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本章考点复习
第二十一章 电磁波及其应用
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2025年新教材精品物理课件
第1节 电磁波的海洋
01
第2节 广播、电视和移动通信
02
第3节 卫星通信和光纤通信
03
单元内容
1. 了解电磁波的产生和传播，知道电磁波的波长、频率和电磁波在真空中的传播速度。初步了解不同频率范围的电磁波及其应用。能利用电磁波的相关知识解释生活中的有关现象。
2. 在学习电磁波的过程中，体会类比推理的科学方法。
3. 经历电磁波的产生和传播的演示实验过程，培养实验观察与分析解释的能力。
4. 通过对电磁波的应用及我国在天文观测领域的成就的了解，体会物理学对人类生活和社会发展的意义。
5. 了解无线电广播信号、电视信号和移动通信信号发射和接收的大致过程，能解释利用电磁波通信中的有关现象。
6. 通过对广播、电视和移动通信工作过程的学习，提高分析概括能力。
学习目标
7. 了解生活中发射和接收电磁波的设施和设备，养成勤于观察的习惯。
8. 了解电磁波在改变人类通信方式方面的巨大作用，体会科学技术对社会发展的重要作用。
9. 初步了解卫星通信和光纤通信的原理，能解释有关现象。
10. 通过阅读卫星通信和光纤通信的相关材料进行学习，发展通过阅读提取重要信息、分析、归纳的能力。
11. 经历水流导光的实验过程，发展科学探究能力。
12. 了解通信方式的变革为人类生活带来的便利，体会物理学对社会发展的促进作用。
学习目标
单元 重点 1. 电磁波的产生和传播。
2. 无线电广播及电视信号的发射和接收过程。
3. 电磁波的应用。
单元 难点 1. 数字通信和模拟通信。
2. 电磁波的波长、波速和频率。
3. 广播和电视信号的发射与接收。
4. 光纤通信的原理。
重点难点
知识图谱
电磁波的产生
电磁波的传播
广播、电视、移动通信
电磁波大家族
卫星通信、光仟通信
应用
第1节 电磁波的海洋
第二十一章 电磁波及其应用 单元复习
知识一 电磁波的产生
考点串讲
1. 电磁波的产生
与水波、声波的形成相似，变化的电流会在空间激起（产生） 电磁波。
2. 电磁波传递信息和能量
广播电台、电视台以及移动电话靠复杂的电子线路来产生迅速变化的电流，发出电磁波。虽然电磁波看不见、摸不到，但它确实可以给我们传递信息和能量。
知识二、电磁波的传播
考点串讲
1. 波长、频率、波速
（1）波长
在一列波的传播中，凸起的最高处叫作波峰；凹下的最低处叫作波谷。邻近两个波峰（或波谷）之间的距离叫作_____，用 λ 表示。
单位：米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等。
波长
知识二、电磁波的传播
考点串讲
（2）频率
在某确定位置，1 s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少。用字母 f 表示。　
单位：赫兹（Hz）、千赫（kHz）、 兆赫（MHz）
（3）波速
用来描述波传播快慢的物理量叫作_____，用字母v表示。
单位：米/秒（m/s）
（4）波长、频率与波速间的关系
波速=________ v= λf
波速
波长×频率
知识二、电磁波的传播
考点串讲
2. 电磁波的传播
电磁波的传播不需要介质，电磁波能够在真空中传播.
3. 描述电磁波的物理量
（1）电磁波的波速
真空中电磁波的波速为c，其数值大约为30万千米每秒（等于光速）。c =____________________________
（2）电磁波的频率
电磁波频率的单位是赫兹（Hz）。因为通常电磁波的频率都很高，所以常用的单位还有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。
2.99792458×108 m/s=3.0×108 m/s
知识三、电磁波大家族
考点串讲
1. 电磁波家族
电磁波有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、 γ射线等。各种光和射线都是波长不同的电磁波。
2. 无线电波：电磁波中用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分。波长从几毫米到几千米，通常把无线电波分成几个波段：长波、中波、短波、微波等。
考点串讲
3. 电磁波的应用
①无线电波：用于广播、电视和移动电话。②红外线：家电的遥控器。③微波：可用来加热食品。④紫外线：可用来灭菌、验钞。⑤X射线：医学上用来做透视检查。⑥γ射线：可用来金属探伤。
知识三、电磁波大家族
题型一、电磁波的概念
【例题1】使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图，蓝牙通信的电磁波（　　）
A．是蓝光
B．在真空中不能传播
C．波长比手机通信的电磁波波长短
D．在真空中传播速度比手机通信的电磁波传播速度大
C
由此，小明得出结论：________能在真空中传播，_______不能在真空中传播。小华却认为小明的证据不足，听不到铃声可能是罩挡住的。为了补足证据，小华的操作是______________________________
___________________________________ 。
题型一、电磁波的概念
【例题2】为了研究声波、电磁波能否在真空中传播，小明将手机A的“背景灯光提示”功能（手机接收到信号后有灯光显示）和“来电铃声”功能打开后悬挂在密闭的真空罩中罩好。连接抽气机抽气一段时间后，用手机B呼叫手机A，发现手机A灯光亮了却几乎听不到铃声。
打开阀门，让空气进入玻璃
电磁波
声波
罩内，再拨打手机听声音。
题型一、电磁波的概念
【例题3】电磁波在真空中的传播速度为_______。如图所示是部分电磁波谱，在如图的五种电磁波中，频率最高的电磁波是 _________。
3×108m/s
γ射线
【解析】电磁波在真空中的传播速度和光速相同，都为3×108m/s。
根据公式c=λf，电磁波的传播速度不变，波长越短，传播频率越高，由图可知，γ射线波长最短，故其频率最高。
1. 把握三个要点，正确解答电磁波的产生与传播题目
（1）产生：变化的电流在空间激起（产生）电磁波；通过收音机发出的声音或电视机产生的 “雪花”，我们可以得知电磁波的存在。
（2）传播：电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。
（3）电磁波在真空中的传播速度与光速相等。
2. 正确理解电磁波的波长、波速和频率的关系
（1）电磁波在真空中的波速一定，根据v=λf 可知，波长与频率成反比。
（2）任何频率的电磁波都能在真空中传播，且传播速度等于光速。
题型一、电磁波的概念
题型二、电磁波的应用
【例题4】 年除夕之夜，无人机在福州上空排成“蛇年大吉”（如图）共贺新春。地面控制台给无人机发送指令利用的是（　　）
A．超声波 B．次声波
C．激光 D．电磁波
D
【解析】地面控制台给无人机发送指令利用的是电磁波。电磁波可以在真空中传播，且传播速度快，而超声波和次声波都属于声波，它们的传播需要介质，在空气中传播距离有限，激光虽然也能传输信息，但在复杂的户外环境中，容易受到天气等因素的影响，且激光通信的方向性很强，需要精确对准，不利于大规模无人机集群的控制，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。
题型二、电磁波的应用
【例题5】图是电磁波，小羽用收音机收听广州交通电台FM106.1MHz（1MHz=106Hz）频道播放的钢琴节目，某时刻她听到演员弹奏频率为440Hz的“6”音，此时（　　）
A．收音机接收到的信息是靠X射线传递
B．440Hz表示钢琴的琴弦每分钟振动440次
C．收音机接收到空中电磁波的频率是106.1MHz
D．收音机发出的“6”音不需要介质就能传播到小羽耳朵
C
题型二、电磁波的应用
【例题6】如图是电磁波家族，蓝牙通讯使用的甲电磁波频率是4×109Hz，消毒灯工作时使用的乙电磁波频率是1.4×1015Hz，根据所给信息可推测（　　）
A．甲的波长大于乙的波长
B．消毒灯使用的乙电磁波属于红外线
C．在真空中，相同时间内甲运动得比乙远
D．蓝牙通讯使用的甲电磁波属于γ射线
A
第2节 广播、电视和移动通信
第二十一章 电磁波及其应用 单元复习
知识一、无线电广播信号的发射和接收
考点串讲
主要由三部分组成：话筒、调制器、天线。
无线电广播信号的发射由广播电台完成。话筒把播音员的声音信号转换成电信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电流上，再通过天线产生电磁波发射到空中。
1. 信号的发射——广播电台完成
广播电台
话筒
天线
考点串讲
2. 信号的接收——收音机完成
（1）选台：收音机使用天线接收空间传播的无线电波。利用_______，可选出我们需要的某一频率的电磁波，这一过程叫做选台（调谐）。
（2）解调：由调谐器选出的信号含有高频电流成分，需要通过_______将其滤去，把音频信号留下。
调谐器
解调
知识一、无线电广播信号的发射和接收
天线
扬声器
选台和解调器
（3）放大：把音频信号放大后送到扬声器里，这一过程叫做放大。　　
（4）扬声器：扬声器把音频信号转换为声音信号。　　　
考点串讲
知识二、电视信号的发射和接收
1. 电视信号的发射
摄像机把图像信号变成______信号，发射机把电信号加载到频率很高的电流上，通过发射天线发射到空中。
由电视台完成
电
考点串讲
知识二、电视信号的发射和接收
2. 电视信号的接收
电视机的接收天线把高频信号接收通过电视机把信号取出并放大，由显示器把它还原成图像。
由电视机完成
考点串讲
（1）手机的工作原理：手机既是无线电发射台又是无线电接收台，它用电磁波把讲话的信息发射到空中，同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。
1. 手机
（2）手机特点
手机的体积很小，发射功率不大；它的天线也很简单，灵敏度不高。
知识三、移动通信信号的发射和接收
手机跟其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接。这种固定的电台叫作基站。
2. 基站
题型一、无线电广播、电视信号发射和接收
【例题1】无线电广播信号的接受由________完成， ________接受在空间传播的各种各样的电磁波，通过________从各种各样的电磁波中，选择我们要接收的某一频率的电磁波（选台），从________中取出音频电信号（解调）， ________把音频电信号转换为声音。
扬声器
收音机
天线
调制器
高频信号
【解析】无线电广播信号的接受由收音机完成，天线接受在空间传播的各种各样的电磁波，通过调制器从各种各样的电磁波中，选择我们要接收的某一频率的电磁波（选台），从高频信号中取出音频电信号（解调），扬声器把音频电信号转换为声音。
题型一、无线电广播、电视信号发射和接收
【例题2】在无线电广播信号的发射过程中，调制器的作用是（ ）
A．把声音转换成电流
B．把高频电流滤出去
C．把音频电信号加载到高频电流上
D．把电磁波发射出去
C
【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。故选C。
【例题3】小明同学对如图所示的三水荷花世界电视录制和播放过程解释正确的是 （ ）
A．摄像机是把电信号转化为光信号
B．话筒是把电能转化为声能
C．扬声器是把声信号转化为电信号
D．发射机发射电磁波把信号传给接收机
D
题型二、电视信号的发射和接收
【例题4】无线广播电台和电视台都是利用电磁波传播信号的，关于它们的不同之处，下列说法中正确的是（ ）
A．广播电台发射电磁波需要发射天线，而电视台发射电磁波不需要发射天线
B．广播电台发射电磁波只带有声音信号，而电视台发射电磁波既带有声音信号，又带有图像信号
C．广播电台发射电磁波比电视台发射电磁波的传播速度小
D．广播电台发射电磁波比电视台发射电磁波的频率大
B
题型二、电视信号的发射和接收
【例题5】智能手机的使用使我们的生活变得更加便捷，下列说法中不正确的是（ ）
A．智能手机靠电磁波传递信息
B．在真空中，智能手机发出的电磁波无法传播
C．智能手机电池充电时，电能转化为化学能
D．手机既是无线电发射台又是无线电接收台
B
题型三、移动通信信号的发射和接收
【解析】 A．手机通过电磁波传递信息，A正确，不符题意；B．电磁波可在真空中传播，故真空中智能手机发出的电磁波能够传播，故B错误，符合题意；
C．智能手机电池充电时，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能，故C正确，不符合题意；
D．手机既是无线电发射台又是无线电接收台，可将声音和图象信号转化为电信号，通过天线向空中发射电磁波，故D正确，不符题意。故选D。
【例题6】手机既是_____________又是_________接收台。手机体积小，发射功率不大，天线简单，灵敏度不高。因此跟其他用户的通话要靠__________（较大的固定无线电台）转接，跟电话交换机相连，手机和手机通过________进行沟通。
基站
题型三、移动通信信号的发射和接收
无线电发射台
无线电
基站
【解析】手机既是无线电发射台也是无线电接受台，与其他用户通话要靠基站转接，跟电话交换机相连，手机间通话，是通过基站进行沟通的。
第3节 卫星通信和光纤通信
第二十一章 电磁波及其应用 单元复习
知识一、卫星通信
考点串讲
1. 微波
（1）波长和频率范围
微波波长在 10m~1mm之间，频率 30MHz~3×105MHz之间。
（2）性质
微波的性质接近光波，大致沿____传播，不能沿地球表面绕射。
直线
知识一、卫星通信
考点串讲
（3）微波中继站：微波大致沿直线传播，不能
沿地球表面绕射。因此必须每隔50km左右就要
建设一个中继站，可以把上一站传来的微波信号
经过接收、放大处理后，再发射到下一站去。
（4）微波通信的优点：频率高，传输信息的容量大；质量好，传送距离远；大致沿直线传播，受大气干扰小，能量损耗小，收到的信号强且稳定。
（5）微波通信的缺点：需要大量中继站进行信号传递。在遇到雪山、大洋，根本无法建设中继站时，微波通信几乎无法继续。
知识一、卫星通信
考点串讲
2. 卫星通信
（1）卫星通信：用通信卫星作为微波中继站来进行通信。
（2）同步通信：地球同步卫星即地球同步轨道卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，距地球约36000km，卫星的运行方向与地球的____方向相同、运动周期与地球自转一周的时间_____，所以叫做“同步通信卫星”。
（3）全球通信
在地球周围均匀地配置三颗通信卫星，
就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现
全球通信。
自转
相等
知识一、卫星通信
考点串讲
（4）卫星通信的组成与原理
由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。卫星通信的工作原理是将卫星发射到赤道上空36000km处的对地静止轨道上，利用卫星上的通信转发器接收由地面站发射的信号，并对信号进行放大变频后转发给其他地面站，从而完成两个地面站之间的传输。
一颗通信卫星就是
一个微波中继站
考点串讲
知识一、卫星通信
（5）卫星通信特点
通信范围大，只要在卫星发射的电磁波覆盖的范围内均可进行通信；不易受陆地灾害影响；易于实现广播和多址通信。
（6）中国北斗卫星导航系统
北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。
考点串讲
知识二、光纤通信
1. 光纤通信
（1）激光的特点：1960年，美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生频率单一、方向高度集中的光——激光。
（2）光纤通信：物理学家提出用光纤通信的构想，这使得用光进行通信的梦想得以实现。通信用的激光一般在特殊的管道——光导纤维（简称光纤）里传播。
（1）光导纤维：简称光纤，是一种非常细的玻璃丝，激光可在光纤里传播，不受外界干扰
（2）光导纤维传光原理
光导纤维传播激光的原理是____________。携带信息的激光从光导纤维的一端射入，在光纤内部传播时，发生的是全反射，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。
考点串讲
光导纤维
携带信息
的激光射入
携带的信息
随激光射出
光的全反射
2. 光导纤维
知识二、光纤通信
考点串讲
3. 光纤通信
光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式。由于光的频率很高，在一定时间内可以传输大量信息。
4. 光纤通信的优点
（1）传输频带极宽，通信容量很大；
（2）光纤衰减小，无中继设备，传输距离远；
（3）不受电磁干扰，通信质量高，保密性好。
5. 光纤通讯技术的发展
1960年，美国物理学家西奥多·梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器。1966年，华裔物理学家高锟提出用光纤通信的构想，并得以实现，高锟被誉为“光纤之父”。
知识二、光纤通信
题型一、卫星通信
【例题1】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
A
【解析】A．北斗卫星导航系统以电磁波传输信息，电磁波的速度与光速相同，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。
【解析】卫星通信是利用人造卫星作为通信的中继站来转发无线电信号，在两个或多个地面站之间进行通信的．通信卫星作为一个微波中继站，只是转发信号，转发的信号可以是广播、电视等多种信号。
通信卫星大多是相对地球静止的同步卫星，用通信卫星做微波通信的中继站，在地球周围均匀地配置3颗同步通信卫星，通信范围就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。
【例题2】关于卫星通信。
通信卫星相当于微波通信的_________ 。
通信卫星大多是相对地球“_______”的同步卫星，在地球的周围均匀地配置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
题型一、卫星通信
中继站
静止
（1）卫星通信是用通信卫星作为微波通信的中继站来进行通信的一种方式。
（2）同步通信卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同。
（3）在地球的周围均匀地配置3颗同步卫星即可覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信。
（4）利用卫星来传递电磁波信号的应用非常广泛，如卫星定位、卫星导航等。
卫星通信
题型一、卫星通信
【例题3】光纤通信是光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。光导纤维是很细很细的________，由内芯和外套两部分组成。
光纤通信传送的不是普通的光，而是一种频率单一、方向高度集中的________ ，激光最早是在1960年由美国科学家梅曼发现的。光纤通信的保密性______，不受外界条件的________ ，传播距离________，容量______。
大
题型二、光纤通信
玻璃丝
激光
强
干扰
远
【例题4】光纤通信因其通信容量大、传输距离远，已经是现代通信的主要支柱之一，下列关于光纤通信的说法不正确的是（　　）
A．光纤通信是电磁波传递信息的一种方式
B．光纤通信用到的光是激光
C．光在光纤中沿直线传播
D．光纤通信比起微波通信其能加载更多的信息
C
题型二、光纤通信
【解析】A．光纤通信的其实是电磁波传递信息的一种方式，A正确，不符题意；
B．根据光纤通信的特征可知，光纤通信用到的光是激光，故B正确，不符合题意；
C．光在光纤中传播发生的是全反射，不是沿直线传播，故C错误，符合题意；
D．光纤通信要比短波、微波通信容量宽出百万倍，则光纤通信比起微波通信其能加载更多的信息，故D正确，不符合题意。故选C。
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