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第二十章 电磁波与信息时代
【知识梳理】
考点一 初识电磁波
1.电磁波的产生
电路通断，电路中电流大小变化，在电路周围就产生了电磁波。无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线等都是电磁波。
2.电磁波谱
把电磁波按照波长或频率排列，这样的排列称为电磁波谱。如图所示：
由电磁波谱可知，电磁波是由激光、无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等组成的大家族。
3.电磁波的特征
电磁波是一种波，有波速、波长、频率等特征。
波速：表示波传播的快慢,用表示，单位是米/秒（）电磁波在真空中的波速为3.0×10m/s。
波长：相邻两个波峰（或波谷）间的距离，用λ表示，单位是米（m）。
频率：波周期性变化的次数与时间之比，用表示，单位是赫兹（Hz）。
波速、波长、频率三者之间的关系：
波速=波长频率，即：=λ
电磁波在真空中的波速一定，其波长和频率成反比关系。频率越低，波长越长；反之，频率越高，波长越短。
考点二 电磁波的应用
我们生活在电磁波的海洋里。由于各种形式的电磁波的性质各不相同,因而也有许多不同的用途。
1.无线电波与广播电视
在电磁波谱中，无线电波有波长最长，频率最低的特点，常用于长距离传输声音、图文等信号。无线电波的波长范围广，可分为多个不同的波段。如：长波、中波、短波、米波、分米波、厘米波等，不同波段的无线电波频率不同，特点不同，用途也不同。例如：用于电视广播的超高频波段的电磁波无法绕过建筑物，用于接收电视信号的天线必须直接对准电视塔。因此闭路电视普及之前，很多城市都建有非常高的电视塔，它们也成为所在城市的文化地标之一。
2.微波与卫星通信
（1）微波的特点与用途
微波的波长在厘米量级甚至更短，可穿透大气层，适用于电视信号与雷达信号传送，以及卫星通信，具有极高的民用、科研及军事价值。
（2）微波的发射与接收
微波信号经地面站天线发射，经由卫星接收、放大并转发给其他地面站或中继卫星，从而实现覆盖较广区域甚至全球的通信。
通信卫星使用的微波频率一般在300MHz至300GHz之间。与卫星进行通信，地面站天线需要对准卫星，实现微波信号的发射与接收。
微波炉
根据电磁波可以传递能量的原理制作成波长很短频率很高的微波炉。食物的分子在微波作用下剧烈振动并相互摩擦而产生热量，食物的温度升高。这种微波可以穿透食物内部5cm，使食物内部和外部一同受热，效率高。
3.红外线成像与检测
（1）红外线
在电磁波谱可见光区红光的外侧，存在一个看不见的电磁波段，即红外线。红外线的波长比红光要长，约为10-6～10-3m。所有物体都会发射红外
（2）红外线的用途
常见于热成像、遥控与检测等领域。
红外热成像
红外热成像通过热红外电荷耦合器对物体进行成像，能反映出物体表面的温度场。红外热成像在军事、工业、汽车辅助驾驶、医学领域都有广泛的应用。
4.高频电磁波与医疗
（1）高频电磁波
高频电磁波顾名思义就是波长短频率极高的电磁波。
高频电磁波的用途
γ射线治疗、激光医疗与焊接等。
高频电磁波与医疗
γ射线应用于伽马刀脑手术，激光矫正近视眼手术等。
考点三 电磁波与信息技术
1.光纤通信
（1）光纤：光导纤维简称光纤，光纤是传输光信号的器件。
（2）光纤的特点：
①容量大
由于光波的频率远高于无线电波的频率，所以，光波所运载的信息容量远大于无线电波。一根光纤能同时传输相当于10000根电话线的信息量。随着科学技术的发展，光纤能传送的信息容量还会更大。
②传输速度快
因为传输的是光信号。光纤是至今为止传输速度最快的传输介质。
③传输距离远
光纤很细（细如发丝），有内外两层，光在内层传播。因此，光纤的抗干扰能力强，能减少信号衰减，适用于远距离传播大量信息。
2.现代电信网络
（1）电话系统是由许多线、无线网络构成的。
（2）卫星通信：卫星把地面站送来的信号接收下来，进行放大，然后转发给另外的地面站。
（3）微波通信：微波通信像接力赛，每隔几十千米建一座接力站，接收并放大信号，继续传送。
（4）移动通信：移动电话用微波信号与电话网络联系。移动通信的基地台是按蜂窝的构造布局的。
3.互联网
（1）互联网：如因特网（internet）将分布于世界各地的计算机网络连接起来，用来传输计算机信号。
（2）作用：
①带来生活便利
有了网络，足不出户就可以买到各种东西，可以点外卖，可以网络购物，进行日常缴费，网络办事等。
②更多的学习渠道
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可以让你在网上接受名校名师的在线教学，还可以进行互联网上的交互式学习，观看丰富的三维图形展示，语言解说等多媒体内容学习。坐在家里就能听到各种课程，遇到不懂的问题还可以进行在线咨询。
b.获取学习资源
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④获取信息
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【题型精炼】
考点一 初识电磁波
典例1：（2025 东营模拟）2018年6月18日，在北京海淀区的京东上地配送站，无人车取代了配送小哥开始运送商品，无人车在送货过程中，由雷达+传感器进行360度环境监测，自动规避道路障碍与往来车辆行人，能识别红绿灯信号并做出反应，如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．无人车工作时提供动力的电动机，其工作原理是与汽油机相同
B．其雷达+传感器与终端服务器和客户联系靠的是超声波
C．无人机内部的核心“芯片”是用半导体材料制作的
D．无人机前面的两只“大眼睛”相当于放大镜
【答案】C。
【解析】（1）通电导线在磁场中受到力的作用是电动机的工作原理；汽油机是将内能转化为机械能的机械；
（2）雷达是利用电磁波进行工作的；
（3）半导体的导电性能受温度、杂质、光照等因素的影响很大，半导体在各种电器上有着广泛的应用，超导材料是一种电阻为零的材料；
（4）根据无人机前面的两只“大眼睛”的作用进行分析。
【解答】A、电动机的工作原理是通电导线在磁场中受到力运动，汽油机是将内能转化为机械能的机械，两者原理不同，故A错误；
B、雷达传感器是利用发射电磁波和接收障碍物反射回来电磁波的时间差来测定障碍物距离的，故B错误；
C、无人机内部的核心“芯片”是用半导体材料制作的，故C正确；
D、无人机前面的两只“大眼睛”是摄像机，相当于照相机的镜头，故D错误。
【举一反三】
变式1：（2025 江西模拟）世界能源危机日趋严重，节能环保是我们每个人的责任，我国大力发展的电动汽车即是一种节能环保的交通工具。下列关于电动汽车的说法正确的是（　　）
A．电动汽车利用电磁波进行远程操控
B．汽车的电机工作利用了电磁感应现象
C．电动汽车的能量利用效率可达100%
D．给电动汽车充电时，化学能转化为电能
【答案】A。
【解析】A、电动汽车利用电磁波进行远程操控。
B、电动汽车的电机工作原理是通过磁场对电流的作用使电机转动，将电能转化为机械能。
C、电动汽车在充电过程中，存在电能与化学能转换的能量损失等，所以其能量利用效率不可能达到100%。
D、给电动汽车充电时，是电能转化为化学能。
【解答】A、电动汽车可通过手机应用程序等进行远程操控，如远程启动、开关车门等。手机与汽车之间是利用电磁波来传递信号的，所以电动汽车利用电磁波进行远程操控，故A正确。
B、电动汽车的电机工作原理是通过磁场对电流的作用使电机转动，将电能转化为机械能。而电磁感应现象是指闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中产生感应电流，与电机工作原理不同，故B错误。
C、电动汽车在充电过程中，存在电能与化学能转换的能量损失，电机工作时也会有部分电能转化为热能等其他形式的能量散失，传动系统等也会有能量损耗，所以其能量利用效率不可能达到100%。故C错误。
D、给电动汽车充电时，是外部电源将电能传输到电动汽车的电池中，电池通过化学反应将电能转化为化学能储存起来，是电能转化为化学能，而不是化学能转化为电能，故D错误
变式2：（2025 陇南模拟）如图所示，“望舒之辇”是清华大学载人月球车的设计方案，灵感来源于古代传说中的月亮女神望舒，同时融入了秦始皇陵铜车马的关键元素，体现了中国文化的博大精深。控制中心和载人月球车的通信，利用的是（　　）
A．电磁波 B．光导纤维 C．超声波 D．次声波
【答案】A。
【解析】电磁波的传播不需要介质。
【解答】月球车的通信用电磁波传播。
变式3：（2025春 江津区校级月考）近年来，我国在科技和工程领域取得了许多成就，下列有关说法正确的是（　　）
A．北斗卫星定位系统是利用电磁波传递信号
B．国产芯片研制稳步推进，芯片的主要材料是超导体
C．隐身战斗机歼-35A在飞行的过程中燃油的热值会减小
D．“神舟二十号”发射升空时，火箭发动机的热效率可达100%
【答案】A
【解析】A、电磁波可以在真空中传播，且传播速度快，能够满足卫星与地面之间的信息传输需求。
B、芯片的主要材料是半导体。
C、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧情况等因素无关。
D、火箭发动机的热效率不可能达到100%。
【解答】A、北斗卫星定位系统是利用电磁波传递信号的。电磁波可以在真空中传播，且传播速度快，能够满足卫星与地面之间的信息传输需求，故A正确。
B、芯片的主要材料是半导体，而不是超导体。半导体具有独特的电学性质，能够通过控制其导电性来实现各种逻辑功能和电路操作，故B错误。
C、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧情况等因素无关。因此，隐身战斗机歼-35A 在飞行过程中燃油的热值不会减小，故C错误。
D、在实际情况中，由于存在各种能量损失，如热量散失、机械摩擦等，火箭发动机的热效率不可能达到100%，故D错误。
考点二 电磁波的应用
典例1：（2025 阜宁县模拟）嫦娥二号卫星的微波探测仪可探测“月壤”发出的频率3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz和37.0GHz的微波辐射（1GHz=109Hz），下列说法中不正确的是（　　）
A．微波可传输信息
B．这四种微波在真空中波长一样
C．金属可屏蔽微波
D．这四种微波在真空中传播速度与光速相同
【答案】B。
【解析】任何一种电磁波都可以传递信息。
电磁波的波速一定，波长和频率的乘积等于波速。
金属屏蔽电磁波。
光是一种电磁波，真空中电磁波速是一定的。
【解答】A、微波可以传输信息。不符合题意。
B、波长和频率的乘积不变，频率不同，波长不同。符合题意。
C、金属可以屏蔽微波。不符合题意。
D、光是一种电磁波，光速和电磁波速是相同的。不符合题意。
【举一反三】
变式1：（2025 衡南县模拟）2025年3月12日，我国在海南商业航天发射场成功使用长征八号运载火箭以一箭18星的方式，将“千帆星座”计划第五批组网卫星送入预定轨道，标志着此次发射任务取得了圆满成功。这一里程碑式的成就为“千帆星座”这一宏大的卫星网络构建计划注入了强劲的动力。下列说法正确的是（　　）
A．火箭发射升空的过程中机械能是守恒的
B．火箭升空瞬间会看到巨大的白色“气团”，这是液化现象
C．卫星网络通信使用的电磁波属于波长长、频率高的微波
D．火箭内燃料燃烧越充分，其热值越大
【答案】B
【解析】A、火箭发射升空过程中，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能，同时火箭克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，机械能不守恒。
B、液化指物质由气态转变成液态，液化要放热。
C、卫星网络通信使用的电磁波属于微波。
D、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度无关。
【解答】A、火箭发射升空过程中，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能，同时火箭克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，机械能不守恒，故A错误。
B、火箭升空瞬间，高温火焰使周围的水汽化形成水蒸气，水蒸气遇冷又液化成小水滴，形成巨大的白色“气团”，故B正确。
C、卫星网络通信使用的电磁波属于微波，微波是波长较短、频率较高的电磁波，故C错误。
D、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度无关，故D错误。
变式2：（2025春 荔湾区校级月考）图1为可见光的波段示意图。某款光敏电阻（LDR）在无光照时的电阻为R，在波长为540nm的光照射时的阻值只有无光照时的百分之一，将两个这样的LDR连接成图2电路，则（　　）
A．通过R1的电流比R2的电流小
B．波长为540nm的光比红光的频率高
C．R1的功率比R2的功率小
D．波长为540nm的光在真空中传播速度比红光快
【答案】B。
【解析】串联电路中电流处处相等。
电磁波的波长、波速和频率的关系：波速=波长×频率。如果用c表示光速，用λ表示波长，用f表示频率，则有c=λf。
利用公式P=UI计算电功率。
光在真空中的传播速度最大，为3×108m/s。
【解答】AC．两电阻串联，根据串联电路的电流的规律，通过R1的电流等于R2的电流，由光照射时的阻值只有无光照时的百分之一，故R1的电阻大于R2的电阻，根据P=I2R可知，R1的功率比R2的功率大，故AC错误；
B．根据图表可知，红光的频率在622～760nm之间，根据c=λf,即速度一定时，波长与频率成反比，故波长为540nm的光比红光的频率大，故B正确；
D．光的传播速度只与介质有关，与频率无关，故波长为540nm的光在真空中传播速度与红光相同，故D错误。
变式3：（2025 南沙区二模）红移现象指物体的电磁辐射由于某种原因发生变化的现象，在可见光波段，表现为光谱的谱线朝红光端移动了一段距离。图是电磁波家族的一部分，已知电磁波的波长越长，频率越低。由此可以推断，当电磁波发生红移时（　　）
A．波长变长
B．频率变高
C．在真空中的波速变小
D．在真空中的波速为 340m/s
【答案】A
【解析】“红移”现象中各条谱线的波长均变长，即频率变小。
【解答】由题可知：科学家们发现了红移现象，即光谱线都向红色部分移动了一段距离，根据多普勒效应的理论可知，波的频率减小，光波的波长增大，但是波速不变，约为3.0×108m/s。
考点三 电磁波与信息技术
典例1：（2023 梅州一模）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，目前已经具备全球导航、定位和授时功能。关于北斗卫星导航系统，下列说法正确的是（　　）
A．北斗卫星导航系统传输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输信息
C．北斗卫星导航系统采用超声波为汽车导航
D．北斗卫星导航系统在传输大量信息时，其传输频率较低
【答案】A
【解析】（1）电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在固体、液体、气体中传播，也可以在真空中传播；迅速变化的电流周围产生电磁波，且电磁波在真空中的传播速度和光速相等，都是3×108m/s；电磁波能够传递信息；
（2）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。
【解答】A、北斗卫星导航系统传输信息的速度与光速相同，故A正确；
B、北斗卫星导航系统的空间段采用电磁波传输信息，故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、北斗卫星导航系统在传输大量信息时，其传输频率不变，故D错误。
【举一反三】
变式1：（2025 永定区模拟）我国自行研制的北斗卫星导航系统，集定位、导航和通信等多功能于一体，是航天、航空、航海、各类导弹、地面部队乃至民用领域不可或缺的导航信号和数据提供源。导航卫星在传递信息时主要是利用（　　）
A．超声波 B．次声波 C．电磁波 D．红外线
【答案】C。
【解析】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。
【解答】我国自行研制的北斗卫星导航系统具有定位、导航和通信等功能，是利用电磁波传递信息的。
变式2：（（2025 房县模拟）2024年是中国全面接入互联网30周年，也是AI引领科技变革爆发的元年。关于卫星互联网通讯。下列说法正确的是（　　）
A．卫星通信是利用超声波传递信息的
B．电磁波不能在真空中传播
C．光纤通信是利用光在光纤中进行多次反射来传递信息的
D．电磁波在空气中的传播速度为340m/s
【答案】C。
【解析】广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的。
电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在固体、液体、气体中传播，也可以在真空中传播。
利用携带信息的激光从光导纤维的一端射入，经内壁多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传递到了远方，这种通信方式叫做光线通信。
【解答】A.卫星通信是利用电磁波传递信息的，故A错误；
B.电磁波可以在真空中传播，故B错误；
C.光纤通信是利用光在光纤中进行多次反射来传递信息的，故C正确；
D.电磁波在空气中的传播速度为3×108m/s,故D错误。
变式3：（2025 高邮市一模）科技推动社会进步，也体现国家的综合实力。下列选项中不正确的是（　　）
A．钱学森被誉为“航天之父”，火箭升空——物体间力的作用是相互的
B．南仁东被誉为“天眼之父”，天眼是射电望远镜——利用了光的反射原理
C．孙家栋被誉为“北斗之父”，北斗卫星导航系统——通过电磁波传递信息
D．袁隆平被誉为“杂交水稻之父”，“稻花香里说丰年”——说明了分子间有引力。
【答案】D。
【解析】根据科学教的重要贡献进行分析。
【解答】A、钱学森被誉为“航天之父”，火箭升空是利用物体间力的作用是相互的，故A正确；
B、南仁东被誉为“天眼之父”，天眼是射电望远镜利用了光的反射原理，故B正确；
C、孙家栋被誉为“北斗之父”，北斗卫星导航系统是通过电磁波传递信息的，故C正确；
D、袁隆平被誉为“杂交水稻之父”，“稻花香里说丰年”说明了一切物质的分子都在不停地做无规则运动，故D错误。
1．精准预报降水是一个世界难题，我国在轨气象卫星—一风云三号G星（如图所示）向解决这一难题迈出了一大步。风云三号G星搭载了我国首套“空中雨量计”测量雷达，通过向大气发射无线信号来接受大气信息，该无线信号是（　　）
A．红外线 B．电磁波 C．超声波 D．次声波
【答案】B
【解析】电磁波是一种客观存在的物质，能够传递信息和能量。
【解答】解：该无线信号通过电磁波传递信息，故B正确；
故选：B。
2．如图中是甲、乙两种不同电磁波的传播图像，下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两种电磁波的振动频率相同
B．甲电磁波的传播速度较快
C．甲电磁波振动的波长较长
D．甲电磁波振动的频率较大
【答案】C
【解析】真空中电磁波速是恒定不变的，波速＝波长×频率。
两个相邻的波峰或波谷之间的距离是波长，先判断甲、乙的波长，再判断电磁波的频率。
【解答】解：B、甲、乙都是电磁波，电磁波速是相等的，故B错误；
ACD、两个相邻的波峰或波谷之间的距离是波长，由图知，甲的波长大，乙的波长小，根据波速＝波长×频率，电磁波速不变，甲的波长大，甲的频率小，故AD错误，故C正确；
故选：C。
3．下列说法中不正确的是（　　）
A．声、光和电磁波都能够传递信息
B．微波炉是利用电磁波来加热食品的
C．固定电话、移动电话、广播和电视、光导纤维都是利用导线中的电流传递信息的
D．根据电磁波在真空中的传播速度公式c＝λf，可以推断频率越高的电磁波，波长越短
【答案】C
【解析】（1）光是电磁波，传播速度与电磁波相同，声波、光波和电磁波都能够传递信息；
（2）微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调灶具。微波属于电磁波的一种；
（3）对于固定电话一般是有话筒和听筒组成，即话筒将声信号变为变化的电流；而听筒是将变化的电流还原为声信号，故据此能判断出固定电话中信息传递是靠什么进行的；移动电话能发射电磁波，即其传递信息是通过电磁波实现的；光导纤维都是利用激光传递信息的；
（4）波长、频率和波速的关系是：波速＝波长×频率，即c＝λf。
【解答】解：
A、光是电磁波，传播速度与电磁波相同，声波、光波和电磁波都能够传递信息，故A不符合题意；
B、生活中常用的微波炉是用微波（电磁波）来加热食品的，故B不符合题意；
C、固定电话传递的声音信息是由导线中的信号电流来实现的，移动电话和基地台之间的通信是无线通信，它们通过电磁波进行传输，光导纤维都是利用激光传递信息的，故C符合题意；
D、由电磁波的波速、波长和频率的关系c＝λf可知，波速一定，频率与波长成反比，则频率越高，其波长越短，故D不符合题意。
故选：C。
4．下列关于电磁波和信息技术说法不正确的是（　　）
A．5G手机主要利用电磁波进行通信
B．光纤通信是光在光导纤维中多次反射传递信息
C．电磁波既能传递信息，又能传递能量
D．不同频率的电磁波在真空中传播速度不相同
【答案】D
【解析】（1）5G网络通信的载体是电磁波；
（2）光纤通信是利用激光从光纤的一端射入，在内壁上多次反射后在另一端放射出来，然后在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息；
（3）电磁波既能传递信息，如无线电广播；又能传递能量，如微波炉加热食物；
（4）不同频率的电磁波在真空中传播速度相同，都约为3.0×108m/s。
【解答】解：A.5G手机主要利用发射及接收电磁波来传递信息的，故A正确；
B.光纤通信是利用激光从光纤的一端射入后，在光导纤维内壁上要发生多次反射，并从另一端射出，这样就把它携带的信息传到远方，故B正确；
C.电磁波既能传递信息，如无线电广播；又能传递能量，如微波炉加热食物，故C正确；
D.不同频率的电磁波在真空中传播速度相同，约为3.0×108m/s，故D错误。
故选：D。
5．5G网络是第五代移动通信网络的简称，其采用的电磁波频率比4G网络更高，网络下载速度比4G网络快数百倍。以下关于5G网络的说法错误的是（　　）
A．5G网络信号可以在真空中传播
B．5G网络在空气中的传播速度是340 m/s
C．5G电磁波的波长比4G更短
D．5G网络使用微波进行传递信息
【答案】B
【解析】4G和5G网络通信的载体是电磁波，电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s，当速度不变时波长与频率成反比。
【解答】解：
A、5G网络是通过电磁波来传输信息，电磁波可以在真空中传播，故A正确；
B、电磁波在真空或空气中的传播速度是3×108m/s，故B错误；
C、电磁波在真空中传播速度是c＝3×108确定不变的，由于c＝fλ，因此频率高的波长短、频率低的波长长，所以5G电磁波的波长比4G更短，故C正确；
D、5G网络使用微波进行传递信息，故D正确。
故选：B。
6．2025年春节前夕，中国空间站内的航天员通过视频给全球华人拜年，如图所示。视频传向地面利用的是（　　）
A．电磁波 B．超声波 C．次声波 D．空气
【答案】A
【解析】广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的。
【解答】解：空间站中宇航员的祝福语是通过电磁波传到地面的，因为空间站与地面之间是真空，真空不能传声，声音的传播需要介质，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选：A。
7．2023年6月4日6时33分，神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱成功着陆后，现场医监医保人员确认航天员费俊龙、邓清明、张陆身体状态良好，神舟十五号载人飞行任务取得圆满成功。下列相关说法错误的是（　　）
A．运载火箭加速升空的过程中，神舟十五号飞船的机械能守恒
B．航天员在进行出舱活动时必须穿上专用的航天服，因为太空中存在没有空气、有强烈的电磁辐射等不适合人类生存的因素
C．宇航员在空间站内可以用弹簧拉力器进行健身
D．航天员在空间站内和地面控制人员之间的“天地通话”，是靠电磁波实现的
【答案】A
【解析】机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。
太空中没有空气并有强烈的电磁辐射。
物体由于发生弹性形变而受到的力叫做弹力。
电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在固体、液体、气体中传播，也可以在真空中传播。
【解答】解：A．运载火箭加速升空的过程中，动能增大，重力势能增大，神舟十五号飞船的机械能不守恒，故A错误；
B．太空中没有空气并有强烈的电磁辐射，所以航天员在进行出舱活动时必须穿上专用的航天服，故B正确；
C．太空中弹力依然存在，所以宇航员在空间站内可以用弹簧拉力器进行健身，故C正确；
D．航天员在空间站内和地面控制人员之间的“天地通话”是利用电磁波来传递信息的，故D正确。
故选：A。
8．2023年1月9日，我国用“长征七号改”运载火箭成功将“实践二十三号”卫星发射升空。关于火箭发射过程中涉及的物理知识，下列说法错误的是（　　）
A．火箭加速上升的过程中，卫星的机械能不断增大
B．火箭燃料在燃烧过程中，热值不断减小
C．火箭升空利用了物体间力的作用是相互的原理
D．地面控制中心通过电磁波向火箭发送指令
【答案】B
【解析】（1）机械能等于动能和势能之和；
（2）燃料的热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧程度无关；
（3）物体间力的作用是相互的；
（4）广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的。
【解答】解：A、火箭的质量不变，速度增大，动能增大，高度不断增大，重力势能增大，故它的机械能增大。故A正确；
B、因为燃料的热值是燃料的特性，与燃料的质量和燃烧程度无关，所以火箭在发射升空时，燃料燃烧过程中热值不变，故B错误；
C、火箭升空时喷气式发动机向下喷出高温气体，同时高温气体对火箭产生一个向上的推力，利用了物体间力的作用是相互的原理。故C正确；
D、地面控制中心通过电磁波向火箭发送指令，故D正确。
故选：B。
9．如图所示是电磁波家族，已知X射线在真空中的传播速度约为3×108m/s，则蓝光在真空中的传播速度约为（　　）
A．340m/s B．1×1015m/s
C．3×108m/s D．3.6×106m/s
【答案】C
【解析】所有的电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s。
【解答】解：X射线在真空中的传播速度约为3×108m/s，则蓝光在真空中的传播速度约为3×108m/s。故C正确，ABD错误。
故选：C。
10．同学们根据所学的物理知识对图中的情景进行分析，其中判断错误的是（　　）
A．甲：水流不动时，若左侧水渠中液面到达A点，则右侧水渠液面高于B点
B．乙：空间站与地面联系是通过电磁波实现的
C．丙：拦河大坝设计成上窄下宽利用了液体压强随深度的增加而增大
D．丁：飞机机翼上方气流的速度较大，气流对机翼上表面压强较小
【答案】A
【解析】（1）上端开口，下部连通的容器叫做连通器；
（2）电磁波能在真空中传播；
（3）液体压强随深度的增加而增大；
（4）流体流速快的地方压强小。
【解答】解：A．涵洞是利用连通器原理工作的，所以水不流动时，路面两侧水渠液面在同一高度，而AB两点在同一高度，所以右两侧水渠液面高度到达B点，故A错误；
B．电磁波能在真空中传播，空间站与地面联系是通过电磁波实现，故B正确；
C．液体压强随深度的增加而增大，拦河大坝设计成上窄下宽，可增大大坝的承压能力，故C正确；
D．飞机机翼上凸下平，空气经过机翼时，上表面的流速比下表面的大，压强比下表面的小，故D正确。
故选：A。
11．从2015年1月11日开始，北京航天飞行控制中心通过　 　 （填“激光”、“超声波”或“电磁波”），对我国探月工程三期再入返回飞行器发出制动指令，成功地进行了各项拓展实验，控制中心发出的信号在真空中传播的速度为　 　 m/s。
【答案】见试题解答内容
【解析】（1）电磁波可以在真空中传播，而声波不能再真空中传播；
（2）电磁波在真空中的传播速度和光速相等为3×108m/s。
【解答】解：由于声波不能再真空中传播，而电磁波可以在真空中传播，所以北京航天飞行控制中心通过电磁波来控制的；
电磁波在真空中的传播速度和光速相等为3×108m/s。
故答案为：电磁波；3×108。
12．第五代移动通信技术（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。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5G技术是利用 　 　 来传递信息的，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
【解析】（1）电磁波可以传递信息。
（2）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。
【解答】解：第五代移动通信技术（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。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5G技术是利用电磁波来传递信息的，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。
故答案为：电磁波；反射。
13．科技战“疫”，5G助力!如图所示是疫情防控期间一辆5G无人防疫车正在进行消毒同时还对附近的行人进行体温监测。5G技术传递信息的载体是 　 　 （超声波/次声波/电磁波）；车上红外测温设备是通过 　 　 （发出/接收）红外线来实现测温的，物体辐射的红外线的强度与 　 　 有关。
【答案】见试题解答内容
【解析】电磁波可以传递信息；任何物体都会发出红外线；物体辐射红外线的本领受温度的影响，温度越高，辐射红外线的本领越强。
【解答】解：由于电磁波能够在真空中传播，所以5G技术传递信息的载体是电磁波；
红外测温设备是通过接收物体发出的红外线来实现测温的；
物体辐射的红外线的强度与物体温度有关，即温度越高，辐射红外线的本领越强。
故答案为：电磁波；接收；温度。
14．2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。当飞船与空间站组合体顺利对接完成后，飞船相对空间站是 　 　 的，空间站与地面控制中心是通过 　 　 波来传递信息。
【答案】见试题解答内容
【解析】物体相对于参照物的位置变化了，物体就是运动的；物体相对于参照物的位置不变，物体就是静止的。
广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的。
【解答】解：当飞船与空间站组合体顺利对接完成后，飞船相对空间站没有位置的变化，是静止的，空间站与地面控制中心是通过电磁波来传递信息。
故答案为：静止；电磁。
15．光纤通信主要利用波长很 　 　 （选填“短”或“长”）的激光传输信息。如图所示，激光从光纤一端射入，在内壁上多次 　 　 ，从另一端射出，把信息传到远方。无线电广播的音频信号在发射出去之前，必须加载到频率更 　 　 （选填“高”或“低”）的电流信号上。
【答案】短；反射；高。
【解析】光纤通信是利用频率很高的激光多次反射来传递信息的。
音频信号要加载到频率很高的电磁波上才能将信息传递出去。
【解答】解：光纤通信主要利用波长很短的激光传输信息。如图所示，激光从光纤一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，把信息传到远方。无线电广播的音频信号在发射出去之前，必须加载到频率更高的电流信号上。
故答案为：短；反射；高。
16．如图是新型“光导纤维照明系统”，让太阳光先通过可过滤部分紫外线的玻璃球罩，再通过透镜将光会聚到光导纤维里，将太阳光导入室内不同的地方，此系统具有安全性能高、不带电、能使植物进行光合作用的特点。系统中的透镜能对光线进行会聚，这种透镜一定是　 　 （选填“凸”、“凹”）透镜，光通过光导纤维时，在其内部发生的是　 　 （选填“反射”、“折射”）现象。
【答案】凸；反射。
【解析】凸透镜对光线有会聚作用；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。
【解答】解：系统中的透镜能对光线进行会聚，这种透镜一定是凸透镜，光通过光导纤维时，在其内部发生的是反射现象。
故答案为：凸；反射。
17．2019年4月10日，科学家发布了人类首次直接拍摄到的黑洞照片（如图所示）。该照片由分布在世界不同地方的八座射电望远镜联合拍摄而成。射电望远镜是通过　 　 波来接收信息的，这颗黑洞位于代号为M87的星系当中，距离地球5300万　 　 （填长度单位）。
【答案】见试题解答内容
【解析】（1）电磁波可以传递信息，电磁波可以在真空中传播；
（2）光年是光在一年内传播的距离，是一个很大的长度单位。
【解答】解：电磁波可以在真空中传播且能够传递信息，所以射电望远镜是通过电磁波来接收信息的；
黑洞与地球的距离很远，为5300万光年。
故答案为：电磁；光年。
18．下图是表示某一段光导纤维，一束激光从一端射入光导纤维，试在图中画出激光在光导纤维中传播时的情形。
【答案】见试题解答内容
【解析】激光在光导纤维中传播时，遵循光的反射定律，据此作图。
【解答】解：激光在光导纤维中传播时的情形，遵循光的反射定律，满足反射角等于入射角，光路图如下：
。
答：如上图。
19．利用三颗地球同步卫星就可以实现全球通信。请在如图中画出同步卫星的大致位置。
【答案】。
【解析】从理论上讲，只要三颗同步卫星就可以实现全球通信。
【解答】解：利用三颗地球同步卫星就可以实现全球通信，如图所示：
。
20．2025中国（海南）国际房车露营嘉年华发布会在海口盛大召开。如图是一款房车，其空载质量为4.8t，静止停在水平地面时，车轮与地面的总接触面积为0.6m2。（q柴油＝4.3×107J/kg，g取10N/kg）
（1）该房车可与手机通过蓝牙互联，连接后利用 　 　 （选填“电磁波”或“超声波”）传递信息。
（2）该房车空载且静止停在水平地面时，对地面的压强是多少？
（3）若该房车在某次行程过程中所受的牵引力恒为1000N，行驶的路程为8.6km，则牵引力做的功是多少？若该过程中发动机的效率为40%，则该房车消耗的柴油质量是多少？
【答案】（1）电磁波；
（2）该房车空载且静止停在水平地面时，对地面的压强是8×104Pa；
（3）该房车消耗的柴油质量是0.5kg。
【解析】（1）广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的。
（2）因为房车静止停在水平地面，所以它对地面的压力F＝G，则房车对地面的压强p。
（3）牵引力做的功W＝Fs，柴油完全燃烧放出的热量为：Q放，可得消耗柴油的质量为：m。
【解答】解：（1）该房车可与手机通过蓝牙互联，连接后利用电磁波传递信息。蓝牙是一种无线通信技术，它利用电磁波在设备之间传输数据。
（2）因为房车静止停在水平地面，所以它对地面的压力F＝G＝4.8×103kg×10N/kg＝4.8×104N，车轮与地面的总接触面积S＝0.6m2，
则房车对地面的压强p 8×104Pa。
（3）牵引力做的功W＝Fs＝1000N×8.6×103m＝8.6×106J，
柴油完全燃烧放出的热量为：Q放2.15×107J，
可得消耗柴油的质量为：m0.5kg。
答：（1）电磁波；
（2）该房车空载且静止停在水平地面时，对地面的压强是8×104Pa；
（3）该房车消耗的柴油质量是0.5kg。
21．2024年12月，长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心顺利升空，成功将通信技术试验卫星十三号送入预定轨道。此次任务的长征三号乙运载火箭总质量约为460t，其中偏二甲肼燃料的质量约为170t。在火箭的起飞阶段，发动机推力可达6×106N，在120s内可飞行至60km的高空。（已知偏二甲肼的热值约为4×107J/kg，g取10N/kg）
（1）卫星十三号属于地球同步卫星，在投入使用后，相对地球 　 　 （填“运动”或“静止”）；卫星十三号可以通过 　 　 向地球传递信息。
（2）起飞阶段推力做功的功率为多少？
（3）起飞阶段发动机的效率约为60%，此阶段消耗偏二甲肼的质量大约为多少？
【答案】（1）静止；电磁波。
（2）起飞阶段推力做功的功率为3×109W。
（3）起飞阶段发动机的效率约为60%，此阶段消耗偏二甲肼的质量大约为15t。
【解析】（1）物体相对于参照物的位置变化了，物体就是运动的；物体相对于参照物的位置不变，物体就是静止的。
广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的。
（2）根据功的计算公式W＝Fs可得推力做的功，然后根据功率的计算公式可得起飞阶段推力做功的功率。
（3）根所效率公式，可得燃料完全燃烧放出的热量为：Q放，再根据m计算消耗偏二甲肼的质量为。
【解答】解：（1）地球同步卫星在投入使用后，相对地球是静止的。因为地球同步卫星的运行周期与地球自转周期相同，它会始终保持在地球赤道上空的特定位置，与地球表面的相对位置不发生变化。
卫星十三号可以通过电磁波向地球传递信息。电磁波可以在真空中传播，且传播速度快，能够满足卫星与地球之间远距离信息传输的需求。
（2）根据功的计算公式W＝Fs可得，推力做的功为：W＝Fs ＝ 6×106N×60000m＝3.6×1011J，
根据功率的计算公式可得起飞阶段推力做功的功率为：P3×109W。
（3）根所效率公式，可得燃料完全燃烧放出的热量为：Q放6×1011J，
又因为Q放＝mq（其中m是燃料的质量，q是燃料的热值），则消耗偏二甲肼的质量为：m15000kg＝15t。
答：（1）静止；电磁波。
（2）起飞阶段推力做功的功率为3×109W。
（3）起飞阶段发动机的效率约为60%，此阶段消耗偏二甲肼的质量大约为15t。
22．2024年11月17日，我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号在广州市正式入列，如图所示。“梦想”号满载时排水量为42600t，它使用卫星及声呐定位，能在海上的固定点正常作业。（取ρ江水＝1.0
（1）卫星定位利用的是 　 　 （选填“超声波”或“电磁波”）。
（2）“梦想”号发动机螺旋桨向后推水而使船获得前进的力，说明力的作用是 　 　 。
（3）满载时，“梦想”号受到水的浮力约为 　 　 N。当它从珠江驶向大海的过程中，受到的浮力 　 　 ，排开水的体积 　 　 。（后两空选填“变大”“变小”或“不变”）
（4）风压指的是垂直于气流方向的平面所受到风的压力，常用单位是N/m2，它的大小与风速的二次方成正比。当风速为8m/s时，风压可达到40N/m2。当海风的风速为16m/s时，“梦想”号上面积为2m2的玻璃窗受到海风的压力为 　 　 N。
【答案】（1）电磁波；（2）相互的；（3）4.26×108；不变；变小；（4）320。
【解析】（1）电磁波可以在真空中传播，能够穿越大气层实现远距离的信号覆盖，而超声波不能在真空中传播。
（2）力的作用是相互的。
（3）根据阿基米德原理F浮＝G排＝m排g可得满载时受到水的浮力F浮＝G排＝m排g。
物体处于漂浮状态，浮力等于重力。
根据F浮＝ρ液gV排进行分析。
（4）利用公式p＝kv2，以及F＝pS可得玻璃窗受到海风的压力。
【解答】解：（1）卫星定位利用的是电磁波。因为电磁波可以在真空中传播，能够穿越大气层实现远距离的信号覆盖，而超声波不能在真空中传播。
（2）“梦想”号发动机螺旋桨向后推水而使船获得前进的力，说明力的作用是相互的。根据牛顿第三定律，螺旋桨向后推水，水会对螺旋桨产生一个向前的反作用力，推动船前进。
（3）根据阿基米德原理F浮＝G排＝m排g，“梦想”号满载时排水量m排＝42600t ＝4.26×107kg，
则满载时受到水的浮力F浮＝G排＝m排g＝4.26×107kg×10N/kg＝4.26×108N；
当它从珠江驶向大海的过程中，始终处于漂浮状态，浮力等于重力，船的重力不变，所以受到的浮力不变。
根据F浮＝ρ液gV排可知，浮力不变，海水密度大于江水密度，所以排开水的体积变小。
（4）已知风压大小与风速的二次方成正比，设风为p，风速为v，则p＝kv2。
当v＝8m/s时，p＝40N/m2，可得40N/m2＝k×8m2/s2，解得kN s2/m4，
当v＝16m/s时，风压pN s2/m4×（16m/s）2＝160N/m2，
则可得玻璃窗受到海风的压力F＝pS＝160N/m2×2m2＝320N。
故答案依次为：（1）电磁波；（2）相互的；（3）4.26×108；不变；变小；（4）320。
23．智能机器人目前已经能够为人类在很多方面提供优质的服务，例如在酒店，机器人可以辅助或替代酒店员工的工作，提供解释如何办理入住和退房手续、送餐等服务。如表是如图甲所示的智能机器人小K的部分参数：
参数名称 工作电压 质量 一次最大送餐量 移动速度 最大功率
数据 56V 50kg 15kg 0.3～0.6m/s 100W
（1）小K也提供无线上网服务，它与互联网通过 　 　 来传递信息。
（2）小K底盘有4个轮子，每个轮子与水平地面接触的面积为0.005m2。如果小K以最大功率、最大移动速度运送一次最大送餐量物体（餐盘质量不计）到30m外的顾客处，则小K
①静止时对水平地面产生的压强是多少？
②通过这段路程所做的功为多少？（g取10N/kg）
（3）如图乙所示为小K送餐负重过载保护电路原理图。电源电压为56V，图中R为压力传感器，阻值随所受压力变化的图象如图丙所示；图乙触发器的电阻忽略不计，通过的电流超过0.4A时就触发电动机停止工作，此时电阻箱R0的阻值为多大？
【答案】（1）电磁波。
（2）①它对地面产生的压强是3.25×104Pa；
②它所做的功为5000J；
（3）为保护小K，电阻箱R0的阻值至少为120Ω。
【解析】（1）电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播；
（2）根据F＝G＝mg求出压力大小，根据p求出它对地面的压强；
根据v求出机器人移动时所用的时间，知道机器人的驱动功率，根据W＝Pt求出驱动力对它所做的功；
（3）根据表格中的数据先求出“小K”承受的最大压力，由图丙可知此时压力传感器的阻值，利用欧姆定律和串联电路电阻的特点求出电阻箱R0接入的最小阻值。
【解答】解：（1）由于电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播；所以无线上网服务与互联网通过电磁波来传递信息；
（2）①机器人端着最大载物质量的食物静止在水平地面上，它对地面的压力：
F＝G＝（m机器人+m最大）g＝（50kg+15kg）×10N/kg＝650N，
受力面积S＝4×0.005m2＝0.02m2；
它对地面的压强：
p3.25×104Pa；
②小K以最大功率、最大移动速度运送一次最大送餐量物体（餐盘质量不计）到30m外的顾客处，
由v可得：
所用时间t50s，
由P可得，驱动力对它所做的功：
W＝Pt＝100W×50s＝5000J；
（3）“小k”承受的最大压力：
F最大＝G最大＝m最大g＝15kg×10N/kg＝150N，
由图丙可知，当F最大＝150N时，压力传感器的阻值R＝20Ω，
由I得，电路的总电阻：
R总140Ω，
电阻箱R0接入的最小阻值：
R0＝R总﹣R＝140Ω﹣20Ω＝120Ω。
答：（1）电磁波。
（2）①它对地面产生的压强是3.25×104Pa；
②它所做的功为5000J；
（3）为保护小K，电阻箱R0的阻值至少为120Ω。
24．随着科技的发展，无人驾驶技术日趋成熟。如图所示是利用5G网络实现远程驾驶的纯电动汽车，其质量为1.8t，车轮与路面接触的总面积为750cm2。该车在水平路面上匀速直线行驶12km，用时10min，这一过程中汽车发动机的功率恒为24kW（汽油热值q＝4.5×107J/kg，g取10N/kg）。求：
（1）无人驾驶导航系统是利用 　 　 来传递信息的；车窗玻璃能有效防止来自太阳过量的辐射对人皮肤的伤害，主要是能阻挡太阳光中的 　 　 （选填“紫外线”或“红外线”）；
（2）该车静止在水平路面上对路面的压强是多少？
（3）在这一过程中汽车受到的阻力是多少？
（4）该车百公里消耗电能1.8×108J，若这些能量完全由燃烧汽油来获得，相当于完全燃烧汽油多少千克？
【答案】（1）电磁波；紫外线；
（2）汽车静止在水平地面上时，对地面的压强为2.4×105Pa；
（3）在这一过程中汽车受到的阻力为1200N；
（4）该车百公里消耗电能1.8×108J，若这些能量完全由燃烧汽油来获得，相当于完全燃烧汽油4千克。
【解析】（1）导航系统利用电磁波传递信息，玻璃可以阻挡阳光中的紫外线；
（2）汽车静止在水平地面上时，对地面的压力和自身的重力相等，根据F＝G＝mg求出其大小，根据p求出对地面的压强；
（3）利用速度计算公式求得在这一过程中汽车的速度；根据PFv求出汽车的牵引力，汽车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，据此求出阻力；
（4）利用Q放＝mq计算汽油的质量。
【解答】解：（1）车载导航系统是利用电磁波来传递信息的；车窗玻璃能有效防止来自太阳的辐射，主要是能阻挡太阳光中的紫外线；
（2）汽车静止在水平地面上时，对地面的压力：
F压＝G＝mg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N，
对地面的压强：
p2.4×105Pa；
（3）汽车在该路段的速度：v20m/s；
由PFv可得汽车的牵引力：
F1200N，
因汽车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，
所以，在这一过程中汽车受到的阻力f＝F＝1200N；
（4）由题意知，Q放＝W总＝1.8×108J，
汽油的质量：
m4kg。
答：（1）电磁波；紫外线；
（2）汽车静止在水平地面上时，对地面的压强为2.4×105Pa；
（3）在这一过程中汽车受到的阻力为1200N；
（4）该车百公里消耗电能1.8×108J，若这些能量完全由燃烧汽油来获得，相当于完全燃烧汽油4千克。
25．如图所示，翼龙﹣X无人机是航空工业自主研发的高空高速无人机，可用于海上护卫、反潜作战、空中近地支援、低空警戒与拦截、通信支援等。翼龙﹣X最大起飞质量为6200kg，航天领域通常以载荷功率密度来衡量动力系统在单位质量下对有效载荷的支撑能力，载荷功率密度是指无人机的输出功率与起飞质量的比值。（航空煤油的热值q＝4.6×107J/kg，g取10N/kg）
（1）翼龙﹣X无人机将侦查到的信息传递给指挥中心利用的是 　 　 （选填“电磁波”或“超声波”）。
（2）翼龙﹣X水平匀速飞行时，发动机的推力为5000N，这个阶段无人机飞行11.5km消耗了5kg航空煤油，该过程中发动机所做的有用功是多少？发动机的效率是多少？
（3）翼龙﹣X空载时，发动机的输出功率为80kW，满油状态的续航时间达到40h。某次救灾时，需要给地面提供通讯服务，翼龙﹣X以5000kg的起飞质量飞行，此时无人机的发动机的载荷功率密度为N＝80W/kg，救灾过程需要持续提供通讯服务10h，假设空载时与救灾时发动机输出的总能量相同，请通过计算判断，满油状态下该无人机能否完成此次任务？
【答案】（1）翼龙﹣X无人机将侦查到的信息传递给指挥中心利用的是电磁波
（2）翼龙﹣X水平匀速飞行时，发动机的推力为5000N，这个阶段无人机飞行11.5km消耗了5kg航空煤油，该过程中发动机所做的有用功是2.3×108J；发动机的效率是25%；
（3）翼龙﹣X空载时，发动机的输出功率为80kW，满油状态的续航时间达到40h。某次救灾时，需要给地面提供通讯服务，翼龙﹣X以5000kg的起飞质量飞行，此时无人机的发动机的载荷功率密度为N＝80W/kg，救灾过程需要持续提供通讯服务10h，假设空载时与救灾时发动机输出的总能量相同，通过计算判断，满油状态下该无人机不能完成此次任务。
【解析】（1）广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的。
（2）有用功W＝Fs，航空煤油完全燃烧释放的热量Q＝mq，再由η计算发动机的效率。
（3）救灾时发动机的输出功率 P＝mN，
无人机提供10h的通讯服务需要消耗能量W2＝Pt3，空载时无人机的发动机输出的总能量W1＝Pt1，最后比较得出结论。
【解答】解：（1）翼龙﹣X无人机将侦查到的信息传递给指挥中心利用的是电磁波。
（2）该过程发动机所做的有用功W＝Fs＝5000N×11500m＝5.75×107J，
5kg航空煤油完全燃烧释放的热量Q＝mq＝5kg×4.6×107J/kg＝2.3×108J，
发动机的效率。
（3）救灾时发动机的输出功率 P＝mN＝5000kg×80W/kg＝4×105W＝400kW，
无人机提供10h的通讯服务需要消耗能量W2＝Pt3＝400kW×10h＝4000kW h，
空载时无人机的发动机输出的总能量W1＝Pt1＝80kW×40h＝3200kW h，
3200kW h＜4000kW h，故该无人机不能完成此次任务.
答：（1）翼龙﹣X无人机将侦查到的信息传递给指挥中心利用的是电磁波
（2）翼龙﹣X水平匀速飞行时，发动机的推力为5000N，这个阶段无人机飞行11.5km消耗了5kg航空煤油，该过程中发动机所做的有用功是2.3×108J；发动机的效率是25%；
（3）翼龙﹣X空载时，发动机的输出功率为80kW，满油状态的续航时间达到40h。某次救灾时，需要给地面提供通讯服务，翼龙﹣X以5000kg的起飞质量飞行，此时无人机的发动机的载荷功率密度为N＝80W/kg，救灾过程需要持续提供通讯服务10h，假设空载时与救灾时发动机输出的总能量相同，通过计算判断，满油状态下该无人机不能完成此次任务。
26．中国月球探测车要在月球背面登陆，但在月球背面无法与地球上的控制中心直接联系，因此在2018年5月发射了中继卫星“鹊桥”，无线电波通过卫星进行中转，为地月之间通信提供支持。某一时刻，地球、月球、“鹊桥”卫星位置如图所示，“鹊桥”卫星距离地球约4.5×108m，已知无线电波在太空的传播速度为3×108m/s，请回答：
（1）地球上的人们无法看见月球背面是因为 　 　 （填光学现象），卫星信号不用超声波来传播是因为 　 　 ；
（2）当地球卫星控制中心向“鹊桥”卫星发出无线电波指令，要多久时间“鹊桥”卫星会收到指令？
（3）“鹊桥”卫星将指令传输给月球背面的探测车时，时间需要0.2s，则此时“鹊桥”卫星离月球背面的探测车距离有多远？
【答案】（1）光在同种均匀介质中沿直线传播；真空不能传声；（2）1.5s；（3）6×107m。
【解析】（1）光在同种均匀介质中沿直线传播，真空不能传声；
（2）知道电磁波的传播速度和地球与“鹊桥”卫星之间的距离，根据速度公式求出电磁波传播的时间；
（3）知道电磁波的传播速度和电磁波传播时间，根据速度公式求出“鹊桥”卫星离月球背面的探测车的距离。
【解答】解：（1）因为光在同种均匀介质中沿直线传播，月球背面的光被月球挡住了，无法传播到地球上，所以地球上的人们无法看见月球背面。
（2）由v可知，当地球卫星控制中心向“鹊桥”卫星发出无线电波指令，电磁波传播到“鹊桥”卫星的时间：t1.5s；
（3）由v可知，“鹊桥”卫星离月球背面的探测车的距离：s′＝vt′＝3×108m/s×0.2s＝6×107m。
故答案为：（1）光在同种均匀介质中沿直线传播；真空不能传声；（2）1.5s；（3）6×107m。
27．2018年12月8日，在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭发射。2019年1月3日，嫦娥四号成功登陆月球背面，全人类首次实现月球背面软着陆，并成功释放“玉兔二号”巡视器。中继星“鹊桥”绕引力平衡点L2运动，保证了嫦娥四号与地球的全天候正常通信。如图甲所示：
（1）若某时刻中继星“鹊桥”与地球相距46万km，中继星“鹊桥”与月球相距8万km。北京地面控制中心发出的指令需要多少时间才能传送到月球背面的嫦娥四号？（已知无线电信号的传播速度为3×108m/s。）
（2）如图乙“玉兔二号”巡视器用时1.5h行驶了270m，刷新了记录。求“玉兔二号”巡视器的平均速度为多少m/min？
【答案】（1）北京地面控制中心发出的指令需要1.8s才能传送到月球背面的嫦娥四号；
（2）“玉兔二号”巡视器的平均速度为3m/min。
【解析】（1）北京地面控制中心发出的指令先到达中继星“鹊桥”，再转到月球背面的嫦娥四号，根据速度公式的变形式可求得传送时间；
（2）已知“玉兔二号”巡视器行驶的路程和所用的时间，利用求平均速度。
【解答】解：中继卫星距离地球约46万km，距离月球8万km，指令是通过电磁波传播，传播速度为3×108m/s＝3×105km/s，
由可得，传播时间：；
（2）“玉兔二号”巡视器的平均速度：
。
答：（1）北京地面控制中心发出的指令需要1.8s才能传送到月球背面的嫦娥四号；
（2）“玉兔二号”巡视器的平均速度为3m/min。
28．无人机航拍影像具有高清晰、高实用性的优点。下表是某小型无人机的部分参数：
参数名称 最大飞行半径m 最大巡航速度km/h 电池电压V 电池容量mAh 电动机额定功率W 拍摄速度帧/秒
数据 5×103 50 24 2500 20 11000
（电池容量＝放电电流×放电时间，例如，1mAh是指以1mA的电流能连续工作1h，帧/秒是指每秒拍摄的画面数）。
（1）人们是利用遥控器通过　 　 （选填“声波”或“电磁波”）传输信息操控无人机的，其有效操控距离最大为　 　 km；如图乙是无人机竖直向上运动的v﹣t图象，由图象可知，在0～5s内，无人机受到的升力　 　 （选填“大于”“等于”或“小于”）重力，其中阴影部分面积所表示的物理量为　 　 。
（2）摄像机拍照镜头可看作凸透镜，当摄像机向被拍摄的物体靠近时，物体所成实像的像距将变　大　 （选填“大”或“小”）。
（3）小轿车在高速公路上限速120km/h。如图甲所示，交警利用无人机进行高速公路通行情况的实时监测，一辆小轿车在通行0.6m的过程中，高速摄像机拍摄的帧数为220帧，据此判断小轿车是否超速？　　 （选填“是”或“否”）。
（4）电动机是控制无人机飞行状态的关键动力设备，当它正常工作时，12s内消耗的电能是　 　 J。已知电动机消耗的能量是无人机电池储存最大能量的50%，则无人机在空中以额定功率飞行的时间不能超过　 　 h。
【答案】（1）电磁波；5；大于；路程；（2）大；（3）否；（4）240；1.5。
【解析】（1）广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的。
单位变换：1×103m＝1km。
根据图像分析无人机的受力情况，以及在v﹣t图象中，阴影部分面积所表示的物理量。
（2）根据凸透镜成实像规律，当物距减小时，像距会增大。
（3）根据数据可得小轿车运动的时间t，那么小轿车的速度v，再与限速的速度相比得小轿车是否超速。
（4）电动机正常工作时，其额定功率P＝20W，则12s内消耗的电能W＝Pt；
电池储存的最大能量E＝UIt，因为电动机消耗的能量是无人机电池储存最大能量的50%，所以可用于电动机工作的能量为E'＝0.5E，则无人机在空中以额定功率飞行的时间t。
【解答】解：（1）人们是利用遥控器通过电磁波传输信息操控无人机的，因为电磁波可以在真空中传播，且传播速度快，能够满足远距离控制的需求。
由题中信息可知，无人机的最大飞行半径为5×103m＝5km，所以其有效操控距离最大为5km。
在0～5s内，无人机的速度在不断增大，所以无人机受到的升力大于重力。在v﹣t图象中，阴影部分面积所表示的物理量为路程，这是因为v﹣t图象中，图象与坐标轴围成的面积表示物体的路程s＝vt。
（2）摄像机拍照镜头可看作凸透镜，根据凸透镜成像规律，当物距减小时，像距会增大，所以当摄像机向被拍摄的物体靠近时，物体所成实像的像距将变大。
（3）已知摄像机拍摄速度为11000帧/秒，小轿车通行0.6m的过程中拍摄了220帧，则小轿车运动的时间t0.02s，
那么小轿车的速度v30m/s＝108km/h，因为108km/h＜120km/h\，所以小轿车否超速。
（4）电动机正常工作时，其额定功率P＝20W，则12s内消耗的电能W＝Pt＝20W×12s＝240J；
电池储存的最大能量E＝UIt＝24V×2.5A×3600s＝216000J，
因为电动机消耗的能量是无人机电池储存最大能量的50%，所以可用于电动机工作的能量为E'＝0.5×216000J＝108000J，
则无人机在空中以额定功率飞行的时间t5400s＝1.5h。
故答案为：（1）电磁波；5；大于；路程；（2）大；（3）否；（4）240；1.5。
29．
第五代战斗机“歼﹣20”
“歼﹣20”作为中国第五代战斗机，融合了全球优秀战斗机的特点，具备了很强的隐形性能、机动性能等．“歼﹣20”表面平滑，机翼的外形做成流线型，它拥有良好的大仰角升力特性，较大的瞬时攻角与滚转率，并采用先进的光传操纵系统（以光信号的形式传输信号），可随时保证飞机与地面的联系；歼﹣20实现隐身功能的主要方式有两种，其一就是改变战机外形，其二就是在表面涂装特殊涂料，以此来吸收雷达发出的电磁波，使雷达无法监测它的存在；“歼﹣20”配备了大功率雷达，为解决放热问题，采用了新一代液体冷却系统。该飞机最大起飞质量为32t，最大飞行高度达20km，最大航行速度达800m/s，最大油量为10t，飞机发动机的效率是40%。
战斗机的速度超过音速时，由于速度太快，空气都堆积到了飞机周围，产生极大压力，即使空气温度较高时，也会使机身周围产生水雾，这种现象叫做音障。突破音障时如果机身不作特殊处理，将会被瞬间摇成碎片，所以飞机要采用密度小强度极高的材料制作。飞机航行时所受阻力的大小与速度的平方成正比，关系见表：（g取10N/kg）。
速度v/（m s﹣1） 100 200 300 400 500
阻力 f/N 0.3×104 1.2×104 2.7×104 4.8×104 7.5×104
（1）战斗机在突破音障的过程中，机身周围的水雾是水蒸气通过 　 　 （填“压缩体积”或“降低温度”）的方式 　 　 （填物态变化名称）形成的；
（2）下列说法中不正确的是 　 　 ；
A．飞机升力的施力物体是空气
B．我们没有看到飞机就知道有飞机飞过，是靠声音的音色来判断
C．为解决雷达的散热问题，采用比热容大的液体作为冷却剂
D．飞机具有很强的隐形性能，是因为飞机表面的特殊材料对电磁波有良好的反射功能
（3）战斗机的供油系统非常强大，每秒钟可以输送2kg的燃油，燃油热值约为4.5×107J/kg，若燃油完全燃烧，每秒钟放出 　 　 J的热量；
（4）飞机以最大航行速度匀速巡航时的牵引力为 　 　 ；
（5）飞机利用测距传感器来判断离地高度，若某测距传感器的阻值R1与离地高度h大小的关系如图乙所示，要使高度表（实质是电流表或电压表）的示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应安装在图丙 　 　 （选填“1”“2”或“3”）位置；
（6）飞机最开始以v1做水平匀速直线运动，t0时间后以v2做水平匀速直线运动（v1＜v2），忽略速度变化的过程，请你在图丁上大体画出飞机的功率随时间的变化图像。
【答案】（1）压缩体积，液化；
（2）D；
（3）9×107；
（4）1.92×105N；
（5）“3”；
（6）见上图。
【解析】（1）液化的方式有降低温度和压缩体积；
（2）根据题干材料获取信息进行判断；
（3）利用Q＝mq计算热量；
（4）根据飞机航行时所受阻力的大小与速度的平方成正比，由表推断具体比值关系，进而计算机以最大航行速度匀速巡航时的阻力，再由匀速飞行时的牵引力和阻力是一对平衡力，求出牵引力的大小；
（5）利用串联分压特点与欧姆定律对电路图进行动态分析；
（6）找出飞机的功率随时间的关系绘制图像。
【解答】解：（1）飞机突破音障时，飞机周围压力极大，因此机身周围的水雾是水蒸气通过压缩体积的方式液化形成的；
（2）A．飞机升力的施力物体是空气，故A正确；
B．我们没有看到飞机就知道有飞机飞过，是靠声音的音色来判断，音色是指声音的音品与特色，故B正确；
C．为解决雷达的散热问题，采用比热容大的液体作为冷却剂，故C正确；
D．飞机具有很强的隐形性能，是因为飞机表面的特殊材料对电磁波有良好的吸收功能，吸收雷达发出的电磁波，使雷达无法监测它的存在，故D错误；
故选：D。
（3）燃油完全燃烧，每秒钟放出的热量为：
Q＝qm＝4.5×107J/kg×2kg＝9×107J；
（4）根据飞机航行时所受阻力的大小与速度的平方成正比可知f＝kv2，将v＝100m/s，f＝0.3×104N代入解得：
k＝0.3；
可得等式：
f＝0.3v2；
当飞机以最大航行速度800m/s匀速巡航即v＝800m/s时，阻力为：
f＝kv2＝0.3×（800m/s）2＝1.92×105N；
因为飞机匀速飞行，所以牵引力和阻力是一对平衡力，即：
F＝f＝1.92×105N；
（5）由图乙可知，测距传感器的阻值R1与离地高度h大小的关系为一次函数关系，测距传感器的阻值R1随离地高度h的升高而增大，要使高度表（实质是电流表或电压表）的示数能随飞行高度的增大而增大，即要使高度表（实质是电流表或电压表）的示数能随测距传感器的阻值R1的增大而增大，当R1增大时，根据串联分压，R1两端电压增大，则此高度表应安装在图丙“3”的位置且为电压表；
（6）飞机的功率P＝Fv，匀速飞行时F＝f，f＝kv2，则有P＝kv3＝0.3v3，因此t0时间前P＝0.3，t0时间后P＝0.3，根据此绘制图像。
故答案为：（1）压缩体积，液化；
（2）D；
（3）9×107；
（4）1.92×105N；
（5）“3”；
（6）见上图。
知识导图
考点精讲
考点精炼卷
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