17.2電磁波及其傳播

17.2電磁波及其傳播1．如圖，把放在廣口瓶中，撥通，鈴響，屏幕發(fā)光；用抽氣機(jī)把廣口瓶內(nèi)抽成真空，再撥通，聽不到鈴響，但屏幕仍發(fā)光。說明真空傳遞聲音，真空傳遞電磁波。（選填“能”或“不能”）【答案】不能能【解析】[1]聽不到鈴響，說明真空不能傳聲。[2]屏幕發(fā)光，表示接收到了電磁波，說明真空能傳遞電磁波。2．如圖，取一節(jié)舊的干電池和一根導(dǎo)線，靠近收音機(jī)，將導(dǎo)線的一端與電池的一極相連，再用導(dǎo)線的另一端與電池的另一極時(shí)斷時(shí)續(xù)地接觸。從收音機(jī)里聽到了“咔嚓、咔嚓”的聲音，這個(gè)現(xiàn)象反映了迅速變化的電流能在周圍的空間中產(chǎn)生。如果把收音機(jī)放入一個(gè)密閉的金屬盒中，進(jìn)行同樣的操作，（選填“能”或“不能”）聽到咔嚓聲，這說明密閉的金屬容器能電磁波。【答案】電磁波不能屏蔽【解析】[1]收音機(jī)里聽到了“咔嚓、咔嚓”的聲音，表示收音機(jī)接收到了電磁波，說明導(dǎo)線中電流的迅速變化能在周圍的空間中產(chǎn)生電磁波。[2]把收音機(jī)放入一個(gè)密閉的金屬盒中，進(jìn)行同樣的操作，不能聽到咔嚓聲，表示收音機(jī)接收不到電磁波，說明密閉的金屬容器對(duì)電磁波有屏蔽作用。3．救護(hù)車內(nèi)消毒燈是利用（紅外線/紫外線）進(jìn)行消毒的，車載導(dǎo)航系統(tǒng)是通過波來傳遞信息的，這種波在真空中傳播的速度為m/s?！敬鸢浮孔贤饩€電磁3×108【解析】[1]救護(hù)車內(nèi)消毒燈是利用紫外線進(jìn)行消毒的。[2][3]車載導(dǎo)航系統(tǒng)是通過電磁波來傳遞信息的，這種波在真空中傳播的速度為3×108m/s。4．是利用傳輸信號(hào)實(shí)現(xiàn)通訊的，該信號(hào)（可以/不可以）在真空中傳播。相同時(shí)間內(nèi)，5G通訊傳輸?shù)男畔⒘考s為4G的10倍。在相同介質(zhì)中，5G信號(hào)的傳播速度（大于/等于/小于）4G信號(hào)的傳播速度。【答案】電磁波可以等于【解析】[1][2]是利用電磁波傳輸信號(hào)實(shí)現(xiàn)通訊的，該信號(hào)可以在真空中傳播。[3]在相同的介質(zhì)中，電磁波的傳播速度相同，所以5G信號(hào)的傳播速度等于4G信號(hào)的傳播速度。5．周末爸爸開車帶小軍去奶奶家，途中聽到汽車上的導(dǎo)航提示：前方路段擁堵，預(yù)計(jì)通行時(shí)間大約需要2分鐘！導(dǎo)航是利用獲取信息；到了奶奶家，爸爸倒車停車時(shí)，小軍聽到“嘀嘀”的警示音，倒車?yán)走_(dá)是利用傳遞信息（以上兩空均填“超聲波”或“電磁波”）?！敬鸢浮侩姶挪ǔ暡ā窘馕觥縖1]電磁波可以在真空中傳播，故小汽車“GPS導(dǎo)航”是利用電磁波來傳遞信息的。[2]汽車的倒車?yán)走_(dá)是利用超聲波來工作的；這是利用聲波可以傳遞信息；6．遙感衛(wèi)星利用（選填“紅外線”或“紫外線”）遙感設(shè)備探測(cè)海水溫度，再通過把信息傳輸?shù)降厍??！敬鸢浮考t外線電磁波【解析】[1][2]遙感衛(wèi)星利用紅外線遙感設(shè)備探測(cè)海水溫度，再通過電磁波把信息傳輸?shù)降厍颉?．如圖1是電磁波家族。智能與智能手環(huán)的“近場(chǎng)通訊”使用1.356×107Hz這個(gè)波段的無線電波進(jìn)行通訊如圖2。智能手環(huán)的數(shù)據(jù)到是利用（選填“紅外線”、“電磁波”或“超聲波”）來傳輸?shù)摹Ｔ诙撞迦爰t外線發(fā)射器，變身傳統(tǒng)的電視遙控器。發(fā)出紅外線傳播速度（選填“大于”、“等于”或“小于”）近場(chǎng)通信的傳播速度，而紅外線的波長較近場(chǎng)通信的波長（選填“長”或“短”）。【答案】電磁波等于短【解析】[1]電磁波的傳播不需要介質(zhì)，智能手環(huán)的數(shù)據(jù)到是利用電磁波來傳輸?shù)?。[2]發(fā)出紅外線和近場(chǎng)通信都是電磁波，故傳播速度相同。[3]由圖可知“近場(chǎng)通訊”的頻率低于紅外線的頻率，根據(jù)c＝λf可知，頻率越高，波長越短，故紅外線的波長較近場(chǎng)通信的短。8．如圖所示，無線路由器是一種支持有線和無線連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，目前市場(chǎng)上有2.4G和5G等型號(hào)。它可以通過（選填“電磁波”或“超聲波”）實(shí)現(xiàn)無線連接，2.4G和5G代表采用的頻率大小，那么（選填“2.4G”或“5G”）型號(hào)的路由器在相同時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘扛唷！敬鸢浮侩姶挪?G【解析】[1]無線路由器能實(shí)現(xiàn)與設(shè)備的無線連接，是通過電磁波來傳遞信號(hào)的。[2]電磁波在真空中傳播速度是c＝3×108m/s是不變的，由c＝λf可知，頻率高的波長短、頻率低的波長長，所以5G電磁波的波長比2.4G更短，頻率更高，傳輸?shù)男畔⒘扛唷?．電磁波家族成員很多，有無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、Υ射線等，它們與人類生活息息相關(guān)。例如：電視機(jī)的遙控器就是利用來工作的；某電臺(tái)發(fā)射的電磁波波長為3m，其頻率是MHz。【答案】紅外線100【解析】[1]電視機(jī)的遙控器是利用紅外線來工作的。[2]電磁波的波速是3×108m/s，由c＝λf可知，電磁波的頻率為。10．如圖所示為某一波源在介質(zhì)中形成的波形圖，已知該波源振動(dòng)頻率為20Hz。由相關(guān)信息可得，波長是m，周期是s，波速是m/s?！敬鸢浮?.80.0516【解析】[1]由圖可知，波長λ=80cm＝0.8m。[2]周期為。[3]波速為v＝λf＝0.8m×20Hz＝16m/s。11．關(guān)于電磁波與信息技術(shù)，下列說法正確的是（）A．只能接收電磁波，不能發(fā)射電磁波 B．聲吶是利用電磁波來探測(cè)魚群的 C．在真空中，無線電波的傳播速度和光的傳播速度相等 D．電磁波不能在固體中傳播【答案】C【解析】A．既能接收電磁波，又能發(fā)射電磁波，故A錯(cuò)誤；B．聲吶是利用超聲波來探測(cè)魚群的，故B錯(cuò)誤；C．在真空中，無線電波的傳播速度和光的傳播速度是相等的，故C正確；D．電磁波可以在固體中傳播，故D錯(cuò)誤。12．2023年3月2日，我們?cè)陔娨暽峡吹搅松裰凼逄?hào)航天員乘組完成第二次出艙活動(dòng)的畫面（如圖所示）。下列有關(guān)說法正確的是（）A．我們能在電視上看到航天員出艙的畫面是利用了超聲波 B．天宮空間站發(fā)出的電磁波在真空中的傳播速度是340m/s C．艙內(nèi)航天員能面對(duì)面講話，說明聲音可以在真空中傳播 D．太空中的航天員能與地面人員進(jìn)行交流，說明電磁波可以傳遞信息【答案】D【解析】A．我們能在電視上看到航天員出艙的畫面是利用了電磁波傳遞信息，超聲波不能在真空中傳遞，故A錯(cuò)誤；B．天宮空間站發(fā)出的電磁波在真空中的傳播速度是3×108m/s，故B錯(cuò)誤；C．艙內(nèi)航天員能面對(duì)面講話，因?yàn)榕搩?nèi)有空氣，可以傳聲，聲音不能在真空中傳播，故C錯(cuò)誤；D．太空中的航天員能與地面人員進(jìn)行交流，說明電磁波可以傳遞信息，故D正確。13．我國科研團(tuán)隊(duì)利用FAST（500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡）發(fā)現(xiàn)了世界首例持續(xù)活躍的快速射電暴?？焖偕潆姳‵RB）是宇宙無線電波段最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)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，F(xiàn)AST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(shí)發(fā)出的無線電波【答案】C【解析】A．無線電波可以在真空和其它介質(zhì)中傳播，故A錯(cuò)誤；B．無線電波的傳播速度等于光的傳播速度，故B錯(cuò)誤；C．如果有外星人，F(xiàn)AST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．由可知：FAST可先后收到月球、火星、太陽系外的脈沖星同時(shí)發(fā)出的無線電波，故D錯(cuò)誤。14．據(jù)了解，到2022年山東將建成“5G”基站多達(dá)數(shù)萬個(gè)，實(shí)現(xiàn)“5G”網(wǎng)絡(luò)鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上區(qū)域連續(xù)覆蓋。“5G”通過電磁波與基站之間進(jìn)行信息傳遞，以下有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是（）A．電磁波既能傳遞信息也能傳遞能量 B．“5G”采用了比“4G”頻率更高的電磁波來傳輸信息 C．“5G”比“4G”傳遞信息更快，是因?yàn)樗褂玫碾姶挪ǖ牟ㄋ俑?D．即使先進(jìn)的“5G”，使用過程中也會(huì)發(fā)熱，是因?yàn)楣ぷ鬟^程中部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】C【解析】A．電磁波既可以傳遞信息，又可以傳遞能量，例如：太陽光屬于電磁波的范疇，可以傳遞能量，故A正確，不符合題意；B．“5G”采用了比“4G”頻率更高的電磁波來傳遞信息，故B正確，不符合題意；C．電磁波可以在真空中進(jìn)行傳播，電磁波在真空中的傳播速度和光速相等，都是3×108m/s，故C錯(cuò)誤，符合題意；D．在使用的過程中，由于有一定的電阻，根據(jù)焦耳定律可知，會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，即一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D正確，不符合題意。15．關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．5G通信是利用電磁波來傳遞信息的 B．我國的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)是利用超聲波進(jìn)行定位的 C．電磁波在真空中的傳播速度是340m/s D．遙控器發(fā)出的紅外線不是電磁波【答案】A【解析】A．5G通信是利用電磁波來傳遞信息的，故A正確；B．我國的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)是利用電磁波來定位的，故B錯(cuò)誤；C．電磁波在真空中的傳播速度是3×108m/s，故C錯(cuò)誤；D．遙控器發(fā)出的紅外線是電磁波，故D錯(cuò)誤。16．關(guān)于電磁波的產(chǎn)生，下列說法中正確的是（）A．導(dǎo)線中沒有電流，可以在空間激起電磁波 B．導(dǎo)線中有電流，就可以在空間激起電磁波 C．導(dǎo)線中有迅速變化的電流就可以在空間激起電磁波 D．以上三種情況都可以產(chǎn)生電磁波【答案】C【解析】導(dǎo)線中有迅速變化的電流就可以在空間激起電磁波，故C正確，ABD錯(cuò)誤。17．杭州第19屆亞運(yùn)會(huì)上某運(yùn)動(dòng)員參加激烈地短跑比賽之后測(cè)量了一下自己的脈搏，每分鐘測(cè)得的脈搏數(shù)為120跳。下列說法中正確的是（）A．脈搏的頻率為120Hz B．脈搏的頻率為2Hz C．脈搏的周期為2s D．脈搏的周期為1min【答案】B【解析】AB．頻率是指每秒跳動(dòng)的次數(shù)，由題意可知，運(yùn)動(dòng)員每分鐘測(cè)得的脈搏數(shù)為120跳，則脈搏的頻率為，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．因?yàn)橹芷诤皖l率互為倒數(shù)關(guān)系，所以脈搏的周期為，故CD錯(cuò)誤。18．智能的“藍(lán)牙”功能使用2.4×109Hz這個(gè)波段的電磁波進(jìn)行通訊，如圖所示是電磁波家族，則下列表述正確的是（）A．“藍(lán)牙”功能使用的電磁波是藍(lán)光，所以叫“藍(lán)”牙 B．“藍(lán)牙”功能使用的電磁波在真空中傳播速度比紫外線要快 C．“藍(lán)牙”功能使用的電磁波的頻率比X射線的頻率高 D．“藍(lán)牙”功能使用的電磁波的波長比紅外線的波長長【答案】D【解析】A．“藍(lán)牙”功能使用2.4×109Hz這個(gè)波段的電磁波，在無線電波的范圍內(nèi)，不在可見光范圍，故A錯(cuò)誤；B．電磁波在真空中傳播速度為一定值3.0×108m/s，故B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)v＝λf，v為定值，所以波長與頻率成反比，由圖可知，“藍(lán)牙”功能使用的電磁波的頻率比紅外線、X射線的頻率低，波長比紅外線、X射線長，故C錯(cuò)誤、D正確。19．圖中是甲、乙兩種不同電磁波的傳播圖像，下列說法正確的是（）A．甲、乙兩種電磁波的振動(dòng)頻率相同 B．甲電磁波振動(dòng)的波長較長 C．甲電磁波的傳播速度較快 D．甲電磁波振動(dòng)的頻率較大【答案】B【解析】C．甲、乙都是電磁波，電磁波速是相等的，故C錯(cuò)誤；ABD．兩個(gè)相鄰的波峰或波谷之間的距離是波長，由圖知，甲的波長大，乙的波長小，由v＝λf可知，電磁波速不變，甲的波長大，甲的頻率小，故AD錯(cuò)誤，故B正確。20．研究表明，當(dāng)空氣中顆粒的直徑越接近可見光的波長（波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離叫做波長），顆粒對(duì)光的“消光”能力就越強(qiáng)，空氣中PM2.5顆粒是灰霾天能見度降低的主要原因。已知波速等于波長與頻率的乘積，若可見光的頻率約為5×1014Hz，則可以推算出PM2.5中對(duì)能見度造成較大影響的顆粒直徑與下列哪一個(gè)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，空氣中PM2.5顆粒的直徑為，故ABD不符合題意、C符合題意。21．小明同學(xué)在“探究電磁波的特性”的實(shí)驗(yàn)過程中，他進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：（1）他先將放在真空罩中，用抽氣機(jī)抽去罩中的空氣。打呼叫罩內(nèi)的，（填“能”或“不能”）接收到呼叫信號(hào)，這證明。（2）他又將放在金屬容器（如餅干筒）中，打呼叫容器中的。這時(shí)（填“能”或“不能”）接收到呼叫信號(hào)，然后再將放在塑料容器或紙容器中，再打呼叫容器中的，這時(shí)（填“能”或“不能”）接收到呼叫信號(hào)。這說明。（3）小明發(fā)現(xiàn)，爸爸使用導(dǎo)航，當(dāng)車開到隧道里時(shí)，導(dǎo)航總是提醒信號(hào)弱。根據(jù)以上探究活動(dòng)，你能否解釋在隧道里，有時(shí)會(huì)接收不到信號(hào)或接收到的信號(hào)較弱的原因？答：?！敬鸢浮浚?）能電磁波能在真空中傳播（2）不能能金屬容器能屏蔽電磁波（3）隧道對(duì)電磁波有屏蔽作用【解析】（1）[1][2]因?yàn)殡姶挪茉谡婵罩袀鞑?。故用抽氣機(jī)抽去罩中的空氣，打呼叫罩內(nèi)的，也能收到呼叫信號(hào)。（2）[3][4][5]因?yàn)殡姶挪ㄓ龅浇饘贂?huì)被反射。將放在金屬容器（如餅干筒）中，打呼叫容器中的，這時(shí)不能收到呼叫信號(hào)；因?yàn)殡姶挪ㄓ龅浇^緣材料會(huì)像光透過玻璃一樣穿透，所以將放在塑料容器或紙容器中，再打呼叫容器中的，這時(shí)，能收到呼叫信號(hào)，這說明金屬容器能屏蔽電磁波。（3）[6]在隧道中，周圍有鋼筋等金屬材料，隧道對(duì)電磁波有屏蔽作用，故收不到信號(hào)或信號(hào)弱。22．首屆世界5G大會(huì)于2019年11月在北京舉行。本次大會(huì)以“5G改變世界，5G創(chuàng)造未來”為主題，以“國際化、高端化、專業(yè)化”為特色，以推進(jìn)國內(nèi)外5G應(yīng)用發(fā)展為主線，推出了“智慧城市”、“智慧交通”、“智能制造”、“智慧醫(yī)療”等六大主題展覽，以及5G仿生機(jī)器狗等“黑科技”，描述了5G為社會(huì)和生活帶來的改變?！?G”代表什么呢？5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)的簡稱，是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)。它的性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接，也是繼4G系統(tǒng)之后的延伸。5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，在于數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以往的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，比當(dāng)前的有線互聯(lián)網(wǎng)還要快。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是較低的網(wǎng)絡(luò)延遲，響應(yīng)時(shí)間低于1毫秒。由于數(shù)據(jù)傳輸更快，5G網(wǎng)絡(luò)將不僅僅能為用戶提供服務(wù)，而且還將成為家庭和辦公網(wǎng)絡(luò)的提供商，與有線網(wǎng)絡(luò)提供商形成競爭。博大精深的無線通信技術(shù)中的奧秘是什么呢？它全部都蘊(yùn)含在物理學(xué)的基本公式“c＝λf”中，即“光速＝波長×頻率”，在國際單位制中，波長的單位為“米（m）”，頻率的單位為“赫茲（Hz）”。電磁波的功能特性是由它的頻率決定的，不同頻率的電磁波，有不同的用途。頻率越高，能使用的頻率資源越豐富，其傳輸速率就越高，同時(shí)，頻率越高，波長越短，越趨近于直線傳播，繞射能力越差，在傳播介質(zhì)中的衰減也越大。由于5G技術(shù)采用了高頻段傳輸，其最大的問題就是傳輸距離大幅縮短，覆蓋能力大幅減弱。為了解決這一問題，需要增加覆蓋同一區(qū)域的5G基站的數(shù)量。全國已經(jīng)建設(shè)5G基站11.3萬個(gè)，將來會(huì)更多，將來我們身邊將會(huì)出現(xiàn)很多的“微基站”、“天線陣列”，這樣同一基站下的兩個(gè)用戶就可以不通過基站直接實(shí)現(xiàn)間的傳輸。5G的應(yīng)用并不僅僅局限于消費(fèi)端，更廣闊的市場(chǎng)在于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用，如5G智慧工廠、自動(dòng)駕駛等。目前，自動(dòng)駕駛是市場(chǎng)焦點(diǎn)之一，車輛利用5G通訊網(wǎng)絡(luò)可在一、兩公里之外提前感知交通信號(hào)燈，為無人駕駛提供支持。另外，中國聯(lián)通已與中國商飛共同打造了5G智慧工廠，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)制造質(zhì)量、效率和動(dòng)力的大幅提升。閱讀上文，回答下列問題：（1）車輛利用5G通訊網(wǎng)絡(luò)可在一、兩公里之外提前感知交通信號(hào)燈，為無人駕駛提供支持。如圖所示，是用于路口的5G指示燈，則紅黃綠指示燈的連接方式以及5G通訊傳遞信息的形式分別為。A．串聯(lián)、超聲波B．串聯(lián)、電磁波C．并聯(lián)、超聲波D．并聯(lián)、電磁波（2）電磁波在真空中的傳播速度為m/s。若使用頻率為25吉赫茲（GHz）的電磁波進(jìn)行5G商用的頻段試驗(yàn)，其中1GHz＝109Hz，請(qǐng)利用短文中的知識(shí)，計(jì)算5G商用電磁波的波長為m。（3）5G技術(shù)高頻段傳輸數(shù)據(jù)遇到的困難是什么?！敬鸢浮浚?）D（2）3×1080.012（3）傳輸距離大幅縮短，覆蓋能力大幅減弱【解析】（1）[1]根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)可知，交通指示燈中的三個(gè)燈不會(huì)同時(shí)亮，即可以單獨(dú)工作，且工作時(shí)互不影響，所以可以判斷出紅黃綠指示燈是并聯(lián)的；5G通訊是利用電磁波來傳遞信息的，故選D。（2）[2]電磁波在真空中的傳播速度為3×108m/s。[3]5G商用電磁波頻率為25GHz＝25×109Hz，且c＝3×108m/s，由c＝λf可知，5G商用電磁波的波長為。（3）[4]由短文材料可知，5G技術(shù)高頻段傳輸數(shù)據(jù)遇到的困難是傳輸距離大幅縮短，覆蓋能力大幅減弱。23．閱讀短文，回答問題。信號(hào)屏蔽器隨著高科技的日新月異，為防止考試作弊，每個(gè)考場(chǎng)都會(huì)放置一個(gè)信號(hào)屏蔽器。那么信號(hào)屏蔽器的原理是什么呢？工作時(shí)是在一定的頻率范圍內(nèi)，和基站通過無線電波聯(lián)接起來，以一定的波特率和調(diào)制方式完成數(shù)據(jù)和聲音的傳輸。信號(hào)屏蔽器針對(duì)通信的原理，屏蔽器在工作過程中以一定的速度從低端頻率向高端頻率掃描。該掃描速度可以在接收?qǐng)?bào)文信號(hào)中形成亂碼干擾，不能檢測(cè)出從基站發(fā)出的正常數(shù)據(jù)，使不能與基站建立聯(lián)接，達(dá)到屏蔽信號(hào)的目的。表現(xiàn)為搜索網(wǎng)絡(luò)無信號(hào)、無服務(wù)系統(tǒng)等現(xiàn)象?，F(xiàn)在隨著5G的普及，屏蔽器相應(yīng)地出現(xiàn)了5G全頻段信號(hào)屏蔽