第十五章 电磁波与通信技术（预习衔接.培优卷）-2025-2026学年九年级全一册物理北师大版（2024）

第十五章 电磁波与通信技术 一、单选题 1．下列四个选项中，客观存在的是（　　） A．光线 B．磁感线 C．电磁波 D．永动机 2．下列有关声与电磁波的说法正确的是（　　） A．一切发声物体都在振动；当导体中有迅速变化的电流时，其周围就会产生电磁波 B．利用声波和电磁波均可以实现地球和月球间的通信 C．弹奏吉他时，在不同的位置按压吉他弦是为了改变弹奏的响度 D．城市街道上的噪声监测仪可以在传播途中控制噪声 3．下列关于计算机网络的说法正确的是（　　） A．同一个办公室里的几台计算机不可能建立网络 B．把几台计算机用信号线直接连接起来就成为网络 C．网络通信既能传递文字，还能传递图象和声音 D．用笔记本电脑进行无线上网不属于网络通信 4．下列说法正确的是（　　） A．声可传递信息和能量，电磁波只能传递信息 B．我们听不到次声波，是因为它的频率太低 C．手机5G技术比4G技术“传输的信息多”是由于5G电磁波传播速度更快 D．光纤通信是使用可见光传递信息 5．随着信息安全日趋重要，怎样保密通信已成为当今最为紧迫的问题之一.目前我国科学家在利用单光子偏振态进行量子密钥传输研究领域处于世界领先地位.爱因斯坦的光子说认为，光是一份一份地连续传播的，每一份叫做一个光子，每个光子的能量为E=hv，其中 v为光的频率.据此理论，波长为 的单光子能量约为（　　）. A．10-17J B．10-19 C．10-21 D．10-23 6．合肥市新能源汽车产业已聚集规模化效应，形成覆盖上中下游的完整产业链。图为某款新能源纯电动汽车，外形美观，上方呈流线型凸起，车底较平直。下列有关说法正确的是（　　） A．汽车加速行驶时惯性不断增大 B．汽车匀速爬坡时，牵引力等于阻力 C．汽车在水平路面上高速行驶时，对地面的压力大小小于汽车受到的重力大小 D．车内的导航系统与北斗卫星之间通过超声波传递信息 二、多选题 7．关于电磁波与信息技术，下列说法不正确的是（　　） A．医生利用激光治疗近视眼是电磁波在传递信息方面的应用 B．电磁波的传播速度和频率有关，频率越大速度越快 C．北斗卫星定位系统可提供全天候的即时定位服务 D．光在光导纤维中沿直线传播，光能损耗非常少 8．下列关于新材料及信息传递的说法中，正确的是（　　） A．超导材料可以代替电饭锅里的加热电阻 B．宇航员通过电磁波传递信息与地面控制系统保持联系 C．光导纤维里传递信息的载体是激光即频率单一的电磁波 D．半导体材料可以用来制作输电线 9．2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射并加速升空，约10分钟后，神舟十八号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道。下列说法正确的是（　　） A．火箭加速升空过程中，使用的燃料热值会随其质量的减小而减小 B．载人飞船进入预定轨道后，坐在航天座椅上的航天员与载人飞船之间是相对静止的 C．火箭加速升空过程中，载人飞船动能转化为重力势能 D．地面控制中心发出的指令是通过电磁波来传输的 10．美国东部时间月日上午时分，高精度粒子探测器--“阿尔法磁谱仪”陪伴美国“奋进”号航天飞机的“绝唱之旅”，驶入寰宇。未来年或更长时间里，它将在国际空间站运行，寻找反物质和暗物质，探索宇宙的起源及其构成。“阿尔法磁谱仪”的“保暖外衣”热系统由山东大学科学家领衔研制，将是人类史上首次解决带电磁铁在太空中运行的温度控制问题。鲜为人知的是，它体内有一颗强大的“中国心”--一内径约米、重约吨、中心磁场强度高斯的环形巨大永磁铁。下列相关的说法中正确的是（　　） A．磁谱仪在发射升空过程中机械能能增大 B．太空环境下物体处于失重状态，所以磁谱仪的质量会变小 C．永磁体周围存在着均匀分布的磁场 D．地球表面工作站将通过电磁波获得磁谱仪的工作信息 11．北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS），系统由空间端、地面端和用户端（导航仪）组成，全部建成后可在全球范围内为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务.2012年12月27日，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务．关于“BDS”的工作过程，下列不正确的是（　　） A．导航仪只能接收地面端的中心控制系统的信息而不能接收导航卫星的信息 B．导航仪只能接收导航卫星的信息而不能向导航卫星发送信息 C．导航卫星发射的电磁波不能在真空中传播 D．导航仪与导航卫星之间是通过电磁波传递信息的 12．现代生活中，用电器与我们息息相关，下列判断正确的是（　　） A．电磁起重机的原理和电动机的原理是一样的 B．手机是利用电磁波来传递信息的 C．电饭煲是利用电流的热效应工作的 D．换向器的原理是当线圈刚转到平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向 13．下说法正确的是（　　） A．地磁场的两极与地理的两极并不完全重合 B．验电器的工作原理是同种电荷互相排斥 C．通电导线在磁场中的受力方向只与磁场的方向有关 D．光是电磁波，电磁波的传播速度为m/s 14．共享电动自行车为人们出行带来便利，这个常见的交通工具利用了很多物理原理。其中正确的是（　　） A．骑行中为了更轻便，蓄电池将电能转化成了车辆的机械能 B．为降低车速需要用力捏刹车闸，此时动能转化成了重力势能 C．为控制乱停乱放，还车时通过电磁波可以确定车辆位置信息 D．人踩动单车可以发电，物理原理是电磁感应 三、填空题 15．随着智能手机的普及，人们的聊天方式也不断推陈出新，微信就是时下流行的一款手机语音聊天软件，语音信息是利用手机通过一定频率的　 　进行传播的．由于智能手机的待机时间很短，因此需要经常充电，当给电池充电时是将电能转化成　 　能． 16．地震伴有的次声波是由于物体的　 　产生的。救灾时利用的“北斗卫星导航系统”主要依靠　 　传递信息，它　 　（选填“能”或“不能”）在真空中传播。 17．我国众多无人驾驶汽车搭载的高精度北斗导航系统可对车进行实时定位，该系统定位时利用了 　 　（选填“电磁波”或“超声波”）；自动行驶过程中，遇到行人要过斑马线时会提前刹停，在刹车过程中汽车的机械能会转化为刹车盘的　 　能。 18．手机既是电磁波的　 　 又是　 　，但是它的发射功率很小，且不具备　 　 ，必须依靠一组功率大的　 　 和　 　 来转换． 19．手机是利用　 　传递信号的，废旧的手机电池　 　（选填“能”或“不能”）随意乱丢，否则会严重破坏生态环境．我国的北斗卫星定位系统属于　 　通信． 20．雷达发射或收到返回电磁波时均会在屏上出现一个锯齿波．当用雷达探测敌方飞行目标时，指示器的荧光屏上出现如图所示的两个锯齿波形．若电磁波在空气中传播速度为3×108m/s，则敌方飞行目标离雷达站的距离为　 　m． 21．如图所示是某电磁波的振动图像，该电磁波的波长为　 　m。 22．四旋翼快递无人机其下方悬挂着一个质量为4kg的货物。无人机以2m/s的速度匀速竖直上升了20m，用时　 　s，它对货物做的功是　 　J。地面控制人员通过　 　（超声波/电磁波）向无人机传输信息，控制无人机（g＝10N/kg）。 四、作图题 23．光纤通信是现代通信的一种重要方式。光纤的内壁具有使光发生反射的特性。请在图中作出光路图。 24．利用地球同步通信卫星转播体育赛况，为了使地球上各地均能收到卫星转播的信号，在地球赤道上空适当位置要有数颗同步通信卫星，请你在图中画出同步通信卫星个数最少且能满足要求（符合科学）的情景． 五、实验探究题 25．电磁波家族如图所示： （1）家庭网络中，小红觉得5GWiFi比2.4GWiFi网速更快，则相关正确的表述是 　 　；（单选，填字母） A.5G比2.4G的传播速度更快 B.5G比2.4G的频率更高 C.5G比2.4G的波长更长 D.5G和2.4G分别用电磁波、声波传递信息 （2）微波炉是利用电磁波加热食物的，食物（忽略质量变化）加热后内能 　 　（选填“增加”，“减少”），食物中水分发生了哪种物态变化而变少　 　 ？ （3）我们看到的太阳光也属于电磁波，太阳能是 　 　（选填“可再生”，“不可再生”）能源。 26． 小亮发现进入电梯后手机信号会变弱，老师告诉小亮这是因为密闭的电梯对手机信号有屏蔽作用。小亮想知道不同材质的密闭容器对手机信号是否都有屏蔽作用，他设计如下实验进行探究。 步骤一：收集纸盒、塑料盒、木盒、装茶叶的铁盒、铝质饭盒和锡箔纸做成的密闭盒子。 步骤二：将一部手机分别放入密闭盒中，用另一部手机拨打该手机并记录现象如下表。 盒子材质 纸 塑料 木头 铁 铝 锡箔 能否打通 能 能 能 不能 不能 不能 步骤三：从铁盒、铝盒和锡箔纸盒中拿出手机，手机立刻打通。 （1）手机是用　 　传递信息的。通过实验，可得出初步结论：　 　。 （2）过量的电磁波辐射对人体有害。小亮调查发现很多地方需要进行电磁波屏蔽，如：为减少微波泄漏，微波炉玻璃门上安装有致密的细金属网；医院CT室为防止射线泄漏，房门用含有铅板夹层的厚钢板制成。根据以上信息，请你提出一个可探究的科学问题：　 　。 六、计算题 27．用雷达搜索敌机，如果雷达所用电磁波的波长为9×10-3m，发出信号3.2×10-4s后收到返回信号，则目标与雷达相距多少米？如改用波长为6×10-3m的电磁波，则在发出信号后多长时间能收到返回信号？ 28．某雷达装置发射的电磁波信号的波长为6×103m。问该信号的传播速度是多少？频率是多少？ 29．某广播电台的电磁波的波长是3m，某同学想用收音机收听该台节目时，要把调谐旋钮调到什么位置？通过计算说明． 七、综合题 30．我国的北斗卫星导航系统可以为全球提供导航、定位、授时和短报文等服务。 （1）卫星从远地点向近地点运行时　 　能会增大； （2）用　 　颗同步卫星就可以实现全球通信； （3）地球静止轨道距地面高度约为42000km，若运行于该轨道的卫星将电磁波信号发送到地面接收站，大约需要　 　s。 31．电磁屏蔽 我们生活在电磁波的海洋中，当需要防止电磁波干扰时，通常用金属壳将电磁波与需加以屏蔽的区域隔开，避免电磁波进入，这种做法就是电磁屏蔽。 如图所示，中国科技馆有一个金属小屋，能起到电磁屏蔽的作用。小屋整体为金属制成，其中一个墙面为特殊的玻璃，即电磁屏蔽玻璃。当我们身处小屋内，打开门时，手机显示有信号，能接打电话；当我们关上门后，手机显示没信号，不能接打电话。 如果整个屋子是用金属制成的，当然在屋内不会有信号，可是玻璃并不是导体，却如何起到屏蔽的作用呢？实际上电磁屏蔽玻璃是在玻璃的表面镀有多层金属膜，形成肉眼看不见的金属层，玻璃中间还夹有金属网，形成多层屏蔽。当玻璃表面的金属膜、玻璃中间的金属网与小屋的其它部分一起构成了一个空腔的金属导体，就起到了电磁屏蔽的效果。所以手机就没有信号了。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）电磁屏蔽玻璃是在玻璃的表面　 　，玻璃中间还夹有金属网，形成多层屏蔽，起到了电磁屏蔽的效果。 （2）法拉第曾经冒着被电击的的危险，做了一个闻名于世的实验——法拉第笼实验。法拉第把自己关在法拉第笼里，当笼外发生强大的静电放电时，笼内却什么事都没发生。如图所示的法拉第笼还可有效地隔绝笼体内外的电磁波，起到屏蔽作用。你认为制作法拉第笼应选用　 　材料（选填“金属”或“绝缘”） （3）一些歌剧院或音乐厅对墙壁进行了“特殊”处理，即使手机没有关机，在欣赏节目时，也不会铃声四起。你能猜想工人对墙壁进行了怎样的“特殊”处理吗？请根据文中内容提出一个方案　 　。 32．我们常听说某电视台利用某频道进行广播，这里所说的频道是什么意思呢？原来，不同的电视台使用不同的射频范围进行广播，以免互相干扰；这一个个不同的频率范围；就叫做频道．下表是我国电视频道的划分情况： 我国电视频道的划分 频道号 1 2 … 6 … 68 频率范围/MHz 48.5～56.5 56.5～64.5 … 167～175 … 950～958 请你根据上述材料，解答下面的问题： （1）某电视台转播的体育电视节目频道号是3，那么它的射频范围是 A．56.5～64.5 MHz B．167～175 MHz C．64.5～72.5 MHz D．72.5～80.5 MHz （2）第13频道至68频道属于微波中的“分米波”，试着计算出第68频道的波长范围就知道这个称呼的原因了． 答案解析 1．【答案】C 【解析】【解答】 A、 光线是表示光的传播路径和方向的直线，用带箭头的直线表示，光线不是客观存在的，故A错误； B、磁感线是为了方便描述磁场所画的带箭头的曲线，不是客观存在的，故B错误； C、电磁波是客观存在的，故C正确； D、永动机违背了能量守恒定律，不是客观存在的，故D错误。 故选： C。 【分析】 （1）光线是一种几何的抽象，真实世界中不可能得到一条光线。 （2） 磁感线是为了方便地描述磁场而引入的曲线，实际上并不存在 。 （3） 电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波。 （4） 永动机是一种不需要外界输入能量或者只需要一个初始能量就可以永远做功的机器。 2．【答案】A 3．【答案】C 【解析】【解答】解：因特网是通过通信线路（常见的是光缆和通信卫星）和电磁波，将全国各地的计算机网络连接起来， 同一个办公室里的几台计算机可能建立网络，故A错误； 把几台计算机用信号线直接连接起来不是网络，故B错误； 网络通信既能传递文字，还能传递图象和声音，故C正确； 用笔记本电脑进行无线上网属于网络通信，故D错误． 故选：C． 【分析】世界上最大计算机网络是因特网，它把全球的计算机连成一个网络，实现全球范围的资源共享． 4．【答案】B 5．【答案】B 【解析】【解答】根据波长等于光速乘以周期，周期与频率互为倒数得到 光子 的 能 量为 ，B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【分析】光的波长入与光的频率v的关系为c=λv。 6．【答案】C 【解析】【解答】A．汽车加速行驶时质量保持不变，则惯性不变，故A错误； B．汽车匀速爬坡时处于平衡状态，此时受牵引力与重力的分力和阻力平衡，那么牵引力大于阻力，故B错误； C．汽车上方呈流线型凸起，车底较平直，汽车高速行驶时，上方空气流速大于下方空气流速，上方空气压强小于下方空气压强，汽车受到向上的升力，对地面的压力小于汽车受到的重力，故C正确； D．车内的导航系统与北斗卫星之间通过电磁波传递信息，故D错误。 故选C。 【分析】A.惯性大小只与物体的质量有关，与物体的运动状态无关； B.对汽车进行受力分析，根据平衡力的知识分析牵引力和阻力的关系； C.根据流体压强和流速的关系判断； D.根据超声波的应用判断。 7．【答案】A,B,D 【解析】【解答】解：A、激光治疗近视眼是电磁波传递能量方面的应用，A错误，符合题意； B、电磁波的传播速度是一定值，是3×108m/s，和电磁波的频率大小、波长长短、周期长短无关，不同的电磁波传播的速度相同，B错误，符合题意； C、我国独立自主建立的北斗卫星定位系统，可提供全天候的及时定位服务，该系统利用电磁波传递信息，C正确，不符合题意； D、光在光导纤维中经多次反射向前传播，D错误，符合题意。 故答案为：ABD。 【分析】激光治疗近视眼是电磁波传递能量；电磁波的传播速度是一定值；光在光导纤维中经多次反射向前传播。 8．【答案】B,C 【解析】【解答】A．根据焦耳定律，导体产生的热量多少与电阻有关，超导材料电阻为0，通电时几乎不发热，不可以代替电饭锅里的加热电阻，A不符合题意； B．电磁波可以在真空中传播，且传播速度快，宇航员通过电磁波传递信息与地面控制系统保持联系，B符合题意； C．激光具有高亮度、高方向性、高单色性、高相干性，光导纤维里传递信息的载体是激光即频率单一的电磁波，C符合题意； D．半导体材料导电能力介于导体与绝缘体之间，导电能力不及铜、铝等金属导体，不适合用来制作输电线，D不符合题意。 故答案为：BC。 【分析】超导体的电阻为零，电流通过时产生热量；半导体导电能力介于导体与绝缘体之间；光导纤维、航天器利用电磁波传递信息。 9．【答案】B,D 10．【答案】A,D 【解析】【解答】A.磁谱仪在发射升空时，质量不变，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大，机械能能增大，A符合题意； B.太空环境下物体处于失重状态，磁谱仪的质量保持不变，B不符合题意； C.永磁体周围存在着磁场，两极间磁感线密集，中间磁感线稀疏，分布不均匀，C不符合题意； D.地球通过电磁波获得空间站的信息，D符合题意。 故答案为：AD. 【分析】质量一定时，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大；质量和空间位置无关；磁体周围的磁场分布不均匀；地球上通过电磁波和太空沟通信息。 11．【答案】A,B,C 【解析】【解答】A、导航仪不但能接收地面端的中心控制系统的信息而不能接收导航卫星的信息，也能接收导航卫星的信息，还能向导航卫星发送信息，AB错误，符合题意； C、电磁波能在真空中传播，C错误，符合题意； D、导航仪与导航卫星之间是通过电磁波传递信息的，D不符合题意． 故答案为：ABC． 【分析】导航仪是利用电磁波传递信息的，导航仪、地面端的中心控制系统、导航卫星间可以相互传递信息，电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播. 12．【答案】B,C 【解析】【解答】解：A、电动机的原理是通电导体在磁场中受到力的作用而运动，电磁起重机是利用了电磁铁的原理，A不符合题意； B、手机是靠发射和接收电磁波来传递信息的，B符合题意； C、电饭煲是把电能转化为内能，是利用电流的热效应，C符合题意； D、，D不符合题意。 故答案为：BC。 【分析】一般来说，有电磁铁的仪器是电流的磁效应原理，发电机和动圈式话筒是电磁感应现象原理，电动机和扬声器是通电导体在磁场中受力原理. 现代社会为信息社会，信息的传播离不开电磁波，故应掌握电磁波的性质及应用，如：无线电广播、电视、手机都是靠电磁波来传递信息的，微波炉利用微波加热食物等. 电流的热效应：电流通过电阻要发热，这叫做电流的热效应.如电灯、电炉、电烙铁、电焊等，都是电流的热效应的例子. 换向器的作用：在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向. 13．【答案】A,B 14．【答案】A,C,D 15．【答案】电磁波；化学 【解析】【解答】手机传递语音信息，是通过一定频率的电磁波进行传播的；对手机进行充电时，消耗电能，将电能转化成化学能。 【分析】手机传递信息利用电磁波；为电池充电，将电能转化为化学能。 16．【答案】振动；电磁波；能 17．【答案】电磁波；内 18．【答案】发射机；接收机；交换功能；固定电台（或基地台）；交换中心 【解析】【解答】解：手机既是电磁波的发射机又是接收机，但其体积很小，发射功率不大，且不具有交换功能，所以两个手机是不能直接传递信息的；要靠较大的固定无线电台和交换中心转接，这种固定的电台叫基地台． 故答案为：发射机；接收机；交换功能；固定电台（或基地台）；交换中心． 【分析】每一个移动电话都是一个无线电台，它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中；同时它又相当于一个接受机，捕捉到空中的电磁波，使用户收到通话对方送来的信息；移动电话的体积很小，发射功率不大，且不具备交换功能；它的天线比较简单，要与其它用户通话时要到固定无线电台和交换中心转接，这种无线电台就叫基地台． 19．【答案】电磁波；不能；卫星 【解析】【解答】解：手机是利用电磁波来传递信息的； 废旧的手机电池不能随意乱丢，电池中有很多重金属，易污染环境； 卫星接收和发送信号要靠电磁波传递，我国的北斗卫星定位系统也是利用电磁波来传递信号的 故答案为：电磁波；不能；卫星． 【分析】电磁波是移动通信传递信息的介质；手机电池可以回收利用，不能乱丢． 20．【答案】2400 【解析】【解答】解：电磁波的传播速度V=3×108m/s，时间t=16μs=16×10﹣6s，电磁波在这一过程中传播的距离：S=vt=3×108m/s×16×10﹣6s=4800m．因为这一距离是从发射到返回的距离，故敌方飞行目标离雷达站的距离= =2400m． 故答案为：2400m． 【分析】电磁波的传播速度V=3×108m/s，由图像中可知第一个波峰所对时间是2μs，第二个波峰所对时间是18μs，则两个波峰间传播时间t=16μs，由公式S=vt计算路程． 21．【答案】240 22．【答案】10；800；电磁波 23．【答案】 24．【答案】解：如下图： 【解析】【分析】根据一颗卫星能覆盖的角度和卫星的应用分析． 25．【答案】B；增加；汽化；可再生 26．【答案】（1）电磁波；不同材质的密闭容器对手机信号的屏蔽效果不同 （2）电磁波屏蔽效果与材料有关吗 【解析】【解答】（1）手机是用电磁波传递信息的。根据表格数据可知，纸、塑料和木头制成的盒子中，手机信号能被打通；而在铁、铝和锡箔制成的盒子中，手机不能被打通，那么得到结论： 不同材质的密闭容器对手机信号的屏蔽效果不同 。 （2）根据“细金属网”和“铅板夹层的厚钢板”可知，可以探究的一个问题为： 、电磁波屏蔽效果与材料有关吗 。 【分析】（1）根据电磁波的应用的知识解答。相同条件下，手机能被打通，额说明对手机信号的屏蔽作用差；否则，说明对手机信号的屏蔽能力强。 （2）根据题目描述的现象分析可以探究的问题。 27．【答案】4.8×104m，3.2×10-4s 28．【答案】C＝3×108m/S；f＝5000Hz 【解析】【解答】 因为信号是电磁波传播所以等于光速，即C＝3×108m/S。 由 【分析】电磁波以光速传播，根据 可求出频率大小。 29．【答案】解：根据c=λf得：f= = =108Hz=100MHz． 答：要把调谐器调到频率为100MHz的位置． 【解析】【分析】调谐器是从众多频率的电磁波中选出特定频率的信号，所以该题要计算电磁波的频率．算频率可根据公式c=λf计算出来． 30．【答案】动；3；0.14 31．【答案】镀有多层金属膜；金属；在歌剧院或音乐厅墙壁上贴上一层金属膜 32．【答案】（1）C （2）频率范围是950﹣958MHz，根据c=λf，可得，可得，． 因此68频道的波长范围是0.32m﹣0.31m，是分米数量级，所以68频道是分米波． 【解析】【解答】解：（1）从表格信息可以看出，频道号是连续的，频率也是连续的，且每一频道号的频率范围之差相同都是8MHz； 因此频道号是3时，射频的最小值与频道号是2时的最大频率相同是64.5MHz，其射频的最大值是64.5MHz+8MHz=72.5MHz． 故选C． 【分析】不同的电视台使用不同的射频范围进行广播，且每一频道号间的频率范围之差都是8MHz，由此可推算频道3的频率范围．第68频道的频率范围是950﹣958MHz，根据c=λf，可得，可计算出它的波长范围，进行判断． 学科网（北京）股份有限公司 $$