電磁波和無線電通信解析

電磁波和無線電通信解析知識點1電磁波【典例】1．關于電磁波的產(chǎn)生，下列說法正確的是（）A．任何通電導體周圍空間都會產(chǎn)生電磁波 B．照明線路周圍不會產(chǎn)生電磁波 C．直流電在通斷過程中會產(chǎn)生電磁波 D．日光燈啟動不會產(chǎn)生電磁波【解答】解：A、迅速變化的電流周圍產(chǎn)生電磁波，并不是任何通電導體周圍空間都會產(chǎn)生電磁波，故A錯誤；B、照明線路中是50Hz的交流電，電流方向迅速變化，所以周圍會產(chǎn)生電磁波，故B錯誤；C、直流電在通斷過程中會產(chǎn)生電磁波，故C正確；D、迅速變化的電流周圍產(chǎn)生電磁波，日光燈啟動也會產(chǎn)生電磁波，故D錯誤。故選：C。2．超聲波和電磁波都可以傳遞信息，下列關于它們的說法中正確的是（）A．超聲波和電磁波都是由物體振動產(chǎn)生的 B．超聲波和電磁波都可以在真空中傳播 C．電磁波在空氣中的傳播速度遠比超聲波在空氣中的傳播速度大 D．聲吶和雷達都是利用了電磁波反射的原理【解答】解：A、水波、聲波是由物體的振動產(chǎn)生的，電磁波是由變化的電磁場產(chǎn)生的，故A錯誤；B、聲波、電磁波都能傳遞信息，聲波的傳播需要介質，電磁波可以在真空傳播，故B錯誤；C、聲波、超聲波的傳播速度與聲音的傳播速度相同，電磁波的傳播速度與光速相同，故C正確；D、雷達是利用電磁波反射的原理，聲吶是利用聲波的反射原理，故D錯誤。故選：C。【變式訓練】1．下列幾種情況中，會產(chǎn)生電磁波的是（）A．用電鋸鋸鋁材時濺出火花 B．用聲吶探測海底時接收到海底反射回來的波 C．敲擊音叉時，音叉高速振動 D．家庭電路中開燈或關燈的瞬間【解答】解：A、用電鋸鋸鋁材時濺出火花，是摩擦生熱，故A錯誤。B、用聲吶探測海底時接收到海底反射來的波，是超聲波的應用。故B錯誤。C、敲擊音叉時，音叉高速振動，這是聲音的產(chǎn)生。故C錯誤。D、家庭電路中開燈或關燈的瞬間，有電流變化，會激起電磁波，故D正確。故選：D。2．2021年5月15日，我國“天問一號”火星探測器穩(wěn)穩(wěn)降落在火星的烏托邦平原，探測器經(jīng)過借助火星大氣進行氣動減速等一系列減速措施后，再經(jīng)過反推發(fā)電機進行動力減速，距離火星表面100m時，進入懸停階段，完成精準避障和緩速下降后抵達火星表面，如圖所示，下列判斷錯誤的是（）A．懸停階段，探測器相對于火星表面是靜止的 B．探測器與地面控制系統(tǒng)間靠超聲波傳遞信息 C．落地后，探測器的影子是光的直線傳播形成的 D．隨探測器一起登錄的“祝融號”火星車質量和地球上一樣【解答】解：A、懸停時探測器與地面的相對位置不發(fā)生變化，即探測器相對于火星是靜止的，故A正確；B、火星與地球之間是真空，需要靠電磁波傳遞信息，故B錯誤；C、影子的形成是由于光沿直線傳播形成的，故C正確；D、質量不會隨著空間位置的變化而變化，隨探測器一起登錄的“祝融號”火星車質量和地球上一樣，故D正確。故選：B。3．5G通信技術是指第五代移動通信系統(tǒng)，我國在5G通信技術方面處于世界領先地位。5G網(wǎng)絡比4G網(wǎng)絡有更大的容量和更快的數(shù)據(jù)處理速度，它能夠將目前無線通信技術拓展到人與物無線相連。關于5G與4G的下列說法錯誤的是（）A．5G傳播電磁波的速度比4G的快 B．5G比4G傳輸處理數(shù)據(jù)的容量更大 C．5G比4G處理數(shù)據(jù)的速度更快 D．5G和4G都是利用電磁波進行無線通信【解答】解：AD、5G和4G都是利用電磁波進行無線通信，電磁波在真空中的傳播速度和光速相等，都是3×108m/s，故A錯誤，D正確；BC、電磁波的頻率越高，相同時間內(nèi)可以傳輸?shù)男畔⒃蕉啵幚頂?shù)據(jù)的速度也更快，故BC正確。故選：A。4．2020年7月31日，北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)建成暨開通儀式在北京舉行。系統(tǒng)開通以來，運行穩(wěn)定、持續(xù)為全球用戶提供優(yōu)質服務，系統(tǒng)服務能力步入世界一流行列。我們利用北斗導航系統(tǒng)接收到的導航信息是通過電磁波傳播的，這種波能（選填“能”或“不能”）在真空中傳播?！窘獯稹拷猓弘姶挪軅鬟f信息，電磁波的傳播不需要介質，可以在真空傳播，衛(wèi)星都是用電磁波傳遞信息的。北斗導航系統(tǒng)接收到的導航信息是通過電磁波波傳播的，這種波能在真空中傳播。故答案為：電磁波；能。5．打開收音機，轉動選臺的旋鈕，調到一個沒有電臺的地方，使收音機收不到電臺的廣播，然后調大音量。如圖所示，讓電池的負極與一把銼刀良好接觸，正極連接一根導線．拿著導線頭，讓它與銼刀接觸，并在銼面上滑動，這時收音機會發(fā)出“喀喀”的聲音，收音機發(fā)出聲音，說明它接收到電磁波，它是由銼刀組成的電路發(fā)出的。【解答】解：打開收音機開關，旋至沒有電臺的位置，將音量開大，將導線的一端與電池的一極相連，再將導線的另一端與電池另一極時斷時續(xù)地接觸，會聽到“喀喀”的雜音．這個實驗說明迅速變化的電流會產(chǎn)生電磁波。故答案為：電磁波。知識點2波速、波長和頻率【典例】1．如圖是電磁波家族，真空中各種電磁波的傳播速度相同。藍牙通訊使用的甲頻率是4×109Hz，消毒柜工作時使用的乙頻率是1.4×1015Hz，根據(jù)所給信息可推測（）A．甲的波長比乙的波長短 B．甲與乙都是電磁波 C．乙頻率屬于可見光 D．真空中甲比乙傳播速度大【解答】解：A、根據(jù)波速公式v＝λf可知，波速一定，頻率越高，波長越短，則甲的波長比乙的波長長，故A錯誤；B、藍牙通訊使用的電磁波是無線電波，消毒柜使用的電磁波為紫外線，無線電波、紫外線都屬于電磁波，故B正確；C、消毒柜使用的電磁波為紫外線，是不可見光，故C錯誤；D、在真空中，電磁波的傳播速度是相同的，故D錯誤。故選：B。2．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【解答】解：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，根據(jù)波速＝波長×頻率，電磁波速不變，甲的波長大，甲的頻率小，故AD錯誤，故B正確；故選：B。【變式訓練】1．電磁波的頻率與波長的大致分布如圖所示，下列說法正確的是（）A．紫外線屬于可見光 B．紅外線的波長比可見光的短 C．X射線的頻率比無線電波的低 D．可見光與γ射線在真空中的傳播速度相等【解答】解：A、人看不見紅外線和紫外線，紅外線和紫外線都屬于不可見光，故A錯誤；B、根據(jù)電磁波譜的波長順序可知，紅外線的波長比可見光的波長長，故B錯誤；C、由圖可知，體檢胸透用的X射線頻率比無線電波高，故C錯誤；D、可見光與γ射線都是電磁波，電磁波在真空中的傳播速度相同，故D正確。故選：D。2．心電圖儀通過一系列的傳感手段，將與人心跳對應的生物電流情況記錄在勻速運動的坐標紙上。我們根據(jù)測量相鄰兩波峰的時間間隔，便可計算出1min內(nèi)心臟跳動的次數(shù)（即心率）。同一臺心電圖儀正常工作時測得待檢者甲、乙的心電圖如圖所示。若甲的心率為60次/min。則我們可得出的結論是（）A．坐標紙的走紙速度為20mm/s B．乙的心率為75次/min C．甲的心率比乙的心率快 D．甲的每次心跳時間間隔為0.8s【解答】解：A、甲的心率為60次/min，所以甲的心臟跳動一次所需的時間t＝＝1次/s；由甲圖知，1s內(nèi)坐標紙通過的路程是25mm，所以從標紙走紙的速度是25mm/s，故A錯誤；B、設乙的心率為n，根據(jù)題意得，60次/min×25mm＝n×20mm解得n＝75次/min，即乙的心率為75次/min，故B正確；C、甲的心率是60次/min，乙的心率為75次/min，故甲的心率比乙的心率慢，故C錯誤；D、甲的心率是60次/min，即甲的每次心跳時間間隔為1s，故D錯誤。故選：B。3．如圖是甲、乙兩種不同電磁波的傳播圖象（甲用實線，乙用虛線表示），它們的頻率分別為f甲、f乙，則f甲＜f乙．波長λ甲＞λ乙（以上兩空均選填“＞”“＜”“＝”）。【解答】解：已知甲乙都是電磁波，電磁波的波速是相等的；由圖知，甲的波長大，乙的波長小，即λ甲＞λ乙；電磁波的波速不變，甲的波長大，根據(jù)波速＝波長×頻率，可知甲的頻率小，即f甲＜f乙。故答案為：＜；＞。4．如圖所示是收音機的調臺面板，“FM”和“AM”為兩個波段，AM波段的波長較長；該臺收音機所能接收到的最高頻率的電磁波時，線路中的電流方向每秒鐘變化2.16×108?！窘獯稹拷猓河蓤D可知FM的頻率為88～108MHz，即8.8×107Hz～1.08×108Hz；而AM的頻率范圍為530KHz～1600KHz，即5.3×105Hz～1.60×106Hz；故可得出AM頻率要小，由c＝λf得，AM段對應的波長較長；每秒鐘振動的次數(shù)叫頻率，電磁波的頻率為f＝108MHz＝1.08×108Hz，我國使用的是正弦式交流電，在一個周期之內(nèi)電流方向變化兩次，故線路中的電流方向每秒中變化2.16×108次。故答案為：AM；2.16×108。5．如圖所示為音叉在空氣中傳播時的波形圖，其中最凸起的點稱為波峰，最凹下的點稱為波谷，相鄰兩個波峰或波谷之間的距離稱為波長（符號）。波長與波速、頻率之間的關系是：波速＝波長×頻率，即v＝λf，聲音在空氣中的傳播速度是340m/s人耳聽到的頻范圍是20Hz﹣200000Hz，那么，人耳聽到聲音的波長范圍是多大？【解答】解：已知v＝340m/s，由v＝λf，可得λ1＝＝＝17m；λ2＝＝＝0.017m，則人耳聽到聲音的波長范圍是0.017m～17m之間。答：人耳聽到聲音的波長范圍是0.017m～17m之間。6．閱讀短文，回答問題大家都見過水波，光也是一種波。不同顏色的光的波長不阿。波長和頻率是波的兩個重要參數(shù)，真空中光波的波速為c，它等于波長λ和頻率f的乘積，即c＝λf，公式中頻率的單位是赫茲（Hz），波長的單位是米（m），波速的單位是m/s。人眼可以接收到的光波，其波長大約在380nm至780nm之間，稱為可見光。大氣對光的散射有一個特點：波長較短的光容易被散射，波長較長的光不容易被散射。天空是藍色的，這是因為大氣對陽光中波長較短的藍光散射得較多。傍晚的太陽顏色發(fā)紅，這是因為傍晚的陽光要穿過厚厚的大氣層，藍光、紫光大部分都被款射掉了，剩下波長較長的紅光、橙光透過大氣射入我們的眼睛。（1）牛頓（填物理學家名字）在1666年最先利用三棱鏡觀察到光的色散，證明了白光不是單色光。（2）c＝3×108m/s，真空中一束光波的波長為500nm，則這束波的頻率是6×1014Hz。（3）色光的三原色是紅、綠、藍。紅光的頻率比藍光低（選填“高”或“低”）。（4）紅外線的波長可能是D。A.630nmB.400nmC.700nmD.1μm（5）大霧彌漫時，汽車司機必須開亮霧燈才能保證安全，霧燈的光不容易被空氣散射，有較強的穿透作用，能讓更遠處的人看到。那么，霧燈常用CA．藍光B．紫光C．黃光D．白光【解答】解：（1）當太陽光經(jīng)過三棱鏡后，會分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種單色光，這就是英國物理學家牛頓所做的光的色散實驗，他證明了白光不是單色光。（2）光在真空的傳播速度c＝3×108m/s，由c＝λf可得，真空中一束光波的波長為500nm，這束波的頻率f＝＝＝6×1014Hz，（3）色光的三原色是紅、綠、藍。根據(jù)不同的電磁波的頻率排列特點可知，紅光的頻率最低，藍光頻率最高。（4）紅外線的頻率比較低，波長較長，由A.630nm；B.400nm；C.700nm；D.1μm可知，波長最長的是1μm，故紅外線的波長可能是D。（5）霧燈最好用黃色的光，因為霧燈的光應該不容易被空氣散射，這樣才有較強的穿透能力，才能讓更遠的人看到；紅光和黃光波長較長不容易散射，人眼對紅光的敏感程度不如黃光，所以霧燈采用黃光。故答案為：（1）牛頓；（2）3×108；6×1014；（3）綠；低；（4）D；（5）C。知識點3無線電【典例】1．如圖是無線電廣播工作過程的簡易圖。話筒把播音員的聲信號轉換成電信號，調制器把音頻信號加載到高頻電流上發(fā)射到空中，收音機接收到各種電磁波并從中選出特定頻率的信號。通過解調將音頻信號留下，通過揚聲器把播音員的聲音從收音機播放出來?！窘獯稹拷猓涸捦矊⒙曅盘栟D化為音頻電信號，而后該信號經(jīng)調制器后加載在高頻電磁波上，然后由天線發(fā)射到空中；收音機接收裝置收到空中的各種電磁波，并通過調諧器從眾多的電磁波中找出特定頻率的信號，通過調諧器選出音頻電信號，送到揚聲器即可發(fā)出聲音。故答案為：聲信號；電；高頻；音頻；揚聲器。【變式訓練】1．2017年3月，在北京人民大會堂召開的全國兩會圓滿結束，“開放的大門不關，改革的腳步不停”，這是今年全國人民兩會上最強的聲音，全國人民通過收聽廣播、觀看電視了解兩會的消息，倍感振奮。關于廣播和電視信號，下列說法正確的是（）A．廣播信號是超聲波 B．廣播信號是次聲波 C．電視信號是電磁波 D．電視信號是聲波【解答】解：廣播信號和電視信號都是利用電磁波來傳遞信息的，故C正確，ABD錯誤。故選：C。2．如圖為老式電話機的原理圖。炭粒話筒相當于一個變阻器，膜片振動把炭粒壓緊和放松時，相當于圖中膜片帶動滑動頭左右移動，使滑動變阻器的電阻發(fā)生周期性變化，引起電路中的電流發(fā)生相應的周期變化。聽筒中有一個電磁鐵，當線圈中的電流周期性變化時，它對旁邊鐵質膜片的引力也隨著改變，使膜片來回運動。設圖示位置話筒膜片。聽筒膜片均靜止。以下說法正確的是（）A．炭粒話筒的作用是通過電磁感應原理把聲音信號轉換成變化的電流 B．聽筒中膜片往返運動的頻率跟話筒中膜片運動的頻率不同 C．鐵膜聽筒的原理相當于發(fā)電機，線圈在磁場中受力運動 D．話筒膜片從圖示位置左移時，對方聽筒膜片應會右移【解答】解：A、炭粒話筒的作用是通過聲音的振動引起炭粒電阻的變化，把聲音信號轉換成變化的電流，故A錯誤；B、聽筒中膜片往返運動的頻率跟話筒中膜片運動的頻率相同，這樣才能保證聲音不會“失真”，故B錯誤；C、聽筒是通過變化的電流產(chǎn)生變化的磁場，從而使吸引鐵片的力變化，引起鐵膜振動，把電信號轉化成聲音的信號的，故C錯誤；D、讀圖可知，話筒膜片從圖示位置左移時，變阻器接入電路的電阻變大，則電路中電流變小，右側電磁鐵的磁性減弱，對鐵膜聽筒的吸引力變小，所以對方聽筒膜片應會右移，故D正確。故選：D。3．5G網(wǎng)絡是第五代移動通信網(wǎng)絡的簡稱，其采用的電磁波頻率比4G網(wǎng)絡更高，網(wǎng)絡下載速度比4G網(wǎng)絡快數(shù)百倍。以下關于5G網(wǎng)絡的說法錯誤的是（）A．5G網(wǎng)絡信號可以在真空中傳播 B．5G網(wǎng)絡在空氣中的傳播速度是340m/s C．5G電磁波的波長比4G更短 D．5G網(wǎng)絡使用微波進行傳遞信息【解答】解：A、5G網(wǎng)絡是通過電磁波來傳輸信息，電磁波可以在真空中傳播，故A正確；B、電磁波在真空或空氣中的傳播速度是3×108m/s，故B錯誤；C、電磁波在真空中傳播速度是c＝3×108確定不變的，由于c＝fλ，因此頻率高的波長短、頻率低的波長長，所以5G電磁波的波長比4G更短，故C正確；D、5G網(wǎng)絡使用微波進行傳遞信息，故D正確。故選：B。4．閱讀材料，回答問題：光纖光纖是光導纖維的簡寫，是一種由玻璃或塑料制成的纖維，可作為光傳導工具如圖所示，光可以從彎曲的光纖的一端傳到另一端，而不會“溜”出光纖。光在玻璃纖維中每次由光纖內(nèi)層的玻璃射向外層的分界面時，只會發(fā)生反射，而沒有折射。這是因為光從玻璃斜射入空氣中時，折射角大于入射角。當入射角增加到某一角度時，折射角先達到90°，此時的入射角叫臨界角，入射角再增大時，折射光消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫光的全反射。（1）光在光纖中傳播時路線是折線（填“折線”或“弧線”）。（2）光從玻璃進入空氣，如果臨界角為46°，以下列角度入射的光線中，能發(fā)生全反射的是D。A.30°B.42°C.