电磁波和无线电通信解析

电磁波和无线电通信解析知识点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【解答】解：A、迅速变化的电流周围产生电磁波，并不是任何通电导体周围空间都会产生电磁波，故A错误；B、照明线路中是50Hz的交流电，电流方向迅速变化，所以周围会产生电磁波，故B错误；C、直流电在通断过程中会产生电磁波，故C正确；D、迅速变化的电流周围产生电磁波，日光灯启动也会产生电磁波，故D错误。故选：C。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【解答】解：A、水波、声波是由物体的振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的，故A错误；B、声波、电磁波都能传递信息，声波的传播需要介质，电磁波可以在真空传播，故B错误；C、声波、超声波的传播速度与声音的传播速度相同，电磁波的传播速度与光速相同，故C正确；D、雷达是利用电磁波反射的原理，声呐是利用声波的反射原理，故D错误。故选：C。【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【解答】解：A、用电锯锯铝材时溅出火花，是摩擦生热，故A错误。B、用声呐探测海底时接收到海底反射来的波，是超声波的应用。故B错误。C、敲击音叉时，音叉高速振动，这是声音的产生。故C错误。D、家庭电路中开灯或关灯的瞬间，有电流变化，会激起电磁波，故D正确。故选：D。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【解答】解：A、悬停时探测器与地面的相对位置不发生变化，即探测器相对于火星是静止的，故A正确；B、火星与地球之间是真空，需要靠电磁波传递信息，故B错误；C、影子的形成是由于光沿直线传播形成的，故C正确；D、质量不会随着空间位置的变化而变化，随探测器一起登录的“祝融号”火星车质量和地球上一样，故D正确。故选：B。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【解答】解：AD、5G和4G都是利用电磁波进行无线通信，电磁波在真空中的传播速度和光速相等，都是3×108m/s，故A错误，D正确；BC、电磁波的频率越高，相同时间内可以传输的信息越多，处理数据的速度也更快，故BC正确。故选：A。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电磁波传播的，这种波能（选填“能”或“不能”）在真空中传播。【解答】解：电磁波能传递信息，电磁波的传播不需要介质，可以在真空传播，卫星都是用电磁波传递信息的。北斗导航系统接收到的导航信息是通过电磁波波传播的，这种波能在真空中传播。故答案为：电磁波；能。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，说明它接收到电磁波，它是由锉刀组成的电路发出的。【解答】解：打开收音机开关，旋至没有电台的位置，将音量开大，将导线的一端与电池的一极相连，再将导线的另一端与电池另一极时断时续地接触，会听到“喀喀”的杂音．这个实验说明迅速变化的电流会产生电磁波。故答案为：电磁波。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【解答】解：A、根据波速公式v＝λf可知，波速一定，频率越高，波长越短，则甲的波长比乙的波长长，故A错误；B、蓝牙通讯使用的电磁波是无线电波，消毒柜使用的电磁波为紫外线，无线电波、紫外线都属于电磁波，故B正确；C、消毒柜使用的电磁波为紫外线，是不可见光，故C错误；D、在真空中，电磁波的传播速度是相同的，故D错误。故选：B。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【解答】解：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，根据波速＝波长×频率，电磁波速不变，甲的波长大，甲的频率小，故AD错误，故B正确；故选：B。【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【解答】解：A、人看不见红外线和紫外线，红外线和紫外线都属于不可见光，故A错误；B、根据电磁波谱的波长顺序可知，红外线的波长比可见光的波长长，故B错误；C、由图可知，体检胸透用的X射线频率比无线电波高，故C错误；D、可见光与γ射线都是电磁波，电磁波在真空中的传播速度相同，故D正确。故选：D。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0.8s【解答】解：A、甲的心率为60次/min，所以甲的心脏跳动一次所需的时间t＝＝1次/s；由甲图知，1s内坐标纸通过的路程是25mm，所以从标纸走纸的速度是25mm/s，故A错误；B、设乙的心率为n，根据题意得，60次/min×25mm＝n×20mm解得n＝75次/min，即乙的心率为75次/min，故B正确；C、甲的心率是60次/min，乙的心率为75次/min，故甲的心率比乙的心率慢，故C错误；D、甲的心率是60次/min，即甲的每次心跳时间间隔为1s，故D错误。故选：B。3．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“＞”“＜”“＝”）。【解答】解：已知甲乙都是电磁波，电磁波的波速是相等的；由图知，甲的波长大，乙的波长小，即λ甲＞λ乙；电磁波的波速不变，甲的波长大，根据波速＝波长×频率，可知甲的频率小，即f甲＜f乙。故答案为：＜；＞。4．如图所示是收音机的调台面板，“FM”和“AM”为两个波段，AM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2.16×108。【解答】解：由图可知FM的频率为88～108MHz，即8.8×107Hz～1.08×108Hz；而AM的频率范围为530KHz～1600KHz，即5.3×105Hz～1.60×106Hz；故可得出AM频率要小，由c＝λf得，AM段对应的波长较长；每秒钟振动的次数叫频率，电磁波的频率为f＝108MHz＝1.08×108Hz，我国使用的是正弦式交流电，在一个周期之内电流方向变化两次，故线路中的电流方向每秒中变化2.16×108次。故答案为：AM；2.16×108。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？【解答】解：已知v＝340m/s，由v＝λf，可得λ1＝＝＝17m；λ2＝＝＝0.017m，则人耳听到声音的波长范围是0.017m～17m之间。答：人耳听到声音的波长范围是0.017m～17m之间。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）牛顿（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＝3×108m/s，真空中一束光波的波长为500nm，则这束波的频率是6×1014Hz。（3）色光的三原色是红、绿、蓝。红光的频率比蓝光低（选填“高”或“低”）。（4）红外线的波长可能是D。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CA．蓝光B．紫光C．黄光D．白光【解答】解：（1）当太阳光经过三棱镜后，会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光，这就是英国物理学家牛顿所做的光的色散实验，他证明了白光不是单色光。（2）光在真空的传播速度c＝3×108m/s，由c＝λf可得，真空中一束光波的波长为500nm，这束波的频率f＝＝＝6×1014Hz，（3）色光的三原色是红、绿、蓝。根据不同的电磁波的频率排列特点可知，红光的频率最低，蓝光频率最高。（4）红外线的频率比较低，波长较长，由A.630nm；B.400nm；C.700nm；D.1μm可知，波长最长的是1μm，故红外线的波长可能是D。（5）雾灯最好用黄色的光，因为雾灯的光应该不容易被空气散射，这样才有较强的穿透能力，才能让更远的人看到；红光和黄光波长较长不容易散射，人眼对红光的敏感程度不如黄光，所以雾灯采用黄光。故答案为：（1）牛顿；（2）3×108；6×1014；（3）绿；低；（4）D；（5）C。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。话筒把播音员的声信号转换成电信号，调制器把音频信号加载到高频电流上发射到空中，收音机接收到各种电磁波并从中选出特定频率的信号。通过解调将音频信号留下，通过扬声器把播音员的声音从收音机播放出来。【解答】解：话筒将声信号转化为音频电信号，而后该信号经调制器后加载在高频电磁波上，然后由天线发射到空中；收音机接收装置收到空中的各种电磁波，并通过调谐器从众多的电磁波中找出特定频率的信号，通过调谐器选出音频电信号，送到扬声器即可发出声音。故答案为：声信号；电；高频；音频；扬声器。【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【解答】解：广播信号和电视信号都是利用电磁波来传递信息的，故C正确，ABD错误。故选：C。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【解答】解：A、炭粒话筒的作用是通过声音的振动引起炭粒电阻的变化，把声音信号转换成变化的电流，故A错误；B、听筒中膜片往返运动的频率跟话筒中膜片运动的频率相同，这样才能保证声音不会“失真”，故B错误；C、听筒是通过变化的电流产生变化的磁场，从而使吸引铁片的力变化，引起铁膜振动，把电信号转化成声音的信号的，故C错误；D、读图可知，话筒膜片从图示位置左移时，变阻器接入电路的电阻变大，则电路中电流变小，右侧电磁铁的磁性减弱，对铁膜听筒的吸引力变小，所以对方听筒膜片应会右移，故D正确。故选：D。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【解答】解：A、5G网络是通过电磁波来传输信息，电磁波可以在真空中传播，故A正确；B、电磁波在真空或空气中的传播速度是3×108m/s，故B错误；C、电磁波在真空中传播速度是c＝3×108确定不变的，由于c＝fλ，因此频率高的波长短、频率低的波长长，所以5G电磁波的波长比4G更短，故C正确；D、5G网络使用微波进行传递信息，故D正确。故选：B。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折线（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D。A.30°B.42°C.