电磁波及其应用 期末专题突破课件-2024-2025学年九年级人教版物理全一册

电磁波及其应用 思维导图 1. 电磁波的产生、传播及应用。 2. 广播、电视和移动通信。 3. 卫星通信和光纤通信。 知识要点： 一、电磁波 1. 当电路中有迅速变化的电流时，其周围就会产生电磁波。 2. 电磁波的传播。 （1）电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在真空中传播。 （2）波长：一列波在传播中，凸起的最高处，叫作波峰；凹下的 最低处，叫作波谷。邻近的两个波峰（或波谷）之间的距离，叫作波 长，用字母λ表示，单位是米（m）。 （3）波速：波传播的快慢叫作波速。真空中电磁波的波速为c，空 气中电磁波的波速近似等于真空中电磁波的波速，都约为3×108 m/s。 （4）频率：在某确定位置，1 s内有多少次波峰或波谷通过，波的 频率就是多少。波的频率用字母f表示，其单位是赫兹（Hz）。因为通 常电磁波的频率很高，所以常用的单位还有千赫（kHz）和兆赫 （MHz）。1 kHz=1×103 Hz，1 MHz=1×106 Hz。 （5）电磁波的应用。 难点解析：在真空中电磁波的波速一定，所以电磁波的频率和波 长成反比关系。波长越长，频率越低；反之，波长越短，频率越高。 二、广播、电视和移动通信 广播 电视 移动通信 不 同 点 信号形式 声音信号 声音信号和图像 信号 各种形式的信 号 载波特点 频率最小 频率较小 频率最大 发射和接收设 备 广播电台发 射、收音机接 收 电视台发射、电 视机接收 移动通信发 射、接收，基 站转接 相 同 点 载体 电磁波 发射过程 信号转换→调制→天线发射 接收过程 天线接收→调谐→解调 三、卫星通信和光纤通信 1. 用通信卫星作为微波通信的中继站的通信方式叫作卫星通信，卫 星通信只需要3颗地球同步卫星，就可以实现全球通信。 2. 用激光在光导纤维里经过多次反射传递信息的通信方式叫作光纤 通信。 知识点一：电磁波 电磁波是个大家族，如图所示。下列说法中正确的是 （　　） A. 电磁波的传播不需要介质 B. 体检时胸透用的X射线的频率比可见光的频率低 C. 电视机遥控器是利用紫外线工作的 D. 在真空中，红外线比紫外线的传播速度大 　电磁波可以在真空中传播。X射线的频率比可见光的频率 高。红外线的主要特征是热作用，可以用于红外遥控、红外夜视和红外 成像等。不同频率的电磁波在真空中的传播速度是相同的。 电磁波的传播不需要介质，故A正确；体检时胸透用的X射线的频率比可见光的频率高，故B错误；电视机遥控器是利用红外线工作的，故C错误；在真空中，红外线和紫外线的传播速度相同，故D错误。 A 本题考查电磁波的特点及应用，知道不同频率的电磁波在真 空中的传播速度相同是解题的关键。 下列有关电磁波的说法中错误的是（　C　） A. 电磁波是一种看不见、摸不着的波 B. 不同频率的电磁波的传播速度相同 C. 频率越大的电磁波，其波长越长 D. 在真空中，电磁波的传播速度约为3×108 m/s C 知识点二：现代通信 下列关于现代通信网络的说法中不正确的是 （　　） A. 微波大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，因此要建立微波中继站 B. 广播、电视、移动通信都是靠电磁波来传递信息的，都要将电信号加 载到高频电磁波上 C. 卫星通信只需要三颗同步卫星就可以实现全球通信，同步卫星运动的 周期和地球自转的周期相同，相对于地面是静止的 D. 光波不是电磁波，光波在光导纤维中的传播速度等于3×108 m/s 　微波大致沿直线传播。电磁波可以传递信息，广播、电 视、移动电话的信息发射时都要将电信号加载到高频电磁波上。从理论 上说，三颗同步卫星就可以实现全球通信，同步卫星运动的周期和地球 自转的周期相同。光波是电磁波，光波在真空中的传播速度约为3×108 m/s，光波在光导纤维中的传播速度小于3×108 m/s。 微波大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，因此要建立微 波中继站，故A正确；广播、电视、移动通信都是靠电磁波来传递信息 的，它们在发射时，都要将电信号加载到高频电磁波上，故B正确；卫 星通信只需要三颗同步卫星就可以实现全球通信，同步卫星运动的周期 和地球自转的周期相同，相对于地面是静止的，故C正确；光波是电磁 波，光波在光导纤维中的传播速度小于3×108 m/s，故D错误。 D 本题考查微波通信、卫星通信、光纤通信和广播、电视、移 动通信的基本原理，知道各种通信方式的特点及应用是解题的关键。 如图所示为无线电广播工作过程的简易图。话筒把播音员 的 信号转换成 信号，用 ⁠器把音频信号加载到高 频电流上，通过天线发射到空中。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 将音频信号留下，最后通过 ⁠ 把播音员的声音从收音机播放出来。这种通信方式通过 ⁠ ⁠传递信息。 声 电 调制 解调 扬声 器 电磁 波 阅读短文，回答问题。 光纤的奥秘 光纤电缆是21世纪最重要的发明之一。发明光纤电缆的是被誉为 “光纤之父”的华人科学家、诺贝尔奖获得者——高锟。光纤电缆利用玻 璃清澈、透明的性质，使用光来传送信号。光可以从弯曲的玻璃光纤的 一端传到另一端，而不会“溜”出玻璃光纤，这是为什么呢？ 原来，光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角（如图甲所 示）。当入射角增大时，折射角也增大（如图乙所示），到某一角度， 折射角达到90°，入射角再增大时，折射光完全消失，只剩下反射光 （如图丙所示），这样光就在玻璃中传播，而不会“溜”出玻璃光纤（如 图丁所示），这种现象叫作全反射，它只有在上述情况下才可能发生， 上述情况下的入射角称为临界角。如图戊所示为光从玻璃斜射入空气 时，折射角随入射角的变化而变化的图像。所以，一般弯曲的光学纤维 （简称光纤），只要它的玻璃芯的透明度高、均匀，并且芯与外皮层之 间的分界面光滑，就是一根好的光导管。 一根头发般细小的光纤，其传输的信息量相当于一条饭桌般粗大的铜 “线”，为目前的信息高速公路奠定了基础，数以万计的光学纤维构成的 光学纤维束（如图己所示）不仅能传导光能，也能将图像从一端传到另 一端。传光能的纤维束称为传光束，同时能传图像的纤维束称为传像束。 （1）光导纤维是  （填“导体”或“绝缘体”），光在光导纤维中经多次  传递信息。 （2）光从空气斜射入玻璃时，  （填“会”或“不会”）发生光的全反射现象。 （3）光发生全反射时，入射角  （填“大于”或“小于”）临界角；若光从玻璃斜射入空气时发生全发射，则入射角必须满足的条件是  。 （4）请写出光纤的一个具体应用：  。 　（1）光导纤维不能导电，是绝缘体，光在光导纤维中的 传播应用了光的反射。（2）光从空气斜射入其他透明介质时，折射角 小于入射角，折射角总小于90°，因此不会发生光的全反射现象。（3） 光发生全反射时，入射角必须大于临界角。（4）光纤通信是利用光纤 来工作的。 （1）光导纤维不能导电，是绝缘体，光在光导纤维中经多 次反射传递信息。（2）光从空气斜射入玻璃时，折射角小于入射角， 折射角总小于90°，不会发生光的全反射现象。（3）光发生全反射时，入射角大于临界角；光从玻璃斜射入空气且入射角等于42°时，折射角等于90°，当入射角大于42°时，发生全反射。（4）在光导纤维中，光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。光纤通信是利用光纤来工作的。 （1）绝缘体 反射 （2）不会 （3）大于 入射角大于42° （4）光纤通信（合理即可） 本题考查光纤通信，知道全反射发生的条件是解题的关键。 1. 如图所示的“中国天眼”FAST是世界上口径最大的射电望远镜，其发现 的脉冲星已超过740颗。FAST接收到的脉冲星信号是频率较低的电磁 波，它们是（　A　） A. 无线电波 B. 可见光 C. X射线 D. γ射线 A 2. 下列技术应用中，不是利用电磁波工作的是（　A　） A. 利用声呐系统探测海底深度 B. 利用无线电波发送广播内容 C. 利用北斗导航系统进行定位 D. 利用微波雷达跟踪飞行目标 A 3. 能把声音和图像转化为变化的电流的装置分别是（　A　） A. 话筒、摄像机 B. 话筒、显示器 C. 扬声器、显示器 D. 扬声器、摄像机 A 4. 信息传递技术的发展使人们冲破了时空的阻隔，使信息之路越来越 宽，下列关于信息传递的说法中不正确的是（　B　） A. 光纤通信是利用光从光导纤维的一端射入，在内壁多次反射从另一端射出，从而把它携带的信息传到远方 B. 微波是一种电磁波，它不能用于传递信息，只能用于微波炉中加热食 物 C. 电磁波的传播可以不需要介质 D. 卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站进行通信的 B 5. 2023年9月23日，第19届亚洲运动会盛大开幕。该届亚运会首次探索 使用了更高频率范围的5.5G网络。5.5G网络通信传输的信息量比5G网络 大大提升，为开幕式现场数字点火仪式、裸眼3D的江南盛景呈现、灿烂 的电子烟花秀等提供了坚实保障。与5G网络相比，5.5G网络所使用的电 磁波（　B　） A. 传播速度更大 B. 波长更短 C. 传播速度更小 D. 波长更长 B 6. 关于音频、视频、射频及频道，下列说法中正确的是（　D　） A. 音频是由声音变成的电信号，它的频率很高，音频电流在空间激发电磁波的能力很强 B. 视频是由图像变成的电信号，它的频率较高，视频电流在空间激发电 磁波的能力很强 C. 射频是把声音和图像变成的电信号加载到视频电流上，但不能向空中 发射 D. 频道是指不同的频率范围 D 7. 微波大致沿 传播，在地球上，必须每隔50 km左右就要建设 一个 ⁠；而借助于通信卫星做微波通信的中继站，大多是 相对于地球“静止”的 ⁠，从地面上看，它好像悬挂在空 中 。在地球周围均匀地配置 ⁠颗同步通信卫星，就覆 盖了几乎全部地球表面。 直线 微波中继站 同步卫星 静止不动 3 8. 各色光在真空中的波长如图所示，植物中的叶绿素a会吸收波长在 430~662 nm之间的光。真空中，波长为650 nm的光（　D　） A. 是紫光 B. 不是电磁波 C. 比波长为500 nm的光的传播速度大 D. 频率比蓝光小 D 9. 小丽对如图所示的电视录制和播放过程的解释中正确的是（　D　） A. 摄像机把电信号转变为光信号 B. 话筒把电信号转变为声信号 C. 扬声器把声信号转变为电信号 D. 发射机发射电磁波把信号传给接收机 D 10. 如图所示为现在常用的动圈式耳机，其构造与扬声器和动圈式话筒 类似。用一对导线把两只动圈式耳机连起来，就可以组成一部最简单的 电话：一只耳机当话筒，另一只耳机当听筒。下列说法中正确的是 （　B　） A. 在把它当耳机使用时，两个耳机的工作原理都是电磁感应 B. 在作为自制电话使用时，从能量转化的角度看，当话筒的耳机是把机械能转化为电能 C. 在作为自制电话使用时，从能量转化的角度看，当听筒的耳机是把机械能转化为电能 D. 这部自制的电话在使用时，必须连接电源 B 【解析】本题中话筒的工作流程如下：人讲话时声波振动→引起振动膜 振动→带动线圈振动→线圈切割永久磁体的磁场产生感应电流→经放大 传给扬声器，由此可知话筒的工作原理是电磁感应现象，机械能转化为 电能；听筒利用的是通电导体在磁场中受力运动，电能转化为机械能； 由于电路中能产生感应电流，所以不需要电源。 11. 光导纤维由内芯和外套组成（如图甲所示）。若光在内芯中的传播 速度为真空中传播速度的三分之二，则光信号在光导纤维内芯中沿直线 传播100 km，需要 s。互联网的光纤通信利用光在光导纤维 中多次反射来传输信息，一束光如图乙所示，与水平方向成45°角，从A 点射到一段水平放置的长为0.850 mm、内径为50 μm的直光导纤维的边 缘，光束进入此光导纤维内部（两端的边缘除外）后反射了 ⁠次。 5×10-4 16 【解析】光在内芯中的传播速度v= 17。因为两端的边缘除外，反射的次数应减去1，所以光束 在此光导纤维内部反射的次数为16次。 12. 如图所示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相应的变化，引起电路中的电流发生相应的变 化。听筒中有一个电磁铁，当线圈中的电流变化时，它对旁边铁质膜片 的引力也随着改变，使膜片来回运动。假设图示位置话筒膜片、听筒膜 片均静止，下列说法中正确的是（　D　） D A. 炭粒话筒的作用是通过电磁感应原理把声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，对方听筒膜片应该会右移 【解析】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 信号转换成变化的电流，故A错误；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； 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，把电信号转化成声信号，故C错误；由题图可知，话筒膜 片从图示位置左移时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，则电路中的电 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 听筒膜片应该会右移，故D正确。 13. 阅读短文，回答问题。 北斗卫星导航系统 ㅤㅤ2020年6月23日，“北斗三号”最后一颗全球组网卫星从西昌卫星发 射中心发射升空。“北斗卫星导航系统”是我国自主建设、独立运行的卫 星导航系统，可为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航 和授时服务。卫星定位系统的原理并不复杂。卫星在向接收端发送自己 的位置信息时，会附上信息发出的时间，终端接收到信息后，用当前时 间减去发送时间，得到信息传播的时间。用信息传播的时间乘信息传播 的速度（光速），我们就能得出终端与卫星的距离。“北斗卫星导航系 统”采用三种轨道搭配，这样带来一定好处：接收机收到至少4颗卫星的 信号，就可以准确定位。 ㅤㅤ在卫星定位系统中最核心的部分就是要准确测量卫星信号的传播时 间。任何一点细微的时间误差乘上光速，得到的距离误差都会被放大很 多倍。为了减小时间误差，原子钟是目前最精确的时间测量工具。它以 原子释放能量时发出电磁波的振荡周期为基准，由于电磁波的振荡周期 很稳定，使得原子钟的计时精准度可达每百万年才差1秒。因此我国自 主研制的“北斗卫星导航系统”中，原子钟堪称“导航卫星的心脏”，使我 国在导航精准度方面达到厘米级，处于全球领先水准。随着北斗系统建 设和服务能力的发展，相关产品已广泛应用于各个领域，逐步渗透到人 类社会生产、生活的方方面面。 （1）如果卫星信号传播的时间误差是1.0×10-6 s（电磁波的传播速度取 3.0×108 m/s），那么将导致的距离误差是 m。 （2）“北斗卫星导航系统”确定一个位置，至少需要接收 ⁠颗卫星的 信号。 （3）简述原子钟的计时原理： ⁠ ⁠。 （4）列举两个“北斗卫星导航系统”在生活中的实际应用： ⁠ ⁠ ⁠。 300 4 根据原子释放能量时发出电磁波的振 荡周期来计时 定位导 航、灾害监测、工程建设、海洋开发、电子商务、智能手机、智能穿 戴、居家养老等，合理即可 $$