17.2电磁波及其传播

17.2电磁波及其传播1．如图，把放在广口瓶中，拨通，铃响，屏幕发光；用抽气机把广口瓶内抽成真空，再拨通，听不到铃响，但屏幕仍发光。说明真空传递声音，真空传递电磁波。（选填“能”或“不能”）【答案】不能能【解析】[1]听不到铃响，说明真空不能传声。[2]屏幕发光，表示接收到了电磁波，说明真空能传递电磁波。2．如图，取一节旧的干电池和一根导线，靠近收音机，将导线的一端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断时续地接触。从收音机里听到了“咔嚓、咔嚓”的声音，这个现象反映了迅速变化的电流能在周围的空间中产生。如果把收音机放入一个密闭的金属盒中，进行同样的操作，（选填“能”或“不能”）听到咔嚓声，这说明密闭的金属容器能电磁波。【答案】电磁波不能屏蔽【解析】[1]收音机里听到了“咔嚓、咔嚓”的声音，表示收音机接收到了电磁波，说明导线中电流的迅速变化能在周围的空间中产生电磁波。[2]把收音机放入一个密闭的金属盒中，进行同样的操作，不能听到咔嚓声，表示收音机接收不到电磁波，说明密闭的金属容器对电磁波有屏蔽作用。3．救护车内消毒灯是利用（红外线/紫外线）进行消毒的，车载导航系统是通过波来传递信息的，这种波在真空中传播的速度为m/s。【答案】紫外线电磁3×108【解析】[1]救护车内消毒灯是利用紫外线进行消毒的。[2][3]车载导航系统是通过电磁波来传递信息的，这种波在真空中传播的速度为3×108m/s。4．是利用传输信号实现通讯的，该信号（可以/不可以）在真空中传播。相同时间内，5G通讯传输的信息量约为4G的10倍。在相同介质中，5G信号的传播速度（大于/等于/小于）4G信号的传播速度。【答案】电磁波可以等于【解析】[1][2]是利用电磁波传输信号实现通讯的，该信号可以在真空中传播。[3]在相同的介质中，电磁波的传播速度相同，所以5G信号的传播速度等于4G信号的传播速度。5．周末爸爸开车带小军去奶奶家，途中听到汽车上的导航提示：前方路段拥堵，预计通行时间大约需要2分钟！导航是利用获取信息；到了奶奶家，爸爸倒车停车时，小军听到“嘀嘀”的警示音，倒车雷达是利用传递信息（以上两空均填“超声波”或“电磁波”）。【答案】电磁波超声波【解析】[1]电磁波可以在真空中传播，故小汽车“GPS导航”是利用电磁波来传递信息的。[2]汽车的倒车雷达是利用超声波来工作的；这是利用声波可以传递信息；6．遥感卫星利用（选填“红外线”或“紫外线”）遥感设备探测海水温度，再通过把信息传输到地球。【答案】红外线电磁波【解析】[1][2]遥感卫星利用红外线遥感设备探测海水温度，再通过电磁波把信息传输到地球。7．如图1是电磁波家族。智能与智能手环的“近场通讯”使用1.356×107Hz这个波段的无线电波进行通讯如图2。智能手环的数据到是利用（选填“红外线”、“电磁波”或“超声波”）来传输的。在耳塞孔插入红外线发射器，变身传统的电视遥控器。发出红外线传播速度（选填“大于”、“等于”或“小于”）近场通信的传播速度，而红外线的波长较近场通信的波长（选填“长”或“短”）。【答案】电磁波等于短【解析】[1]电磁波的传播不需要介质，智能手环的数据到是利用电磁波来传输的。[2]发出红外线和近场通信都是电磁波，故传播速度相同。[3]由图可知“近场通讯”的频率低于红外线的频率，根据c＝λf可知，频率越高，波长越短，故红外线的波长较近场通信的短。8．如图所示，无线路由器是一种支持有线和无线连接的网络设备，目前市场上有2.4G和5G等型号。它可以通过（选填“电磁波”或“超声波”）实现无线连接，2.4G和5G代表采用的频率大小，那么（选填“2.4G”或“5G”）型号的路由器在相同时间内传输的信息量更多。【答案】电磁波5G【解析】[1]无线路由器能实现与设备的无线连接，是通过电磁波来传递信号的。[2]电磁波在真空中传播速度是c＝3×108m/s是不变的，由c＝λf可知，频率高的波长短、频率低的波长长，所以5G电磁波的波长比2.4G更短，频率更高，传输的信息量更多。9．电磁波家族成员很多，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、Υ射线等，它们与人类生活息息相关。例如：电视机的遥控器就是利用来工作的；某电台发射的电磁波波长为3m，其频率是MHz。【答案】红外线100【解析】[1]电视机的遥控器是利用红外线来工作的。[2]电磁波的波速是3×108m/s，由c＝λf可知，电磁波的频率为。10．如图所示为某一波源在介质中形成的波形图，已知该波源振动频率为20Hz。由相关信息可得，波长是m，周期是s，波速是m/s。【答案】0.80.0516【解析】[1]由图可知，波长λ=80cm＝0.8m。[2]周期为。[3]波速为v＝λf＝0.8m×20Hz＝16m/s。11．关于电磁波与信息技术，下列说法正确的是（）A．只能接收电磁波，不能发射电磁波 B．声呐是利用电磁波来探测鱼群的 C．在真空中，无线电波的传播速度和光的传播速度相等 D．电磁波不能在固体中传播【答案】C【解析】A．既能接收电磁波，又能发射电磁波，故A错误；B．声呐是利用超声波来探测鱼群的，故B错误；C．在真空中，无线电波的传播速度和光的传播速度是相等的，故C正确；D．电磁波可以在固体中传播，故D错误。12．2023年3月2日，我们在电视上看到了神舟十五号航天员乘组完成第二次出舱活动的画面（如图所示）。下列有关说法正确的是（）A．我们能在电视上看到航天员出舱的画面是利用了超声波 B．天宫空间站发出的电磁波在真空中的传播速度是340m/s C．舱内航天员能面对面讲话，说明声音可以在真空中传播 D．太空中的航天员能与地面人员进行交流，说明电磁波可以传递信息【答案】D【解析】A．我们能在电视上看到航天员出舱的画面是利用了电磁波传递信息，超声波不能在真空中传递，故A错误；B．天宫空间站发出的电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s，故B错误；C．舱内航天员能面对面讲话，因为舱内有空气，可以传声，声音不能在真空中传播，故C错误；D．太空中的航天员能与地面人员进行交流，说明电磁波可以传递信息，故D正确。13．我国科研团队利用FAST（500米口径球面射电望远镜）发现了世界首例持续活跃的快速射电暴。快速射电暴（FRB）是宇宙无线电波段最剧烈的爆发现象。下列说法正确的是（）A．无线电波只能在真空中传播 B．无线电波的传播速度小于光的传播速度 C．如果有外星人，FAST可以收到外星人利用电磁波给我们传递的信息 D．FAST可先后收到火星、月球、太阳系外的脉冲星同时发出的无线电波【答案】C【解析】A．无线电波可以在真空和其它介质中传播，故A错误；B．无线电波的传播速度等于光的传播速度，故B错误；C．如果有外星人，FAST可以收到外星人利用电磁波给我们传递的信息，故C正确；D．由可知：FAST可先后收到月球、火星、太阳系外的脉冲星同时发出的无线电波，故D错误。14．据了解，到2022年山东将建成“5G”基站多达数万个，实现“5G”网络乡镇以上区域连续覆盖。“5G”通过电磁波与基站之间进行信息传递，以下有关说法中错误的是（）A．电磁波既能传递信息也能传递能量 B．“5G”采用了比“4G”频率更高的电磁波来传输信息 C．“5G”比“4G”传递信息更快，是因为它所使用的电磁波的波速更快 D．即使先进的“5G”，使用过程中也会发热，是因为工作过程中部分电能转化为内能【答案】C【解析】A．电磁波既可以传递信息，又可以传递能量，例如：太阳光属于电磁波的范畴，可以传递能量，故A正确，不符合题意；B．“5G”采用了比“4G”频率更高的电磁波来传递信息，故B正确，不符合题意；C．电磁波可以在真空中进行传播，电磁波在真空中的传播速度和光速相等，都是3×108m/s，故C错误，符合题意；D．在使用的过程中，由于有一定的电阻，根据焦耳定律可知，会产生一定的热量，即一部分电能转化为内能，故D正确，不符合题意。15．关于电磁波，下列说法正确的是（）A．5G通信是利用电磁波来传递信息的 B．我国的北斗卫星定位系统是利用超声波进行定位的 C．电磁波在真空中的传播速度是340m/s D．遥控器发出的红外线不是电磁波【答案】A【解析】A．5G通信是利用电磁波来传递信息的，故A正确；B．我国的北斗卫星定位系统是利用电磁波来定位的，故B错误；C．电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s，故C错误；D．遥控器发出的红外线是电磁波，故D错误。16．关于电磁波的产生，下列说法中正确的是（）A．导线中没有电流，可以在空间激起电磁波 B．导线中有电流，就可以在空间激起电磁波 C．导线中有迅速变化的电流就可以在空间激起电磁波 D．以上三种情况都可以产生电磁波【答案】C【解析】导线中有迅速变化的电流就可以在空间激起电磁波，故C正确，ABD错误。17．杭州第19届亚运会上某运动员参加激烈地短跑比赛之后测量了一下自己的脉搏，每分钟测得的脉搏数为120跳。下列说法中正确的是（）A．脉搏的频率为120Hz B．脉搏的频率为2Hz C．脉搏的周期为2s D．脉搏的周期为1min【答案】B【解析】AB．频率是指每秒跳动的次数，由题意可知，运动员每分钟测得的脉搏数为120跳，则脉搏的频率为，故A错误，B正确；CD．因为周期和频率互为倒数关系，所以脉搏的周期为，故CD错误。18．智能的“蓝牙”功能使用2.4×109Hz这个波段的电磁波进行通讯，如图所示是电磁波家族，则下列表述正确的是（）A．“蓝牙”功能使用的电磁波是蓝光，所以叫“蓝”牙 B．“蓝牙”功能使用的电磁波在真空中传播速度比紫外线要快 C．“蓝牙”功能使用的电磁波的频率比X射线的频率高 D．“蓝牙”功能使用的电磁波的波长比红外线的波长长【答案】D【解析】A．“蓝牙”功能使用2.4×109Hz这个波段的电磁波，在无线电波的范围内，不在可见光范围，故A错误；B．电磁波在真空中传播速度为一定值3.0×108m/s，故B错误；CD．根据v＝λf，v为定值，所以波长与频率成反比，由图可知，“蓝牙”功能使用的电磁波的频率比红外线、X射线的频率低，波长比红外线、X射线长，故C错误、D正确。19．图中是甲、乙两种不同电磁波的传播图像，下列说法正确的是（）A．甲、乙两种电磁波的振动频率相同 B．甲电磁波振动的波长较长 C．甲电磁波的传播速度较快 D．甲电磁波振动的频率较大【答案】B【解析】C．甲、乙都是电磁波，电磁波速是相等的，故C错误；ABD．两个相邻的波峰或波谷之间的距离是波长，由图知，甲的波长大，乙的波长小，由v＝λf可知，电磁波速不变，甲的波长大，甲的频率小，故AD错误，故B正确。20．研究表明，当空气中颗粒的直径越接近可见光的波长（波在一个周期内传播的距离叫做波长），颗粒对光的“消光”能力就越强，空气中PM2.5颗粒是灰霾天能见度降低的主要原因。已知波速等于波长与频率的乘积，若可见光的频率约为5×1014Hz，则可以推算出PM2.5中对能见度造成较大影响的颗粒直径与下列哪一个值最接近（）A．2.5μm B．0.5μm C．0.6μm D．6μm【答案】C【解析】由c＝λf可知，空气中PM2.5颗粒的直径为，故ABD不符合题意、C符合题意。21．小明同学在“探究电磁波的特性”的实验过程中，他进行了如下实验：（1）他先将放在真空罩中，用抽气机抽去罩中的空气。打呼叫罩内的，（填“能”或“不能”）接收到呼叫信号，这证明。（2）他又将放在金属容器（如饼干筒）中，打呼叫容器中的。这时（填“能”或“不能”）接收到呼叫信号，然后再将放在塑料容器或纸容器中，再打呼叫容器中的，这时（填“能”或“不能”）接收到呼叫信号。这说明。（3）小明发现，爸爸使用导航，当车开到隧道里时，导航总是提醒信号弱。根据以上探究活动，你能否解释在隧道里，有时会接收不到信号或接收到的信号较弱的原因？答：。【答案】（1）能电磁波能在真空中传播（2）不能能金属容器能屏蔽电磁波（3）隧道对电磁波有屏蔽作用【解析】（1）[1][2]因为电磁波能在真空中传播。故用抽气机抽去罩中的空气，打呼叫罩内的，也能收到呼叫信号。（2）[3][4][5]因为电磁波遇到金属会被反射。将放在金属容器（如饼干筒）中，打呼叫容器中的，这时不能收到呼叫信号；因为电磁波遇到绝缘材料会像光透过玻璃一样穿透，所以将放在塑料容器或纸容器中，再打呼叫容器中的，这时，能收到呼叫信号，这说明金属容器能屏蔽电磁波。（3）[6]在隧道中，周围有钢筋等金属材料，隧道对电磁波有屏蔽作用，故收不到信号或信号弱。22．首届世界5G大会于2019年11月在北京举行。本次大会以“5G改变世界，5G创造未来”为主题，以“国际化、高端化、专业化”为特色，以推进国内外5G应用发展为主线，推出了“智慧城市”、“智慧交通”、“智能制造”、“智慧医疗”等六大主题展览，以及5G仿生机器狗等“黑科技”，描述了5G为社会和生活带来的改变。“5G”代表什么呢？5G是第五代移动通信技术的简称，是最新一代蜂窝移动通信技术。它的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接，也是继4G系统之后的延伸。5G网络的优势，在于数据传输速率远远高于以往的蜂窝网络，比当前的有线互联网还要快。另一个优点是较低的网络延迟，响应时间低于1毫秒。由于数据传输更快，5G网络将不仅仅能为用户提供服务，而且还将成为家庭和办公网络的提供商，与有线网络提供商形成竞争。博大精深的无线通信技术中的奥秘是什么呢？它全部都蕴含在物理学的基本公式“c＝λf”中，即“光速＝波长×频率”，在国际单位制中，波长的单位为“米（m）”，频率的单位为“赫兹（Hz）”。电磁波的功能特性是由它的频率决定的，不同频率的电磁波，有不同的用途。频率越高，能使用的频率资源越丰富，其传输速率就越高，同时，频率越高，波长越短，越趋近于直线传播，绕射能力越差，在传播介质中的衰减也越大。由于5G技术采用了高频段传输，其最大的问题就是传输距离大幅缩短，覆盖能力大幅减弱。为了解决这一问题，需要增加覆盖同一区域的5G基站的数量。全国已经建设5G基站11.3万个，将来会更多，将来我们身边将会出现很多的“微基站”、“天线阵列”，这样同一基站下的两个用户就可以不通过基站直接实现间的传输。5G的应用并不仅仅局限于消费端，更广阔的市场在于工业互联网领域的应用，如5G智慧工厂、自动驾驶等。目前，自动驾驶是市场焦点之一，车辆利用5G通讯网络可在一、两公里之外提前感知交通信号灯，为无人驾驶提供支持。另外，中国联通已与中国商飞共同打造了5G智慧工厂，实现了飞机制造质量、效率和动力的大幅提升。阅读上文，回答下列问题：（1）车辆利用5G通讯网络可在一、两公里之外提前感知交通信号灯，为无人驾驶提供支持。如图所示，是用于路口的5G指示灯，则红黄绿指示灯的连接方式以及5G通讯传递信息的形式分别为。A．串联、超声波B．串联、电磁波C．并联、超声波D．并联、电磁波（2）电磁波在真空中的传播速度为m/s。若使用频率为25吉赫兹（GHz）的电磁波进行5G商用的频段试验，其中1GHz＝109Hz，请利用短文中的知识，计算5G商用电磁波的波长为m。（3）5G技术高频段传输数据遇到的困难是什么。【答案】（1）D（2）3×1080.012（3）传输距离大幅缩短，覆盖能力大幅减弱【解析】（1）[1]根据生活经验可知，交通指示灯中的三个灯不会同时亮，即可以单独工作，且工作时互不影响，所以可以判断出红黄绿指示灯是并联的；5G通讯是利用电磁波来传递信息的，故选D。（2）[2]电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s。[3]5G商用电磁波频率为25GHz＝25×109Hz，且c＝3×108m/s，由c＝λf可知，5G商用电磁波的波长为。（3）[4]由短文材料可知，5G技术高频段传输数据遇到的困难是传输距离大幅缩短，覆盖能力大幅减弱。23．阅读短文，回答问题。信号屏蔽器随着高科技的日新月异，为防止考试作弊，每个考场都会放置一个信号屏蔽器。那么信号屏蔽器的原理是什么呢？工作时是在一定的频率范围内，和基站通过无线电波联接起来，以一定的波特率和调制方式完成数据和声音的传输。信号屏蔽器针对通信的原理，屏蔽器在工作过程中以一定的速度从低端频率向高端频率扫描。该扫描速度可以在接收报文信号中形成乱码干扰，不能检测出从基站发出的正常数据，使不能与基站建立联接，达到屏蔽信号的目的。表现为搜索网络无信号、无服务系统等现象。现在随着5G的普及，屏蔽器相应地出现了5G全频段信号屏蔽