手機通信原理跟使用安全

1、手機、汽車相關的綜合一、手機（一）背景綜述傳統(tǒng)的電話，是靠導線傳送信號的有線電話，發(fā)話人與通話人均處在固定的地點。這種固定地點的通信方式很不適應現代生活，如果在網絡的車上、航行的飛機上、輪船里， 如果也有電話該有多好啊！1921年賣國發(fā)現了供警察汽車通信用的移動電話，這種電話于20世紀60年代以后在世界各地得到了較快的發(fā)展。20世界80年代以后，我國也有了這種輕巧、方便、可靠的通信工具一一移動電話，俗稱手機。手機的通信過程是：使用手機把語言信號變換成電信號傳輸到移動通信網絡中的基 地臺，再由基地臺把代表語言的電信號變成電磁頻譜，通過在距地面高度為 3600km的通信衛(wèi)星輻射漫游傳送到受話人的電

2、信網絡中，受話人的通信設備接收到無線電波，轉換 成語言信號。如圖所示，我們可以手持手機，不管走到哪里，都可與城市電話網的所有 用戶及本系統(tǒng)移動電話用戶進行通話。它們間的通話是經過系統(tǒng)的基地臺發(fā)射電磁波與 接收電磁波來實現的。從上述手機通信過程可以看出：手機通信是一個開放的電子通信 系統(tǒng)，只要有相應的接收設備，就能夠截獲任何時間、任何地點、任何人的通話信息。電話機電話線電話 交換臺電話線基地臺目前，世界一些軍事強國已經形成了多層次、全方位、大縱深、高立體、覆蓋全球 的電子監(jiān)聽網絡系統(tǒng)。他們正是利用這些“網”廣泛地收集全球各方的信息情報。小小 手機事關國家和軍隊的信息安全。隨著信息時代的到來，有關

3、信息通信保密問題越來越 多地在不同領域表現出來。對此，我們必須引起高度警覺和重視，必須增強全民國防信 息安全觀念，經濟信息安全觀念，以高度的責任感迎接信息時代的挑戰(zhàn)。隨著現代科學技術的發(fā)展以及人們的生活水平的提高，移動電話（手機）的使用已 經越來越普及。它的結構、原理等運用了物理、化學基礎知識，其產生的電磁輻射對人 們的生活、生產等造成的危害涉及到物理、化學和生物等學科基礎知識。（二）綜合練習1、手機通信是靠電磁波傳遞信息的。從理論上預言電磁波存在的物理學家和第一次A .法拉第、赫茲B .麥克斯韋、安培C .赫茲、麥克斯韋D.麥克斯韋、赫茲2、 手機的話筒和聽筒所依據的物理學原理，下述說法正確

4、的是（A ）A .話筒是按照電磁感應原理工作的，聽筒是由于電流的磁效應工作的B .話筒是把電能轉換成聲能，聽筒是把聲能轉換成電能C .話筒是按照電流的磁效應工作的，聽筒是按照電磁感應原理工作的D.話筒是把聲音直接轉換為電磁波發(fā)射到周圍空間，聽筒是把周圍的電磁波信號轉換為聲音3、電磁場具有能量，磁場中單位體積所具有的能量叫做磁場的能量密度，其值二笙式中b是磁場的磁感應強度，卩是磁介質的磁導率，在空氣中小一已知常數。2 J為了近似測得條形磁鐵磁極端面 附近的磁感應強度 B , 一學生用一 根端面面積為 A的條形磁鐵吸住 一相同面積的鐵片 P,再用力將鐵 片與磁鐵拉開一段微小的距離所做的功等于間隙中

5、磁場l，并測出拉力F,如圖2所示。 因為F的能量，所以由此可得磁感應強 度B與F、A之間的關系式為（A . B=2咋2lF B. B=-PAC.b=AFJA 得 B=B 2提示：由F口 =B -IA =2卩可對人體健康造成一4、空氣中的電磁波對人體健康有一定的影響，使用手機不當， 定的損害。按照有關規(guī)定，工作場所感受到的電磁輻射強度（單位時間內垂直通過單位 面積的電磁輻射能量）不得超過0.50W/m2。若某一小型無線通訊裝置的電磁輻射功率是1W,已知球面面積為 S=4 n R2那么在距離該通訊裝置多遠距離以外是符合規(guī)定的安全區(qū) 域？（ B ）A . 4.0mB . 0.40mC. 0.04mD

6、 . 40m提示：設在距離該通訊裝置R處的電磁輻射強度是 3 =0.50W/m 2無線通訊裝置的電磁輻射功率是P=1W，由題意可得P= 4n R21R=訂=him=0.4m 4 二 0.5&若某種型號的電池容量是 100mA -h,由此可知該電池可輸出的電量最多為（B ）A . 100C B. 360CC. 3600CD .不能確定9、 下述說法正確的是（B）A. 變化的電場一定產生變化的磁場B. 在真空中電磁波的傳播速度與真空中光速相等C. 空間中有變化的電場（或變化的磁場）存在，就一定能形成電磁波D. 電磁波由真空進入介質傳播時，起頻率、波長不變。10、如果你用手機通過同步衛(wèi)星轉發(fā)

7、的無線電話與對方通話，則在你講完話后，至少要等多長時間才能聽到對方的回話？已知地球的質量M=6.0 X 1024kg,地球半徑R=604_ 6 一11 2X 10m,萬有引力衡量 G=6067 X 10 N - m / kg。答：同步衛(wèi)星是相對地面靜止的衛(wèi)星，它繞地球運動的周期 T=24 X 3600S=8.64 X 104s設衛(wèi)星距離地面的距離為h,衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的向心力是地球對衛(wèi)星的萬有引力，由牛頓運動定律和萬有引力定律，可得2 :Mm2l、2 . s/口 , oG2 =m ()(R+h)解得 h=3(R h)T代入數據，可解得 h=3.6 X 107m最短通信時間是發(fā)話人和受話

8、人場在同步衛(wèi)星的區(qū)方下，這是無線信號傳播到衛(wèi)星上的最短距離為h。受話人聽到發(fā)話人的信號后立即回話，信號又需傳播2h距離后才能到達發(fā)話人。由此可知最短時間為4h 4 3.6 107t=8 s =0.48sc 3 1011、 有兩部上機 A和B，A的號碼為12345672002，B的號碼為2345672008，當用A （或B）撥打B （或A ）的號碼時，既能聽到 B （或A ）的叫聲，又能看到 B （或A） 的顯示屏上顯示出 A （或B）的號碼?，F把 A放到一個透明罩內，并抽成真空，再用B撥打號碼12345672002，則以下說法正確的是（B ）A. 既能聽到A的叫聲，又能看到 A顯示屏上顯示出1

9、2345672008B. 不能聽到A的叫聲，但能看到 A顯示屏上顯示出12345672008C. 不能聽到A的叫聲，但能看到 A顯示屏上顯示出12345672002D. 既不能聽到 A的叫聲，又不能看到 A顯示屏上顯示出號碼。12、 移動通信中的手機能使用的電磁波頻率為9X 108HZ，這種電磁波（BD ）A .波速是108m/sB .波長是1/3mC 要利用空氣為介質傳播D.它能干涉和衍射13、電磁輻射對電器設備、飛機、建筑物等也可能造成直接破壞，此外，在高場強作用下，電磁波可能引燃可燃性油類，武器彈藥等。在正在運行的飛機上禁止使用手機，其原因是什么？答：如果乘客都在正在運行的飛機上使用手機

10、，那么，其發(fā)射的電磁波將會組成一個干擾很大的組合波，污染凈空環(huán)境，使機場多個管制專用頻率受到影響，有時甚至使管制員無法與機組人員進行正常對話，這對保障飛行安全是非常不利的。因此，在正在 運行的飛機上禁止使用手機。二、汽車（一）幾種技術1、遙控技術題目 某日，一人汽車被劫，此時車主迅速拿出一小物件，對著已逃出幾十米開外的 汽車一按按鈕，只見汽車立即熄火停車。你認為這種“遙控停車裝置”最可能的原理是 什么？答：根據燃燒三要素，欲使摩托車熄火，可從三個角度考慮：一是停止供油，二是停 止供空氣，三是不點火。兩種角度涉及到油路或氣體通道的機械控制，遙控技術復雜， 可靠性差，唯有通過斷開火花塞供電電源使之

11、不能點火最簡便易行。據此可簡答成：利 用遙控器斷開火花塞電源，即可停車。2、緩沖技術行駛中要系好安全帶，防止意外事故當汽車沖撞 障礙物時，汽車幾乎在幾十ms到幾百ms的極短時間內停止運動此瞬間，乘員以撞車以前的速度仍向前 方移動若撞上儀表盤、方向盤或前座位背，會產生 很大的沖力，造成傷亡事故。如果某次事故中汽車的速度為35 m s-1，乘員沖向氣袋后經0.5s停止運動沖向氣袋的人體質量約為40kg，頭部和胸部作用在氣袋上的面積約為280cm2，求人的頭部和胸部受到的平均壓強。0 mv0-40 150.5-2800 N即作用力大小為2800N。平均壓強 p=F 2800 丄 Pa =1 105P

12、aS280 漢 10（二）幾個問題安全問題（1）慣性作用人從發(fā)現情況到采取相應行動需要一定反應時間，不同的人在不同的環(huán)境下反應時 間長短不同，反應時間越短反應越靈敏 .反應時間內車將保持勻速直線運動狀態(tài)，剎車后 由于慣性車又要向前運動一段距離，因此必須保持一定車距題目 為了安全，在公路上行駛的汽車之間應保持必要的距離.已知某高速公路的最高限速V= 120km h-1 假設前方車輛突然停止，后車司機從發(fā)現這一情況，經操縱剎車，到汽車開始減速經歷的時間（即反應時間）t = 0.50s.剎車時汽車受到阻力的大小F阻為汽車重量的0.40倍.求該高速公路上汽車間的距離S的最小值.解 在反應時間內汽車做勻

13、速運動，運動的距離Si = vt.設剎車時汽車的加速度的大小為a,汽車的質量為 m有F E=ma則從剎車到停止汽車運動的距離S=v2/2a.所求距離 S min > S+S2 = 1.6 x 10 m,所以能見度過低時，高速公路必須關閉.汽車在不同路面行駛，最高限速也不同，特別是雨天、風雪冰凍等情況下應降低行 駛速度.由于雨水的潤滑作用，潮濕路面的摩擦因數比干燥路面小，且車速越高動摩擦因 數越小，因此最高限速應下調.（2）離心作用汽車轉彎，慎防側滑。汽車在水平公路上行駛時，轉 彎所需的向心力由車輪與路面間的靜摩擦力提供.如果轉彎時速度過大，所需向心力大于最大靜摩擦力，汽車將做 離心運動而

14、造成交通事故.因此，在公路彎道處，行駛車輛 不允許超過規(guī)定的速度.1、若一輛汽車在半徑為 R的水平彎道上行駛，輪胎與地面的最大靜摩擦系數為卩s，求車的最大速度.2、在高速公路上所建的高架橋的頂部可以看作是一個圓弧， 若高架橋頂部的圓弧半徑為150m求車在高速公路高架橋上行駛時的最高限速.解 F 向 w max, m&/ Rw/ 卩 smg, u <若卩 s= 0.71 , R=30m 則 VW 0.71，及=30m 貝U I /< 14.6 m S"在賽車比賽中，常有車速過快滑出車道的現象就是這個原因.在大彎道高速公路上超車時，不能猛打方向盤使轉動過大 .由F向=

15、mv；/ R可知，半徑越小需要的向心力越大 . 當半徑只=20m,車速提高到40km h-1時，已能強烈地感受到有向外傾覆的離心作用.因此，為了超越車輛而變更車道時，雖必須采取加速措施，應盡可能采用大的曲率半徑變 更車道超車（如圖2）.另外摩擦力對車質心產生一個轉動力矩M=F L=mdh/ R（h是車的重心離地面的高度），因此車的重心越高，車速越快，轉彎時越容易向外側翻倒.即使在乎直公路上行駛，重心越高，車的穩(wěn)定性越差，也越容易出現翻車事故.解：mg-F=mV/R，當F=0時，車與地面的摩擦力為零，車將無法控制。所以必須有mg>mV/R，即v ： ；Rg = 150 10mkJ =38.7mLS4 139kmS以上結果是理論值，其實摩擦力較小時車已無法控制, 因此實際車速應更小些才安全。（3 ）重心問題減速增力，便于上坡每輛汽車都有一個最大功率，即油門開足時的功率如果汽車的載質量比較大，必須把車速換到低擋才能上坡，以降低車速來增大牽引力.題目 設某汽車的最大功率為P,總質量為 m摩擦因數為 卩，上坡傾角為0