电磁波和无线电通信

电磁波和无线电通信一、知识点知识点1电磁波的产生（1）电流的迅速变化会在周围空间激起电磁波，不变化的电流不能激起电磁波；（2）可以在真空中或者介质中通过变化的电场和磁场相互激发，形成电磁波．知识点2电磁波的传播与应用电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在固体、液体、气体中传播，也可以在真空中传播。知识点3波速、波长和频率的关系波速＝波长×频率，用符号表示为：c＝λf①c是波速，在真空中是定值，c＝3×108m/s；②λ是波长，相邻两个波峰或波谷之间的距离，单位是m；③f是频率，表示单位时间振动的次数，单位是Hz，1kHz＝103Hz，1MHz＝106Hz．知识点4音频、视频和射频信号（1）由声音变成的电信号，它的频率跟声音的频率相同，在几十赫到几千赫之间，叫音频信号．（2）由图象变成的电信号，它的频率在几赫到几兆赫之间，叫视频信号．（3）音频电流和视频电流在空间激发电磁波的能力能很差，需要把它们加载到具有更好的发射能力的电流上，才能发射到天空中，这种电流的频率更高，这种更高频率的电流叫做射频．知识点5调制、调谐和解调无线电广播信号发射时用到调制器；接收时用到调谐器和检波器．（1）调制器作用：调制，把音频电信号加载到高频电流上．（2）调谐器作用：调谐，选出特定频率的信号，即选台．检波器作用：检波，取出所需要的信号．解调器：比检波的范围更广，中考不必考虑二者区别．知识点6无线电广播的发射和接收无线电广播的发射由广播电台完成；接收由收音机完成．（1）发射过程话筒：把播音员的声音信号转换成电信号．调制器：把音频电信号加载到高频电流上．天线：通过天线发射到空中（2）接收过程天线：接收到各种各样的电磁波．调谐器：转动调谐器的旋钮，即选台，可以从中选出特定频率的信号．检波器：收音机内的电子电路再把音频信号从中取出来．扬声器：把音频信号转换成声音．知识点7移动通信（1）原理：移动电话能将我们的声音信息用电磁波发射到空中，同时它也能在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息．（2）特点：体积很小，发射功率不大；天线简单，灵敏度不高．必须建立基地台．（3）无线电话：由主机和手机组成．它们之间通过无线电波沟通，主机接在市话网上，相当于基地台，手机不能离座机太远．知识点8网络通信（1）网络通信是计算机技术和通信技术相结合而形成的一种新型的通信方式，主要是满足数据通信的需要．（2）目前人们经常使用的网络通信形式是电子邮件，每个电子邮箱都有自己的“地址”，这样才能把邮件送到正确的地方，电子信箱地址的格式为：用户名、符号@、域名．（3）目前网络通信广泛应用于购物、查阅资料、远程教育、远程医疗等方面．知识点9光纤通信（1）概念：利用携带信息的激光从光导纤维的一端射入，经内壁多次反射，从另一端射出．这样就把它携带的信息传递到了远方．这种通信方式叫做光线通信．（2）光导纤维：是很细的玻璃丝，它有内、外两层，由于内外层的折射本领不一样，光在光纤中通过时（如图所示），发生全反射，光就不会跑到外层了．知识点10卫星中继通信（1）概念：利用地球同步通信卫星作微波中继站，把地面站送来的信号接收，并进行放大，然后转发给另外的地面站，实现信息的传递．（2）卫星通信系统由通信卫星、地面站、和传输系统组成，在地球周围均匀地布置3颗同步卫星，就可以实现全球通信．二、精选练习题知识点1电磁波【典例】1．关于电磁波的产生，下列说法正确的是（）A．任何通电导体周围空间都会产生电磁波 B．照明线路周围不会产生电磁波 C．直流电在通断过程中会产生电磁波 D．日光灯启动不会产生电磁波2．超声波和电磁波都可以传递信息，下列关于它们的说法中正确的是（）A．超声波和电磁波都是由物体振动产生的 B．超声波和电磁波都可以在真空中传播 C．电磁波在空气中的传播速度远比超声波在空气中的传播速度大 D．声呐和雷达都是利用了电磁波反射的原理【变式训练】1．下列几种情况中，会产生电磁波的是（）A．用电锯锯铝材时溅出火花 B．用声呐探测海底时接收到海底反射回来的波 C．敲击音叉时，音叉高速振动 D．家庭电路中开灯或关灯的瞬间2．2021年5月15日，我国“天问一号”火星探测器稳稳降落在火星的乌托邦平原，探测器经过借助火星大气进行气动减速等一系列减速措施后，再经过反推发电机进行动力减速，距离火星表面100m时，进入悬停阶段，完成精准避障和缓速下降后抵达火星表面，如图所示，下列判断错误的是（）A．悬停阶段，探测器相对于火星表面是静止的 B．探测器与地面控制系统间靠超声波传递信息 C．落地后，探测器的影子是光的直线传播形成的 D．随探测器一起登录的“祝融号”火星车质量和地球上一样3．5G通信技术是指第五代移动通信系统，我国在5G通信技术方面处于世界领先地位。5G网络比4G网络有更大的容量和更快的数据处理速度，它能够将目前无线通信技术拓展到人与物无线相连。关于5G与4G的下列说法错误的是（）A．5G传播电磁波的速度比4G的快 B．5G比4G传输处理数据的容量更大 C．5G比4G处理数据的速度更快 D．5G和4G都是利用电磁波进行无线通信4．2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京举行。系统开通以来，运行稳定、持续为全球用户提供优质服务，系统服务能力步入世界一流行列。我们利用北斗导航系统接收到的导航信息是通过波传播的，这种波（选填“能”或“不能”）在真空中传播。5．打开收音机，转动选台的旋钮，调到一个没有电台的地方，使收音机收不到电台的广播，然后调大音量。如图所示，让电池的负极与一把锉刀良好接触，正极连接一根导线．拿着导线头，让它与锉刀接触，并在锉面上滑动，这时收音机会发出“喀喀”的声音，收音机发出声音，说明它接收到，它是由锉刀组成的电路发出的。知识点2波速、波长和频率【典例】1．如图是电磁波家族，真空中各种电磁波的传播速度相同。蓝牙通讯使用的甲频率是4×109Hz，消毒柜工作时使用的乙频率是1.4×1015Hz，根据所给信息可推测（）A．甲的波长比乙的波长短 B．甲与乙都是电磁波 C．乙频率属于可见光 D．真空中甲比乙传播速度大2．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【变式训练】1．电磁波的频率与波长的大致分布如图所示，下列说法正确的是（）A．紫外线属于可见光 B．红外线的波长比可见光的短 C．X射线的频率比无线电波的低 D．可见光与γ射线在真空中的传播速度相等2．心电图仪通过一系列的传感手段，将与人心跳对应的生物电流情况记录在匀速运动的坐标纸上。我们根据测量相邻两波峰的时间间隔，便可计算出1min内心脏跳动的次数（即心率）。同一台心电图仪正常工作时测得待检者甲、乙的心电图如图所示。若甲的心率为60次/min。则我们可得出的结论是（）A．坐标纸的走纸速度为20mm/s B．乙的心率为75次/min C．甲的心率比乙的心率快 D．甲的每次心跳时间间隔为0.8s3．如图是甲、乙两种不同电磁波的传播图象（甲用实线，乙用虚线表示），它们的频率分别为f甲、f乙，则f甲f乙．波长λ甲λ乙（以上两空均选填“＞”“＜”“＝”）。4．如图所示是收音机的调台面板，“FM”和“AM”为两个波段，波段的波长较长；该台收音机所能接收到的最高频率的电磁波时，线路中的电流方向每秒钟变化。5．如图所示为音叉在空气中传播时的波形图，其中最凸起的点称为波峰，最凹下的点称为波谷，相邻两个波峰或波谷之间的距离称为波长（符号）。波长与波速、频率之间的关系是：波速＝波长×频率，即v＝λf，声音在空气中的传播速度是340m/s人耳听到的频范围是20Hz﹣200000Hz，那么，人耳听到声音的波长范围是多大？6．阅读短文，回答问题大家都见过水波，光也是一种波。不同颜色的光的波长不阿。波长和频率是波的两个重要参数，真空中光波的波速为c，它等于波长λ和频率f的乘积，即c＝λf，公式中频率的单位是赫兹（Hz），波长的单位是米（m），波速的单位是m/s。人眼可以接收到的光波，其波长大约在380nm至780nm之间，称为可见光。大气对光的散射有一个特点：波长较短的光容易被散射，波长较长的光不容易被散射。天空是蓝色的，这是因为大气对阳光中波长较短的蓝光散射得较多。傍晚的太阳颜色发红，这是因为傍晚的阳光要穿过厚厚的大气层，蓝光、紫光大部分都被款射掉了，剩下波长较长的红光、橙光透过大气射入我们的眼睛。（1）（填物理学家名字）在1666年最先利用三棱镜观察到光的色散，证明了白光不是单色光。（2）c＝m/s，真空中一束光波的波长为500nm，则这束波的频率是Hz。（3）色光的三原色是红、、蓝。红光的频率比蓝光（选填“高”或“低”）。（4）红外线的波长可能是。A.630nmB.400nmC.700nmD.1μm（5）大雾弥漫时，汽车司机必须开亮雾灯才能保证安全，雾灯的光不容易被空气散射，有较强的穿透作用，能让更远处的人看到。那么，雾灯常用A．蓝光B．紫光C．黄光D．白光知识点3无线电【典例】1．如图是无线电广播工作过程的简易图。话筒把播音员的转换成信号，调制器把音频信号加载到电流上发射到空中，收音机接收到各种电磁波并从中选出特定频率的信号。通过解调将信号留下，通过把播音员的声音从收音机播放出来。【变式训练】1．2017年3月，在北京人民大会堂召开的全国两会圆满结束，“开放的大门不关，改革的脚步不停”，这是今年全国人民两会上最强的声音，全国人民通过收听广播、观看电视了解两会的消息，倍感振奋。关于广播和电视信号，下列说法正确的是（）A．广播信号是超声波 B．广播信号是次声波 C．电视信号是电磁波 D．电视信号是声波2．如图为老式电话机的原理图。炭粒话筒相当于一个变阻器，膜片振动把炭粒压紧和放松时，相当于图中膜片带动滑动头左右移动，使滑动变阻器的电阻发生周期性变化，引起电路中的电流发生相应的周期变化。听筒中有一个电磁铁，当线圈中的电流周期性变化时，它对旁边铁质膜片的引力也随着改变，使膜片来回运动。设图示位置话筒膜片。听筒膜片均静止。以下说法正确的是（）A．炭粒话筒的作用是通过电磁感应原理把声音信号转换成变化的电流 B．听筒中膜片往返运动的频率跟话筒中膜片运动的频率不同 C．铁膜听筒的原理相当于发电机，线圈在磁场中受力运动 D．话筒膜片从图示位置左移时，对方听筒膜片应会右移3．5G网络是第五代移动通信网络的简称，其采用的电磁波频率比4G网络更高，网络下载速度比4G网络快数百倍。以下关于5G网络的说法错误的是（）A．5G网络信号可以在真空中传播 B．5G网络在空气中的传播速度是340m/s C．5G电磁波的波长比4G更短 D．5G网络使用微波进行传递信息4．阅读材料，回答问题：光纤光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具如图所示，光可以从弯曲的光纤的一端传到另一端，而不会“溜”出光纤。光在玻璃纤维中每次由光纤内层的玻璃射向外层的分界面时，只会发生反射，而没有折射。这是因为光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角。当入射角增加到某一角度时，折射角先达到90°，此时的入射角叫临界角，入射角再增大时，折射光消失，只剩下反射光，这种现象叫光的全反射。（1）光在光纤中传播时路线是（填“折线”或“弧线”）。（2）光从玻璃进入空气，如果临界角为46°，以下列角度入射的光线中，能发生全反射的是。A.30°B.42°C.45°D.50°（3）当光从空气射向玻璃，（填“会”或“