第十九章 电磁波与信息时代（专项训练）物理新教材沪粤版九年级下册

第十九章 电磁波与信息时代 聚焦8大常考题型，构建“题型建模→解题模板→突破训练→易错点警示”的完整体系，精准拆解核心考点，帮你快速掌握解题逻辑，高效突破难点。 题型一：电磁波基本特性与计算类（核心考查传播特点、c=λf应用） 题型建模 考查核心：电磁波的传播条件、波速-频率-波长的关系及计算，常以选择题、填空题、计算题形式出现。 子题型 1：下列关于电磁波说法正确的是 A．在真空中，电磁波的波长越长，传播的速度越快。 B．光的实质是电磁波，各种电磁波在真空中的传播速度都为3×105km/s。 C．电磁波的形式多种多样，γ射线、X射线、可见光、激光、超声波等都是电磁波。 D．电磁波的传播不需要介质，电磁波不能在玻璃中传播。 子题型 2：某电磁波的波形如图所示。该电磁波的波长是 m，频率是 。（电磁波的传播速度取） 子题型 3：若某电台教育频道的频率为6.0×106Hz，电磁波在真空中的传播速度 （填“大于”、“等于”或“小于”）光在真空中的传播速度，其速度大小为 m/s，则某电台教育频道的波长为 m． 解题模板 1．牢记核心常量：真空中电磁波速度，空气中速度近似相等。 2．公式应用：（变形：、），注意单位统一（频率单位换算：、）。 3．关键结论：同一介质中，波速一定，频率与波长成反比。 题型二、电磁波谱应用区分类（核心考查不同波段的典型应用） 题型建模 考查核心：无线电波、微波、红外线、紫外线等波段的应用匹配，常以选择题、判断题形式出现。 子题型 1：（多选题）如图为电磁波谱及其主要用途，下面分析正确的是（　　） A．γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波等都是电磁波 B．由图中的信息可知，人眼能直接看见电磁波的范围太小了，看不见的太多了 C．由图中的信息可知，不同波段的电磁波的波长不一样，其用途也是不一样的 D．由图中的信息可知，电磁波的波长越长，该电磁波的频率越小，波速也越小 子题型 2：阅读《环境中的电磁波》，回答题。 环境中的电磁波 电磁波不依靠介质传播，在真空中的传播速度等于光速。电磁波由低频到高频的频谱依次为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。人眼能够接收到的电磁波称为可见光，太阳光是电磁波的一种可见的辐射形态，各种频率的电磁波在不同领域发挥着巨大的作用，也给人们生活带来了极大的便利，提高了人们的生活质量。      电磁波有广泛的应用：无线电波用于通信等；微波用于微波炉等；红外线用于遥控、热成像仪、红外制导等；可见光是所有生物用来观察事物的基础；紫外线用于医用消毒、验证假钞、测量距离、工程上的探伤等；X射线用于CT照相等。电磁波给人类带来便利的同时，也不可避免地对人造成一些危害。例如：电磁波噪声会干扰电子设备、仪器仪表的正常工作，使信息失误、控制失灵。看电视时遇到的图象抖动和“雪花”现象，是因为受到附近电磁波的干扰。电磁波干扰还可能造成铁路控制信号的失误，也会引起飞机、导弹、人造卫星的失控等等。电磁辐射还直接威胁着人类的健康。微波炉就是利用微波照射食物，将食物加热、烧熟。我们的周围若存在着微波，微波照射身体上，身体也会被微波不断“加热”、“烧煮”。研究结果都表明，人如果长时间受电磁辐射，会出现乏力、记忆力减退等神经衰弱症状，以及心悸、胸闷、视力下降等症状。电磁辐射对人类生存的环境已经构成了的威胁，电磁辐射已经成为一种名副其实的环境污染。 为了控制电磁污染，世界卫生组织和国际辐射防护协会也制定了“环境卫生准则”和有关的电磁辐射强度标准。我国卫生部也发布了“环境电磁波卫生标准”。面对日趋严重的电磁污染，人们应有防护意识，了解一些必要的防护措施，例如：让电磁污染源远离居民稠密区；改进电气设备，减少电磁泄漏；安装电磁屏蔽装置，降低电磁辐射强度等等，来减少环境中的电磁污染。请根据上述材料，回答下列问题： （1）电磁波在真空的传播速度为 m/s；     （2）微波的波长比紫外线的波长 （选填“长”或“短”）；     （3）请举出你生活中应用电磁波的实例 ；     （4）请你提出有效防止电磁污染的建议 。 子题型 3：阅读短文，回答问题。 电磁波 电磁波不依靠介质传播，在真空中的传播速度等于光速，其实太阳光就是电磁波。电磁波的电场（或磁场）随时间变化，具有周期性。电磁波在一个周期中传播的距离叫波长。周期的倒数，即每秒钟变化的次数叫频率。电磁波由低频率到高频率主要分为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等七个波段。按照频率（波长）的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。人眼能看到的电磁波，称为可见光，其波长的范围是3.8×10-7m~7.8×10-7m。 用频率和波长表征电磁波，波谱中频率和波长不同的电磁波，功能和用途不同。主要应用有：无线电波用于通信；微波用于微波炉、卫星通信等；红外线用于遥控、热成像、红外制导等；可见光用来观察物体；紫外线用于医用消毒，验证假钞，测量距离，工程上的探伤等；X射线用于CT照相；γ射线用于医疗。 请回答：电磁波在真空中的传播速度为 m/s；可见光中的最长的波长为 nm；空调的遥控器使用的是 。 解题模板 1．明确波段特性：按频率从低到高（波长从长到短）排序：无线电波→微波→红外线→可见光→紫外线→X射线→γ射线； 2．牢记典型应用： 无线电波：广播、电视、通信；微波：微波炉、卫星通信、雷达；红外线：热感成像、遥控；紫外线：消毒、验钞；X射线：医疗透视；γ射线：金属探伤。 题型三：信息传递原理类（核心考查广播电视、移动通信、卫星通信原理） 题型建模 考查核心：信号传递过程（调制、发射、接收、检波）、设备作用，常以选择题、简答题形式出现。 子题型 1：关于无线电广播的发射和接收，下列说法错误的是（ ） A．收音机的工作过程依次是调谐→接收天线→检波→喇叭 B．收音机的工作过程依次是接收天线→调谐→检波→喇叭 C．发射时将音频电流和射频电流先输入调制器，变成调幅电流，再输入发射机，由发射机传给天线发射出去 D．天线将接收到的“信号”送入调谐电路，然后经过解调器（检波）分离出音频电流 子题型 2：有2300个移动通信基站在地震中受损，一些受灾严重的地区通信完全中断．在地震中受创的不仅仅是中国移动。据悉，中国联通在陕西靠近四川地区的约500个基站中断；西安至成都的2条长途光缆中1条中断。汶川地震后人们发现卫星通信的重大作用，通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，在地球周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。 请回答：     （1）关于光纤通信，小明同学曾思考这样的问题：在漫长的线路上，光纤免不了要拐弯、缠绕，而光在同种均匀介质中是沿直线传播的，激光通信信号怎能从一端传到另一端呢？后来在“研究光纤怎样传输光信号”的活动中，终于明白了：激光信号在光纤中 A．就像水流沿弯曲水管流动那样      B．就像电流沿弯曲导线传播那样 C． 不断地经光纤壁反射而向前传播    D．不断地在光纤中折射而向前传播 （2）除了卫星通信外，你还知道哪些现代通信方式？（说一个即可） 子题型 3：如图是我市新建在昭阳湖畔的广播电视发射塔，它高160米，承载4套调频广播和5套电视节目的昼夜发射任务．该发射塔满负荷发射功率为8kW。 （1）新电视塔建成后我市人民广播电台无线发射频率由原来的103.3兆赫调整为101.9兆赫，则此广播信号的传播速度 （填变大、不变、变小），波长 （填变长、不变、变短）。    （2）若此电视塔满负荷工作时每小时耗电为10kwh，则该电视塔的能量转化效率为多少？      （3）我国出台的《电磁辐射防护规定》给出的敏感段标准是公众为40微瓦/平方厘米，比西方和国际上的标准要严格4倍，超过这个标准就必须采取必要的防辐射措施．若我市广播电视信号以位于塔顶的发射装置为球心呈球面的形式向四周辐射，请通过计算判断站在塔底的人们要不要采取防电磁辐射措施 ？（球体面积公式为 S=4πr2） 解题模板 1．无线电广播/电视信号传递流程： 发射端：声音/图像信号→转化为电信号→调制（加载到高频电流）→天线发射； 接收端：天线接收→调谐（选频）→检波（提取信号）→放大→还原为声音/图像。 2．移动通信关键：手机兼具发射台与接收台功能，依赖基站转接信号（蜂窝网络覆盖）。 3．卫星通信关键：同步卫星（周期与地球自转相同）作为中继站，三颗覆盖全球。 题型四：现代通信技术特点类（核心考查5G、北斗系统、物联网优势） 题型建模 考查核心：5G、北斗系统、物联网的核心功能与优势，常以选择题、填空题形式出现。 子题型 1：手机即将进入“5G”时代，“5G”即第五代移通信技术，采用波长为1-10毫米的微波更好地传递信息．以下说法正确的是（ ） A．微波不属于电磁波 B．微波的频率要比可见光的频率低 C．微波只能用于通信 D．微波在真空中的传播速度大于光速 子题型 2：北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星定位与通信系统，已经初步具备区域导航、定位和授时功能．完全建成后可在全球范围内全天候、全天时为用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具有短报文通信功能。下列关于北斗导航卫星系统说法正确的是（    ） A．北斗卫星导航系统传送信息的速度与光速相同 B．北斗卫星导航系统的空间段采用光纤传送信息 C．北斗卫星导航系统采用超声波为汽车导航 D．北斗卫星导航系统现已全面建成 子题型 3：科技引领生活，第五代通信技术（简称5G技术）时代已经来临。比如无人驾驶车辆可以应用5G技术在一、两公里之外提前感知交通信号灯，如图所示。其中5G技术传递信息的载体是 ，红黄绿三种颜色指示灯的连接方式分别是 （选填“并联”或“串联”）。    解题模板 1．5G技术：第五代移动通信，核心优势——高速率、低延时、大通道（支持多设备同时连接）。 2．北斗系统（BDS）：核心功能——高精度定位、实时导航、精准授时，全球全天候服务。 3．物联网：核心是“万物互联”，实现人-物、物-物信息交换，是互联网的延伸。 题型五：电磁波与声波区别类（核心考查产生、传播、特性差异） 题型建模 考查核心：两者的产生原因、传播条件、速度、频率等差异，常以选择题、简答题形式出现。 子题型 1：阅读《从传声筒到移动通信》，回答问题。 从传声筒到移动通信 我们每天都离不开电话，你知道科学家们发明它是受什么启发吗？是传声筒。让我们去参观中国科技馆二层探索与发现主题展B厅——声音之韵展，观察、研究一下传声筒，直观地去体验传声筒传递声音的过程吧。 装置简介：两个非常粗的传输声音的金属管在空中盘成螺旋状，布置在展区的两个不同位置，相距大约十几米长，如图1左上角就是其螺旋状的管路之一。两个传输声音的金属管分别为听筒管路和话筒管路，两个传输声音的金属管端口分别是听筒和话筒，如图2所示。就像人打电话一样，用话筒说话，用听筒听声音，如图3所示。 声音是由物体振动所产生。在振动介质(空气、液体或固体)中某一质点在平衡位置附近来回发生振动，并带动周围的质点也发生振动，逐渐向各方向扩展，这就是声波。声波前进的过程是相邻空气粒子之间的接力赛，它们把波动形式向前传递，它们自己仍旧在原地振荡，也就是说空气粒子并不跟着声波前进！如图4所示，连续振动的音叉，使周围的空气分子形成疏密相间的连续波形。 声波是一种振动的机械波，它的基本参数是频率 f 、波长λ和波速v。通过示波器可观测到可视化波形如图5所示。频率是声源（或某一质点）1秒内来回振动的次数(单位为赫兹Hz)，而声源完成一次全振动经过的时间为一个周期T，其单位为秒。显然，f＝。频率与人耳主观感觉声音的音调有关。频率越高，音调也越高。振幅与声音的强度有关。波长是声波在一个周期内传播的距离，也是波形图中相邻波峰（或波谷）的距离。这三者的关系是 v = λf。 人耳能感觉到的声波频率范围在20～20000Hz，称为音频波。在这个频率范围以外的振动波，就其物理特性而言与声波相似，但对人类不引起声音感觉。声速亦称音速，是声波通过介质传播的速度，它和介质的性质与状态(如温度)等因素有关。当温度为22℃时，空气中声速为334.8m/s，水中声速为1440m/s，钢铁中声速为5000m/s。 现实世界中充斥着各种各样的声波，但因为声波的能量随扩展的距离逐渐消耗，最后声音消失，一旦声源远离接受者就无法准确获得信息。早在十八世纪欧洲已有“电话”一词，用来指用线串成的话筒（以线串起杯子）。电话的出现要归功于贝尔，早期电话机的原理为：说话声音为空气里的复合振动，可传输到固体上，通过电脉冲于导电金属上传递。 随着现代移动通信技术的快速发展，声音信号的传递借助电磁波传送。电磁波能够在真空中传播，不但传播速度快，而且频率范围广，但它在水中会被吸收而急剧衰减。和我们关系最密切的就是手机这种移动通信工具，它兼具发射和接收两种功能，在同步地球卫星的协助下能使通信范围几乎覆盖地球上的每个角落。 请根据上述材料和你学过的物理知识，回答下列问题： （1）“传声筒”的展示项目，形象地向观众展示了：当一名观众在管路一侧发声，管路中的 振荡，另一侧的观众能够听到传输的声音，两人可进行对话。 （2）以下的应用或工具利用“传声筒”原理的是 ( ) A．医生给病人看病用的听诊器 B．水杯琴 C． 天坛回音壁 D．超声波医学检查 （3）下列说法中正确的是 ( ) A．一切发声的物体都在振动 B．声音的传播速度一定是340m/s C． 声波和电磁波都能传递信息，且都可以在真空中传播 D．潜入水中的潜艇通信使用电磁波 （4）一列声波从空气中传入水中，以下说法正确的是 ( ) A．频率增大，波速变大 B．频率不变，波速变小 C． 频率不变，波长变长 D．波速变小，波长变长 子题型 2：下列关于电磁波的说法正确的是（ ） A．电磁波和声波一样不能在真空中传播 B．电磁波的应用对人体有利无害 C．根据公式v＝λf可以推断，频率越高的电磁波，波长越短 D．电磁波的传播速度为340 m/s 子题型 3：下列关于电磁波的说法正确的是 A．电磁波和声波一样不能在真空中传播 B．电磁波的应用对人体有利无害 C．电磁波和声波既能传递信息，又能传递能量 D．电磁波的传播速度为340 m/s 解题模板 核心区别对比： 产生原因：电磁波→电流变化；声波→物体振动。传播条件：电磁波→可在真空中传播；声波→需介质（固、液、气）。传播速度：电磁波（真空中3×108m/s）远大于声波（空气中约340m/s）。频率与波长：同一介质中均成反比，与波的类型无关。 题型六：实际应用案例分析类（核心考查中国天眼、Wi-Fi、北斗系统原理） 题型建模 考查核心：结合具体案例分析电磁波的应用，常以选择题、简答题形式出现。 子题型 1：请阅读《中国“天眼”》并回答32题。 中国“天眼” 2016年9月25日，被誉为“中国天眼”的有中国自主知识产权的世界最大单口径巨型射电望远镜（简称FAST），在贵州平塘落成启动。它的接收面积达到30个标准足球场，跟被评为人类20世纪十大工程之首的美国Arecibo 300m望远镜相比，其综合性能提高约10倍。 “中国天眼”投入使用三年来，已实现跟踪、漂移扫描、运动中扫描等多种观测模式。是什么支撑“中国天眼”随时随地对几亿光年外的宇宙“扫一扫”？有一样东西很重要！那就是电力！ 常见的家用电器耗电较低，如：一台冰箱1秒钟要用0.000012度电，一台空调1秒钟要用0.00086度电，一台洗衣机1秒钟要用0.000018度电，一台电视机1秒钟要用0.0000065度电，一台电脑1秒钟要用0.000009度电。“中国天眼”满负荷运行启动观测1秒钟要用多少电呢？答案是0.83度。 “中国天眼”的工作原理是把外太空的射电信号经过反射面反射聚焦到馈源舱，经过处理后再传回总控室。“中国天眼”探索外太空靠什么核心部件呢？就是“大锅”中间这个重约30吨的馈源舱，它可以说就是“中国天眼”的“瞳孔”。 馈源舱是“中国天眼”发射和收集电磁信号的核心设备，里面不仅有馈源装置，还有配套的其他辅助设备和设施，这些设施关系到“瞳孔”是否看得清、看得准。所以，馈源舱对电压质量要求很高，435伏的额定电压波动不能超过正负0.5%，电压如果超过允许的波动范围，馈源舱就会启动保护程序。剧烈的电压波动可能使馈源舱存在报废风险。 “中国天眼”对电力的要求这么高，它的专用变电站是高规格的双电源供电。2015年，一条35千伏专用变电站的18.25公里输电线路接入“天眼”，第一电源开通了。2019年，总长16.2公里的“天眼”工程第二电源成功投运，“天眼”供电有了“双保险”。 FAST工程是我国科学工作者奋发图强、励志创新的具体实践。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)“中国天眼”所接收的电磁波信号在宇宙中的传递速度是 m/s； (2)“中国天眼”满负荷运行启动观测一小时需要用电 kW•h； (3)馈源舱对电源的要求很高，“天眼”变电站使用高规格的双电源供电的原因是： A．保证不断电  B．“天眼”消耗电能多  C．“天眼”体积庞大 子题型 2：Wi-Fi是当今使用最广的一种无线网络传输技术，手机在有Wi-Fi无线信号的时候就可以不通过移动网络上网，以下关于Wi-Fi无线信号的说法中正确的是（　　） A．Wi-Fi无线信号是一种电磁波 B．Wi-Fi无线信号属于声波 C．Wi-Fi无线信号不能传递能量 D．Wi-Fi无线信号不能在真空中传播 子题型 3：请阅读《北斗卫星导航系统》并回答。 北斗卫星导航系统 2020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，如图所示。卫星定位系统的原理并不复杂。卫星在向接收端发送自己位置信息时，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颗卫星信号，就可以准确定位。 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。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）如果卫星信号传播的时间误差是1.0×10-6s，（电磁波的传播速度取3.0×108m/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）原子钟的原理是 ； （4）谈谈北斗卫星导航系统在生活中的实际应用 。 解题模板 1．中国天眼（FAST）：接收宇宙天体发射的电磁波，经反射会聚后分析天体信息（不发射电磁波，不依赖可见光）。 2．Wi-Fi：利用微波构建无线局域网，信号强度受距离、障碍物、电磁干扰影响，优化方式包括调整路由器位置、避开干扰、加装信号增强器。 3．北斗系统：通过卫星发射电磁波，为终端提供定位、导航、授时服务，应用于导航、测绘、减灾等领域。 题型七：调制与检波作用类（核心考查广播电视信号处理关键步骤） 题型建模 考查核心：调制与检波的定义、作用，常以选择题、填空题形式出现。 子题型 1：在无线电广播的接收装置中的调谐器，其作用是（　　） A．产生高频率振荡电流 B．将音频信号加载到高频电流上 C．选出所需要的带有声音信号的特定频率的电磁波 D．把音频电信号还原成声音 子题型 2：以下是无线电广播接收过程的几个步骤，其合理的顺序是 。  A．调谐选择所需要接收的电磁波 B．接收无线电波 C．检波获得声音信号电流 D．耳机放音． 子题型 3：关于接收无线电波的过程，下列说法正确的是（ ） A．接收无线电波→检波→高频放大→调谐→低频放大 B．接收无线电波→调谐→高频放大→检波→低频放大 C．接收无线电波→高频放大→调谐→检波→低频放大 D．接收无线电波→低频放大→调谐→检波→高频放大 解题模板 1．调制：发生在发射端，将低频音频/视频信号加载到高频电流上，目的是使信号便于通过天线发射（高频信号易辐射）。 2．检波：发生在接收端，从高频调制信号中提取出低频音频/视频信号，为后续放大和还原做准备。 3．关联流程：调制→发射→接收→检波→还原。 题型八：电磁辐射与防护类（核心考查辐射概念、危害与防护） 题型建模 考查核心：电磁辐射的定义、来源、危害及防护措施，常以选择题、简答题形式出现。 子题型 1：电磁波向外传递能量，形成电磁辐射。电磁辐射对人体健康的影响已引起了人们的广泛关注。以下活动中，对人产生电磁辐射最少的是（　　） A．手机正在接听电话 B．使用手电筒照明 C．紧挨民居的高压变电站 D．紧靠工作着的微波炉 子题型 2：阅读下面短文，回答问题。 电磁污染 电磁污染已被认为是继大气污染、水污染、噪音污染后的第四大公害，它是指天然的和人为的各种电磁波干扰和有害的电磁辐射．在充分享受电磁波带来方便的同时，人们也逐渐感受到它的负面效应：当电磁辐射达到一定强度时，会导致控制系统和信息传输系统的失控，引发人头疼、失眠、记忆衰退等症状的产生。 民航部门规定：飞机在起降和飞行时，不允许乘客使用手机，你是怎样理解这项规定的？ 子题型 3：Mate60系列手机不仅仅是一款通信产品，它还是中国人不屈与智慧的代表。其中Mate60RS非凡大师版本采用了上部镜面陶瓷，下部金属磨砂的独特设计，极具辨识度。Mate60系列中两款手机具有静谧空间通话功能，它依赖的是一种基于语音中的声纹信息来提升目标人语音信号质量的通话降噪增强技术。语音通话过程中，该功能会从设备麦克风拾取的声音信号中.识别并增强通话人的声音信号，抑制或消除其他干扰声音，将通话人的语音更清晰地传递给对方。华为Mate60Pro上市，持有者即使在没有地面信号的情况下，也可以拨打、接听卫星电话。为用户提供语音、数据等卫星通信服务的“幕后功臣”正是我国自主研制的天通一号卫星 系统。天通一号卫星移动通信系统，由空间段、地面段和用户终端组成，空间段计划由多颗（已发射三颗）地球同步轨道移动通信卫星组成。 极紫外光，又称极端紫外线辐射，是指电磁波谱中波长从121纳米到10纳米的电磁辐射。极紫外光刻（Extremeultra-violet），常称作EUV光刻，它以波长为10纳米-14纳米（频率为3×1016Hz-2.14×1016Hz）的极紫外光作为光源的光刻技术。具体为采用波长为13.4nm的紫外线。极紫外线就是指需要通过通电激发紫外线管的K极然后放射出紫外线。 （1）如图1所示，灯光照射在Mate60RS非凡大师版本手机上，机身上部比下部暗，机身下部明亮是由于灯光在手机下部发生 （选填“镜面”或“漫”）原因。 （2）如图2所示，静谧空间通话功能所采集的声纹信息主要属于乐音三个特征中的： 。 （3）天通一号卫星相对地球静止，下图中哪个轨道是天通一号卫星所处轨道 。 （4）如图3所示，极紫外光波长越短加工芯片的精度越高（已知：波速=波长×频率，极紫外光的波速为3×108m/s），未来国产光刻机可能使用的波长为12nm极紫外光的频率为： Hz。 解题模板 1．核心认知：电磁辐射是电磁波携带的能量，所有电磁波都有辐射；日常电子设备（手机、路由器）的辐射符合国家标准，过量辐射才可能危害健康。 2．防护措施：远离强辐射源（如高压输电线）、减少电子设备使用时间、避免设备贴近身体（如手机远离头部）、合理摆放路由器（远离卧室）。 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十九章 电磁波与信息时代 聚焦8大常考题型，构建“题型建模→解题模板→突破训练→易错点警示”的完整体系，精准拆解核心考点，帮你快速掌握解题逻辑，高效突破难点。 题型一：电磁波基本特性与计算类（核心考查传播特点、c=λf应用） 题型建模 考查核心：电磁波的传播条件、波速-频率-波长的关系及计算，常以选择题、填空题、计算题形式出现。 子题型 1：下列关于电磁波说法正确的是 A．在真空中，电磁波的波长越长，传播的速度越快。 B．光的实质是电磁波，各种电磁波在真空中的传播速度都为3×105km/s。 C．电磁波的形式多种多样，γ射线、X射线、可见光、激光、超声波等都是电磁波。 D．电磁波的传播不需要介质，电磁波不能在玻璃中传播。 【答案】B 【解析】A．在真空中，电磁波的速度不变；故A项错误； B．光属于电磁波，在真空中传播的速度是；故B项正确； C．超声波不是电磁波，故C项错误； D．电磁波传播不需要介质，电磁波既能在真空中传播，也能在介质中传播，但在不同介质中传播时，速度大小不同；故D项错误。 子题型 2：某电磁波的波形如图所示。该电磁波的波长是 m，频率是 。（电磁波的传播速度取） 【答案】 0.06 【解析】[1][2]图中给出的是半个波长的距离，所以波长 电磁波的传播速度为，由公式可得，电磁波的频率 子题型 3：若某电台教育频道的频率为6.0×106Hz，电磁波在真空中的传播速度 （填“大于”、“等于”或“小于”）光在真空中的传播速度，其速度大小为 m/s，则某电台教育频道的波长为 m． 【答案】 等于 3×108 50 【解析】（1）电磁波在真空中的传播速度与光在真空中的传播速度相同，其大小是3×108m/s。 （2）电磁波的波长λ==50m 解题模板 1．牢记核心常量：真空中电磁波速度，空气中速度近似相等。 2．公式应用：（变形：、），注意单位统一（频率单位换算：、）。 3．关键结论：同一介质中，波速一定，频率与波长成反比。 题型二、电磁波谱应用区分类（核心考查不同波段的典型应用） 题型建模 考查核心：无线电波、微波、红外线、紫外线等波段的应用匹配，常以选择题、判断题形式出现。 子题型 1：（多选题）如图为电磁波谱及其主要用途，下面分析正确的是（　　） A．γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波等都是电磁波 B．由图中的信息可知，人眼能直接看见电磁波的范围太小了，看不见的太多了 C．由图中的信息可知，不同波段的电磁波的波长不一样，其用途也是不一样的 D．由图中的信息可知，电磁波的波长越长，该电磁波的频率越小，波速也越小 【答案】ABC 【解析】A．电磁波家庭成员很多，其波长有一个很宽的范围，按照波长从长到短的顺序，可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，故A正确； B．由图中的信息可知，人眼可见的电磁波只有可见光，可见光的光谱就是电磁波谱中很窄的一段，大部分电磁波是人眼是感觉不到的，如无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线等，故B正确； C．由图中的信息可知，不同波段的电磁波的波长不一样，其用途也是不一样的，如利用红外线制成电取暖器，利用微波制成微波炉等，故C正确； D．由图中的信息可知，电磁波的波长越长，频率越低，波长越短，频率越高，但它们在真空中的波速是相同的，故D错误。 故选ABC。 子题型 2：阅读《环境中的电磁波》，回答题。 环境中的电磁波 电磁波不依靠介质传播，在真空中的传播速度等于光速。电磁波由低频到高频的频谱依次为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。人眼能够接收到的电磁波称为可见光，太阳光是电磁波的一种可见的辐射形态，各种频率的电磁波在不同领域发挥着巨大的作用，也给人们生活带来了极大的便利，提高了人们的生活质量。      电磁波有广泛的应用：无线电波用于通信等；微波用于微波炉等；红外线用于遥控、热成像仪、红外制导等；可见光是所有生物用来观察事物的基础；紫外线用于医用消毒、验证假钞、测量距离、工程上的探伤等；X射线用于CT照相等。电磁波给人类带来便利的同时，也不可避免地对人造成一些危害。例如：电磁波噪声会干扰电子设备、仪器仪表的正常工作，使信息失误、控制失灵。看电视时遇到的图象抖动和“雪花”现象，是因为受到附近电磁波的干扰。电磁波干扰还可能造成铁路控制信号的失误，也会引起飞机、导弹、人造卫星的失控等等。电磁辐射还直接威胁着人类的健康。微波炉就是利用微波照射食物，将食物加热、烧熟。我们的周围若存在着微波，微波照射身体上，身体也会被微波不断“加热”、“烧煮”。研究结果都表明，人如果长时间受电磁辐射，会出现乏力、记忆力减退等神经衰弱症状，以及心悸、胸闷、视力下降等症状。电磁辐射对人类生存的环境已经构成了的威胁，电磁辐射已经成为一种名副其实的环境污染。 为了控制电磁污染，世界卫生组织和国际辐射防护协会也制定了“环境卫生准则”和有关的电磁辐射强度标准。我国卫生部也发布了“环境电磁波卫生标准”。面对日趋严重的电磁污染，人们应有防护意识，了解一些必要的防护措施，例如：让电磁污染源远离居民稠密区；改进电气设备，减少电磁泄漏；安装电磁屏蔽装置，降低电磁辐射强度等等，来减少环境中的电磁污染。请根据上述材料，回答下列问题： （1）电磁波在真空的传播速度为 m/s；     （2）微波的波长比紫外线的波长 （选填“长”或“短”）；     （3）请举出你生活中应用电磁波的实例 ；     （4）请你提出有效防止电磁污染的建议 。 【答案】 3×108 长 手机通讯；电视遥控；微波炉等 合理减少电磁辐射的时间及辐射强度；远离辐射源等 【解析】（1）[1]电磁波的传播不需要介质，电磁波的可以在真空中的传播，电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s。 （2）[2]电磁波由低频到高频的频谱依次为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线，由此可知，微波比紫外线的频率低，根据c=λf 可知，微波的波长比紫外线的波长长。 （3）[3]电磁波有广泛的应用：手机通讯；电视遥控；微波炉等。 （4）[4]让电磁污染源远离居民稠密区：改进电气设备，减少电磁泄露；安装电磁屏蔽装置,降低电磁辐射强度等等。 子题型 3：阅读短文，回答问题。 电磁波 电磁波不依靠介质传播，在真空中的传播速度等于光速，其实太阳光就是电磁波。电磁波的电场（或磁场）随时间变化，具有周期性。电磁波在一个周期中传播的距离叫波长。周期的倒数，即每秒钟变化的次数叫频率。电磁波由低频率到高频率主要分为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等七个波段。按照频率（波长）的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。人眼能看到的电磁波，称为可见光，其波长的范围是3.8×10-7m~7.8×10-7m。 用频率和波长表征电磁波，波谱中频率和波长不同的电磁波，功能和用途不同。主要应用有：无线电波用于通信；微波用于微波炉、卫星通信等；红外线用于遥控、热成像、红外制导等；可见光用来观察物体；紫外线用于医用消毒，验证假钞，测量距离，工程上的探伤等；X射线用于CT照相；γ射线用于医疗。 请回答：电磁波在真空中的传播速度为 m/s；可见光中的最长的波长为 nm；空调的遥控器使用的是 。 【答案】 3×108 780 红外线 【分析】电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s；由材料知可见光的最大波长，然后换算单位；控制空调的遥控器使用的是红外线。 【解析】[1]电磁波在真空中的传播速度等于光速，即3×108m/s。 [2]由材料知可见光的最大波长为 [3]控制空调的遥控器使用的是红外线。 解题模板 1．明确波段特性：按频率从低到高（波长从长到短）排序：无线电波→微波→红外线→可见光→紫外线→X射线→γ射线； 2．牢记典型应用： 无线电波：广播、电视、通信；微波：微波炉、卫星通信、雷达；红外线：热感成像、遥控；紫外线：消毒、验钞；X射线：医疗透视；γ射线：金属探伤。 题型三：信息传递原理类（核心考查广播电视、移动通信、卫星通信原理） 题型建模 考查核心：信号传递过程（调制、发射、接收、检波）、设备作用，常以选择题、简答题形式出现。 子题型 1：关于无线电广播的发射和接收，下列说法错误的是（ ） A．收音机的工作过程依次是调谐→接收天线→检波→喇叭 B．收音机的工作过程依次是接收天线→调谐→检波→喇叭 C．发射时将音频电流和射频电流先输入调制器，变成调幅电流，再输入发射机，由发射机传给天线发射出去 D．天线将接收到的“信号”送入调谐电路，然后经过解调器（检波）分离出音频电流 【答案】A 【分析】无线电广播中，话筒把播音员的声音信号转换成电信号后，然后用把音频信号加载到高频电磁波（载波）上，再通过天线天线发射到空中．收音机的天线接收到各种电磁波，通过收音机的调谐器从中选出特定频率的信号，由机内的电子电路把信号从中取出来，进行放大，送到扬声器里． 【解析】收音机工作时，天线将接收到的“信号”送入调谐电路，然后经过解调器（检波）分离出音频电流，送入放大器放大后输送给喇叭；而发射信号时，则是将音频信号与射频信号一同送入调制器中，变成调幅电流，再由发射机放大后输出，由天线发射出去，所以A项顺序不正确．B、C、D顺序正确，A错误符合题意。 故选A。 子题型 2：有2300个移动通信基站在地震中受损，一些受灾严重的地区通信完全中断．在地震中受创的不仅仅是中国移动。据悉，中国联通在陕西靠近四川地区的约500个基站中断；西安至成都的2条长途光缆中1条中断。汶川地震后人们发现卫星通信的重大作用，通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，在地球周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。 请回答：     （1）关于光纤通信，小明同学曾思考这样的问题：在漫长的线路上，光纤免不了要拐弯、缠绕，而光在同种均匀介质中是沿直线传播的，激光通信信号怎能从一端传到另一端呢？后来在“研究光纤怎样传输光信号”的活动中，终于明白了：激光信号在光纤中 A．就像水流沿弯曲水管流动那样      B．就像电流沿弯曲导线传播那样 C． 不断地经光纤壁反射而向前传播    D．不断地在光纤中折射而向前传播 （2）除了卫星通信外，你还知道哪些现代通信方式？（说一个即可） 【答案】 C 现代的通信方式有：光纤通信、卫星通信、微波通信、网络通信等． 【解析】（1）光纤很细，有内外两层，内壁具有使光发生反射的特性（类似于平面镜），所以光经多次反射能从光纤的一端传播到另一端，而不是经过折射，也不会像电流和水流一样，因为激光方向性好，不会弯曲．故A、B、D错误。 （2）现代的通信方式有：光纤通信、卫星通信、微波通信、网络通信等。 子题型 3：如图是我市新建在昭阳湖畔的广播电视发射塔，它高160米，承载4套调频广播和5套电视节目的昼夜发射任务．该发射塔满负荷发射功率为8kW。 （1）新电视塔建成后我市人民广播电台无线发射频率由原来的103.3兆赫调整为101.9兆赫，则此广播信号的传播速度 （填变大、不变、变小），波长 （填变长、不变、变短）。    （2）若此电视塔满负荷工作时每小时耗电为10kwh，则该电视塔的能量转化效率为多少？      （3）我国出台的《电磁辐射防护规定》给出的敏感段标准是公众为40微瓦/平方厘米，比西方和国际上的标准要严格4倍，超过这个标准就必须采取必要的防辐射措施．若我市广播电视信号以位于塔顶的发射装置为球心呈球面的形式向四周辐射，请通过计算判断站在塔底的人们要不要采取防电磁辐射措施 ？（球体面积公式为 S=4πr2） 【答案】 不变 变长 80% 不需要采取防电磁辐射措施 【解析】（1）电磁波的波速是一定值，保持不变为c＝3×108m/s，根据公式c＝λf可知，波速c不变时，波长λ和频率f成反比，∴当无线发射频率由原来的103.3兆赫调整为101.9兆赫，频率变小，则波长变长。 （2）∵W＝10kw•h，t＝1h，∴电视塔满负荷工作时的消耗功率为 P消耗＝＝10KW 而P发射＝8KW，∴电视塔的能量转化效率为：η＝η＝＝80% （3）球体面积公式为：S＝4πr2，而P发射＝8KW，∴发射塔的辐射程度为＝10μW/cm2 而10μW/cm2＜40μW/cm2，所以不需要采取防电磁辐射措施。 解题模板 1．无线电广播/电视信号传递流程： 发射端：声音/图像信号→转化为电信号→调制（加载到高频电流）→天线发射； 接收端：天线接收→调谐（选频）→检波（提取信号）→放大→还原为声音/图像。 2．移动通信关键：手机兼具发射台与接收台功能，依赖基站转接信号（蜂窝网络覆盖）。 3．卫星通信关键：同步卫星（周期与地球自转相同）作为中继站，三颗覆盖全球。 题型四：现代通信技术特点类（核心考查5G、北斗系统、物联网优势） 题型建模 考查核心：5G、北斗系统、物联网的核心功能与优势，常以选择题、填空题形式出现。 子题型 1：手机即将进入“5G”时代，“5G”即第五代移通信技术，采用波长为1-10毫米的微波更好地传递信息．以下说法正确的是（ ） A．微波不属于电磁波 B．微波的频率要比可见光的频率低 C．微波只能用于通信 D．微波在真空中的传播速度大于光速 【答案】B 【解析】A．电磁波包括：X射线、γ射线、紫外线、可见光、红外线、微波、短波、中波和长波；所以，微波属于电磁波，故A错误； B．真空中电磁波的波速大约30万千米每秒，波速等于波长和频率的乘积，频率越高的电磁波波长越短，所以，微波的频率要比可见光的频率低，故B正确； C．微波的最重要的应用是雷达和通信．此外，在工农业生产、科学研究、医学、生物学以及人民生活等方面都有广泛的应用，故C错误； D．各种频率的电磁波在真空中传播的速度是一定的，大约为30万千米每秒，故D错误。 子题型 2：北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星定位与通信系统，已经初步具备区域导航、定位和授时功能．完全建成后可在全球范围内全天候、全天时为用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具有短报文通信功能。下列关于北斗导航卫星系统说法正确的是（    ） A．北斗卫星导航系统传送信息的速度与光速相同 B．北斗卫星导航系统的空间段采用光纤传送信息 C．北斗卫星导航系统采用超声波为汽车导航 D．北斗卫星导航系统现已全面建成 【答案】A 【解析】AB．北斗卫星导航系统是利用电磁波传送信息的，电磁波的速度与光速相同，都是3.0×108m/s，故A正确，B错误； C．北斗卫星导航系统采用电磁波为汽车导航，故C错误； D．由题，北斗卫星导航系统已经初步具备区域导航、定位和授时功能．完全建成后可在全球范围内全天候、全天时为用户提供服务，因此北斗卫星导航系统还没有全面建成，故D错误。 子题型 3：科技引领生活，第五代通信技术（简称5G技术）时代已经来临。比如无人驾驶车辆可以应用5G技术在一、两公里之外提前感知交通信号灯，如图所示。其中5G技术传递信息的载体是 ，红黄绿三种颜色指示灯的连接方式分别是 （选填“并联”或“串联”）。    【答案】 电磁波 并联 【解析】[1]电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播，且传播速度快，传播范围广，能传递信息，所以5G技术传递信息的载体是电磁波。 [2]红黄绿三种颜色指示灯能分别亮，互不影响，所以三种颜色指示灯的连接方式并联。 解题模板 1．5G技术：第五代移动通信，核心优势——高速率、低延时、大通道（支持多设备同时连接）。 2．北斗系统（BDS）：核心功能——高精度定位、实时导航、精准授时，全球全天候服务。 3．物联网：核心是“万物互联”，实现人-物、物-物信息交换，是互联网的延伸。 题型五：电磁波与声波区别类（核心考查产生、传播、特性差异） 题型建模 考查核心：两者的产生原因、传播条件、速度、频率等差异，常以选择题、简答题形式出现。 子题型 1：阅读《从传声筒到移动通信》，回答问题。 从传声筒到移动通信 我们每天都离不开电话，你知道科学家们发明它是受什么启发吗？是传声筒。让我们去参观中国科技馆二层探索与发现主题展B厅——声音之韵展，观察、研究一下传声筒，直观地去体验传声筒传递声音的过程吧。 装置简介：两个非常粗的传输声音的金属管在空中盘成螺旋状，布置在展区的两个不同位置，相距大约十几米长，如图1左上角就是其螺旋状的管路之一。两个传输声音的金属管分别为听筒管路和话筒管路，两个传输声音的金属管端口分别是听筒和话筒，如图2所示。就像人打电话一样，用话筒说话，用听筒听声音，如图3所示。 声音是由物体振动所产生。在振动介质(空气、液体或固体)中某一质点在平衡位置附近来回发生振动，并带动周围的质点也发生振动，逐渐向各方向扩展，这就是声波。声波前进的过程是相邻空气粒子之间的接力赛，它们把波动形式向前传递，它们自己仍旧在原地振荡，也就是说空气粒子并不跟着声波前进！如图4所示，连续振动的音叉，使周围的空气分子形成疏密相间的连续波形。 声波是一种振动的机械波，它的基本参数是频率 f 、波长λ和波速v。通过示波器可观测到可视化波形如图5所示。频率是声源（或某一质点）1秒内来回振动的次数(单位为赫兹Hz)，而声源完成一次全振动经过的时间为一个周期T，其单位为秒。显然，f＝。频率与人耳主观感觉声音的音调有关。频率越高，音调也越高。振幅与声音的强度有关。波长是声波在一个周期内传播的距离，也是波形图中相邻波峰（或波谷）的距离。这三者的关系是 v = λf。 人耳能感觉到的声波频率范围在20～20000Hz，称为音频波。在这个频率范围以外的振动波，就其物理特性而言与声波相似，但对人类不引起声音感觉。声速亦称音速，是声波通过介质传播的速度，它和介质的性质与状态(如温度)等因素有关。当温度为22℃时，空气中声速为334.8m/s，水中声速为1440m/s，钢铁中声速为5000m/s。 现实世界中充斥着各种各样的声波，但因为声波的能量随扩展的距离逐渐消耗，最后声音消失，一旦声源远离接受者就无法准确获得信息。早在十八世纪欧洲已有“电话”一词，用来指用线串成的话筒（以线串起杯子）。电话的出现要归功于贝尔，早期电话机的原理为：说话声音为空气里的复合振动，可传输到固体上，通过电脉冲于导电金属上传递。 随着现代移动通信技术的快速发展，声音信号的传递借助电磁波传送。电磁波能够在真空中传播，不但传播速度快，而且频率范围广，但它在水中会被吸收而急剧衰减。和我们关系最密切的就是手机这种移动通信工具，它兼具发射和接收两种功能，在同步地球卫星的协助下能使通信范围几乎覆盖地球上的每个角落。 请根据上述材料和你学过的物理知识，回答下列问题： （1）“传声筒”的展示项目，形象地向观众展示了：当一名观众在管路一侧发声，管路中的 振荡，另一侧的观众能够听到传输的声音，两人可进行对话。 （2）以下的应用或工具利用“传声筒”原理的是 ( ) A．医生给病人看病用的听诊器 B．水杯琴 C． 天坛回音壁 D．超声波医学检查 （3）下列说法中正确的是 ( ) A．一切发声的物体都在振动 B．声音的传播速度一定是340m/s C． 声波和电磁波都能传递信息，且都可以在真空中传播 D．潜入水中的潜艇通信使用电磁波 （4）一列声波从空气中传入水中，以下说法正确的是 ( ) A．频率增大，波速变大 B．频率不变，波速变小 C． 频率不变，波长变长 D．波速变小，波长变长 【答案】 空气 A A C 【解析】(1)[1]声音的传播需要介质，空气可以传播声音，当一名观众在管路一侧发声，管路中的空气振荡，另一侧的观众能够听到传输的声音，两人可进行对话； (2)[2]A．医生给病人看病用的听诊器，其工作原理是利用声音在管内空气中集中传播，减小声音的分散，提高声音的响度，然后能听到更清晰的声音，这与“传声筒”原理是相同的，选项A符合题意； B．水杯琴表明液体振动可以发出声音，与“传声筒”原理是不同的，B项不合题意； C．天坛回音壁，是指回声，利用了声音的反射，与“传声筒”原理是不同的，C项不合题意； D．超声波医学检查，是利用声波传递信息，与“传声筒”原理是不同的，D项不合题意； (3)[3]A．声音是由物体的振动产生的，所以说一切发声的物体都在振动，A正确； B．从材料中可以看到，当温度为22℃时，空气中声速为334.8m/s，水中声速为1440m/s，钢铁中声速为5000m/s，所以说声音的传播速度不一定是340m/s，B错误； C．声波和电磁波都能传递信息，但声波不可以在真空中传播，C错误； D．电磁波在水中传播时，衰减速度非常快，根本探测不了多远。 相反，声波在水中的传播速度，能接近1500米每秒，而且传播距离比电磁波更远。 因此，潜艇为了提升对周围环境的感知能力，只能退而求其次，放弃雷达，选择声呐。D错误； (4)[4]声波从空气进入水中，声速变大，但是频率是不变的，根据可知，波长是变大的，故选C。 子题型 2：下列关于电磁波的说法正确的是（ ） A．电磁波和声波一样不能在真空中传播 B．电磁波的应用对人体有利无害 C．根据公式v＝λf可以推断，频率越高的电磁波，波长越短 D．电磁波的传播速度为340 m/s 【答案】C 【解析】A、电磁波能在真空中传播，声波的传播需要介质，不能再真空中传播，故A错误； B、电磁波的应用方便了人们的生活，但过量接触电磁波，会对人体造成伤害，故B错误； C、由公式c=λf可以得到频率越高的电磁波，波长越短，故C正确； D、电磁波的传播速度约为3×108m/s，故D错误。 故选C。 子题型 3：下列关于电磁波的说法正确的是 A．电磁波和声波一样不能在真空中传播 B．电磁波的应用对人体有利无害 C．电磁波和声波既能传递信息，又能传递能量 D．电磁波的传播速度为340 m/s 【答案】C 【解析】A. 电磁波能在真空中传播，声波的传播需要介质，不能再真空中传播，故A错误； B. 电磁波的应用方便了人们的生活，但过量接触电磁波，会对人体造成伤害，故B错误； C. 电磁波和声波既能传递信息，又能传递能量，故C正确； D. 电磁波的传播速度约为3×m/s故D错误。 故选C。 解题模板 核心区别对比： 产生原因：电磁波→电流变化；声波→物体振动。传播条件：电磁波→可在真空中传播；声波→需介质（固、液、气）。传播速度：电磁波（真空中3×108m/s）远大于声波（空气中约340m/s）。频率与波长：同一介质中均成反比，与波的类型无关。 题型六：实际应用案例分析类（核心考查中国天眼、Wi-Fi、北斗系统原理） 题型建模 考查核心：结合具体案例分析电磁波的应用，常以选择题、简答题形式出现。 子题型 1：请阅读《中国“天眼”》并回答32题。 中国“天眼” 2016年9月25日，被誉为“中国天眼”的有中国自主知识产权的世界最大单口径巨型射电望远镜（简称FAST），在贵州平塘落成启动。它的接收面积达到30个标准足球场，跟被评为人类20世纪十大工程之首的美国Arecibo 300m望远镜相比，其综合性能提高约10倍。 “中国天眼”投入使用三年来，已实现跟踪、漂移扫描、运动中扫描等多种观测模式。是什么支撑“中国天眼”随时随地对几亿光年外的宇宙“扫一扫”？有一样东西很重要！那就是电力！ 常见的家用电器耗电较低，如：一台冰箱1秒钟要用0.000012度电，一台空调1秒钟要用0.00086度电，一台洗衣机1秒钟要用0.000018度电，一台电视机1秒钟要用0.0000065度电，一台电脑1秒钟要用0.000009度电。“中国天眼”满负荷运行启动观测1秒钟要用多少电呢？答案是0.83度。 “中国天眼”的工作原理是把外太空的射电信号经过反射面反射聚焦到馈源舱，经过处理后再传回总控室。“中国天眼”探索外太空靠什么核心部件呢？就是“大锅”中间这个重约30吨的馈源舱，它可以说就是“中国天眼”的“瞳孔”。 馈源舱是“中国天眼”发射和收集电磁信号的核心设备，里面不仅有馈源装置，还有配套的其他辅助设备和设施，这些设施关系到“瞳孔”是否看得清、看得准。所以，馈源舱对电压质量要求很高，435伏的额定电压波动不能超过正负0.5%，电压如果超过允许的波动范围，馈源舱就会启动保护程序。剧烈的电压波动可能使馈源舱存在报废风险。 “中国天眼”对电力的要求这么高，它的专用变电站是高规格的双电源供电。2015年，一条35千伏专用变电站的18.25公里输电线路接入“天眼”，第一电源开通了。2019年，总长16.2公里的“天眼”工程第二电源成功投运，“天眼”供电有了“双保险”。 FAST工程是我国科学工作者奋发图强、励志创新的具体实践。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)“中国天眼”所接收的电磁波信号在宇宙中的传递速度是 m/s； (2)“中国天眼”满负荷运行启动观测一小时需要用电 kW•h； (3)馈源舱对电源的要求很高，“天眼”变电站使用高规格的双电源供电的原因是： A．保证不断电  B．“天眼”消耗电能多  C．“天眼”体积庞大 【答案】 3×108m/s 2988 A 【解析】(1)[1]电磁波信号在宇宙中的传递速度大约是光的速度，即3×108m/s； (2)[2] “中国天眼”满负荷运行启动观测1秒钟要用0.83度电，那么观测一小时需要用电大小是 (3)[3]馈源舱对电压质量要求很高，435伏的额定电压波动不能超过正负0.5%，电压如果超过允许的波动范围，馈源舱就会启动保护程序。剧烈的电压波动可能使馈源舱存在报废风险，所以说电压不能变为零，要保证不断电，所以“天眼”变电站使用高规格的双电源供电；故选A。 子题型 2：Wi-Fi是当今使用最广的一种无线网络传输技术，手机在有Wi-Fi无线信号的时候就可以不通过移动网络上网，以下关于Wi-Fi无线信号的说法中正确的是（　　） A．Wi-Fi无线信号是一种电磁波 B．Wi-Fi无线信号属于声波 C．Wi-Fi无线信号不能传递能量 D．Wi-Fi无线信号不能在真空中传播 【答案】A 【解析】根据Wi-Fi无线信号的特征可知，Wi-Fi无线信号是一种电磁波，能传递能量和信息，也能在真空中传播，故BCD错误，A正确。 故选A。 子题型 3：请阅读《北斗卫星导航系统》并回答。 北斗卫星导航系统 2020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，如图所示。卫星定位系统的原理并不复杂。卫星在向接收端发送自己位置信息时，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颗卫星信号，就可以准确定位。 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。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）如果卫星信号传播的时间误差是1.0×10-6s，（电磁波的传播速度取3.0×108m/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）原子钟的原理是 ； （4）谈谈北斗卫星导航系统在生活中的实际应用 。 【答案】 300 4 以原子释放能量时发出电磁波的振荡周期为基准 电子商务、智能手机、出行定位等（定位导航、灾害监测、工程建设、海洋开发等） 【解析】（1）[1]卫星信号传播的时间误差是1.0×10-6s，将导致的距离误差是s=vt=3.0×108m/s×1.0×10-6s=300m （2）[2]北斗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颗卫星信号，就可以准确定位。 （3）[3]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。 （4）[4]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。如：电子商务、智能手机、出行定位等（定位导航、灾害监测、工程建设、海洋开发等）。 解题模板 1．中国天眼（FAST）：接收宇宙天体发射的电磁波，经反射会聚后分析天体信息（不发射电磁波，不依赖可见光）。 2．Wi-Fi：利用微波构建无线局域网，信号强度受距离、障碍物、电磁干扰影响，优化方式包括调整路由器位置、避开干扰、加装信号增强器。 3．北斗系统：通过卫星发射电磁波，为终端提供定位、导航、授时服务，应用于导航、测绘、减灾等领域。 题型七：调制与检波作用类（核心考查广播电视信号处理关键步骤） 题型建模 考查核心：调制与检波的定义、作用，常以选择题、填空题形式出现。 子题型 1：在无线电广播的接收装置中的调谐器，其作用是（　　） A．产生高频率振荡电流 B．将音频信号加载到高频电流上 C．选出所需要的带有声音信号的特定频率的电磁波 D．把音频电信号还原成声音 【答案】C 【解析】A．载波发生器产生高频率振荡电流作为载波，故A不符合题意； B．调制器的作用是将音频信号加载到高频电流上，故B不符合题意； C．收音机接收到的是各种频率的电磁波，调谐器的作用就是从中选出带有声音信号的特定频率的高频率振荡电流，故C符合题意； D．扬声器的作用是把音频电信号还原成声音，故D不符合题意。 故选C。 子题型 2：以下是无线电广播接收过程的几个步骤，其合理的顺序是 。  A．调谐选择所需要接收的电磁波 B．接收无线电波 C．检波获得声音信号电流 D．耳机放音． 【答案】BACD 【解析】无线电广播接收时，接收到无线电波后，利用调谐选择所需要接收的电磁波，检波获得声音信号电流，通过耳机放音，从而听到广播，故合理顺序是BACD。 子题型 3：关于接收无线电波的过程，下列说法正确的是（ ） A．接收无线电波→检波→高频放大→调谐→低频放大 B．接收无线电波→调谐→高频放大→检波→低频放大 C．接收无线电波→高频放大→调谐→检波→低频放大 D．接收无线电波→低频放大→调谐→检波→高频放大 【答案】B 【解析】接收无线电波的过程为：天线接收无线电波； 通过调谐器选出要接收的电磁波频率，即选出相应的电台信号； 然后将信号放大，即调频信号放大； 再通过检波，即将有用的声音或图像等信息从高频电磁波上检出； 最后将此有用的信息放大，送到扬声器或图像显示器件。 故C过程正确。 解题模板 1．调制：发生在发射端，将低频音频/视频信号加载到高频电流上，目的是使信号便于通过天线发射（高频信号易辐射）。 2．检波：发生在接收端，从高频调制信号中提取出低频音频/视频信号，为后续放大和还原做准备。 3．关联流程：调制→发射→接收→检波→还原。 题型八：电磁辐射与防护类（核心考查辐射概念、危害与防护） 题型建模 考查核心：电磁辐射的定义、来源、危害及防护措施，常以选择题、简答题形式出现。 子题型 1：电磁波向外传递能量，形成电磁辐射。电磁辐射对人体健康的影响已引起了人们的广泛关注。以下活动中，对人产生电磁辐射最少的是（　　） A．手机正在接听电话 B．使用手电筒照明 C．紧挨民居的高压变电站 D．紧靠工作着的微波炉 【答案】B 【解析】A．手机可以接收和发射电磁波，有对人体有一定的辐射，故A不符合题意。 B．手电筒是将电能转化为光能，基本不会产生电磁波，故B符合题意。 C．高压变电站发射电磁波，有对人体有很大的辐射，故C不符合题意。 D．微波炉是靠电磁波来工作的，离得太近，对人体有害，故D不符合题意。 故选B。 子题型 2：阅读下面短文，回答问题。 电磁污染 电磁污染已被认为是继大气污染、水污染、噪音污染后的第四大公害，它是指天然的和人为的各种电磁波干扰和有害的电磁辐射．在充分享受电磁波带来方便的同时，人们也逐渐感受到它的负面效应：当电磁辐射达到一定强度时，会导致控制系统和信息传输系统的失控，引发人头疼、失眠、记忆衰退等症状的产生。 民航部门规定：飞机在起降和飞行时，不允许乘客使用手机，你是怎样理解这项规定的？ 【答案】手机是靠电磁波来工作的，若乘客在机舱内使用手机，则手机辐射的电磁波就会对飞机上的导航、操纵系统产生严重干扰，飞机的导航设备就会出现偏差，使飞机的自动操纵系统的设备产生错误，从而导致空难事故的发生。 【解析】根据电磁波的干扰特性分析解答。 手机工作时会向外辐射电磁波，而飞机上的大量电子设备也都依靠电磁波工作，手机的电磁波频率与飞机电子设备使用的频率在一定条件下会相互干扰，从而可能干扰飞机电子设备的正常工作，影响到飞机的正常导航、通信、控制等正常运行，严重者可能造成空难事故，所以飞机在起降和飞行时，不允许乘客使用手机。 子题型 3：Mate60系列手机不仅仅是一款通信产品，它还是中国人不屈与智慧的代表。其中Mate60RS非凡大师版本采用了上部镜面陶瓷，下部金属磨砂的独特设计，极具辨识度。Mate60系列中两款手机具有静谧空间通话功能，它依赖的是一种基于语音中的声纹信息来提升目标人语音信号质量的通话降噪增强技术。语音通话过程中，该功能会从设备麦克风拾取的声音信号中.识别并增强通话人的声音信号，抑制或消除其他干扰声音，将通话人的语音更清晰地传递给对方。华为Mate60Pro上市，持有者即使在没有地面信号的情况下，也可以拨打、接听卫星电话。为用户提供语音、数据等卫星通信服务的“幕后功臣”正是我国自主研制的天通一号卫星 系统。天通一号卫星移动通信系统，由空间段、地面段和用户终端组成，空间段计划由多颗（已发射三颗）地球同步轨道移动通信卫星组成。 极紫外光，又称极端紫外线辐射，是指电磁波谱中波长从121纳米到10纳米的电磁辐射。极紫外光刻（Extremeultra-violet），常称作EUV光刻，它以波长为10纳米-14纳米（频率为3×1016Hz-2.14×1016Hz）的极紫外光作为光源的光刻技术。具体为采用波长为13.4nm的紫外线。极紫外线就是指需要通过通电激发紫外线管的K极然后放射出紫外线。 （1）如图1所示，灯光照射在Mate60RS非凡大师版本手机上，机身上部比下部暗，机身下部明亮是由于灯光在手机下部发生 （选填“镜面”或“漫”）原因。 （2）如图2所示，静谧空间通话功能所采集的声纹信息主要属于乐音三个特征中的： 。 （3）天通一号卫星相对地球静止，下图中哪个轨道是天通一号卫星所处轨道 。 （4）如图3所示，极紫外光波长越短加工芯片的精度越高（已知：波速=波长×频率，极紫外光的波速为3×108m/s），未来国产光刻机可能使用的波长为12nm极紫外光的频率为： Hz。 【答案】 漫 音色 A 2.5×1016 【解析】（1）[1]上部镜面陶瓷表明光滑发生镜面反射，下部金属磨砂凹凸不平发生漫反射，机身下部明亮是由于灯光在手机下部发生漫反射造成的。 （2）[2]根据音色的不同可以区分发声的人，静谧空间通话功能所采集的声纹信息主要属于乐音三个特征中的音色。 （3）[3]天通一号卫星相对地球静止，所以天通一号与地球相对位置不变，其中赤道轨道与地球位置相对不变，极地轨道和倾斜轨道在运行过程中与地球的相对位置发生改变。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 （4）[4]由题可知，波长为12nm极紫外光的频率为 解题模板 1．核心认知：电磁辐射是电磁波携带的能量，所有电磁波都有辐射；日常电子设备（手机、路由器）的辐射符合国家标准，过量辐射才可能危害健康。 2．防护措施：远离强辐射源（如高压输电线）、减少电子设备使用时间、避免设备贴近身体（如手机远离头部）、合理摆放路由器（远离卧室）。 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $