第十九章 电磁波与信息时代（复习讲义）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（复习讲义） 1．四种研究方法 实验体验法：通过 “导线断续接触电池使收音机发声” 的实验，直观感受电磁波的产生与传播；通过观察收音机表盘、测量 Wi-Fi 信号强度，加深对电磁波特性的理解。 类比法：将电磁波与水波、声波类比，帮助理解波速、频率、波长的基本概念及关系；将电磁波谱类比为 “家族家谱”，清晰区分不同波段电磁波的特性。 分类归纳法：按频率或波长对电磁波进行分类，归纳无线电波、微波、红外线、可见光等不同波段的应用场景；梳理广播电视、移动通信、卫星通信、互联网等信息传递方式的原理与特点。 实例分析法：结合中国天眼、北斗系统、5G 通信、物联网等实际案例，分析电磁波在信息传递、导航定位等领域的应用，理解技术原理与实际价值。 2．十五个基本概念 电磁波：导体中电流发生变化时向四周发射的波，能在真空中传播，具有波速、频率、波长三个基本特性。 波速：电磁波的传播速度，真空中与光速相等（用c表示），空气中传播速度与之接近。 频率：单位时间内电磁波振动的次数，单位为赫兹（Hz），常用单位有千赫（kHz）、兆赫（MHz）。 波长：两相邻波峰或波谷间的距离，单位为米（m），与频率成反比（波速一定时）。 电磁波谱：按电磁波的频率或波长划分的 “家族”，包含无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线等。 无线电广播：通过电磁波传输声音信号的通信方式，需经过音频信号转换、调制、发射、接收、检波还原等过程。 移动通信：以电磁波为载体，实现移动终端（如手机）间的信息传递，依赖基站转接信号，5G 是第五代移动通信技术。 同步卫星：环绕地球周期与地球自转周期相同的卫星，三颗同步卫星可实现全球微波信号覆盖。 卫星通信：利用同步卫星作为中继站，实现地面站间的远距离通信，具有覆盖面广、不受环境限制等优点。 北斗卫星导航系统（BDS）：我国自主研发的全球卫星导航系统，通过电磁波实现定位、导航和授时服务。 互联网：将全球计算机及信息终端连接起来的全球性网络，可实现信息浏览、网络通信、网上学习等功能。 物联网：将周边物品通过网络连接，实现人与物、物与物信息交换的智能化网络。 Wi-Fi：利用无线电波构建的无线局域网技术，通过路由器发射信号，实现终端设备无线联网。 调制：将音频、视频信号加载到高频电流上，形成调制信号以便发射的过程。 检波：收音机、电视机等设备将接收到的调制信号中提取出音频、视频信号的过程。 3．八个常考角度 电磁波的基本特性与计算：考查电磁波的传播条件（能在真空中传播）、波速 - 频率 - 波长的关系（c=λf），结合公式进行波长或频率计算，如雷达测距、电台频率与波长换算。 电磁波谱的应用区分：考查不同波段电磁波的典型应用，如无线电波用于广播通信、微波用于微波炉和卫星通信、红外线用于热感成像、X 射线用于医疗透视等。 信息传递方式的原理：考查广播电视、移动通信、卫星通信的信号传递过程，如手机作为 “发射台 + 接收台” 的工作原理、同步卫星的作用、基站的转接功能。 现代通信技术的特点：对比 5G、北斗系统、互联网、物联网的核心优势，如 5G 的高速率、低延时，北斗系统的高精度定位，物联网的 “万物互联” 特性。 电磁波与声波的区别：从产生原因（电流变化 vs 振动）、传播条件（可真空传播 vs 需介质）、速度等方面对比，解释 “月球通信用电磁波” 的原因。 实际应用案例分析：结合中国天眼、北斗导航、Wi-Fi 组网等案例，分析其依赖的电磁波特性，如中国天眼接收宇宙电磁波、Wi-Fi 信号的传播与干扰防治。 调制与检波的作用：考查广播电视信号处理的关键步骤，理解调制（加载信号）和检波（提取信号）在信息传递中的核心作用。 电磁辐射与防护：考查电磁辐射的概念，结合生活实际分析手机、路由器等设备的辐射特点及安全防护措施。 知识点 知识点内容 重点归纳 常见易错点 一、电磁波的基本特性与电磁波谱 1. 电磁波的产生（导体中电流变化）、传播（可在真空中传播，速度=光速）； 2. 三要素（波速、频率、波长），关系； 3. 频率单位（Hz、kHz、MHz）及换算； 4. 电磁波谱（无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线） 1. 真空中电磁波速度与光速相等（），空气中速度近似相等； 2. 同一介质中，波速一定，频率与波长成反比； 3. 可见光属于电磁波，电磁波谱各波段按频率从低到高（波长从长到短）排序； 4. 不同波段电磁波特性不同，应用场景各异 1. 认为电磁波传播需要介质（实际可在真空中传播）； 2. 混淆频率与波长的关系（误将频率越高波长越长）； 3. 单位换算错误（如）； 4. 误认为可见光与电磁波是不同类型的波 二、广播电视与通信技术 1. 无线电广播（音频信号→调制→发射→接收→检波→还原）； 2. 电视（音视频信号同步传输与还原）； 3. 移动通信（手机兼具发射台与接收台功能，依赖基站转接）； 4. 5G技术（高速率、低延时、大通道）； 5. 卫星通信（同步卫星中继，三颗覆盖全球）； 6. 北斗系统（BDS，定位、导航、授时） 1. 广播电视信号传递的核心是“调制”（加载信号）和“检波”（提取信号）； 2. 同步卫星周期与地球自转周期相同，运行在赤道上空； 3. 5G是第五代移动通信技术，核心优势是传输效率和响应速度； 4. 北斗系统可全球全天候服务，定位精度达分米/厘米级 1. 混淆手机与基站的作用（误将手机当作直接通信设备，忽略基站转接）； 2. 认为同步卫星可任意轨道运行（实际需在赤道上空）； 3. 误将“调制”“检波”理解为信号的产生或放大； 4. 认为北斗系统仅用于导航，忽略授时、减灾等应用 三、互联网与物联网应用 1. 互联网（全球性网络，连接计算机及信息终端）； 2. 核心功能（信息浏览、网络通信、网上学习）； 3. 物联网（万物互联，实现人-物、物-物信息交换）； 4. Wi-Fi（无线局域网技术，路由器发射无线电波）； 5. Wi-Fi信号优化（调整位置、避开干扰、加装增强器） 1. 互联网是信息传递的平台，依赖有线或无线通信网络； 2. 物联网是互联网的延伸，核心是“智能化连接”； 3. Wi-Fi信号强度受距离、障碍物、电磁干扰影响； 4. 网上学习是互联网在教育领域的重要应用，促进教育公平 1. 混淆互联网与物联网（误将两者等同，忽略物联网的“物物连接”特性）； 2. 认为Wi-Fi信号无干扰（实际易受其他电子设备影响）； 3. 误将Wi-Fi等同于互联网（Wi-Fi是局域网接入方式，互联网是全球网络）； 4. 认为网络信号弱仅由距离导致，忽略障碍物和干扰因素 四、电磁波的应用与防护 1. 电磁波的典型应用（收音机/电视、微波炉、雷达、医疗透视、中国天眼）； 2. 电磁辐射（电磁波携带的能量）； 3. 防护措施（远离强辐射源、合理使用电子设备） 1. 不同波段电磁波的应用匹配其特性（如微波用于加热、X射线用于透视）； 2. 中国天眼（FAST）通过接收宇宙电磁波探测天体； 3. 电磁辐射普遍存在，过量辐射可能危害健康，需科学防护； 4. 雷达利用电磁波反射原理测距、定位 1. 认为电磁波只有通信用途，忽略加热、探测等应用； 2. 过度恐慌电磁辐射（实际日常电子设备辐射符合标准）； 3. 误将雷达的工作原理当作电磁波的直射（实际是反射）； 4. 认为中国天眼仅接收可见光（实际接收全波段电磁波） 题型一 电磁波的基本特性与计算 【例1】如图是为了纪念老红军谢宝金而立的铜像。在长征途中他背着一台68 kg的发电机走完全程，创造了长征路上的奇迹。手摇发电机为电台提供电力，使红军能够在行军作战过程中保持通讯畅通。发电机的工作原理是：闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时回路中就会产生电流。当时红军的电台频率信息属于军事机密，是严格保密的。某调频广播电磁波频率是100MHz，则波长是 m。如今的通讯呈现出快速发展和多样化的特点，2025 年政府工作报告首次将6G纳入未来产业培育框架。5G和6G都是基于电磁波来传输信息的，它们使用的频段虽然有所不同但传播速度都是 m/s。 【变式1-1】关于电磁波的说法正确的是（　　） A．可见光不是电磁波 B．电磁波的波长越短则频率越低 C．红外线和可见光在真空中传播速度相同 D．电磁波、声 波都可以在真空中传播 【变式1-2】雷达利用天线把电磁波向欲探测的目标发射出去，然后再利用天线接收到反射波，根据反射波的方向和延迟时间判断目标的方位和距离。某地面雷达站向某卫星发射出波长为的电磁波，经过的时间，接收到了反射波。请你回答： （1）电磁波在真空中的传播速度是多少？ （2）该雷达向目标发出的电磁波的频率是多少？ （3）该卫星距地面多远？ 题型二 电磁波谱的应用区分原理用：考查 “同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引” 的规律应用，如判断磁体的指向、轻质磁体的受力运动、磁极的辨别等。 磁感线的理解与绘制：考查磁感线的方向（磁体外部 N 极→S 极、地磁场方向）、分布特点（如同名、异名磁极间的磁感线形状），以及根据磁感线判断磁场强弱和磁极。 右手螺旋定则的应用：给定通电螺线管的电流方向判断磁极，或给定磁极判断电流方向，是电路与磁场结合的核心考点。 电磁铁磁性强弱的影响因素：考查线圈匝数、电流大小对磁性的影响，结合控制变量法分析实验现象，或设计实验验证影响因素。 电磁继电器的工作原理与应用：考查控制电路（电磁铁通断）与工作电路（用电器通断）的联动关系，分析自动控制场景（如水位报警器、温度报警器）的工作过程。 电流磁效应的实验分析：以奥斯特实验为核心，考查实验现象（小磁针偏转）、结论（电流周围有磁场，磁场方向与电流方向有关），以及实验设计的注意事项。 地磁场与磁偏角：考查指南针指向的原理（地磁场作用）、磁偏角的概念，以及地磁场与地理方位的关系。 磁化与磁性材料的应用：考查磁化现象的实例（如铁钉被磁铁磁化后吸引铁屑）、软磁材料与硬磁材料的区分及应用（如电机铁芯用软磁材料、磁卡用硬磁材料）。 【例2】阅读短文，回答问题 电磁波的海洋电磁波是个大家族，如下图所示，通常用于广播电视、卫星通信和移动电话的那部分叫做无线电波，电磁波除了用于通信外，还有很多别的应用，比如我们生活中常见到的微波炉，就是用电磁波来加热食品的，微波炉内有很强的电磁波，它的波长很短，所以叫做微波。红外线是电磁波的一种，红外线测距仪就是通过发射红外线测量距离的。 真空中电磁波的传播速度为c，其数值大约为30万千米每秒，电磁波的速度是不是看起来很熟悉呢？它也是光在真空中的传播速度，可见光就是电磁波的一种，电磁波在真空中的传播速度都是相同的。    （1）判断手骨骨折部位要用X射线拍照，其波长比无线电波 （选填“长”或“短”）。 （2）下列说法正确的是( ) A．    在真空中，光比电磁波的速度大  B．手机既能发射电磁波也能接收电磁波 C．电磁波的应用对人类有利无害    D．卫星通信不是利用电磁波传递信息 （3）下列不属于电磁波应用的是( ) A．无线电通信     B．微波加热     C．紫外线灭菌     D．B超 【变式2-1】日常生活中的下列设备，利用紫外线工作的是（　　） A．感应水龙头 B．非接触温度计 C．验钞机 D．医用B超 【变式2-2】我们生活在电磁波的海洋中。如图是电磁波家族，关于电磁波及其相关知识，珠小乖同学做了以下四个笔记，其中说法错误的是（　　） A．无线电波和可见光都属于电磁波 B．红外线在真空中传播的速度是340m/s C．X射线与无线电波在空气中传播的速度大小相同 D．可见光的波长比无线电波的要短 题型三 信息传递方式的原理 【例3】关于无线电广播信号的发射和接收，下列说法正确的是（    ） A．话筒把声音信号转换成音频电信号后，直接通过天线发射出去 B．话筒把声音信号转换成音频电信号后，需要加载到高频电流上再发射出去 C．无线电广播是利用超声波传输信息的 D．调制器可以将声音信号从高频信号中取出 【变式3-1】阅读短文，回答问题： 手机信号屏蔽器 上初三的小中听去年参加高考的哥哥说，现在为了防止考生在考场内使用手机进行作弊，每个考场都会放置一个手机信号屏蔽器．爱动脑筋的小中想，手机信号屏蔽器的原理是什么呢？于是，他上网查阅了相关的资料． 手机工作时是在一定的频率范围内，手机和基站通过无线电波联接起来，以一定的波特率和调制方式完成数据和声音的传输．手机信号屏蔽器针对手机通讯的原理，屏蔽器在工作过程中以一定的速度从前向信道的低端频率向高端扫描．该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰，手机不能检测出从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立联接，达到屏蔽手机信号的目的．手机表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象．由于3G信号的手机上市和使用，屏蔽器也由老式的4根天线改进为现在增强型的5根天线的新式屏蔽器（如图），使它对3G手机信号也能进行屏蔽和干扰． 手机信号屏蔽器在通电后，工作电源在4秒内从零上升到稳定．起动完成后，35秒内使作用范围内的手机被屏蔽．它的发射功率为1W±200mA，控制范围在40米左右．屏蔽器主要针对各类考场、加油站、法庭、金融、监狱、公安、军事重地等禁止使用手机的场所． 请回答下列问题： （1）手机和基站之间联接的无线电波 （属于/不属于）可见光；     （2）手机信号屏蔽器主要是阻碍电磁波传递 （信息/能量）；     （3）屏蔽器的作用频率有800MHz、900MHz、2000MHz等几个不同的频率，这几个不同频率的无线电波在真空中传播速度是 （相同/不同）的；   （4）针对“手机信号屏蔽器能否屏蔽固定电话的信号”这个问题，小中设计了几个不同的探究方案，其中可行的是 ；             A．用屏蔽器覆盖范围内的手机拨打覆盖范围外的固定电话 B．用屏蔽器覆盖范围内的固定电话拨打覆盖范围外的手机 C． 在屏蔽器覆盖范围内用固定电话拨打密闭在金属盒中的手机 D．在屏蔽器覆盖范围内用手机拨打密闭在金属盒中的固定电话 （5）由于3G、4G信号的手机出现，手机信号屏蔽器必须更新为增强型的．所谓增强型，是指增大了屏蔽器的 。             A．额定功率         B．额定电压         C． 作用频率       D．电磁波速度 【变式3-2】下列关于地球同步卫星的说法中，错误的是(        ) A．同步卫星绕地球转动的周期和地球自转的周期一样 B．同步卫星可作为传播微波的中转站 C．同步卫星的速度与电磁波的传播速度相同 D．要使世界上任何一个地方的电视节目都可以传送到全世界，至少要有三颗同步卫星 题型四 现代通信技术的特点 【例4】第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Communication Technology，简称5G）是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施。关于信息传递技术，下列说法正确的是（　　） A．5G通讯技术是利用超声波传递信息 B．在真空中，5G信号比4G信号的传播速度快 C．网线使用的光导纤维，利用的是光在光纤中的折射 D．5G是电磁波在信息方面的应用 【变式4-1】（多选题）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，下列说法错误的是（　　） 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 【变式4-2】请阅读《北斗导航系统》并回答题。 北斗导航系统 2020年3月9日19时55分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第54颗导航卫星。此次发射的北斗导航卫星是北斗三号卫星导航系统当中第二颗地球同步轨道卫星。按照计划，我国将再发射一颗北斗三号地球同步轨道卫星，届时由30颗北斗三号卫星组成的导航星座将全部部署完成。覆盖“一带一路”沿线国家。 北斗卫星导航系统建设先后经历了北斗一号系统、北斗二号系统、北斗三号系统三个阶段，目前北斗一号4颗试验卫星已全部退役，从北斗二号首颗星起算，距离北斗三号系统建成，仅一步之遥。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，并具短报文通信能力。 北斗三号系统搭载了国内最先进的新一代铷原子钟，星间链路最新的技术，新一代铷原子钟天稳定度达到10-14量级，“这相当于300万年只有1秒误差”。星间链路是指用于卫星之间通信的链路。通过星间链路可以实现卫星之间的信息传输和交换。通过星间链路将多颗卫星互联在一起，形成一个以卫星作为交换节点的空间通信网络。通过光通信可实现大容量数据传输。北斗三号系统中的地球同步轨道卫星，运行方向与地球自转方向相同，运行一周的时间与地球自转一周的时间相等，自主建设、独立运行的卫星导航系统，广泛应用于交通运输，成为世界首次应用北斗导航系统，实现有人值守、自动驾驶的高铁。北斗卫星导航系统还应用于海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域。北斗导航系统秉持和践行“中国的北斗，一流的北斗”的发展理念，服务全球、造福人类。 根据上述材料，回答下列问题： （1） 是用于卫星之间通信的链路； （2）运载火箭点火起飞升空的过程中，火箭中搭载的卫星的机械能 （选填“增大”“减小”“不变”）； （3）北斗地球同步轨道卫星正常运行时，相对地面是 的（选填“运动”、“静止”）； （4）下列关于北斗卫星导航系统的说法中错误的是 。（多选） A．北斗卫星导航系统传送信息的速度与光速相同 B．北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成 C．北斗卫星导航系统采用超声波为汽车行驶导航 D．当甲、乙两人通过北斗地球同步卫星通电话时，甲发出“呼叫”后，至少经过5s才能听到乙的“回应” 题型五 电磁波与声波的区别 【例5】下列有关声和电磁波的说法正确的是（ ） A．“不敢高声语，恐惊天上人”中的“高声”是指音调高 B．声和电磁波都能在真空中传播，且都能传递信息和能量 C．风吹树枝发出声音，说明声音是由物体振动产生的 D．茗茗回答问题的声音很大是因为声音的频率很高 【变式5-1】我国正研制新一代载人运载火箭，该火箭的研制将使我国具备2030年前载人登陆月球的能力。在月球上漫步的宇航员必须借助无线电通信设备才能进行交谈，其原因是（　　） A．月球上，宇航员的声带无法振动发声 B．月球上是真空，不能传声 C．月球上只能传递超声波 D．月球上，声音传播速度太快 【变式5-2】阅读短文，回答问题。 太阳光包含可见光和不可见光。可见光辐射一般指太阳辐射光谱中约为0.38~0.78微米波谱段的辐射，由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七色光组成。红光以外、频率介于微波与可见光之间的电磁波叫红外线。紫外线在紫光以外，波长比紫光小。红外线和紫外线均为不可见光。光从一种介质斜射到另一种介质，频率越高的光偏折程度越高。 太阳光属于电磁波，电磁波的波谱图如图甲所示。电磁波在真空中传播的速度，波速c、波长和频率f之间的关系是。 除太阳以外，在自然界中，一切物体都在不停地向周围的空间发出红外线（即红外辐射），物体的红外辐射能量的大小与物体的温度和辐射的波长等因素有关，其关系如图丙所示。 (1)图甲中属于微波的电磁波是______； A．Gamma B．X射线 C．雷达波 D．AM (2)某种光的波长为，则这种光的频率约 Hz（结果保留两位小数），则这种光是 （选填“可见光”“紫外线”或“红外线”）。说出它的一种生活应用： ； (3)如图乙所示，红光和紫光合成的复色光斜射入玻璃砖后，经折射分开，其中 （选填“a”或“b”）为紫光； (4)如图丙所示，随着温度升高，物体红外辐射能量强度的极大值向波长较 （选填“长”或“短”）的方向移动； (5)如图丙所示，关于物体的红外辐射能量分布与波长、温度的关系，下列说法错误的是______。 A．温度相同时，波长越长，辐射能量越大 B．波长相同时，温度越高，辐射的能量越大 C．温度相同时，波长不同，辐射能量可能相同 D．波长增加，辐射能量先增加后减少 题型六 实际应用案例分析 【例6】阅读材料，回答问题： 中国天眼正式开放运行 1月11日，当被誉为“中国天眼”的500口径球面射电望远镜通过国家验收正式开放运行，成为全球最大且最灵敏的射电望远镜，也意味着人类向宇宙未知地带探索的眼力更加深邃，眼界更加开阔。 500米口径球面射电望远镜被誉为“中国天眼”，由我国已故天文学家南仁东先生于1994年提出构想，历时22年建成，于2016年9月25日落成启用。是由中国科学院国家天文台主导建设，具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。综合性能是著名的射电望远镜阿雷西博的十倍。 FAST巨大的反射面看似是一口“大锅”，但实际上并不是一整块，这个总面积接近30个足球场大小的反射面是由4450块能自由调节角度的反射面板单元组成，每个单元都是一面平均变长11米的三角形铝合金金属面板，而这个面板又是由100个小三角形面板拼接而成。这些面板安装在由6670根主钢索，2250根下钢索所组成的网状结构骨架上。这样做的好处有两个，一个是FAST天眼可以根据天体的位置实时地主动调节形状，汇聚电磁波；另一个是可以大幅降低望远镜下方基础结构的负重，提高寿命的同时，让运行更加灵活。 FAST为什么这么重要呢？这要从天文观测的发展说起。 首先我们要知道，望远镜的观测能力，除了考虑“看”得远，还要考虑“看”得清，即接收光的总量。因此，望远镜口径就成了衡量望远镜观测能力的核心指标。但光学望远镜厚重的透镜片由于受到工艺技术上的限制，无法进一步增大。随着人类观测宇宙的水平不断提升，传统的光学望远镜已经无法满足观测需求。因此，射电望远镜开始成为主流。射电望远镜的原理是电磁波的反射，通过抛物面将接收到的电磁波会聚到一点来强化信号。射电望远镜组成结构相对简单，不需要高精度的镜面，同时有更高的精度和稳定性。20世纪天文学的诸多重大发现，包括脉冲星、宇宙微波背景辐射和类星体等，都与射电望远镜息息相关。 射电望远镜的灵敏度指检测弱信号的能力，也受到望远镜口径影响。因此拥有大口径射电望远镜就成了一个国家天文观测水平的重要标志。FAST作为世界上单口径最大的射电望远镜，已经在它短暂的工作过程中展现出了强大的实力。2020年1月11日，FAST通过国家验收，正式投入使用。截止2020年11月，FAST已发现脉冲星超过240颗，基于“中国天眼”的高水平科学论文达40余篇。 （1）FAST射电望远镜利用的光学原理与下列哪一项相似？ A．穿衣镜             B．皮影戏               C．太阳灶              D近视镜 （2）FAST可以接收电磁波并进行数据处理则下列科学研究中，可以通过FAST进行研究的是 ； A．宇宙微波背景辐射    B脉冲星    C．类星体   D．地震波 （3）射电望远镜的灵敏度受望远镜口径影响。请尝试根据文中的介绍和你掌握的知识分析，为什么望远镜口径会决定灵敏度？ 【变式6-1】人们利用手机通过Wi-Fi收看春晚直播，是利用 能传递信息的特点。在收看过程中为不影响他人，把音量调小一些，这是在 减弱噪声。 【变式6-2】能源、信息和新材料是当今社会十分关注的课题，以下有关说法正确的是（　　） A．太阳能、电能和天然气都属于可再生能源 B．日常生活中的陶瓷、橡胶、石墨棒均属于绝缘体 C．北斗导航卫星利用电磁波传递信息 D．超导材料可用来制造电饭煲的发热体 题型七 调制与检波的作用 【例7】把音频信号加到高频电磁波上的过程叫（ ） A．调制 B．调谐 C．检波 D．发射 【变式7-1】阅读材料，回答问题。 微波通信 电磁波可以用来传递信息，通常用于广播、电视等通信。微波是电磁波家族中的一员，它的性质比中波和短波更接近光波。信息理论表明，作为载体的电磁波，与中波和短波相比，微波在相同的时间内可以传输更多的信息。 用微波传递信息时，必须每隔50km左右就要建设一个微波中继站，如图甲所示。信号传递的距离越远，需要的中继站越多。在雪山上、大洋中，根本无法建设中继站，所以人类用地球同步通信卫星做微波通信的中继站来进行通信如图乙所示，在地球的周围均匀地配置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三颗同步通信卫星作为太空微波中继站可使地球上任意两点间保持通信，接收地面站传来的电信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。现在通过卫星电视，某地举行体育赛事，其他地方的人几乎可以立刻看到现场的画面。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）普通手机通过地面基地台接收和发射信息，卫星电视直接通过卫星传递信息。它们都是利用 传递信息的，速度约为 km/s。在地球的周围均匀地配置 颗同步通信卫星作为太空微波中继站可使地球上任意两点间保持通信； （2）利用微波通信的原因是( )； A．因为微波比中波和短波的波长要长一些       B．因为微波比中波和短波负载的信息多 C． 因为微波比中波和短波传播得远             D．因为利用微波通信的成本低 （3）如图丙所示，a、b分别是Ⅰ、Ⅱ两颗卫星正下方的地面站，把通信卫星假想成一个平面镜，使地球上b处地面站接收到a处发送的信号。请仿照光路图，在图丙图中画出（a处发送的微波信号传送到b）平面镜及微波传播的路径和方向 ； （4）已知三颗通信卫星距地面的高度都是3.58×104km，任意两颗卫星之间的距离都是7.30×104km。则a处发送的微波信号传送到b处所用的时间是 s。 【变式7-2】无线电广播信号发射和接收的过程中，下列说法正确的是(          ) A．调制器的作用是将音频电信号加载到高频电磁波上 B．调谐器的作用是将音频电信号加载到高频电磁波上 C．解调器的作用是选出特定频率的电磁波信号 D．调谐器的作用是将音频电信号与高频电磁波分开 题型八 电磁辐射与防护 【例8】下列关于电磁辐射的说法，正确的是（ ） A. 电磁辐射是电磁波携带的能量，所有电磁波都有辐射 B. 日常使用的手机、路由器不会产生电磁辐射 C. 电磁辐射对人体健康一定有危害，应避免接触 D. 电磁辐射无法防护，只能远离所有电子设备 【变式8-1】下列做法中，不属于电磁辐射防护措施的是（ ） A. 减少手机通话时间，避免长时间贴近头部 B. 路由器放置在远离卧室的位置 C. 长时间佩戴蓝牙耳机通话 D. 避免在高压输电线附近长时间停留 【变式8-2】关于电磁辐射的危害与防护，下列说法错误的是（ ） A. 过量的电磁辐射可能会影响人体神经系统和免疫系统 B. 我国对手机、路由器等设备的电磁辐射有明确的国家标准 C. 电磁辐射强度随距离增加而减弱，远离辐射源是有效防护方式 D. 所有电磁辐射都对人体有害，应禁止使用所有电子设备 1 / 3 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（复习讲义） 1．四种研究方法 实验体验法：通过 “导线断续接触电池使收音机发声” 的实验，直观感受电磁波的产生与传播；通过观察收音机表盘、测量 Wi-Fi 信号强度，加深对电磁波特性的理解。 类比法：将电磁波与水波、声波类比，帮助理解波速、频率、波长的基本概念及关系；将电磁波谱类比为 “家族家谱”，清晰区分不同波段电磁波的特性。 分类归纳法：按频率或波长对电磁波进行分类，归纳无线电波、微波、红外线、可见光等不同波段的应用场景；梳理广播电视、移动通信、卫星通信、互联网等信息传递方式的原理与特点。 实例分析法：结合中国天眼、北斗系统、5G 通信、物联网等实际案例，分析电磁波在信息传递、导航定位等领域的应用，理解技术原理与实际价值。 2．十五个基本概念 电磁波：导体中电流发生变化时向四周发射的波，能在真空中传播，具有波速、频率、波长三个基本特性。 波速：电磁波的传播速度，真空中与光速相等（用c表示），空气中传播速度与之接近。 频率：单位时间内电磁波振动的次数，单位为赫兹（Hz），常用单位有千赫（kHz）、兆赫（MHz）。 波长：两相邻波峰或波谷间的距离，单位为米（m），与频率成反比（波速一定时）。 电磁波谱：按电磁波的频率或波长划分的 “家族”，包含无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线等。 无线电广播：通过电磁波传输声音信号的通信方式，需经过音频信号转换、调制、发射、接收、检波还原等过程。 移动通信：以电磁波为载体，实现移动终端（如手机）间的信息传递，依赖基站转接信号，5G 是第五代移动通信技术。 同步卫星：环绕地球周期与地球自转周期相同的卫星，三颗同步卫星可实现全球微波信号覆盖。 卫星通信：利用同步卫星作为中继站，实现地面站间的远距离通信，具有覆盖面广、不受环境限制等优点。 北斗卫星导航系统（BDS）：我国自主研发的全球卫星导航系统，通过电磁波实现定位、导航和授时服务。 互联网：将全球计算机及信息终端连接起来的全球性网络，可实现信息浏览、网络通信、网上学习等功能。 物联网：将周边物品通过网络连接，实现人与物、物与物信息交换的智能化网络。 Wi-Fi：利用无线电波构建的无线局域网技术，通过路由器发射信号，实现终端设备无线联网。 调制：将音频、视频信号加载到高频电流上，形成调制信号以便发射的过程。 检波：收音机、电视机等设备将接收到的调制信号中提取出音频、视频信号的过程。 3．八个常考角度 电磁波的基本特性与计算：考查电磁波的传播条件（能在真空中传播）、波速 - 频率 - 波长的关系（c=λf），结合公式进行波长或频率计算，如雷达测距、电台频率与波长换算。 电磁波谱的应用区分：考查不同波段电磁波的典型应用，如无线电波用于广播通信、微波用于微波炉和卫星通信、红外线用于热感成像、X 射线用于医疗透视等。 信息传递方式的原理：考查广播电视、移动通信、卫星通信的信号传递过程，如手机作为 “发射台 + 接收台” 的工作原理、同步卫星的作用、基站的转接功能。 现代通信技术的特点：对比 5G、北斗系统、互联网、物联网的核心优势，如 5G 的高速率、低延时，北斗系统的高精度定位，物联网的 “万物互联” 特性。 电磁波与声波的区别：从产生原因（电流变化 vs 振动）、传播条件（可真空传播 vs 需介质）、速度等方面对比，解释 “月球通信用电磁波” 的原因。 实际应用案例分析：结合中国天眼、北斗导航、Wi-Fi 组网等案例，分析其依赖的电磁波特性，如中国天眼接收宇宙电磁波、Wi-Fi 信号的传播与干扰防治。 调制与检波的作用：考查广播电视信号处理的关键步骤，理解调制（加载信号）和检波（提取信号）在信息传递中的核心作用。 电磁辐射与防护：考查电磁辐射的概念，结合生活实际分析手机、路由器等设备的辐射特点及安全防护措施。 知识点 知识点内容 重点归纳 常见易错点 一、电磁波的基本特性与电磁波谱 1. 电磁波的产生（导体中电流变化）、传播（可在真空中传播，速度=光速）； 2. 三要素（波速、频率、波长），关系； 3. 频率单位（Hz、kHz、MHz）及换算； 4. 电磁波谱（无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线） 1. 真空中电磁波速度与光速相等（），空气中速度近似相等； 2. 同一介质中，波速一定，频率与波长成反比； 3. 可见光属于电磁波，电磁波谱各波段按频率从低到高（波长从长到短）排序； 4. 不同波段电磁波特性不同，应用场景各异 1. 认为电磁波传播需要介质（实际可在真空中传播）； 2. 混淆频率与波长的关系（误将频率越高波长越长）； 3. 单位换算错误（如）； 4. 误认为可见光与电磁波是不同类型的波 二、广播电视与通信技术 1. 无线电广播（音频信号→调制→发射→接收→检波→还原）； 2. 电视（音视频信号同步传输与还原）； 3. 移动通信（手机兼具发射台与接收台功能，依赖基站转接）； 4. 5G技术（高速率、低延时、大通道）； 5. 卫星通信（同步卫星中继，三颗覆盖全球）； 6. 北斗系统（BDS，定位、导航、授时） 1. 广播电视信号传递的核心是“调制”（加载信号）和“检波”（提取信号）； 2. 同步卫星周期与地球自转周期相同，运行在赤道上空； 3. 5G是第五代移动通信技术，核心优势是传输效率和响应速度； 4. 北斗系统可全球全天候服务，定位精度达分米/厘米级 1. 混淆手机与基站的作用（误将手机当作直接通信设备，忽略基站转接）； 2. 认为同步卫星可任意轨道运行（实际需在赤道上空）； 3. 误将“调制”“检波”理解为信号的产生或放大； 4. 认为北斗系统仅用于导航，忽略授时、减灾等应用 三、互联网与物联网应用 1. 互联网（全球性网络，连接计算机及信息终端）； 2. 核心功能（信息浏览、网络通信、网上学习）； 3. 物联网（万物互联，实现人-物、物-物信息交换）； 4. Wi-Fi（无线局域网技术，路由器发射无线电波）； 5. Wi-Fi信号优化（调整位置、避开干扰、加装增强器） 1. 互联网是信息传递的平台，依赖有线或无线通信网络； 2. 物联网是互联网的延伸，核心是“智能化连接”； 3. Wi-Fi信号强度受距离、障碍物、电磁干扰影响； 4. 网上学习是互联网在教育领域的重要应用，促进教育公平 1. 混淆互联网与物联网（误将两者等同，忽略物联网的“物物连接”特性）； 2. 认为Wi-Fi信号无干扰（实际易受其他电子设备影响）； 3. 误将Wi-Fi等同于互联网（Wi-Fi是局域网接入方式，互联网是全球网络）； 4. 认为网络信号弱仅由距离导致，忽略障碍物和干扰因素 四、电磁波的应用与防护 1. 电磁波的典型应用（收音机/电视、微波炉、雷达、医疗透视、中国天眼）； 2. 电磁辐射（电磁波携带的能量）； 3. 防护措施（远离强辐射源、合理使用电子设备） 1. 不同波段电磁波的应用匹配其特性（如微波用于加热、X射线用于透视）； 2. 中国天眼（FAST）通过接收宇宙电磁波探测天体； 3. 电磁辐射普遍存在，过量辐射可能危害健康，需科学防护； 4. 雷达利用电磁波反射原理测距、定位 1. 认为电磁波只有通信用途，忽略加热、探测等应用； 2. 过度恐慌电磁辐射（实际日常电子设备辐射符合标准）； 3. 误将雷达的工作原理当作电磁波的直射（实际是反射）； 4. 认为中国天眼仅接收可见光（实际接收全波段电磁波） 题型一 电磁波的基本特性与计算 【例1】如图是为了纪念老红军谢宝金而立的铜像。在长征途中他背着一台68 kg的发电机走完全程，创造了长征路上的奇迹。手摇发电机为电台提供电力，使红军能够在行军作战过程中保持通讯畅通。发电机的工作原理是：闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时回路中就会产生电流。当时红军的电台频率信息属于军事机密，是严格保密的。某调频广播电磁波频率是100MHz，则波长是 m。如今的通讯呈现出快速发展和多样化的特点，2025 年政府工作报告首次将6G纳入未来产业培育框架。5G和6G都是基于电磁波来传输信息的，它们使用的频段虽然有所不同但传播速度都是 m/s。 【答案】 切割磁感线 3m 【解析】[1]发电机工作原理是电磁感应现象，要产生感应电流必须满足，闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，导体中才能产生感应电流。 [2]已知电磁波波速为，频率 根据公式变形可求波长为 [3]电磁波的传播速度为，与频率无关。 【变式1-1】关于电磁波的说法正确的是（　　） A．可见光不是电磁波 B．电磁波的波长越短则频率越低 C．红外线和可见光在真空中传播速度相同 D．电磁波、声 波都可以在真空中传播 【答案】C 【解析】可见光不可见光都是电磁波，都可在真空中传播，速度一样都是，A错，C对；电磁波的波长和频率关系为，速度不变，但是波长越短频率越高，B错．电磁波可以在真空中传播而声波必须要介质才可传播，D错。 【变式1-2】雷达利用天线把电磁波向欲探测的目标发射出去，然后再利用天线接收到反射波，根据反射波的方向和延迟时间判断目标的方位和距离。某地面雷达站向某卫星发射出波长为的电磁波，经过的时间，接收到了反射波。请你回答： （1）电磁波在真空中的传播速度是多少？ （2）该雷达向目标发出的电磁波的频率是多少？ （3）该卫星距地面多远？ 【答案】（1）    （2）    （3） 【解析】(1)因为电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，即电磁波在真空中的传播速度为 (2)由得，雷达向目标发出的电磁波的频率 (3)由得 电磁波传播距离是单向距离的2倍，故卫星与地面的距离为 题型二 电磁波谱的应用区分原理用：考查 “同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引” 的规律应用，如判断磁体的指向、轻质磁体的受力运动、磁极的辨别等。 磁感线的理解与绘制：考查磁感线的方向（磁体外部 N 极→S 极、地磁场方向）、分布特点（如同名、异名磁极间的磁感线形状），以及根据磁感线判断磁场强弱和磁极。 右手螺旋定则的应用：给定通电螺线管的电流方向判断磁极，或给定磁极判断电流方向，是电路与磁场结合的核心考点。 电磁铁磁性强弱的影响因素：考查线圈匝数、电流大小对磁性的影响，结合控制变量法分析实验现象，或设计实验验证影响因素。 电磁继电器的工作原理与应用：考查控制电路（电磁铁通断）与工作电路（用电器通断）的联动关系，分析自动控制场景（如水位报警器、温度报警器）的工作过程。 电流磁效应的实验分析：以奥斯特实验为核心，考查实验现象（小磁针偏转）、结论（电流周围有磁场，磁场方向与电流方向有关），以及实验设计的注意事项。 地磁场与磁偏角：考查指南针指向的原理（地磁场作用）、磁偏角的概念，以及地磁场与地理方位的关系。 磁化与磁性材料的应用：考查磁化现象的实例（如铁钉被磁铁磁化后吸引铁屑）、软磁材料与硬磁材料的区分及应用（如电机铁芯用软磁材料、磁卡用硬磁材料）。 【例2】阅读短文，回答问题 电磁波的海洋电磁波是个大家族，如下图所示，通常用于广播电视、卫星通信和移动电话的那部分叫做无线电波，电磁波除了用于通信外，还有很多别的应用，比如我们生活中常见到的微波炉，就是用电磁波来加热食品的，微波炉内有很强的电磁波，它的波长很短，所以叫做微波。红外线是电磁波的一种，红外线测距仪就是通过发射红外线测量距离的。 真空中电磁波的传播速度为c，其数值大约为30万千米每秒，电磁波的速度是不是看起来很熟悉呢？它也是光在真空中的传播速度，可见光就是电磁波的一种，电磁波在真空中的传播速度都是相同的。    （1）判断手骨骨折部位要用X射线拍照，其波长比无线电波 （选填“长”或“短”）。 （2）下列说法正确的是( ) A．    在真空中，光比电磁波的速度大  B．手机既能发射电磁波也能接收电磁波 C．电磁波的应用对人类有利无害    D．卫星通信不是利用电磁波传递信息 （3）下列不属于电磁波应用的是( ) A．无线电通信     B．微波加热     C．紫外线灭菌     D．B超 【答案】 短 B D 【解析】（1）[1]根据c=λf知，X射线频率高，故波长短。 （2）[2]真空中，光和电磁波的传播速度相等，故A错误；手机可以发射电磁波，也可可以接收电磁波，故B正确；电磁波会产生辐射，对人体有一定的危害，故C错误；卫星通信是通过电磁波传递信息的，故D错误。 故选B。 （3）[3]B超是利用超声波传递信息，其他三个都是电磁波的应用。 故选D。 【变式2-1】日常生活中的下列设备，利用紫外线工作的是（　　） A．感应水龙头 B．非接触温度计 C．验钞机 D．医用B超 【答案】C 【解析】A．红外线热作用强，一切物质不停地辐射红外线，高温物质辐射红外线强，因此可制成红外线红外感应水龙头，故A不符合题意； B．非接触温度计是根据不同温度物体辐射红外线的数量不同工作的，故B不符合题意； C．紫外线有荧光效应，使荧光物质发出荧光，可以做成验钞机，检验钱的真伪，故C符合题意； D．医用“B超”机是利用超声波来工作的，故D不符合题意。 故选C。 【变式2-2】我们生活在电磁波的海洋中。如图是电磁波家族，关于电磁波及其相关知识，珠小乖同学做了以下四个笔记，其中说法错误的是（　　） A．无线电波和可见光都属于电磁波 B．红外线在真空中传播的速度是340m/s C．X射线与无线电波在空气中传播的速度大小相同 D．可见光的波长比无线电波的要短 【答案】B 【解析】A．电磁波家族包含无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。无线电波和可见光均属于电磁波范畴，故A正确，不符合题意； B．电磁波在真空中的传播速度是一个恒定值，即光速，红外线属于电磁波，其在真空中的传播速度也遵循这一规律，故B错误，符合题意； C．所有电磁波在同种介质中的传播速度相同，与频率、波长无关。X射线和无线电波均为电磁波，在空气中传播速度相等，故C正确，不符合题意； D．由图可知，可见光的频率高于无线电波的频率，电磁波的速度一定，波长和频率成反比，所以可见光的波长比无线电波的要短，故D正确，不符合题意。 故选B。 题型三 信息传递方式的原理 【例3】关于无线电广播信号的发射和接收，下列说法正确的是（    ） A．话筒把声音信号转换成音频电信号后，直接通过天线发射出去 B．话筒把声音信号转换成音频电信号后，需要加载到高频电流上再发射出去 C．无线电广播是利用超声波传输信息的 D．调制器可以将声音信号从高频信号中取出 【答案】B 【解析】A话筒的作用确实是把声音信号转换成音频电信号，但是音频电信号的频率较低，具有的能量较小，而且这种频率的信号很难直接通过天线发射出去。所以，它不能直接通过天线发射，故A错误； B．在实际的无线电广播信号发射过程中，话筒将声音信号转换成音频电信号后，需要加载到高频电流上，这个过程叫做调制。加载了音频信号的高频电流产生的电磁波才能向空间更广泛地传播，也就是通过天线发射出去，故B正确； C．无线电广播是利用电磁波来传输信息的，而不是超声波。超声波是一种频率高于20000Hz的声波，它不能在真空中传播，并且它的传播距离和传播范围不如电磁波适合广播通信，故C错误； D．调制器的作用是把音频电信号加载到高频电流上，而从高频信号中取出声音信号的是解调器，不是调制器，故D错误。 故选B。 【变式3-1】阅读短文，回答问题： 手机信号屏蔽器 上初三的小中听去年参加高考的哥哥说，现在为了防止考生在考场内使用手机进行作弊，每个考场都会放置一个手机信号屏蔽器．爱动脑筋的小中想，手机信号屏蔽器的原理是什么呢？于是，他上网查阅了相关的资料． 手机工作时是在一定的频率范围内，手机和基站通过无线电波联接起来，以一定的波特率和调制方式完成数据和声音的传输．手机信号屏蔽器针对手机通讯的原理，屏蔽器在工作过程中以一定的速度从前向信道的低端频率向高端扫描．该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰，手机不能检测出从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立联接，达到屏蔽手机信号的目的．手机表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象．由于3G信号的手机上市和使用，屏蔽器也由老式的4根天线改进为现在增强型的5根天线的新式屏蔽器（如图），使它对3G手机信号也能进行屏蔽和干扰． 手机信号屏蔽器在通电后，工作电源在4秒内从零上升到稳定．起动完成后，35秒内使作用范围内的手机被屏蔽．它的发射功率为1W±200mA，控制范围在40米左右．屏蔽器主要针对各类考场、加油站、法庭、金融、监狱、公安、军事重地等禁止使用手机的场所． 请回答下列问题： （1）手机和基站之间联接的无线电波 （属于/不属于）可见光；     （2）手机信号屏蔽器主要是阻碍电磁波传递 （信息/能量）；     （3）屏蔽器的作用频率有800MHz、900MHz、2000MHz等几个不同的频率，这几个不同频率的无线电波在真空中传播速度是 （相同/不同）的；   （4）针对“手机信号屏蔽器能否屏蔽固定电话的信号”这个问题，小中设计了几个不同的探究方案，其中可行的是 ；             A．用屏蔽器覆盖范围内的手机拨打覆盖范围外的固定电话 B．用屏蔽器覆盖范围内的固定电话拨打覆盖范围外的手机 C． 在屏蔽器覆盖范围内用固定电话拨打密闭在金属盒中的手机 D．在屏蔽器覆盖范围内用手机拨打密闭在金属盒中的固定电话 （5）由于3G、4G信号的手机出现，手机信号屏蔽器必须更新为增强型的．所谓增强型，是指增大了屏蔽器的 。             A．额定功率         B．额定电压         C． 作用频率       D．电磁波速度 【答案】 不属于 信息 相同 B C 【解析】（1）[1]据课本知识可知，无线电波不是可见光。 （2）[2]电磁波即能传递信息，又能传递能量，手机信号屏蔽器主要是阻碍电磁波传递信息。 （3）[3]不同的电磁波在真空中的传播速度是相同，故屏蔽器的作用频率有800MHz、900MHz、2000MHz等几个不同的频率，这几个不同频率的无线电波在真空中传播速度是相同的。 （4）[4]针对“手机信号屏蔽器能否屏蔽固定电话的信号”这个问题，即必须将固定电话处于屏蔽区，而后固定电话拨打覆盖范围外的手机，看能否打通即可，故B正确。 （5）[5]据上面的分析可知，所谓增强型屏蔽器必，是指增大了屏蔽器的作用频率，故选C。 【变式3-2】下列关于地球同步卫星的说法中，错误的是(        ) A．同步卫星绕地球转动的周期和地球自转的周期一样 B．同步卫星可作为传播微波的中转站 C．同步卫星的速度与电磁波的传播速度相同 D．要使世界上任何一个地方的电视节目都可以传送到全世界，至少要有三颗同步卫星 【答案】C 【解析】同步卫星的转动周期和地球的自转周期相同，与地球同步转动，故A选项说法正确； 同步通通信卫星可做为传播微波的中继站，地球上只要有3颗就能覆盖全世界，故B、D选项说法正确；同步卫星的速度与地球速度相同，而电磁波速度与光速相同，它们不相等，因此C选项说法不正确。 题型四 现代通信技术的特点 【例4】第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Communication Technology，简称5G）是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施。关于信息传递技术，下列说法正确的是（　　） A．5G通讯技术是利用超声波传递信息 B．在真空中，5G信号比4G信号的传播速度快 C．网线使用的光导纤维，利用的是光在光纤中的折射 D．5G是电磁波在信息方面的应用 【答案】D 【解析】AD．5G通讯是利用电磁波能传递信息，故A错误，D正确； B．5G和4G只是频率不同，但都是电磁波，真空中电磁波传播速度相同均等于光速，故B错误； C．光纤通信利用激光传递信号，激光在光导纤维中经多次反射向前传播，故C错误。 故选D。 【变式4-1】（多选题）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，下列说法错误的是（　　） 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 【答案】ABC 【解析】AB．导航仪不但能接收地面端的中心控制系统的信息，也能接收导航卫星的信息，还能向导航卫星发送信息，故AB错误，符合题意； CD．电磁波的传播不需要介质，电磁波能在真空中传播，导航仪与导航卫星之间是通过电磁波传递信息的，故C错误，符合题意；D正确，不符合题意。 故选ABC。 【变式4-2】请阅读《北斗导航系统》并回答题。 北斗导航系统 2020年3月9日19时55分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第54颗导航卫星。此次发射的北斗导航卫星是北斗三号卫星导航系统当中第二颗地球同步轨道卫星。按照计划，我国将再发射一颗北斗三号地球同步轨道卫星，届时由30颗北斗三号卫星组成的导航星座将全部部署完成。覆盖“一带一路”沿线国家。 北斗卫星导航系统建设先后经历了北斗一号系统、北斗二号系统、北斗三号系统三个阶段，目前北斗一号4颗试验卫星已全部退役，从北斗二号首颗星起算，距离北斗三号系统建成，仅一步之遥。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，并具短报文通信能力。 北斗三号系统搭载了国内最先进的新一代铷原子钟，星间链路最新的技术，新一代铷原子钟天稳定度达到10-14量级，“这相当于300万年只有1秒误差”。星间链路是指用于卫星之间通信的链路。通过星间链路可以实现卫星之间的信息传输和交换。通过星间链路将多颗卫星互联在一起，形成一个以卫星作为交换节点的空间通信网络。通过光通信可实现大容量数据传输。北斗三号系统中的地球同步轨道卫星，运行方向与地球自转方向相同，运行一周的时间与地球自转一周的时间相等，自主建设、独立运行的卫星导航系统，广泛应用于交通运输，成为世界首次应用北斗导航系统，实现有人值守、自动驾驶的高铁。北斗卫星导航系统还应用于海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域。北斗导航系统秉持和践行“中国的北斗，一流的北斗”的发展理念，服务全球、造福人类。 根据上述材料，回答下列问题： （1） 是用于卫星之间通信的链路； （2）运载火箭点火起飞升空的过程中，火箭中搭载的卫星的机械能 （选填“增大”“减小”“不变”）； （3）北斗地球同步轨道卫星正常运行时，相对地面是 的（选填“运动”、“静止”）； （4）下列关于北斗卫星导航系统的说法中错误的是 。（多选） A．北斗卫星导航系统传送信息的速度与光速相同 B．北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成 C．北斗卫星导航系统采用超声波为汽车行驶导航 D．当甲、乙两人通过北斗地球同步卫星通电话时，甲发出“呼叫”后，至少经过5s才能听到乙的“回应” 【答案】 星间链路卫星 增大 静止 CD 【解析】（1）[1]星间链路卫星是用于卫星之间通信的链路，通过星间链路可以实现卫星之间的信息传输和交换。通过星间链路将多颗卫星互联在一起，形成一个以卫星作为交换节点的空间通信网络。 （2）[2]火箭加速起飞时，卫星的运动状态与火箭相同，速度增大；高度增大，动能增大，重力势能也增大，机械能增大。 （3）[3]北斗地球同步轨道卫星正常运行时，相对地面的位置没有变化，故相对地面静止。 （4）[4]A．北斗卫星导航系统传送信息用的是电磁波，电磁波的速度与光速相同，故A正确，不符合题意； B．北斗卫星导航系统是由空间段、地面段和用户段三部分组成，并具短报文通信能力，故B正确，不符合题意； C．北斗卫星导航系统采用电磁波为汽车行驶导航，故C错误，符合题意； D．地球同步卫星的高度大约是36000km。“呼叫”与听到“回应”电磁波传播的距离为 通话时所需时间 故D错误，符合题意； 故选CD。 题型五 电磁波与声波的区别 【例5】下列有关声和电磁波的说法正确的是（ ） A．“不敢高声语，恐惊天上人”中的“高声”是指音调高 B．声和电磁波都能在真空中传播，且都能传递信息和能量 C．风吹树枝发出声音，说明声音是由物体振动产生的 D．茗茗回答问题的声音很大是因为声音的频率很高 【答案】C 【解析】A．诗句“不敢高声语，恐惊天上人”中的“不敢高声语”意思是不敢大声说话，所以“高”是指声音的响度大，故A错误； B．声音和电磁波都能传递信息．但声音的传播需要介质，不能在真空中传播；电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故B错误； C．声音是由物体的振动产生的，风吹树叶发出声音，这是由树叶的振动发出的声音，故C正确； D．声音很大是声带振幅大，发出的声音响度大，故D错误。 【变式5-1】我国正研制新一代载人运载火箭，该火箭的研制将使我国具备2030年前载人登陆月球的能力。在月球上漫步的宇航员必须借助无线电通信设备才能进行交谈，其原因是（　　） A．月球上，宇航员的声带无法振动发声 B．月球上是真空，不能传声 C．月球上只能传递超声波 D．月球上，声音传播速度太快 【答案】B 【解析】月球上没有空气，真空不能传声，所以在月球上的宇航员面对面的交谈也要借助无线电通讯设备，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式5-2】阅读短文，回答问题。 太阳光包含可见光和不可见光。可见光辐射一般指太阳辐射光谱中约为0.38~0.78微米波谱段的辐射，由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七色光组成。红光以外、频率介于微波与可见光之间的电磁波叫红外线。紫外线在紫光以外，波长比紫光小。红外线和紫外线均为不可见光。光从一种介质斜射到另一种介质，频率越高的光偏折程度越高。 太阳光属于电磁波，电磁波的波谱图如图甲所示。电磁波在真空中传播的速度，波速c、波长和频率f之间的关系是。 除太阳以外，在自然界中，一切物体都在不停地向周围的空间发出红外线（即红外辐射），物体的红外辐射能量的大小与物体的温度和辐射的波长等因素有关，其关系如图丙所示。 (1)图甲中属于微波的电磁波是______； A．Gamma B．X射线 C．雷达波 D．AM (2)某种光的波长为，则这种光的频率约 Hz（结果保留两位小数），则这种光是 （选填“可见光”“紫外线”或“红外线”）。说出它的一种生活应用： ； (3)如图乙所示，红光和紫光合成的复色光斜射入玻璃砖后，经折射分开，其中 （选填“a”或“b”）为紫光； (4)如图丙所示，随着温度升高，物体红外辐射能量强度的极大值向波长较 （选填“长”或“短”）的方向移动； (5)如图丙所示，关于物体的红外辐射能量分布与波长、温度的关系，下列说法错误的是______。 A．温度相同时，波长越长，辐射能量越大 B．波长相同时，温度越高，辐射的能量越大 C．温度相同时，波长不同，辐射能量可能相同 D．波长增加，辐射能量先增加后减少 【答案】(1)C；(2) 红外线 红外遥控；(3)a；(4)短；(5)A 【解析】（1）根据图甲中各电磁波的分类来确定属于微波的选项，由图甲可知，雷达波属于微波，所以答案选C。 （2）[1]根据公式，可得这种光的频率 [2]因为红外线的波长范围是大于可见光的波长，可见光波长约为， 这种光的波长大于可见光波长，所以这种光是红外线。 [3]根据红外线的特点，红外线在生活中的应用有很多，比如红外遥控、热成像等。 （3）因为紫光的频率比红光高，根据光的折射规律，频率越高的光偏折程度越高，所以紫光经过折射后偏折较大，即a为紫光。 （4）由图丙可知，随着温度升高，物体红外辐射能量强度的极大值向波长较短的方向移动。 （5）A．由图丙可知，温度相同时，波长越长，辐射能量越小，故A错误，A符合题意； B．从图丙可以看出，波长相同时，温度越高，辐射的能量越大，故B正确，B不符合题意； C．在图丙中，温度相同时，不同波长对应的辐射能量曲线可能会有交点，即波长不同，辐射能量可能相同，故C正确，C不符合题意； D．观察图丙中某一温度下的辐射能量曲线，可知波长增加，辐射能量先增加后减少，故D正确，D不符合题意。 故选A。 题型六 实际应用案例分析 【例6】阅读材料，回答问题： 中国天眼正式开放运行 1月11日，当被誉为“中国天眼”的500口径球面射电望远镜通过国家验收正式开放运行，成为全球最大且最灵敏的射电望远镜，也意味着人类向宇宙未知地带探索的眼力更加深邃，眼界更加开阔。 500米口径球面射电望远镜被誉为“中国天眼”，由我国已故天文学家南仁东先生于1994年提出构想，历时22年建成，于2016年9月25日落成启用。是由中国科学院国家天文台主导建设，具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。综合性能是著名的射电望远镜阿雷西博的十倍。 FAST巨大的反射面看似是一口“大锅”，但实际上并不是一整块，这个总面积接近30个足球场大小的反射面是由4450块能自由调节角度的反射面板单元组成，每个单元都是一面平均变长11米的三角形铝合金金属面板，而这个面板又是由100个小三角形面板拼接而成。这些面板安装在由6670根主钢索，2250根下钢索所组成的网状结构骨架上。这样做的好处有两个，一个是FAST天眼可以根据天体的位置实时地主动调节形状，汇聚电磁波；另一个是可以大幅降低望远镜下方基础结构的负重，提高寿命的同时，让运行更加灵活。 FAST为什么这么重要呢？这要从天文观测的发展说起。 首先我们要知道，望远镜的观测能力，除了考虑“看”得远，还要考虑“看”得清，即接收光的总量。因此，望远镜口径就成了衡量望远镜观测能力的核心指标。但光学望远镜厚重的透镜片由于受到工艺技术上的限制，无法进一步增大。随着人类观测宇宙的水平不断提升，传统的光学望远镜已经无法满足观测需求。因此，射电望远镜开始成为主流。射电望远镜的原理是电磁波的反射，通过抛物面将接收到的电磁波会聚到一点来强化信号。射电望远镜组成结构相对简单，不需要高精度的镜面，同时有更高的精度和稳定性。20世纪天文学的诸多重大发现，包括脉冲星、宇宙微波背景辐射和类星体等，都与射电望远镜息息相关。 射电望远镜的灵敏度指检测弱信号的能力，也受到望远镜口径影响。因此拥有大口径射电望远镜就成了一个国家天文观测水平的重要标志。FAST作为世界上单口径最大的射电望远镜，已经在它短暂的工作过程中展现出了强大的实力。2020年1月11日，FAST通过国家验收，正式投入使用。截止2020年11月，FAST已发现脉冲星超过240颗，基于“中国天眼”的高水平科学论文达40余篇。 （1）FAST射电望远镜利用的光学原理与下列哪一项相似？ A．穿衣镜             B．皮影戏               C．太阳灶              D近视镜 （2）FAST可以接收电磁波并进行数据处理则下列科学研究中，可以通过FAST进行研究的是 ； A．宇宙微波背景辐射    B脉冲星    C．类星体   D．地震波 （3）射电望远镜的灵敏度受望远镜口径影响。请尝试根据文中的介绍和你掌握的知识分析，为什么望远镜口径会决定灵敏度？ 【答案】 C ABC 见解析 【解析】(1)[1]FAST巨大的反射面看似是一口“大锅”，但实际上并不是一整块，这个总面积接近30个足球场大小的反射面是由4450块能自由调节角度的反射面板单元组成，每个单元都是一面平均变长11米的三角形铝合金金属面板，故ABD不符合题意，C符合题意。 (2)[2]射电望远镜的原理是电磁波的反射，通过抛物面将接收到的电磁波会聚到一点来强化信号。射电望远镜组成结构相对简单，不需要高精度的镜面，同时有更高的精度和稳定性。20世纪天文学的诸多重大发现，包括脉冲星、宇宙微波背景辐射和类星体等，都与射电望远镜息息相关。故ABC符合题意；D不符合题意。 (3)[3]望远镜的观测能力，除了考虑“看”得远，还要考虑“看”得清，即接收光的总量。因此，望远镜口径就成了衡量望远镜观测能力的核心指标。所以望远镜口径会决定灵敏度。 【变式6-1】人们利用手机通过Wi-Fi收看春晚直播，是利用 能传递信息的特点。在收看过程中为不影响他人，把音量调小一些，这是在 减弱噪声。 【答案】 电磁波 声源处 【解析】[1]电磁波可以传递信息且传播不需要介质，所以人们利用手机通过Wi-Fi收看春晚直播，是利用电磁波能传递信息的特点。 [2]控制噪声的三个途径有声源处、传播过程中、人耳处。把音量调小一些，这是在声源处减弱噪声。 【变式6-2】能源、信息和新材料是当今社会十分关注的课题，以下有关说法正确的是（　　） A．太阳能、电能和天然气都属于可再生能源 B．日常生活中的陶瓷、橡胶、石墨棒均属于绝缘体 C．北斗导航卫星利用电磁波传递信息 D．超导材料可用来制造电饭煲的发热体 【答案】C 【解析】A．太阳能等能够源源不断的从自然界得到的能源是可再生能源；石油作为当今世界的主要能源，不可能在短时间得到补充，是不可再生能源；电能属于不可再生能源，故A错误； B．常见的绝缘体有玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、油、纯净水、干木棒等，石墨属于导体，故B错误； C．“北斗”导航是利用电磁波进行定位和导航的，故C正确； D．超导体是指某些材料当温度降低某个值时，电阻突然为0，由于其电阻为0，所以电流经过超导体不发热，因此不能运用在利用电流热效应工作的用电器上，比如电饭煲，故D错误。 故选C。 题型七 调制与检波的作用 【例7】把音频信号加到高频电磁波上的过程叫（ ） A．调制 B．调谐 C．检波 D．发射 【答案】A 【解析】无线电广播中传播的为声音信号，首先要将声音信号通过话筒转化为音频电信号，但音频信号频率较低不利用远距离传输，故还要将音频电信号加载到高频电流上，利用天线将信号发射到空中．这叫声音信号调制的过程。 【变式7-1】阅读材料，回答问题。 微波通信 电磁波可以用来传递信息，通常用于广播、电视等通信。微波是电磁波家族中的一员，它的性质比中波和短波更接近光波。信息理论表明，作为载体的电磁波，与中波和短波相比，微波在相同的时间内可以传输更多的信息。 用微波传递信息时，必须每隔50km左右就要建设一个微波中继站，如图甲所示。信号传递的距离越远，需要的中继站越多。在雪山上、大洋中，根本无法建设中继站，所以人类用地球同步通信卫星做微波通信的中继站来进行通信如图乙所示，在地球的周围均匀地配置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三颗同步通信卫星作为太空微波中继站可使地球上任意两点间保持通信，接收地面站传来的电信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。现在通过卫星电视，某地举行体育赛事，其他地方的人几乎可以立刻看到现场的画面。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）普通手机通过地面基地台接收和发射信息，卫星电视直接通过卫星传递信息。它们都是利用 传递信息的，速度约为 km/s。在地球的周围均匀地配置 颗同步通信卫星作为太空微波中继站可使地球上任意两点间保持通信； （2）利用微波通信的原因是( )； A．因为微波比中波和短波的波长要长一些       B．因为微波比中波和短波负载的信息多 C． 因为微波比中波和短波传播得远             D．因为利用微波通信的成本低 （3）如图丙所示，a、b分别是Ⅰ、Ⅱ两颗卫星正下方的地面站，把通信卫星假想成一个平面镜，使地球上b处地面站接收到a处发送的信号。请仿照光路图，在图丙图中画出（a处发送的微波信号传送到b）平面镜及微波传播的路径和方向 ； （4）已知三颗通信卫星距地面的高度都是3.58×104km，任意两颗卫星之间的距离都是7.30×104km。则a处发送的微波信号传送到b处所用的时间是 s。 【答案】 微波（电磁波） 3×105 3 B 0.482 【解析】（1）[1]地面基地台接收和发射信息、卫星登坛拜将信息都是利用电磁波工作的。 [2]电磁波的速度约为3×108m/s，即3×105km/s。 [3]在地球周围均匀地配置三颗同步通信卫星即可实现全球任意两点间的通信。 （2）[4]由题意知，利用微波通信的原因是：微波比中波和短波负载的信息多，所以B选项正确。 （3）[5]要将a点发出的信号传到b，则a点发出的信息先向卫星Ⅰ射出，通过Ⅰ将信息反射向卫星Ⅱ，卫星Ⅱ将接收到的信息再反射向b，两次反射过程都遵循光的反射定律，据此作出入射光线及反射光线，作图如下： （4）[6]微波由a处传到Ⅰ、由Ⅱ传到b所需的总时间 微波由Ⅰ传到Ⅱ所需的时间为 微波由a传到b所用的总时间t=t1+t2=0.239s+0.243s=0.482s 【变式7-2】无线电广播信号发射和接收的过程中，下列说法正确的是(          ) A．调制器的作用是将音频电信号加载到高频电磁波上 B．调谐器的作用是将音频电信号加载到高频电磁波上 C．解调器的作用是选出特定频率的电磁波信号 D．调谐器的作用是将音频电信号与高频电磁波分开 【答案】A 【解析】在电台，用话筒把声音转化为音频电信号，通过调制器把音频电信号加载到高频电磁波上，故A正确，B错误；收音机的接收天线把高频信号接收下来，调谐器选出某一频率的电磁波，解调器从高频电磁波中将加载的音频电信号取出并放大，故C和D都错误。 故选A。 题型八 电磁辐射与防护 【例8】下列关于电磁辐射的说法，正确的是（ ） A. 电磁辐射是电磁波携带的能量，所有电磁波都有辐射 B. 日常使用的手机、路由器不会产生电磁辐射 C. 电磁辐射对人体健康一定有危害，应避免接触 D. 电磁辐射无法防护，只能远离所有电子设备 【答案】A 【解析】本题考查电磁辐射的核心认知。 选项 A 正确，电磁辐射是电磁波的固有属性，所有电磁波都携带能量，存在辐射； 选项 B 错误，手机、路由器等电子设备都会产生电磁辐射； 选项 C 错误，适量电磁辐射（符合国家标准）对人体危害极小，无需过度恐慌； 选项 D 错误，可通过远离强辐射源、合理使用电子设备等方式防护。 【变式8-1】下列做法中，不属于电磁辐射防护措施的是（ ） A. 减少手机通话时间，避免长时间贴近头部 B. 路由器放置在远离卧室的位置 C. 长时间佩戴蓝牙耳机通话 D. 避免在高压输电线附近长时间停留 【答案】C 【解析】选项 A、B、D 均是减少电磁辐射暴露的防护措施；选项 C 中蓝牙耳机仍会产生电磁辐射，且长时间佩戴无防护作用，不属于有效防护措施。 【变式8-2】关于电磁辐射的危害与防护，下列说法错误的是（ ） A. 过量的电磁辐射可能会影响人体神经系统和免疫系统 B. 我国对手机、路由器等设备的电磁辐射有明确的国家标准 C. 电磁辐射强度随距离增加而减弱，远离辐射源是有效防护方式 D. 所有电磁辐射都对人体有害，应禁止使用所有电子设备 【答案】D 【解析】选项 D 错误，符合国家标准的电磁辐射对人体危害极小，电子设备已成为生活必需品，无需禁止使用，只需科学防护即可。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $