎn)化的另一種能量形式。請?jiān)趫D中的三個(gè)空白處填入相關(guān)的文字。答案：內(nèi)能植物的光合作用太陽能電池板內(nèi)能植物的光合作用太陽能電池板4、太陽能電池作為一種新能源產(chǎn)品,具有寬廣的前景,它有哪些優(yōu)點(diǎn)？它目前適用于哪些地方？答案：太陽能電池具有使用壽命較長、沒有污染的特點(diǎn)。太陽能電池目前主要在航空、航天、通信等領(lǐng)域中應(yīng)用；在日常生活中也用于照明、計(jì)算器、手表等耗電少、工作電壓低的用電器。具有一定規(guī)模的光伏電站發(fā)電網(wǎng)。第四節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展1、能源的使用,不過是一種形式的能轉(zhuǎn)化為另一種形式的能而已,自然界的能量是守恒的,它既不能創(chuàng)生,也不會(huì)消滅。既然如此,那為什么還要節(jié)約能源呢？答案：人類是在能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中利用能量,而能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移都具有方向性,因此,可利用的能源是有限的。2、能源家族中,有木柴、煤炭、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、太陽能、核能等,哪些屬于不可再生能源？哪些屬于可再生能源？答案：木柴、水能、風(fēng)能、太陽能屬于可再生能源；煤炭、石油、天然氣、核能屬于不可再生能源。3、小玲有個(gè)困惑的問題：電能是可再生能源還是不可再生能源？她查了好幾本書也沒查到？請你告訴她怎么看待這個(gè)問題。答案：電能屬于二次能源,應(yīng)該談不上可再生、不可再生。提示：所謂一次能源是指直接取自自然界沒有經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換的各種能量和資源,它包括：原煤、原油、天然氣、核能、太陽能、水力、風(fēng)力、波浪能、潮汐能、地?zé)帷⑸镔|(zhì)能和海洋溫差能,等等。由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換以后得到的能源產(chǎn)品,稱為二次能源,例如：電能、煤氣、汽油、柴油、液化石油氣、酒精、沼氣和焦炭,等等。一次能源可以進(jìn)一步分為可再生能源和不可再生能源兩大類。再生能源包括太陽能、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、波浪能、潮汐能、海洋溫差能等等。它們在自然界中可以循環(huán)再生。而非再生能源包括：原煤、原油、天然氣、核能等,它們是不能再生的,用掉一點(diǎn),便少一點(diǎn)。4、我們經(jīng)常聽說"節(jié)能減排",什么是"減排"？為什么要"減排"？"減排"為什么是和"節(jié)能"連在一起的？答案：節(jié)能減排就是節(jié)約能源、降低能源消耗、減少污染物排放。節(jié)能減排包括節(jié)能和減排兩大技術(shù)領(lǐng)域,二者有聯(lián)系,又有區(qū)別。一般地講,節(jié)能必定減排,而減排卻未必節(jié)能,所以減排項(xiàng)目必須加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用,以避免因片面追求減排結(jié)果而造成的能耗激增,注重社會(huì)效益和環(huán)境效