完成時間：月日天氣：作業10無線電波和無線電通信（含信息題專練）一、無線電波1.無線電波：射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波和無線電波等都是無線電波。2.無線電波的特征：（1）波速：波傳播的快慢。（2）波長：相鄰兩個波峰（或波谷）的距離，叫做波長。用字母λ表示。單位是米（m）。（3）頻率：波周期性變化的次數與時間之比，用字母表示。單位是赫，還有千赫和兆赫等。（4）波速、波長與頻率的關系：。要點：1.在真空中無線電波的波速一定，無線電波的波長和頻率互成反比例關系。2.無線電波的用途非常廣泛：醫生用λ射線做腦手術；用X光片判斷是否骨折；電視機、空調等設備的遙控器都是紅外遙控；微波在通信領域、日常生活中大顯身手；無線電波，收音機、電視機、飛機和艦船上的雷達都少不了。二、踏上信息高速公路1.光導纖維：光導纖維簡稱光纖，是傳輸光信號的器件。2.現代電信網絡：（1）衛星通信：衛星把地面站送來的信號接收下來，進行放大，然后轉發給另外的地面站。（2）微波通信：微波通信像接力賽，每隔幾十千米修建一座接力站，接收并放大信號，繼續傳送。（3）移動通信：移動電話用微波信號與電話網絡聯系。3.互聯網：互聯網將分布于世界各地的計算機網絡連接起來，用來傳送計算機信號。要點：1.光纖的抗干擾能力強，能減少信號衰減，適用于遠距離、大容量傳輸信息。2.衛星定位系統由三部分組成：空間段：在距離地球20000km以上的軌道上，均勻分布著若干顆帶有原子鐘的衛星；地面段：保證空間原子鐘的計時準確，并完成導航數據的計時；用戶段：衛星定位接收機等。一、選擇題1．實施“空中課堂”教學，它傳輸信息用到的是（）A．超聲波 B．次聲波 C．紅外線 D．無線電波【答案】D【詳解】“空中課堂”是通過互聯網的方式實現遠距離教學，信息的傳遞是通過無線電波實現的，故選D。2．關于信息傳遞，下列說法正確的是（）A．光在光導纖維內壁上多次折射傳遞信息B．手機通話是利用超聲波傳遞信息C．北斗衛星是通過電磁波傳遞信息，從而提供導航和通信服務D．宇航員在空間站外交流可以使用超聲波【答案】C【詳解】A．光纖通信是光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達成的光傳導通信模式，所以光在光導纖維內壁上多次反射傳遞信息，故A錯誤；B．電磁波傳輸速度快，容量大，可以在真空中傳播等優點，手機通話是利用電磁波傳遞信息，故B錯誤；C．電磁波傳輸速度快，容量大，可以在真空中傳播等優點，北斗衛星是通過電磁波傳遞信息，從而提供導航和通信服務，故C正確；D．由于太空中是真空，真空不能傳聲，宇航員在空間站外交流可以使用電磁波，故D錯誤。故選C。3．下列關于電磁波的說法正確的是（）A．電磁波在空氣中的傳播速度是340m/sB．電磁波只能傳遞聲音信號，不能傳遞圖像信號C．微信聊天時手機發射的電磁波不能在真空中傳播D．北斗衛星定位系統既可以發射也可以接收電磁波【答案】D【詳解】A．電磁波在空氣中的傳播速度是3×108m/s，故A錯誤；B．電磁波作為載波使用時，既可以傳遞聲音信號，也可以傳遞圖像信號，故B錯誤；C．電磁波可以在真空中傳播，故C錯誤；D．衛星接收和發送信號要靠電磁波傳遞，我國的北斗衛星定位系統也是利用電磁波來傳遞信號的，故D正確。故選D。4．關于在真空中傳播的無線電波，下列說法中正確的是（）A．頻率較高的電磁波，傳播的速度較大B．波長較長的電磁波，傳播的速度較大C．頻率較高的電磁波，波長較長D．不同頻率的電磁波，傳播的速度相同【答案】D【詳解】AB．電磁波在真空中的傳播速度與光速相同，保持不變，與頻率、波長的大小無關，故AB錯誤；C．由公式可知，波速一定時，頻率f和波長λ成反比，即頻率較高的電磁波，波長較短，故C錯誤；D．無論頻率高低，波長長短，電磁波傳播的速度都是相同的，故D正確。故選D。5．關于信息的傳遞，下列說法正確的是（）A．用月球做中繼站，實現微波通信B．用手機與另一部手機通話時，必須經過基地臺才能實現C．同步通信衛星作為傳播微波的中繼站用兩顆同步衛星就可以實現全球通信D．光纖通信是依靠激光在光導纖維內沿直線傳播來傳遞信息的【答案】B【詳解】A．微波大致沿直線傳播，不能沿地球表面繞射，因此需要建立微波中繼站，但是不能把月亮當做中繼站，因為月亮繞地球轉動，故A錯誤；B．由于手機電磁波信號發射和接收能力有限，用手機與另一部手機通話時，必須經過基地臺轉接才能實現，故B正確；C．應該用和地球同步的衛星作為微波中繼站，在地球周圍均勻的分配三顆人造衛星就能實現全球通信，故C錯誤；D．光纖通信是利用激光從光纖的一端射入，在內壁上多次反射后在另一端放射出來，然后在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經解調后恢復原信息，故D錯誤。故選B。6．我們生活在電磁波的海洋中，下列關于電磁波的說法中正確的是（

）A．在房間內不開收音機、電視機時房間內不存在電磁波B．電磁波不能在真空中傳播C．電磁波在空氣中的傳播速度是340m/sD．電磁波不僅能傳遞聲音信號，也能傳遞圖像信號【答案】D【詳解】A．電磁波由電臺、電視臺不斷地向外傳播，房間內的收音機、電視機不開，只是沒有接收電磁波，不是電磁波不存在，故A錯誤；B．電磁波的傳播不需要介質，能在真空中傳播，故B錯誤；C．電磁在空氣中的傳播速度約為3×108m/s，故C錯誤；D．電磁波既可以傳遞聲音信號，也可以傳播圖象信號，故D正確。7．我國科研團隊利用（米口徑球面射電望遠鏡）發現了世界首例持續活躍的快速射電暴?？焖偕潆姳ǎ┦怯钪鏌o線電波段最劇烈的爆發現象。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，FAST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出的無線電波【答案】C【詳解】A．無線電波可以在真空和其它介質中傳播，故A錯誤；B．無線電波與光都是電磁波，無線電波的傳播速度等于光的傳播速度，故B錯誤；C．電磁波可以攜帶信息，如果有外星人，FAST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．電磁波速度一定，根據可知：FAST可先后收到月球、火星、太陽系外的脈沖星同時發出的無線電波，故D錯誤。故選C。8．據網絡信息，WIFI商業聯盟，Wifi版本，標準和時間以及對應的參數統計如圖，由圖可知（）Wifi版本wifi標準發布時間最高傳輸速率工作頻段Wifi7IEEE802.1lbc2022年30Gbits2.4GHz，5GHz，6GHzWifi6IEEE802.1lax2019年11Gbps2.4GHz或5GHz┇┇┇┇┇Wifi1IEEE802.1la1999年54Mbps5GHzA．隨著Wifi版本的提升，信號電磁波的傳播速度越來越快B．某Wifi6版本的家用路由器工作信號屬于無線電波C．從電磁波譜圖可以看出紅外線的波長明顯小于紫外線的波長D．1999年實施的第一代Wifi工作頻段為5GHz，說明當時已進入5G通信時代【答案】B【詳解】A．上網用的Wifi是電磁波，電磁波在空氣中的傳播速度約為3×108m/s，故A不符合題意；B．WiFi利用了電磁波中的微波技術進行信息傳輸，故B符合題意；C．從電磁波譜圖中可以得到紅外線的頻率小于紫外線的頻率，故C不符合題意；D．5G是“第五代移動通信技術”的簡稱，其最顯著的特征之一為具有超高速的數據傳播速率。5G信號一般采用3300MHz～5000MHz頻段的無線電波，故D不符合題意。故選B。二、填空題9．一節新干電池的電壓為伏；四沖程汽油機工作時將內能轉化為機械能的沖程是沖程；在太空中，空間站通過把信息傳輸到地面指揮中心（選填“無線電波”或“聲波”）?！敬鸢浮?.5做功無線電波【詳解】[1]一節新干電池的電壓為1.5V，家庭電路電壓為220V。[2]四沖程汽油機工作時有兩個沖程存在能量轉化，將內能轉化為機械能的是做功沖程，將機械能轉化為內能的是壓縮沖程。[3]聲波需要介質傳播，太空中沒有空氣，因此空間站通過無線電波傳遞信息。10．航天員在太空出艙作業的過程中，地面工作人員是通過（選填“無線電波”或“聲波”）與該航天員進行交流；航天員返回實驗艙的過程中，以實驗艙為參照物，該航天員是的（選填“運動”或“靜止”），他的慣性（選填“增大”“不變”或“減小”）?！敬鸢浮繜o線電波運動不變【詳解】[1]聲波不能在真空中傳播，地面工作人員與該航天員是通過電磁波（無線電波）進行信息的傳遞。[2]返回過程中，以實驗艙為參照物，航天員與實驗艙的位置發生了變化，因此航天員是運動的。[3]慣性的大小只與物體的質量有關，航天員返回實驗艙的過程中質量不變，則他的慣性大小不變。11．現代社會手機已成為人們普遍使用的通信工具，它是由來傳遞信息的。某手機發射的信號頻率是2000MHz，那么信號的波長約為m。【答案】電磁波0.15【詳解】[1][2]手機是靠發射和接收電磁波來傳遞信息的；手機信號的頻率為電磁波的傳播速度為手機信號的波長為12．我國發電廠發出的交變電流的周期是，頻率是。【答案】0.02s50Hz【詳解】[1][2]我國供生產和生活用的交流電的頻率是50Hz，頻率和周期互為倒數，即13．光纖通信光纖通信是光從光導纖維的一端射入，在內壁上多次反射，從另一端射出，這樣就把它攜帶的信息傳到了遠方。光導纖維是很細很細的，由內芯和外套兩部分組成。光纖通信傳送的不是普通的光，而是一種頻率單一、方向高度集中的，激光最早是在1960年由美國科學家梅曼發現的。光纖通信的保密性，不受外界條件的，傳播距離，容量。【答案】玻璃絲激光強干擾遠大【詳解】[1]1966年英籍華人高錕發表論文提出用石英制作玻璃絲，即光導纖維，可實現大容量的光纖通信。[2]光纖通信傳送的是一種高方向性、高相干性、高單色性的激光，所以光纖通信又叫激光—光纖通信。[3][4]由于激光的高方向性、高相干性、高單色性等優點，使得光纖通信的保密性強，不受外界環境的干擾，[5]光纖通信傳播損耗低，無中繼傳輸距離可達幾十、甚至上百公里，因此，光纖通信傳播距離遠。[6]一根光纖的潛在帶寬可達20THz，因此，光纖通信的容量大。14．太陽能是（選填“可再生”或“不可再生”）能源，電能屬于能源（選填“一次”或“二次”），用戶是利用衛星接收和發射的信號來收看現場畫面的?！敬鸢浮靠稍偕坞姶挪ā驹斀狻縖1]太陽能可以從自然界源源不斷獲得，故太陽能是可再生能源。[2]電能必須通過一次能源的消耗才能得到，屬于二次能源。[3]衛星通信是一種利用人造衛星作為中繼站來轉發電磁波而進行的兩個或多個地面站之間的通信。用戶是利用衛星接收和發射的電磁波信號來收看現場畫面的。15．收音機通過接收無線電波，機內的電子電路從接收到的無線電波中把選出的音頻電信號加以放大，再通過揚聲器把轉換成，這就是無線電廣播的接收過程?！敬鸢浮拷邮仗炀€電信號聲信號【詳解】[1]收音機是靠接收天線來接收無線電波的，通過天線接收高頻信號，再經過一定的解調還原成音頻信號，之后通過輸出部件轉變成音波，然后再播放出來。[2][3]電子電路將接收的無線電波中的音頻電信號卸載下來并放大，揚聲器將電信號轉換為聲信號，我們就聽到了聲音。16．是傳遞信息的載體。無線電通信系統由和兩大部分組成。無線電廣播信號的發射和接受：無線電廣播信號的發射由廣播電臺完成，信號的接受由收音機完成?！敬鸢浮侩姶挪òl射裝置接收裝置【詳解】[1]無線電通信的載體的電磁波，根據電磁波波長差異，可將無線電通信分為長波通信、中波通信、短波通信、超短波通信和微波通信。[2][3]無線電通信系統由發射裝置和接收裝置兩部分組成。而對于移動電話，則既是發射裝置又是接收裝置，比如手機。三、簡答題17．小晶用收音機收聽中央人民廣播電臺1008kHz頻道播放的鋼琴節目，某時刻他聽到演員彈奏頻率為440Hz的“6”音。問：（1）在該時刻，射頻電流的頻率是多少、音頻電流的頻率是多少？（2）此時收音機接收到空中電磁波的頻率是多少？【答案】（1）見解析；（2）見解析【詳解】（1）中央人民廣播電臺1008kH頻道，所以，在該時刻電磁波的射頻電流的頻率是1008kHz；聽到演員彈奏頻率為440Hz的“6”音，則音頻電流的頻率為440Hz。（2）收音機也要收到電磁波，則必須調節本身的接收頻率和電磁波的頻率一樣，故此時收音機接收到電磁波頻率為1008kHz。18．如圖所示是6月23日9時43分，北斗三號全球衛星導航系統最后一顆組網衛星在西昌衛星發射中心點火升空的場景，衛星準確進入預定軌道，發射任務取得圓滿成功，標志著北斗全球系統星座部署完成。如圖乙所示的北斗系統是中國著眼于國家安全和經濟社會發展需要，自主建設、獨立運行的衛星導航系統，是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要空間基礎設施。隨著北斗系統建設和服務能力的發展，相關產品將廣泛應用于如圖丙所示的交通運輸、海洋漁業、水文監測、氣象預報、測繪地理信息、森林防火、通信系統、電力調度、救災減災、應急搜救等領域，逐步滲透到人類社會生產和人們生活的方方面面，為全球經濟和社會發展注入新的活力。請找出一個與上述情景相關的物理信息，并指出對應的物理知識，不得與示例重復。示例：物理信息：衛星發射點火升空；物理知識：燃料燃燒，將化學能轉化為內能。作答：物理信息：；物理知識：?！敬鸢浮勘倍废到y建設和服務能力的發展，相關產品將廣泛應用于如圖丙所示的交通運輸、海洋漁業、水文監測、氣象預報、測繪地理信息、森林防火、通信系統、電力調度、救災減災、應急搜救等領域信息傳遞，電磁波的應用【詳解】[1][2]通過閱讀材料內容：“北斗系統建設和服務能力的發展，相關產品將廣泛應用于如圖丙所示的交通運輸、海洋漁業、水文監測、氣象預報、測繪地理信息、森林防火、通信系統、電力調度、救災減災、應急搜救等領域?！笨梢灾辣倍废到y傳輸的信息是通過電磁波進行信息傳遞的。19．閱讀短文，回答問題。“嫦娥四號”懷抱“玉兔二號”在2019年1月3日上午10點26分，在萬眾矚目的期待下，成功在月球背面進行軟著陸。這次登陸是人類歷史上第一次成功登陸月球背面，這預示著中國航天技術已經達到世界領先水平。如圖甲所示是“嫦娥四號”著陸器地形地貌相機對“玉兔二號”巡視器的成像圖片。由于月球自轉周期與公轉周期相同，加上被地球潮汐鎖定，地球強大的引力讓月球總是一面朝向地球，人類在地球上只能看見月球的正面。由于受到月球自身的遮擋，在月球背面，任何人類探測器都無法直接與地球進行測控通信和數據傳輸。為了解決這個難題，在發射“嫦娥四號”之前，科學家們在太空里“布”了一個通信鏈接的中繼衛星“鵲橋”，如圖乙所示，“鵲橋”既能看到月球的背面，也能看到地球。“鵲橋”可以同時與地球和月球背面進行信息和數據交換，實現實時對地對月通信。根據短文信息回答下列各題。(1)請說明為什么人類在地球上只能看見月球的正面？(2)“玉兔二號”在月球背面為什么不能直接與地球進行測控通信和數據傳輸？(3)在月球背面“嫦娥四號”著陸器相機對“玉兔二號”成像的圖片是通過怎樣的途徑傳遞到地球的？【答案】(1)見解析；(2)見解析；(3)見解析【詳解】(1)由題意可知，由于月球自轉周期與公轉周期相同，加上被地球潮汐鎖定，地球強大的引力讓月球總是一面朝向地球，由于光是沿直線傳播的，月球背面反射的光無法反射到地球上，所以人類在地球上只能看見月球的正面。(2)由于電磁波沿直線傳播，受到月球自身的遮擋，所以“玉兔二號”不能直接與地球進行測控通信和數據傳輸。(3)由圖乙可知，“鵲橋”既能看到月球表面，也能看到地球，“玉兔二號”在月球背面成像的圖片，首先傳遞到中繼衛星“鵲橋”再把圖片傳遞到地球。一、填空題1．圖（a）（b）所示是家用微波爐及其銘牌。小徐對微波加熱食物的原理感到好奇，查閱資料后得知：（a）水分子會發生振動，振動的固有頻率為2450MHz（1MHz=106赫茲），若受到頻率相同或相近的波激發，水分子的熱運動會加劇；（b）微波的振動頻率為300MHz~300000MHz，可以穿過玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料，但遇到金屬就會發生反射。（1）該微波爐正常工作0.1小時，耗電度；（2）結合所學知識及上述信息，簡述微波加熱食物的原理：；（3）若要加熱牛奶到60℃左右，應將牛奶倒入中，再放入微波爐加熱；A．耐高溫的玻璃杯

B．耐高溫的不銹鋼杯C．耐熱溫度50℃的一次性紙杯【答案】0.08見解析A【詳解】（1）[1]由圖（b）知道，該微波爐的額定功率是800W，由知道，該微波爐正常工作0.1小時，消耗電能（2）[2]根據題意知道，微波爐加熱食物的原理是：食物中含有水分子，微波爐的微波頻率與水分子固有頻率相同，水分子受到頻率相同微波激發，水分子熱運動加劇，內能增加，溫度升高。（3）[3]根據題意知道“微波可以穿過玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料，但遇到金屬就會發生反射”，所以，要加熱牛奶時，需要把牛奶倒入耐高溫的玻璃杯中，再放入微波爐加熱，故A符合題意。故選A。2．電磁波是指在空間傳播的交變電磁場，在真空中的傳播速度為3108米/秒，無線電波是其中的一種電磁波。無線電波、紅外線、可見光（即人眼能看到的光）、紫外線、X射線、γ射線都是電磁波，它們的產生方式不盡相同，波的長度也不同，把它們按波長順序排列就構成了電磁波譜，如圖所示。請根據上述信息及所學知識，結合電磁波譜圖回答：(1)白光（可見光）可以發生色散，分解成紅、橙、黃等七種顏色的光，其中波長最長的單色光是光。廣播和電視利用電磁波譜中來傳遞聲音和圖像；(2)請觀察電磁波譜中各種波的波長與頻率的關系，可以得出初步結論；(3)請進一步觀察和計算電磁波譜中各種波的波長與頻率的關系，可以得出結論：?！敬鸢浮考t無線電波電磁波譜中各種波的波長隨頻率增大而減小波長與頻率的乘積是一個定值（或電磁波譜中各種波的波長與頻率成反比）【詳解】(1)[1]由圖可知，白光分解成紅、橙、黃等七種顏色的光，其中波長最長的單色光是紅光，波長為780納米。[2]廣播和電視利用電磁波譜中無線電波來傳遞聲音和圖像，無線電波的波長越短、頻率越高，相同時間內傳輸的信息就越多。(2)[3]觀察電磁波譜中各種波的波長與頻率的關系，可以得出初步結論：電磁波譜中各種波的波長隨頻率增大而減小。(3)[4]進一步觀察和計算，發現無線電波、紅外線、紫外線、X射線、γ射線的波長與頻率乘積相同，結果恒定為3108，則可以得出結論：波長與頻率的乘積是一個定值（或電磁波譜中各種波的波長與頻率成反比）。3．我國自主研制的“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝成功完成了萬米級海試，潛水器配備了國際先進水平的聲學系統，聲學系統由母船部分和潛水器本體部分組成，為“奮斗者”號實現了水聲通信、精細探測和定位導航。水聲通信是“奮斗者”號與母船之間唯一的溝通方式。由于可見光和電磁波在海水中傳播時衰減很快，也無法通過一根連接母船的線纜來進行通信。所以科學家為“奮斗者”號量身定制了一套數字水聲通信系統，如圖所示，通過換能器進行發射和接收，實現數據交互精細探測為“奮斗者”號在水下航行和作業提供了安全保障。盡管馬里亞納海溝兩側都是非常陡峭的海山，但是“奮斗者”號安裝有前視成像聲吶設備，可對前方海山的距離和輪廓進行實時探測。定位導航使“奮斗者”號水下作業精準高效。由于水下沒有衛星定位，必須使用聲學定位。下潛之前，科學家通過設備的標定實驗，再將定位與多普勒測速儀、慣性導航設備組合后進行導航，就能實現萬米海底“大海撈針”。

（1）由于可見光和電磁波在海水中傳播時衰減很快，因此是“奮斗者”號與母船之間溝通的唯一方式；（2）前視成像聲吶設備能發出（選填“超聲波”或“次聲波”）；讓潛水器在漆黑的萬米深海中精準避障。這說明聲音能傳遞（選填“信息”或“能量”）；（3）請寫出“奮斗者”號聲學系統的一個優點：?！敬鸢浮克曂ㄐ懦暡ㄐ畔⒕珳矢咝А驹斀狻浚?）[1]由于可見光和電磁波在海水中傳播時衰減很快，因此水聲通信是“奮斗者”號與母船之間溝通的唯一方式，水聲通信利用聲波傳遞信息。（2）[2][3]前視成像聲吶設備能發出超聲波，讓潛水器在漆黑的萬米深海中精準避障，這說明聲音能傳遞信息（3）[4]“奮斗者”號聲學系統的一個優點是精準高效。4．圖甲為部分電磁波的頻率分布示意圖。

（1）由圖可知，紫外線（選填“是”或“不是”）電磁波。它在真空中的傳播速度約為m/s，其波長為m；（2）下列實例中，屬于紫外線應用的是（填字母）；A．遙控器控制電視B．體檢時拍X光片C．醫院殺菌消毒燈D．“測溫槍”測量體溫（3）少量的紫外線照射是有益的，過量的紫外線照射會損傷皮膚。紫外線能使熒光物質發光，小明想檢驗某防曬霜對紫外線的阻擋作用，利用圖乙所示的實驗裝置在暗室及一定防護下進行實驗；步驟一：如圖乙所示，固定好紫外線燈和涂有熒光物質的硬紙板，將一塊大小合適的玻璃板放置在（選填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）區域，且調整玻璃板與硬紙板平行；步驟二：打開紫外線燈，熒光物質發光；步驟三：關閉紫外線燈，熒光物質不發光；步驟四：按產品的說明書要求在玻璃板上均勻涂滿防曬霜，再次打開紫外線燈，熒光物質有微弱發光。由此可推斷，該防曬霜（選填