17.2電磁波及其傳播（解析版）

17.2電磁波及其傳播1．如圖，把手機放在廣口瓶中，撥通手機，手機鈴響，屏幕發(fā)光；用抽氣機把廣口瓶內抽成真空，再撥通手機，聽不到手機鈴響，但屏幕仍發(fā)光。說明真空傳遞聲音，真空傳遞電磁波。（選填“能”或“不能”）【答案】不能能【解析】[1]聽不到手機鈴響，說明真空不能傳聲。[2]屏幕發(fā)光，表示手機接收到了電磁波，說明真空能傳遞電磁波。2．如圖，取一節(jié)舊的干電池和一根導線，靠近收音機，將導線的一端與電池的一極相連，再用導線的另一端與電池的另一極時斷時續(xù)地接觸。從收音機里聽到了“咔嚓、咔嚓”的聲音，這個現(xiàn)象反映了迅速變化的電流能在周圍的空間中產生。如果把收音機放入一個密閉的金屬盒中，進行同樣的操作，（選填“能”或“不能”）聽到咔嚓聲，這說明密閉的金屬容器能電磁波。【答案】電磁波不能屏蔽【解析】[1]收音機里聽到了“咔嚓、咔嚓”的聲音，表示收音機接收到了電磁波，說明導線中電流的迅速變化能在周圍的空間中產生電磁波。[2]把收音機放入一個密閉的金屬盒中，進行同樣的操作，不能聽到咔嚓聲，表示收音機接收不到電磁波，說明密閉的金屬容器對電磁波有屏蔽作用。3．救護車內消毒燈是利用（紅外線/紫外線）進行消毒的，車載導航系統(tǒng)是通過波來傳遞信息的，這種波在真空中傳播的速度為m/s?！敬鸢浮孔贤饩€電磁3×108【解析】[1]救護車內消毒燈是利用紫外線進行消毒的。[2][3]車載導航系統(tǒng)是通過電磁波來傳遞信息的，這種波在真空中傳播的速度為3×108m/s。4．手機是利用傳輸信號實現(xiàn)通訊的，該信號（可以/不可以）在真空中傳播。相同時間內，5G通訊傳輸?shù)男畔⒘考s為4G的10倍。在相同介質中，5G信號的傳播速度（大于/等于/小于）4G信號的傳播速度?！敬鸢浮侩姶挪梢缘扔凇窘馕觥縖1][2]手機是利用電磁波傳輸信號實現(xiàn)通訊的，該信號可以在真空中傳播。[3]在相同的介質中，電磁波的傳播速度相同，所以5G信號的傳播速度等于4G信號的傳播速度。5．周末爸爸開車帶小軍去奶奶家，途中聽到汽車上的導航提示：前方路段擁堵，預計通行時間大約需要2分鐘！導航是利用獲取信息；到了奶奶家，爸爸倒車停車時，小軍聽到“嘀嘀”的警示音，倒車雷達是利用傳遞信息（以上兩空均填“超聲波”或“電磁波”）。【答案】電磁波超聲波【解析】[1]電磁波可以在真空中傳播，故小汽車“GPS導航”是利用電磁波來傳遞信息的。[2]汽車的倒車雷達是利用超聲波來工作的；這是利用聲波可以傳遞信息；6．遙感衛(wèi)星利用（選填“紅外線”或“紫外線”）遙感設備探測海水溫度，再通過把信息傳輸?shù)降厍??！敬鸢浮考t外線電磁波【解析】[1][2]遙感衛(wèi)星利用紅外線遙感設備探測海水溫度，再通過電磁波把信息傳輸?shù)降厍颉?．如圖1是電磁波家族。智能手機與智能手環(huán)的“近場通訊”使用1.356×107Hz這個波段的無線電波進行通訊如圖2。智能手環(huán)的數(shù)據(jù)到手機是利用（選填“紅外線”、“電磁波”或“超聲波”）來傳輸?shù)?。在手機耳塞孔插入紅外線發(fā)射器，手機變身傳統(tǒng)的電視遙控器。手機發(fā)出紅外線傳播速度（選填“大于”、“等于”或“小于”）近場通信的傳播速度，而紅外線的波長較近場通信的波長（選填“長”或“短”）?！敬鸢浮侩姶挪ǖ扔诙獭窘馕觥縖1]電磁波的傳播不需要介質，智能手環(huán)的數(shù)據(jù)到手機是利用電磁波來傳輸?shù)?。[2]手機發(fā)出紅外線和近場通信都是電磁波，故傳播速度相同。[3]由圖可知“近場通訊”的頻率低于紅外線的頻率，根據(jù)c＝λf可知，頻率越高，波長越短，故紅外線的波長較近場通信的短。8．如圖所示，無線路由器是一種支持有線和無線連接的網絡設備，目前市場上有2.4G和5G等型號。它可以通過（選填“電磁波”或“超聲波”）實現(xiàn)無線連接，2.4G和5G代表采用的頻率大小，那么（選填“2.4G”或“5G”）型號的路由器在相同時間內傳輸?shù)男畔⒘扛?。【答案】電磁?G【解析】[1]無線路由器能實現(xiàn)與設備的無線連接，是通過電磁波來傳遞信號的。[2]電磁波在真空中傳播速度是c＝3×108m/s是不變的，由c＝λf可知，頻率高的波長短、頻率低的波長長，所以5G電磁波的波長比2.4G更短，頻率更高，傳輸?shù)男畔⒘扛唷?．電磁波家族成員很多，有無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、Υ射線等，它們與人類生活息息相關。例如：電視機的遙控器就是利用來工作的；某電臺發(fā)射的電磁波波長為3m，其頻率是MHz。【答案】紅外線100【解析】[1]電視機的遙控器是利用紅外線來工作的。[2]電磁波的波速是3×108m/s，由c＝λf可知，電磁波的頻率為。10．如圖所示為某一波源在介質中形成的波形圖，已知該波源振動頻率為20Hz。由相關信息可得，波長是m，周期是s，波速是m/s?！敬鸢浮?.80.0516【解析】[1]由圖可知，波長λ=80cm＝0.8m。[2]周期為。[3]波速為v＝λf＝0.8m×20Hz＝16m/s。11．關于電磁波與信息技術，下列說法正確的是（）A．手機只能接收電磁波，不能發(fā)射電磁波 B．聲吶是利用電磁波來探測魚群的 C．在真空中，無線電波的傳播速度和光的傳播速度相等 D．電磁波不能在固體中傳播【答案】C【解析】A．手機既能接收電磁波，又能發(fā)射電磁波，故A錯誤；B．聲吶是利用超聲波來探測魚群的，故B錯誤；C．在真空中，無線電波的傳播速度和光的傳播速度是相等的，故C正確；D．電磁波可以在固體中傳播，故D錯誤。12．2023年3月2日，我們在電視上看到了神舟十五號航天員乘組完成第二次出艙活動的畫面（如圖所示）。下列有關說法正確的是（）A．我們能在電視上看到航天員出艙的畫面是利用了超聲波 B．天宮空間站發(fā)出的電磁波在真空中的傳播速度是340m/s C．艙內航天員能面對面講話，說明聲音可以在真空中傳播 D．太空中的航天員能與地面人員進行交流，說明電磁波可以傳遞信息【答案】D【解析】A．我們能在電視上看到航天員出艙的畫面是利用了電磁波傳遞信息，超聲波不能在真空中傳遞，故A錯誤；B．天宮空間站發(fā)出的電磁波在真空中的傳播速度是3×108m/s，故B錯誤；C．艙內航天員能面對面講話，因為艙內有空氣，可以傳聲，聲音不能在真空中傳播，故C錯誤；D．太空中的航天員能與地面人員進行交流，說明電磁波可以傳遞信息，故D正確。13．我國科研團隊利用FAST（500米口徑球面射電望遠鏡）發(fā)現(xiàn)了世界首例持續(xù)活躍的快速射電暴?？焖偕潆姳‵RB）是宇宙無線電波段最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象。下列說法正確的是（）A．無線電波只能在真空中傳播 B．無線電波的傳播速度小于光的傳播速度 C．如果有外星人，F(xiàn)AST可以收到外星人利用電磁波給我們傳遞的信息 D．FAST可先后收到火星、月球、太陽系外的脈沖星同時發(fā)出的無線電波【答案】C【解析】A．無線電波可以在真空和其它介質中傳播，故A錯誤；B．無線電波的傳播速度等于光的傳播速度，故B錯誤；C．如果有外星人，F(xiàn)AST可以收到外星人利用電磁波給我們傳遞的信息，故C正確；D．由可知：FAST可先后收到月球、火星、太陽系外的脈沖星同時發(fā)出的無線電波，故D錯誤。14．據(jù)了解，到2022年山東將建成“5G”基站多達數(shù)萬個，實現(xiàn)“5G”網絡鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上區(qū)域連續(xù)覆蓋?！?G”手機通過電磁波與基站之間進行信息傳遞，以下有關說法中錯誤的是（）A．電磁波既能傳遞信息也能傳遞能量 B．“5G”采用了比“4G”頻率更高的電磁波來傳輸信息 C．“5G”比“4G”傳遞信息更快，是因為它所使用的電磁波的波速更快 D．即使先進的“5G”手機，使用過程中手機也會發(fā)熱，是因為工作過程中部分電能轉化為內能【答案】C【解析】A．電磁波既可以傳遞信息，又可以傳遞能量，例如：太陽光屬于電磁波的范疇，可以傳遞能量，故A正確，不符合題意；B．“5G”采用了比“4G”頻率更高的電磁波來傳遞信息，故B正確，不符合題意；C．電磁波可以在真空中進行傳播，電磁波在真空中的傳播速度和光速相等，都是3×108m/s，故C錯誤，符合題意；D．在使用手機的過程中，由于手機有一定的電阻，根據(jù)焦耳定律可知，會產生一定的熱量，即一部分電能轉化為內能，故D正確，不符合題意。15．關于電磁波，下列說法正確的是（）A．5G通信是利用電磁波來傳遞信息的 B．我國的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)是利用超聲波進行定位的 C．電磁波在真空中的傳播速度是340m/s D．遙控器發(fā)出的紅外線不是電磁波【答案】A【解析】A．5G通信是利用電磁波來傳遞信息的，故A正確；B．我國的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)是利用電磁波來定位的，故B錯誤；C．電磁波在真空中的傳播速度是3×108m/s，故C錯誤；D．遙控器發(fā)出的紅外線是電磁波，故D錯誤。16．關于電磁波的產生，下列說法中正確的是（）A．導線中沒有電流，可以在空間激起電磁波 B．導線中有電流，就可以在空間激起電磁波 C．導線中有迅速變化的電流就可以在空間激起電磁波 D．以上三種情況都可以產生電磁波【答案】C【解析】導線中有迅速變化的電流就可以在空間激起電磁波，故C正確，ABD錯誤。17．杭州第19屆亞運會上某運動員參加激烈地短跑比賽之后測量了一下自己的脈搏，每分鐘測得的脈搏數(shù)為120跳。下列說法中正確的是（）A．脈搏的頻率為120Hz B．脈搏的頻率為2Hz C．脈搏的周期為2s D．脈搏的周期為1min【答案】B【解析】AB．頻率是指每秒跳動的次數(shù)，由題意可知，運動員每分鐘測得的脈搏數(shù)為120跳，則脈搏的頻率為，故A錯誤，B正確；CD．因為周期和頻率互為倒數(shù)關系，所以脈搏的周期為，故CD錯誤。18．智能手機的“藍牙”功能使用2.4×109Hz這個波段的電磁波進行通訊，如圖所示是電磁波家族，則下列表述正確的是（）A．“藍牙”功能使用的電磁波是藍光，所以叫“藍”牙 B．“藍牙”功能使用的電磁波在真空中傳播速度比紫外線要快 C．“藍牙”功能使用的電磁波的頻率比X射線的頻率高 D．“藍牙”功能使用的電磁波的波長比紅外線的波長長【答案】D【解析】A．“藍牙”功能使用2.4×109Hz這個波段的電磁波，在無線電波的范圍內，不在可見光范圍，故A錯誤；B．電磁波在真空中傳播速度為一定值3.0×108m/s，故B錯誤；CD．根據(jù)v＝λf，v為定值，所以波長與頻率成反比，由圖可知，“藍牙”功能使用的電磁波的頻率比紅外線、X射線的頻率低，波長比紅外線、X射線長，故C錯誤、D正確。19．圖中是甲、乙兩種不同電磁波的傳播圖像，下列說法正確的是（）A．甲、乙兩種電磁波的振動頻率相同 B．甲電磁波振動的波長較長 C．甲電磁波的傳播速度較快 D．甲電磁波振動的頻率較大【答案】B【解析】C．甲、乙都是電磁波，電磁波速是相等的，故C錯誤；ABD．兩個相鄰的波峰或波谷之間的距離是波長，由圖知，甲的波長大，乙的波長小，由v＝λf可知，電磁波速不變，甲的波長大，甲的頻率小，故AD錯誤，故B正確。20．研究表明，當空氣中顆粒的直徑越接近可見光的波長（波在一個周期內傳播的距離叫做波長），顆粒對光的“消光”能力就越強，空氣中PM2.5顆粒是灰霾天能見度降低的主要原因。已知波速等于波長與頻率的乘積，若可見光的頻率約為5×1014Hz，則可以推算出PM2.5中對能見度造成較大影響的顆粒直徑與下列哪一個值最接近（）A．2.5μm B．0.5μm C．0.6μm D．6μm【答案】C【解析】由c＝λf可知，空氣中PM2.5顆粒的直徑為，故ABD不符合題意、C符合題意。21．小明同學在“探究電磁波的特性”的實驗過程中，他進行了如下實驗：（1）他先將手機放在真空罩中，用抽氣機抽去罩中的空氣。打電話呼叫罩內的手機，手機（填“能”或“不能”）接收到呼叫信號，這證明。（2）他又將手機放在金屬容器（如餅干筒）中，打電話呼叫容器中的手機。這時手機（填“能”或“不能”）接收到呼叫信號，然后再將手機放在塑料容器或紙容器中，再打電話呼叫容器中的手機，這時手機（填“能”或“不能”）接收到呼叫信號。這說明。（3）小明發(fā)現(xiàn)，爸爸使用手機導航，當車開到隧道里時，導航總是提醒信號弱。根據(jù)以上探究活動，你能否解釋在隧道里，手機有時會接收不到信號或接收到的信號較弱的原因？答：?！敬鸢浮浚?）能電磁波能在真空中傳播（2）不能能金屬容器能屏蔽電磁波（3）隧道對電磁波有屏蔽作用【解析】（1）[1][2]因為電磁波能在真空中傳播。故用抽氣機抽去罩中的空氣，打電話呼叫罩內的手機，手機也能收到呼叫信號。（2）[3][4][5]因為電磁波遇到金屬會被反射。將手機放在金屬容器（如餅干筒）中，打電話呼叫容器中的手機，這時手機不能收到呼叫信號；因為電磁波遇到絕緣材料會像光透過玻璃一樣穿透，所以將手機放在塑料容器或紙容器中，再打電話呼叫容器中的手機，這時，手機能收到呼叫信號，這說明金屬容器能屏蔽電磁波。（3）[6]在隧道中，周圍有鋼筋等金屬材料，隧道對電磁波有屏蔽作用，故手機收不到信號或信號弱。22．首屆世界5G大會于2019年11月在北京舉行。本次大會以“5G改變世界，5G創(chuàng)造未來”為主題，以“國際化、高端化、專業(yè)化”為特色，以推進國內外5G應用發(fā)展為主線，推出了“智慧城市”、“智慧交通”、“智能制造”、“智慧醫(yī)療”等六大主題展覽，以及5G仿生機器狗等“黑科技”，描述了5G為社會和生活帶來的改變。“5G”代表什么呢？5G是第五代移動通信技術的簡稱，是最新一代蜂窩移動通信技術。它的性能目標是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設備連接，也是繼4G系統(tǒng)之后的延伸。5G網絡的優(yōu)勢，在于數(shù)據(jù)傳輸速率遠遠高于以往的蜂窩網絡，比當前的有線互聯(lián)網還要快。另一個優(yōu)點是較低的網絡延遲，響應時間低于1毫秒。由于數(shù)據(jù)傳輸更快，5G網絡將不僅僅能為手機用戶提供服務，而且還將成為家庭和辦公網絡的提供商，與有線網絡提供商形成競爭。博大精深的無線通信技術中的奧秘是什么呢？它全部都蘊含在物理學的基本公式“c＝λf”中，即“光速＝波長×頻率”，在國際單位制中，波長的單位為“米（m）”，頻率的單位為“赫茲（Hz）”。電磁波的功能特性是由它的頻率決定的，不同頻率的電磁波，有不同的用途。頻率越高，能使用的頻率資源越豐富，其傳輸速率就越高，同時，頻率越高，波長越短，越趨近于直線傳播，繞射能力越差，在傳播介質中的衰減也越大。由于5G技術采用了高頻段傳輸，其最大的問題就是傳輸距離大幅縮短，覆蓋能力大幅減弱。為了解決這一問題，需要增加覆蓋同一區(qū)域的5G基站的數(shù)量。全國已經建設5G基站11.3萬個，將來會更多，將來我們身邊將會出現(xiàn)很多的“微基站”、“天線陣列”，這樣同一基站下的兩個用戶就可以不通過基站直接實現(xiàn)手機間的傳輸。5G的應用并不僅僅局限于消費端，更廣闊的市場在于工業(yè)互聯(lián)網領域的應用，如5G智慧工廠、自動駕駛等。目前，自動駕駛是市場焦點之一，車輛利用5G通訊網絡可在一、兩公里之外提前感知交通信號燈，為無人駕駛提供支持。另外，中國聯(lián)通已與中國商飛共同打造了5G智慧工廠，實現(xiàn)了飛機制造質量、效率和動力的大幅提升。閱讀上文，回答下列問題：（1）車輛利用5G通訊網絡可在一、兩公里之外提前感知交通信號燈，為無人駕駛提供支持。如圖所示，是用于路口的5G指示燈，則紅黃綠指示燈的連接方式以及5G通訊傳遞信息的形式分別為。A．串聯(lián)、超聲波B．串聯(lián)、電磁波C．并聯(lián)、超聲波D．并聯(lián)、電磁波（2）電磁波在真空中的傳播速度為m/s。若使用頻率為25吉赫茲（GHz）的電磁波進行5G商用的頻段試驗，其中1GHz＝109Hz，請利用短文中的知識，計算5G商用電磁波的波長為m。（3）5G技術高頻段傳輸數(shù)據(jù)遇到的困難是什么?！敬鸢浮浚?）D（2）3×1080.012（3）傳輸距離大幅縮短，覆蓋能力大幅減弱【解析】（1）[1]根據(jù)生活經驗可知，交通指示燈中的三個燈不會同時亮，即可以單獨工作，且工作時互不影響，所以可以判斷出紅黃綠指示燈是并聯(lián)的；5G通訊是利用電磁波來傳遞信息的，故選D。（2）[2]電磁波在真空中的傳播速度為3×108m/s。[3]5G商用電磁波頻率為25GHz＝25×109Hz，且c＝3×108m/s，由c＝λf可知，5G商用電磁波的波長為。（3）[4]由短文材料可知，5G技術高頻段傳輸數(shù)據(jù)遇到的困難是傳輸距離大幅縮短，覆蓋能力大幅減弱。23．閱讀短文，回答問題。手機信號屏蔽器隨著高科技的日新月異，為防止考試作弊，每個考場都會放置一個手機信號屏蔽器。那么手機信號屏蔽器的原理是什么呢？手機工作時是在一定的頻率范圍內，手機和基站通過無線電波聯(lián)接起來，以一定的波特率和調制方式完成數(shù)據(jù)和聲音的傳輸。手機信號屏蔽器針對手機通信的原理，屏蔽器在工作過程中以一定的速度從低端頻率向高端頻率掃描。該掃描速度可以在手機接收報文信號中形成亂碼干擾，手機不能檢測出從基站發(fā)出的正常數(shù)據(jù)，使手機不能與基站建立聯(lián)接，達到屏蔽手機信號的目的。手機表現(xiàn)為搜索網絡無信號、無服務系統(tǒng)等現(xiàn)象?，F(xiàn)在隨著5G手機的普及，屏蔽器相