第二十一章 电磁波及其应用（举一反三·讲义）物理新教材人教版九年级全一册

本讲义聚焦初中物理“电磁波及其应用”核心内容，系统梳理电磁波的产生与传播特性、电磁波谱分类，进而阐述广播、电视、移动通信的工作原理，最后拓展至卫星通信和光纤通信的技术应用，构建从基础特性到实际通信技术的完整知识支架。 资料以生活情景（手机通话、WiFi上网等）导入激发兴趣，通过例题与变式题结合“北脑一号”“北斗卫星”等科技实例，培养物理观念与科学思维。实验探究（如电磁波产生实验）和多样化课后作业，助力课中教学效果提升，课后学生可通过练习查漏补缺，强化知识应用能力。

第二十一章 电磁波及其应用 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+3个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 大家有没有发现一个问题：固定电话靠着电话线传递信号，手机没有任何导线，相隔千里照样视频通话；WiFi不用接线就能上网，遥控器轻轻一按就能切换电视频道；微波炉短短几分钟就能加热食物。 为什么？ 知识归纳 【知识点1 电磁波的海洋】 1.产生：迅速变化的电流产生电磁波，恒定电流不能产生。 2.传播：无需介质，可在真空中传播，真空中波速c=3×108m/s，光属于电磁波。 3.电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线，分别用于通信、遥控、测温、验钞、拍片、探伤放疗。 【例1】（25-26•九年级下·湖北武汉•期末）如图所示为探究电磁波产生的实验。打开收音机开关，旋至 没有电台的位置，用锉刀、导线、电池组成电路，将导线的一端沿着锉齿滑动，将会从收音机传来“喀、喀”的声音，导线停一会儿，“喀、喀”声也跟着停一会儿。这说明该声音是导线在锉面上滑动时引起电流迅速变化，产生电磁波，被收音机接收后形成的。由实验可得出的结论：迅速变化的电流产生电磁波。 (1)当你打开或者关闭电灯时，你会从附近的收音机中听到“喀、喀”的杂音，这些杂音是由于电路__________时发出的__________被收音机接收而产生的。 (2)在雷电交加的天气里打开收音机，会听到“咔嚓”的声音，这是因为__________。从你听到“咔嚓”声到你听到雷鸣声约为3s，那么收音机到打雷处的距离为__________m。（雷声在空气中的传播速度为340m/s） 【答案】(1) 通断 电磁波 (2) 发生闪电时会产生电磁波 1020 【详解】（1）[1][2]当打开或者关闭电灯时，会从附近的收音机中听到“喀、喀”的杂音，这是因为在打开或关闭电灯时，电路时通时断，电流大小不断发生变化，产生了电磁波，收音机收到电磁波，所以会产生与电流变化规律类似的声音。 (2) [1]在雷电交加的天气里打开收音机，会听到“咔嚓”的声音，这是因为发生闪电时电流迅速变化，会产生电磁波，收音机收到电磁波，会产生与电流变化规律类似的声音。 [2]由题意 可知，从听到“咔嚓”声到听到雷鸣声约为3 s，则收音机到打雷处的距离为 【变式1-1】（25-26•九年级下·陕西渭南•期末）4月13日，“北脑一号”植入式脑机接口手术首次进行全国公开直播。如图所示，“北脑一号”是我国自主研发的脑机接口系统，实现了无线全植入、高通量信号采集等多项技术突破，其设备完全植入体内，通过无线方式完成信号传输与通信。下列说法正确的是（　　） A．微创植入的电极是绝缘体，方便采集人体的电信号 B．电极与大脑贴合，主要利用了材料的导热性 C．系统通过无线传输信号，利用的是电磁波传递信息 D．无线信号传输时，必须依靠空气等介质才能传播 【答案】C 【详解】A．电极要采集人体的电信号，必须能够导电，所以电极是导体，而不是绝缘体。故A错误。 B．电极和大脑贴合，目的是为了更好地接触、采集电信号，利用的是材料的柔韧性、生物相容性，和导热性没有关系。故B错误。 C．无线通信（包括蓝牙、WiFi、医疗设备的无线信号传输）都是依靠电磁波来传递信息的，电磁波可以携带信号，在设备和外部之间传输。故C正确。 D．电磁波的传播不需要介质，它可以在真空中传播（比如卫星信号、手机信号在真空中也能传输），空气不是必需的。故D错误。 故选C。 【变式1-2】（25-26•九年级下·山东东营•期末）如图是电磁波家族，关于电磁波说法正确的是（　　） A．紫外线是紫色的 B．体检胸透用的电磁波频率比无线电波低 C．电视机遥控器用γ射线遥控 D．可见光与无线电波在真空中的传播速度相同 【答案】D 【详解】A．紫外线是看不见的光，它不是紫色的，故A错误； B．体检胸透用的电磁波频率比无线电波高，故B错误； C．电视机遥控器用红外线遥控，故C错误； D．可见光与无线电波都是电磁波，在真空中的传播速度相同，都是，故D正确。 故选D。 【知识点2 广播、电视和移动通信】 1.无线电广播 （1）发射：话筒声信号→音频电信号，调制器把音频加载到高频电磁波，天线发射。 （2）接收：天线收电磁波→调谐选台→解调取出音频电信号→扬声器还原成声音。 2.电视 （1）图像 + 声音两套信号： （2）摄像机把画面转图像电信号，话筒转声音电信号，一同调制到高频电磁波发射； （3）电视机接收后分离两种信号，扬声器出声、显示器出画面。 3.移动通信（手机） （1）手机既是发射机也是接收机，靠基地台转接信号。 （2）本质：依靠电磁波传递信息。 【例2】（25-26•九年级下·吉林长春•期末）如图是无线电广播工作过程的简易图．话筒把播音员的_____转换成_____信号，调制器把音频信号加载到_____电流上发射到空中，收音机接收到各种电磁波并从中选出特定频率的信号．通过解调将_____信号留下，通过_____把播音员的声音从收音机播放出来． 【答案】 声信号 电 高频 电 扬声器 【详解】话筒将声信号转化为音频电信号，而后该信号经调制器后加载在高频电磁波上，然后由天线发射到空中； 收音机接收装置收到空中的各种电磁波，并通过调谐器从众多的电磁波中找出特定频率的信号，通过调谐器选出音频电信号，送到扬声器即可发出声音． 故答案为(1). 声信号    (2). 电    (3). 高频    (4). 电    (5). 扬声器 【变式2-1】（25-26•九年级下·北京海淀•期末）在北京三里桥附近建有中国电信的基地台天线，它所进行的电话服务是下列选项中的（    ） A．普通固定电话 B．光纤电话 C．移动电话 D．以上三种都不是 【答案】C 【详解】A．普通固定电话是通过电话线，利用电信号传递信息的，故A不符合题意； B．光纤电话是一种利用光纤传输技术的电话通信设备，故B不符合题意； CD．移动电话是利用电磁波工作的，而中国电信基地台的天线向外发射电磁波它所进行的电话服务是移动电话，故C符合题意，D不符合题意。 故选C。 【变式2-2】（25-26•九年级下·河北沧州•期末）关于电视的工作过程，下列说法正确的是（　　） A．摄像机把图像和声音信号变成电信号 B．话筒将声信号变成电信号 C．显示屏的作用是将声信号还原成声音 D．扬声器的作用是将图像信号还原成图像 【答案】B 【详解】A．摄像机把图像变成电信号，故A错误； B．话筒将声信号变成电信号通过电磁波传递给接收器，故B正确； C．显示屏的作用是将电信号转化为可视图像，故C错误； D．扬声器是将音频电信号转化成声信号，故D错误。 故选B。 【知识点3 卫星通信和光纤通信】 1.卫星通信 （1）用同步通信卫星当微波中继站，转发电磁波信号。 （2）地球周围均匀布置3 颗同步卫星，就能实现全球通信。 （3）依靠电磁波传递信息。 2.光纤通信 （1）载体：激光，在光导纤维里多次反射向前传播。 （2）优点：信息量大、抗干扰强、信号衰减小、保密性好。 （3）原理：光的反射。 【例3】（25-26•九年级下·黑龙江哈尔滨•期末）如图，居民家的宽带是利用光导纤维为我们传递（　　），光从内芯的一端传输到另一端，其原理应用了光的（　　）现象。 A．信息  折射 B．信息  反射 C．能量  色散 D．能量  直线传播 【答案】B 【详解】利用网络可以传输信息，如题图所示，居民家的宽带是利用光导纤维在为我们传递信息，光在光导纤维中经光纤壁不断地反射光从内芯的一端传输到另一端，即光的传输利用了光的反射，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式3-1】（25-26•九年级下·江苏宿迁•期末）地球周围均匀地配置至少________颗同步通信卫星就可以实现全球通信。卫星通信的实质是把卫星作为________，将地面站送来的信号接收下来，进行处理后，转发给其他的地面站。卫星通信利用了电磁波可以传递________（选填“信息”或“能量”）。 【答案】 3 微波中继站 信息 【详解】[1]通信卫星作为微波中继站，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。 [2]卫星通信是微波通信的一种，其实质是用卫星作为微波通信中继站。 [3]电磁波可以传递信息和能量，而卫星通信是利用了电磁波可以传递信息。 【变式3-2】（25-26•九年级下·陕西西安•期末）北斗三号全球卫星导航系统正式开通以来，运行稳定，持续为全球用户提供优质服务，系统服务能力步入世界一流行列。北斗卫星利用______波向地面传递信息，这种波在真空中的传播速度约______m/s。 【答案】 电磁 3×108 【详解】[1][2]电磁波可在真空中传播，适用于卫星通信，北斗卫星利用电磁波向地面传递信息，这种波在真空中的传播速度等于光速，约为。 模块三 课后作业 一、单项选择题(共7题) 1.（25-26•九年级下·四川成都•期末）关于电磁波的认识，下列说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中的传播速度为340m/s B．操作人员通过电磁波遥控无人机 C．雷达主要利用电磁波的能量特性工作 D．骨骼检查使用的X光不是电磁波 【答案】B 【详解】A．电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s，而340m/s是声音在空气中的传播速度，故A错误； B．无人机遥控需要远距离传输信号，电磁波（如无线电波）能在真空中传播且速度快、传播范围广，故操作人员通过电磁波遥控无人机，B正确； C．雷达通过发射电磁波并接收反射波来探测目标，利用的是电磁波的反射特性，而非能量特性，故C错误； D．X光是电磁波的一种，属于高频电磁波，故D错误。 故选B。 2.（25-26•九年级下·山东招远•期末）信息传递技术的发展使人们冲破了时空的阻隔，信息之路越来越宽了，下列关于信息传递的说法不正确的是（    ） 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 【答案】B 【详解】A．光进入光导纤维后，会经过多次反射，信息在反射过程中不会丢失，可以传的更远，故A正确，不符合题意； B．微波不但能传递信息，还能加热食物，故B错误，符合题意； C．电磁波可以在真空中传播，故C正确，不符合题意； D．卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站，进行通信，故D正确，不符合题意。 故选B。 3.（25-26•九年级下·湖南永州•期末）近年来，我国在信息技术领域取得了举世瞩目的成就。关于电磁波和信息技术，下列说法正确的是（　　） A．电磁波可以在真空中传播，传播速度约为 B．北斗卫星导航系统通过电磁波提供定位服务 C．移动电话能发射电磁波不能接收电磁波 D．光纤通信是利用激光在光纤中不断折射传递信息的 【答案】B 【详解】A．电磁波可以在真空中传播，传播速度约为，故A错误； B．电磁波的传播不需要介质，传播速度快，北斗卫星导航系统通过电磁波提供定位服务，故B正确； C．移动电话既能发射电磁波也能接收电磁波，从而实现双向通信，故C错误； D．光纤通信是利用激光在光纤中不断反射传递信息的，故D错误。 故选B。 4.（25-26•九年级下·北京丰台•期末）关于现代通信，下列说法正确的是（　　） A．电磁波可以在真空中传播，传播速度约为 B．移动电话是靠电磁波传递信息的 C．光纤通信传输的信息量很大，主要用于无线电广播 D．我国“北斗”卫星导航系统是利用超声波进行定位的 【答案】B 【详解】A．电磁波可以在真空中传播，传播速度约为，故A错误； B．广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的，故B正确； C．光纤通信抗干扰能力强，信号衰减小，传递的信息量大，保密性好，通信质量高。光纤通信是以光通信，需要用到光导纤维，不是无线传播，故C错误； D．电磁波的传播不需要介质，我国“北斗”卫星导航系统是利用电磁波进行定位的，故D错误。 故选B。 5.（25-26•九年级下·山东泰安•期末）下列说法正确的有（　 　） ①太空中至少需要3颗地球同步卫星才能实现全球卫星通信 ②微波炉是应用电流的热效应来工作的 ③光和电磁波能够在真空中传播，而声音不能在真空中传播 ④能量的转移与转化具有方向性，因此要注意节约能源 ⑤随着科学技术的快速发展，我国已建立了利用核聚变能量发电的核电站 ⑥“5G”移动通信技术中的5G芯片是由超导体材料制成的；铜是磁性材料可以被磁化 A．①③④ B．①③⑤ C．①④⑥ D．②③④ 【答案】A 【详解】①由于超短波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，同时在传输过程中信号存在衰减等。因此，人们用通信卫星作中继站。目前，用3颗同步卫星就可以覆盖全球，故①正确； ②微波炉就是用微波来煮饭烧菜的。微波是一种电磁波，即微波炉是应用电磁波工作，故②错误； ③光和电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，声音的传播需要介质，声音不能在真空中传播，故③正确； ④能量的转移与转化具有方向性，有些能量使用以后不可能再被利用，所以要节约资源，故④正确； ⑤目前已建成的核电站的能量来自于重核的裂变，而不是轻核聚变，故⑤错误； ⑥5G芯片是由半导体材料制成的，铜不是磁性材料，不可以被磁化，故⑥错误。 故选A。 6.（25-26•九年级下·河北沧州•期末）关于超声波和电磁波，下列说法中正确的是（    ） A．均能在真空中传播 B．均不能在真空中传播 C．均不能穿透人体 D．只有电磁波能在真空中传播 【答案】D 【详解】超声波不能在真空中传播，而电磁波可以。超声波可以用于医学超声成像（能穿透人体软组织），电磁波中的X射线也可以穿透人体。故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 7.（25-26•九年级下·广东广州•期末）如图为电磁波谱及其主要用途，下面分析错误的是（   ） A．γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波都是电磁波 B．人眼可以看到波长为的电磁波 C．相比紫外线，红外线更容易被物体吸收并转化为内能 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】D 【详解】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，不符合题意； B．已知 由图中的信息可知，在可见光谱范围内，所以人眼可以看到波长为的电磁波，故B正确，不符合题意； 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，红外线显著的作用是热作用，相比紫外线，红外线更容易被物体吸收并转化为内能，故C正确，不符合题意； 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，符合题意。 故选D。 二、多项选择题(共2题) 8.（25-26•九年级下·辽宁本溪•期末）近年来，我国在科技领域取得了许多成就，下列有关说法正确的是（　　） A．“天问一号”与地面指挥中心通过超声波传递信息 B．“奋斗者号”潜水器用钛合金做外壳，说明该材料强度小易变形 C．“天问一号”、火星、太阳系、银河系是按照空间尺度由小到大排列的 D．“人工智能机器人”工作过程中遵守能量守恒定律 【答案】CD 【详解】A．电磁波可以在真空中传播，声音不能。“天问一号”与地面指挥中心通过电磁波传递信息，故A错误； B．因为液体内部有压强，“奋斗者号”潜水器用钛合金做外壳，说明该材料强度大，不易变形，故B错误； C．太阳系是银河系中的一个星系，火星是太阳系中的一颗行星，“天问一号”是火星的卫星，所以“天问一号”、火星、太阳系、银河系是按照空间尺度由小到大排列的，故C正确； D．不管能量如何转移或转化，能量都是守恒的，“人工智能机器人”工作过程中遵守能量守恒定律，故D正确。 故选CD。 9.（25-26•九年级下·河北沧州•期末）如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量调大。取一节干电池和一根导线，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极快速摩擦，使它们时断时续地接触，会听到收音机中传出“咔咔”声。关于这个实验，下列说法错误的是（　　） A．这个实验对电池有损害，最好用新电池来做 B．迅速变化的电流能够产生电磁波 C．收音机可以接收电磁波信号 D．收音机接收的是导线的另一端与电池的正极快速摩擦而产生的声音 【答案】AD 【详解】A．实验中，将导线直接接在电池两端，由于短路对电池有较大损害，最好用旧电池来做，故A错误，符合题意； B．题目中，将导线的另一端与电池的正极快速摩擦，则导线中有迅速变化的电流，听到收音机中传出“咔咔”声，这是因为收音机收到了电磁波信号，说明迅速变化的电流能够产生电磁波，故B正确，不符合题意； C．收音机中传出“咔咔”声，说明收音机接收到了电磁波信号，故C正确，不符合题意； D．收音机通过接收电磁波来工作，所以收音机传出的“咔咔”声是其接收电磁波而产生的，不是摩擦而产生的声音，故D错误，符合题意。 故选AD。 三、填空题(共5题) 10.（25-26•九年级下·辽宁铁岭•期末）5G是第五代移动通信技术的简称，5G是利用______传递信息的。据专家预计到2030年5G网络将完全开发和建立，将和光纤一道成为信息社会最重要的基础设施，其中光纤通信是利用光在光导纤维中多次______将信息传到远方。 【答案】 电磁波 反射 【详解】[1]电磁波可传递信息，且传递信息的质量高、传输距离远。5G是利用电磁波传递信息的。 [2]光从光纤的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，把它携带的信息传到了远方，即光纤通信是利用光在光导纤维中多次反射将信息传到远方。 11.（25-26•九年级下·河北石家庄•期末）在地球周围均匀地配置______颗同步通信卫星就可以实现全球通信，卫星通信是利用了电磁波可以传递______（选填“能量”或“信息”）。电磁波在真空中的传播速度为______。 【答案】 3 信息 3×108 【详解】 [1]要想实现全球通信，可以用通信卫星做微波通信的中继站，并在地球周围均匀地配置3颗地球同步通信卫星。 [2]电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，而且电磁波可以传递信息和能量。卫星通信是利用了电磁波可以传递信息。 [3]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 12.（25-26•九年级下·贵州贵阳•期末）如图所示，是我国首颗成功发射的陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”。该卫星能够实现植被生物量、大气气溶胶等要素的探测，随后利用______（选填“电磁波”或“超声波”）将数据传输回地球。 【答案】电磁波 【详解】电磁波可以在真空中传播，卫星与地球之间是真空环境，所以“句芒号”卫星利用电磁波将数据传输回地球；而超声波不能在真空中传播，无法用于卫星与地球之间的数据传输。 13.（25-26•九年级下·江苏无锡•期末）若将手机悬挂在与抽气机相连的密闭玻璃罩内，用抽气机抽去瓶中的空气，此时拨打悬挂手机的电话，______（选填“可以”或“不可以，下同）看到手机显示来电，______听到手机铃声。 【答案】 可以 不可以 【详解】[1][2]若将手机悬挂在与抽气机相连的密闭玻璃罩内，用抽气机抽去瓶中的空气，此时拨打悬挂手机的电话，由于电磁波可以在真空中传播，因此可以看到手机显示来电；由于声音的传播需要介质，真空罩内没有传播声音的介质，不可以听到手机铃声。 14.（25-26•九年级下·江苏常州•期末）高颜值、高速度的中国高铁“复兴号”在京沪高铁亮相，它采用全新流线型头型，这是为了_________；车厢内实现了5G信号的全覆盖，5G采用的是低强度的______传输信号，与4G信号相比，传输速度________（变大/变小/不变）；车厢内座位旁都安装了插座，方便旅客充电，这些插座之间的连接方式是_______；车身长度约为400m的“G1720次”列车，某次全部通过1200m长的隧道只用了20s的时间，该列车的速度约为______m/s。 【答案】 减小阻力 电磁波 变大 并联 80 【详解】[1]流线型设计能有效减少行驶中空气的阻力，提高列车运行效率。 [2]5G采用的是低强度的电磁波传输信号。电磁波是现代通信中常用的信号载体，包括无线电波、微波等，5G通信依靠电磁波来传递信息。 [3]与4G信号相比，5G传输速度变大。5G技术在频率、带宽等方面有优势，能够实现更快的数据传输速率。 [4]插座需独立工作，采用并联方式避免互相干扰。 [5]列车完全通过隧道的总路程s=1200m+400m=1600m 列车的速度 四、综合题(共3题) 15.（25-26•九年级下·福建莆田•期末）盲人看不到草长莺飞，而日新月异的高科技可以使他们感受到春暖花开。某科技小组研发了一款智能盲杖如图所示，当盲人遇到困难时，可通过盲杖向救助平台发出求救信号。 （1）盲杖靠发出什么来传递求救信号？ （2）请你展开奇思妙想，为盲杖再设计两个功能，使盲人脚下有路，心中有光。 示例：盲杖涂上荧光材料，晚上提醒行人注意避让。 【答案】（1）见解析；（2）见解析 【详解】答：（1）电磁波能在空气中传播，传播速度大，传输距离远，当盲人遇到困难时，可通过盲杖利用电磁波向救助平台发出求救信号； （2）①智能盲杖可以发射超声波探测周围障碍物的情况，并语音提醒，达到“以听代视”的效果；②可以测出体温；③安装定位规划出行路线等。 16.（25-26•九年级下·宁夏固原•期末）阅读材料，回答下列问题。 如图是某款无人机，无人机作为现代科技的杰出代表，凭借独特的优势和广泛的应用领域，正逐步改变着世界。无人机的种类繁多，按结构区分有固定翼、多旋翼、无人直升机、伞翼、扑翼等类型，其典型特征是体积小、质量轻，既便于携带、运输和操作，也对起降场地要求不高等优点。 在操控方式上，无人机通过无线电遥控设备和自备的程序控制装置进行操纵，地面操纵人员借助遥控器、电脑等设备精准调控无人机的飞行姿态、高度、速度等。 现代无人机越来越多地采用先进的卫星导航系统（GPS、北斗等），支持实现自主导航和精准定位，按照预设的航线自动飞行。 在载荷方面，无人机可根据不同的应用需求，搭载如高清摄像头、红外热成像仪、激光雷达、气象传感器等设备以及承载货物，从而实现航拍、测绘、环境监测、应急救援和货物运输等多种功能。 (1)多旋翼无人机的升力是由______（选填“机翼上下”或“螺旋桨旋转”）产生的； (2)当无人机匀速从低空飞向高空时，大气压强会______（选填“增大”或“减小”），无人机的机械能会______（选填“增大”或“减小”）； (3)无人机上的摄像头相当于一个______（选填“凸透镜”或“凹透镜”），可以拍摄地面上的景物，地面操纵员是通过______（选填“超声波”或“电磁波”）对无人机实现定位的； (4)请结合文本中信息，说明无人机的哪些特征使其在各种救灾中发挥了重要作用？（请列举出两条） 【答案】(1)螺旋桨旋转 (2) 减小 增大 (3) 凸透镜 电磁波 (4)由于无人机的体积小，可以穿梭比较狭窄的空间（或过道）；由于无人机搭载红外热成像仪，便于夜间搜救被困人员。 【详解】（1）多旋翼无人机（如四旋翼、六旋翼）通过螺旋桨旋转产生升力。螺旋桨高速旋转时向下推动空气，由于力的作用是相互的，空气会对螺旋桨产生向上的反作用力，从而实现升力。而“机翼上下”是固定翼飞机的升力原理，不适用于多旋翼无人机。 （2）[1]随着高度增加，大气密度减小，压强降低，因此从低空飞向高空时，压强减小。 [2]机械能包括动能和势能。无人机匀速飞行时，速度不变，动能不变；但高度增加，重力势能增大，因此机械能增大。 （3）[1]摄像头利用凸透镜的成像原理是物距大于二倍焦距时成倒立缩小的实像，因此是凸透镜。 [2]电磁波可在真空中传播且速度快，适用于远距离通信；超声波需介质传播，无法用于空地通信，故使用电磁波。 （4）略。 17.（25-26•九年级下·安徽合肥•期末）卫星通信系统由卫星和地面站两部分组成，卫星在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站，地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户通过地面站出入卫星系统形成链路，由于同步卫星在赤道上空36000km，它绕地球一周的时间恰好与地球自转一周时间（23h56min4s）一致，从地面看上去如同静止不动，3颗相距120°的卫星就能覆盖整个赤道圆周，故卫星通信易于实现越洋和洲际通信，最适合卫星通信的频率是1-10GHz频段，即微波频段； （1）卫星通信是远距离的无线通信，要从卫星上接收信号必须在地面上建立________； （2）关于同步卫星，以下说法中正确的是_____； A．同步卫星的转动周期和地球的自转周期相同 B．同步卫星和月球一样每天绕地球一周 C．同步卫星固定在空中一直不动 D．作为传播微波的中继站，地球上空的同步卫星越多越好 （3）频率为1~10GHz的电磁波对应的波长是____； （4）赤道上的地面站向卫星发射信号需要多长时间_____。 【答案】 地面站 A 0.03m~0.3m 0.12s 【详解】（1）[1]阅读材料可知，卫星通信是远距离的无线通信，要从卫星上接收信号必须在地面上建立地面站。 （2）[2]A.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正确； B.月球不是每天绕地球一周，是30天，故B错误； C.站在地球上观看（以地球本身为参照物），同步卫星在空中的位置是固定不动，如果选择的参照物不是地球，那么该结论就是错误的，故C错误； D.同步通信卫星作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D错误。 故选A。 （3）[3]根据 得，频率为1GHz的微波对应的波长 频率为10GHz的微波对应的波长 频率为1~10GHz的电磁波对应的波长是0.03m~0.3m。 （4）[4]赤道上的地面站向卫星发射信号需要经过的时间为 第 1 页 共 16 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二十一章 电磁波及其应用 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+3个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 大家有没有发现一个问题：固定电话靠着电话线传递信号，手机没有任何导线，相隔千里照样视频通话；WiFi不用接线就能上网，遥控器轻轻一按就能切换电视频道；微波炉短短几分钟就能加热食物。 为什么？ 知识归纳 【知识点1 电磁波的海洋】 1.产生：迅速变化的电流产生电磁波，恒定电流不能产生。 2.传播：无需介质，可在真空中传播，真空中波速c=3×108m/s，光属于电磁波。 3.电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线，分别用于通信、遥控、测温、验钞、拍片、探伤放疗。 【例1】（25-26•九年级下·湖北武汉•期末）如图所示为探究电磁波产生的实验。打开收音机开关，旋至 没有电台的位置，用锉刀、导线、电池组成电路，将导线的一端沿着锉齿滑动，将会从收音机传来“喀、喀”的声音，导线停一会儿，“喀、喀”声也跟着停一会儿。这说明该声音是导线在锉面上滑动时引起电流迅速变化，产生电磁波，被收音机接收后形成的。由实验可得出的结论：迅速变化的电流产生电磁波。 (1)当你打开或者关闭电灯时，你会从附近的收音机中听到“喀、喀”的杂音，这些杂音是由于电路__________时发出的__________被收音机接收而产生的。 (2)在雷电交加的天气里打开收音机，会听到“咔嚓”的声音，这是因为__________。从你听到“咔嚓”声到你听到雷鸣声约为3s，那么收音机到打雷处的距离为__________m。（雷声在空气中的传播速度为340m/s） 【变式1-1】（25-26•九年级下·陕西渭南•期末）4月13日，“北脑一号”植入式脑机接口手术首次进行全国公开直播。如图所示，“北脑一号”是我国自主研发的脑机接口系统，实现了无线全植入、高通量信号采集等多项技术突破，其设备完全植入体内，通过无线方式完成信号传输与通信。下列说法正确的是（　　） A．微创植入的电极是绝缘体，方便采集人体的电信号 B．电极与大脑贴合，主要利用了材料的导热性 C．系统通过无线传输信号，利用的是电磁波传递信息 D．无线信号传输时，必须依靠空气等介质才能传播 【变式1-2】（25-26•九年级下·山东东营•期末）如图是电磁波家族，关于电磁波说法正确的是（　　） A．紫外线是紫色的 B．体检胸透用的电磁波频率比无线电波低 C．电视机遥控器用γ射线遥控 D．可见光与无线电波在真空中的传播速度相同 【知识点2 广播、电视和移动通信】 1.无线电广播 （1）发射：话筒声信号→音频电信号，调制器把音频加载到高频电磁波，天线发射。 （2）接收：天线收电磁波→调谐选台→解调取出音频电信号→扬声器还原成声音。 2.电视 （1）图像 + 声音两套信号： （2）摄像机把画面转图像电信号，话筒转声音电信号，一同调制到高频电磁波发射； （3）电视机接收后分离两种信号，扬声器出声、显示器出画面。 3.移动通信（手机） （1）手机既是发射机也是接收机，靠基地台转接信号。 （2）本质：依靠电磁波传递信息。 【例2】（25-26•九年级下·吉林长春•期末）如图是无线电广播工作过程的简易图．话筒把播音员的_____转换成_____信号，调制器把音频信号加载到_____电流上发射到空中，收音机接收到各种电磁波并从中选出特定频率的信号．通过解调将_____信号留下，通过_____把播音员的声音从收音机播放出来． 【变式2-1】（25-26•九年级下·北京海淀•期末）在北京三里桥附近建有中国电信的基地台天线，它所进行的电话服务是下列选项中的（    ） A．普通固定电话 B．光纤电话 C．移动电话 D．以上三种都不是 【变式2-2】（25-26•九年级下·河北沧州•期末）关于电视的工作过程，下列说法正确的是（　　） A．摄像机把图像和声音信号变成电信号 B．话筒将声信号变成电信号 C．显示屏的作用是将声信号还原成声音 D．扬声器的作用是将图像信号还原成图像 【知识点3 卫星通信和光纤通信】 1.卫星通信 （1）用同步通信卫星当微波中继站，转发电磁波信号。 （2）地球周围均匀布置3 颗同步卫星，就能实现全球通信。 （3）依靠电磁波传递信息。 2.光纤通信 （1）载体：激光，在光导纤维里多次反射向前传播。 （2）优点：信息量大、抗干扰强、信号衰减小、保密性好。 （3）原理：光的反射。 【例3】（25-26•九年级下·黑龙江哈尔滨•期末）如图，居民家的宽带是利用光导纤维为我们传递（　　），光从内芯的一端传输到另一端，其原理应用了光的（　　）现象。 A．信息  折射 B．信息  反射 C．能量  色散 D．能量  直线传播 【变式3-1】（25-26•九年级下·江苏宿迁•期末）地球周围均匀地配置至少________颗同步通信卫星就可以实现全球通信。卫星通信的实质是把卫星作为________，将地面站送来的信号接收下来，进行处理后，转发给其他的地面站。卫星通信利用了电磁波可以传递________（选填“信息”或“能量”）。 【变式3-2】（25-26•九年级下·陕西西安•期末）北斗三号全球卫星导航系统正式开通以来，运行稳定，持续为全球用户提供优质服务，系统服务能力步入世界一流行列。北斗卫星利用______波向地面传递信息，这种波在真空中的传播速度约______m/s。 模块三 课后作业 一、单项选择题(共7题) 1.（25-26•九年级下·四川成都•期末）关于电磁波的认识，下列说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中的传播速度为340m/s B．操作人员通过电磁波遥控无人机 C．雷达主要利用电磁波的能量特性工作 D．骨骼检查使用的X光不是电磁波 2.（25-26•九年级下·山东招远•期末）信息传递技术的发展使人们冲破了时空的阻隔，信息之路越来越宽了，下列关于信息传递的说法不正确的是（    ） 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 3.（25-26•九年级下·湖南永州•期末）近年来，我国在信息技术领域取得了举世瞩目的成就。关于电磁波和信息技术，下列说法正确的是（　　） A．电磁波可以在真空中传播，传播速度约为 B．北斗卫星导航系统通过电磁波提供定位服务 C．移动电话能发射电磁波不能接收电磁波 D．光纤通信是利用激光在光纤中不断折射传递信息的 4.（25-26•九年级下·北京丰台•期末）关于现代通信，下列说法正确的是（　　） A．电磁波可以在真空中传播，传播速度约为 B．移动电话是靠电磁波传递信息的 C．光纤通信传输的信息量很大，主要用于无线电广播 D．我国“北斗”卫星导航系统是利用超声波进行定位的 5.（25-26•九年级下·山东泰安•期末）下列说法正确的有（　 　） ①太空中至少需要3颗地球同步卫星才能实现全球卫星通信 ②微波炉是应用电流的热效应来工作的 ③光和电磁波能够在真空中传播，而声音不能在真空中传播 ④能量的转移与转化具有方向性，因此要注意节约能源 ⑤随着科学技术的快速发展，我国已建立了利用核聚变能量发电的核电站 ⑥“5G”移动通信技术中的5G芯片是由超导体材料制成的；铜是磁性材料可以被磁化 A．①③④ B．①③⑤ C．①④⑥ D．②③④ 6.（25-26•九年级下·河北沧州•期末）关于超声波和电磁波，下列说法中正确的是（    ） A．均能在真空中传播 B．均不能在真空中传播 C．均不能穿透人体 D．只有电磁波能在真空中传播 7.（25-26•九年级下·广东广州•期末）如图为电磁波谱及其主要用途，下面分析错误的是（   ） A．γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波都是电磁波 B．人眼可以看到波长为的电磁波 C．相比紫外线，红外线更容易被物体吸收并转化为内能 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 二、多项选择题(共2题) 8.（25-26•九年级下·辽宁本溪•期末）近年来，我国在科技领域取得了许多成就，下列有关说法正确的是（　　） A．“天问一号”与地面指挥中心通过超声波传递信息 B．“奋斗者号”潜水器用钛合金做外壳，说明该材料强度小易变形 C．“天问一号”、火星、太阳系、银河系是按照空间尺度由小到大排列的 D．“人工智能机器人”工作过程中遵守能量守恒定律 9.（25-26•九年级下·河北沧州•期末）如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量调大。取一节干电池和一根导线，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极快速摩擦，使它们时断时续地接触，会听到收音机中传出“咔咔”声。关于这个实验，下列说法错误的是（　　） A．这个实验对电池有损害，最好用新电池来做 B．迅速变化的电流能够产生电磁波 C．收音机可以接收电磁波信号 D．收音机接收的是导线的另一端与电池的正极快速摩擦而产生的声音 三、填空题(共5题) 10.（25-26•九年级下·辽宁铁岭•期末）5G是第五代移动通信技术的简称，5G是利用______传递信息的。据专家预计到2030年5G网络将完全开发和建立，将和光纤一道成为信息社会最重要的基础设施，其中光纤通信是利用光在光导纤维中多次______将信息传到远方。 11.（25-26•九年级下·河北石家庄•期末）在地球周围均匀地配置______颗同步通信卫星就可以实现全球通信，卫星通信是利用了电磁波可以传递______（选填“能量”或“信息”）。电磁波在真空中的传播速度为______。 12.（25-26•九年级下·贵州贵阳•期末）如图所示，是我国首颗成功发射的陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”。该卫星能够实现植被生物量、大气气溶胶等要素的探测，随后利用______（选填“电磁波”或“超声波”）将数据传输回地球。 13.（25-26•九年级下·江苏无锡•期末）若将手机悬挂在与抽气机相连的密闭玻璃罩内，用抽气机抽去瓶中的空气，此时拨打悬挂手机的电话，______（选填“可以”或“不可以，下同）看到手机显示来电，______听到手机铃声。 14.（25-26•九年级下·江苏常州•期末）高颜值、高速度的中国高铁“复兴号”在京沪高铁亮相，它采用全新流线型头型，这是为了_________；车厢内实现了5G信号的全覆盖，5G采用的是低强度的______传输信号，与4G信号相比，传输速度________（变大/变小/不变）；车厢内座位旁都安装了插座，方便旅客充电，这些插座之间的连接方式是_______；车身长度约为400m的“G1720次”列车，某次全部通过1200m长的隧道只用了20s的时间，该列车的速度约为______m/s。 四、综合题(共3题) 15.（25-26•九年级下·福建莆田•期末）盲人看不到草长莺飞，而日新月异的高科技可以使他们感受到春暖花开。某科技小组研发了一款智能盲杖如图所示，当盲人遇到困难时，可通过盲杖向救助平台发出求救信号。 （1）盲杖靠发出什么来传递求救信号？ （2）请你展开奇思妙想，为盲杖再设计两个功能，使盲人脚下有路，心中有光。 示例：盲杖涂上荧光材料，晚上提醒行人注意避让。 16.（25-26•九年级下·宁夏固原•期末）阅读材料，回答下列问题。 如图是某款无人机，无人机作为现代科技的杰出代表，凭借独特的优势和广泛的应用领域，正逐步改变着世界。无人机的种类繁多，按结构区分有固定翼、多旋翼、无人直升机、伞翼、扑翼等类型，其典型特征是体积小、质量轻，既便于携带、运输和操作，也对起降场地要求不高等优点。 在操控方式上，无人机通过无线电遥控设备和自备的程序控制装置进行操纵，地面操纵人员借助遥控器、电脑等设备精准调控无人机的飞行姿态、高度、速度等。 现代无人机越来越多地采用先进的卫星导航系统（GPS、北斗等），支持实现自主导航和精准定位，按照预设的航线自动飞行。 在载荷方面，无人机可根据不同的应用需求，搭载如高清摄像头、红外热成像仪、激光雷达、气象传感器等设备以及承载货物，从而实现航拍、测绘、环境监测、应急救援和货物运输等多种功能。 (1)多旋翼无人机的升力是由______（选填“机翼上下”或“螺旋桨旋转”）产生的； (2)当无人机匀速从低空飞向高空时，大气压强会______（选填“增大”或“减小”），无人机的机械能会______（选填“增大”或“减小”）； (3)无人机上的摄像头相当于一个______（选填“凸透镜”或“凹透镜”），可以拍摄地面上的景物，地面操纵员是通过______（选填“超声波”或“电磁波”）对无人机实现定位的； (4)请结合文本中信息，说明无人机的哪些特征使其在各种救灾中发挥了重要作用？（请列举出两条） 17.（25-26•九年级下·安徽合肥•期末）卫星通信系统由卫星和地面站两部分组成，卫星在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站，地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户通过地面站出入卫星系统形成链路，由于同步卫星在赤道上空36000km，它绕地球一周的时间恰好与地球自转一周时间（23h56min4s）一致，从地面看上去如同静止不动，3颗相距120°的卫星就能覆盖整个赤道圆周，故卫星通信易于实现越洋和洲际通信，最适合卫星通信的频率是1-10GHz频段，即微波频段； （1）卫星通信是远距离的无线通信，要从卫星上接收信号必须在地面上建立________； （2）关于同步卫星，以下说法中正确的是_____； A．同步卫星的转动周期和地球的自转周期相同 B．同步卫星和月球一样每天绕地球一周 C．同步卫星固定在空中一直不动 D．作为传播微波的中继站，地球上空的同步卫星越多越好 （3）频率为1~10GHz的电磁波对应的波长是____； （4）赤道上的地面站向卫星发射信号需要多长时间_____。 第 1 页 共 9 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $