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第一节　初识电磁波
第20章　电磁波与信息时代
知识点一　电磁波及波谱　
1. 电流大小不断变化，产生了电磁波。
2. 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　。
3. 电磁波的用途非常广泛，如电视遥控使用 　红外线　，医院检查用 　X射线　，等等。
4. 电磁波谱：把各种电磁波按照 　波长　或 　频率　排列，这样的排列称为电磁波谱。
电磁波　
红外线　
X射线　
波长　
频率　
如图是电磁波及其应用实例，下列说法正确的是（　D　）
A. 紫外线是紫色的
B. 电视机遥控器用γ射线遥控
C. 体检胸透用的电磁波频率比无线电波低
D. 可见光是电磁波
D
知识点二　电磁波的特征　
1. 电磁波是一种波。在物理学中，常用 　波速　、 　波长　和 　频率　来描述波的特征。
（1）波速：波传播的 　快慢　用波速描述。电磁波不同于声波，它能在真空中传播（即电磁波的传播不需要介质）。电磁波传播的速度等于光速，即真空中c＝ 　3×108　m/s。
（2）波长：波长是相邻两个波峰（或波谷）间的 　距离　，用字母 　λ　表示。波长的国际单位是 　m　。
（3）频率：频率为波周期性变化的次数与时间之 　比　，用字母 　 v　表示。国际单位制中，频率的单位是 　赫兹（Hz）　，简称 　赫　。常用的频率单位有 　千赫（kHz）　和 　兆赫（MHz）　。它们之间的换算关系是1 kHz＝ 　103　Hz，1 MHz＝ 　106　Hz。
波速　
波长　
频率　
快慢　
3×108　
距离　
λ　
m　
比　
v　
赫兹（Hz）　
赫　
千赫（kHz）　
兆赫（MHz）　
103　
106　
2. 波速c、波长λ与频率v的关系： 　c＝λv　。在真空中电磁波的波速是一定的，与波长和频率无关，所以电磁波的波长和频率成 　反比　关系。频率越高，波长越 　短　；频率越低，波长越 　长　。
3. 电磁污染，已被认为是继大气污染、水污染、噪声污染后的第四大公害。
c＝λv　
反比　
短　
长　
某手机网络频率范围为1 920 MHz～1 935 MHz，下列说法正确的是（　D　）
A. 1 920 MHz的电磁波波长比1 935 MHz的短
B. 1 920 MHz的电磁波不能在没有空气的月球上传播
C. 1 920 MHz比1 935 MHz的电磁波在真空中传播的慢
D. 1 920 MHz和1 935 MHz的电磁波在真空中传播的速度相同
D
1.(2024·徐州)执行月背采样任务的“嫦娥六号”借助“鹊桥二号”中继卫星与地面联系。信息传递利用的是 (　 　)
A.电磁波 B.超声波
C.次声波 D.红外线
A
2.(2024·武汉)如图所示,打开收音机的开关,旋至没有电台的位置,将音量开大,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“喀喀”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,最好用旧电池来做
B.迅速变化的电流能够产生电磁波
C.收音机可以接收到电磁波信号
D.电磁波只能在空气中传播
D
3.电磁波的频率与波长的大致分布如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.紫外线属于可见光 B.红外线的波长比可见光的短
C.X射线的频率比无线电波的低
D.可见光与γ射线在真空中的传播速度相等
D
4.(2024·湖北)我国于2018年和2024年先后发射了鹊桥号和鹊桥二号中继星,架起了地球与月球背面通信的“天桥”。相比于鹊桥号,鹊桥二号距月球更近(如图),采用了反射率更高的镀金钼丝天线。下列说法错误的是 (　　)
A.鹊桥号利用声波进行信号传输
B.鹊桥二号利用电磁波进行信号传输
C.镀金钼丝天线反射的信号传播速度约为3×108 m/s
D.信息从月球背面传到鹊桥二号比到鹊桥号用时更短
A
5.(2024·常州)英国科学家研究发现,用特定波长的红光持续照射人体背部15 min,可明显刺激人体线粒体,增加葡萄糖消耗,降低血糖水平。该技术有望用来帮助糖尿病患者通过非药物方式降低血糖。该红光的波形图如图所示,已知OA=AB=BC=CD=335 nm,则该红光的波长为 (　　)
A.335 nm,合3.35×10-4 m
B.335 nm,合3.35×10-7 m
C.670 nm,合6.70×10-4 m
D.670 nm,合6.70×10-7 m
D(共11张PPT)
第二节　电磁波的应用
第20章　电磁波与信息时代
知识点一　无线电波与广播电视　
1. 在电磁波谱中，无线电波的波长最 　长　，频率最 　低　，被广泛用于长距离传送声音、图文等信号。
2. 无线电波的振幅根据所传送的声音信号而变化，这种信号调制方式称为 　振幅调制　，简称 　调幅　。甚高频的无线电波则用于传输高品质广播，其频率依据所需传送的声音信号而变化，这种信号调制方式称为 　频率调制　，简称 　调频　。
3. 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。
长　
低　
振幅调制　
调幅　
频率调制　
调频　
超高频　
广播电台和广播电视台的发射天线的作用是（　C　）
A. 只发射音频电流激发的电磁波
B. 只发射视频电流激发的电磁波
C. 将音频电流和视频电流加载到频率更高的射频电流上，发射到空中
D. 不经调制发射三种不同的电磁波
C
知识点二　微波与卫星通信　
1. 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。
厘米　
天线　
卫星　
中国某自主品牌手机成功突破芯片技术壁垒，实现了“卫星通信、纵横四海”。手机与卫星之间传递信息是利用（　D　）
A. 紫外线 B. 次声波
C. 超声波 D. 微波
D
知识点三　红外线成像与检测　
1. 红外线的波长比红光要 　长　，约为10－6～10－3 m。
2. 所有物体都会发射 　红外线　，且强度与 　波长　和物体的 　温度　有关。温度低于500 ℃的物体只会发射红外线，超过500 ℃的物体则既可发射红外线也可发射可见光。
3. 红外线作为一种特殊的 　电磁波　，应用非常广泛，常见于热成像、遥控与检测等领域。
长　
红外线　
波长　
温度　
电磁波　
下列设备中利用红外线工作的是（　C　）
A. 消毒灯 B. 验钞机 C. 感应水龙头 D. 倒车雷达
C
知识点四　高频电磁波与医疗　
1. 高频电磁波在医疗等领域有很多基于其 　能量　特性的应用。
2. γ射线应用于医疗的典型例子就是 　伽马刀治疗　。
3. 激光相较于普通光源， 　单色　性、 　方向　性更好，除了可用于矫正近视的手术，还可用于机械制造中的精密模具加工、精密焊接等工艺，甚至用于核聚变研究。
能量　
伽马刀治疗　
单色　
方向　
下面所描述的应用中，不属于电磁波能量特性应用的是（　C　）
A. 用高频电磁波快速加热机械零件
B. 医生用γ射线切割肿瘤
C. 利用手机可以实现全球通话
D. 利用激光可以治疗近视眼
C
1.(2024·镇江)我国珠峰地区建有全球海拔最高的5G基站,手机和5G基站之间信息传输依靠 (　 　)
A.电磁波 B.超声波
C.次声波 D.可听声
2.(2024·成都)电磁波具有信息特征和能量特性。以下设备中,主要利用电磁波的能量特性工作的是 (　 　)
A.微波炉 B.手机
C.雷达 D.电吹风
A
A
地球同步卫星是指位于赤道上空一定高度上与地球保持相对静止的卫星,它与地球转动同步,故称地球同步卫星。地球同步卫星主要用于电话、数据传输、传真和广播电视等项业务。当某卫星地面站向卫星发射电磁波家族中的重要成员微波(在真空中传播的速度约是3×108 m/s)通讯信号后,由于微波能穿透电离层,因此卫星很容易收到信号,并把它放大后发回地面。于是,卫星信号所覆盖地区的卫星地面站就能接收到此信号。在赤道上空约36 000 km的高度上布设3颗同步卫星,就可实现除两极外的全球通讯。
(1)地球同步卫星在轨道运行时相对于地面是　 　(选填“运动”或“静止”)的。
(2)同步卫星通讯是利用　 　来传递信号的。
(3)请估算,从地面发送信号到同步卫星,再由同步卫星发回地面,所需要的最短时间约为　 　s。
静止
电磁波(或微波)
0.24
4.卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星在空中起中继站的作用,即把地球站发射上来的电磁波放大后再返回另一地球站。地球站则是卫星系统与地面公众网的接口,地面用户通过地球站出入卫星系统形成链路,由于同步卫星在赤道上空36 000 km,它与地球自转一周的周期一致,从地面看上去如同静止不动一般,三颗夹角120度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103 MHz~104 MHz频段,即微波频段。
(1)频率为103 MHz~104 MHz的微波对应的波长是多少
解:103 MHz=109 Hz
104 MHz=1010 Hz
频率为103 MHz的微波对应的波长:
λ1===0.3 m
频率为104 MHz的微波对应的波长:
λ2===0.03 m
则波长为0.03 m到0.3 m之间。
(2)赤道上的地面站向卫星发射信号至少需要多长时间
解：36000 km=3.6×107 m
赤道上的地面站向卫星发射信号至少需要经过的时间:t===0.12 s
(共10张PPT)
第三节　跨学科：电磁波与信息技术
第20章　电磁波与信息时代
知识点一　光纤通信　
1. 光导纤维简称 　光纤　，是利用 　光波　传播信号的，其原理应用的是光的反射。
2. 光纤的构造：光纤很细，由玻璃或塑料等材料制成，有内外两层，由于内外层的 　折射　本领不一样，光在光纤中传播时，不会跑到外层。
3. 光纤通信的特点：信息容量 　大　，光纤的抗干扰能力 　强　，能 　减少　信号衰减，适用于 　远距离　、 　大容量　传输信息。
光纤　
光波　
折射　
大　
强　
减少　
远距离　
大容量　
光导纤维的主要用途是用来传递信息，进行通讯。把要传输的信息变成光信号在光纤中传播，如图所示，那么光在光纤中的传播方式是（　C　）
A. 沿着光纤的中轴线直线传播
B. 沿着光纤的外壁多次折射传播
C. 沿着光纤的内壁多次反射传播
D. 沿着光纤螺旋式的曲线传播
C
知识点二　现代电信网络　
1. 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。
2. 微波通信：像接力赛，每隔几十千米修建一座接力站，接收并放大信号，继续传送。
3. 移动通信：移动电话用微波信号与电话网络联系。
关于电磁波和现代通信，下列叙述不正确的是（　C　）
A. 卫星通信是利用人造卫星作为中继站进行通信的
B. 我国已经进入移动通信的5G时代，5G手机传递信息依靠的是电磁波
C. 汽车上安装有GPS（全球卫星定位系统）是利用超声波传递信息的
D. 手机通信是微波通信，需要建立中继站
C
知识点三　互联网
互联网将分布于世界各地的计算机网络连接起来，用来传送计算机信号。
1.1966年,华裔物理学家高锟提出光纤通信的设想。光纤通信传输信息的载体是 (　　)
A.电流 B.超声波 C.无线电波 D.光波
2.(2024·广州)如图,光导纤维在传递信息时,光从内芯的一端传输到另一端,其原理应用了光的 (　　)
A.折射 B.反射
C.色散 D.直线传播
D
B
3.(2024·扬州)“北斗定位满山牛羊,一屏管理便利牧民。”北斗卫星将牛羊的定位信息传到新疆阿勒泰牧民的手机上是利用 (　　)
A.次声波 B.超声波 C.电磁波 D.可见光
4.对于网络通信的形式,下列说法中不正确的是 (　　)
A.邮寄挂号信是网络通信的一种形式
B.寄电子邮件是网络通信的一种形式
C.手机短信是网络通信的一种形式
D.上网聊天是网络通信的一种形式
C
A
5.移动电话也称为“　 　”,这是因为移动通信的基地台是按　 　的构造布局的。这样的好处有两点:一是增加了无线电覆盖的　 　,二是减少了转接信息的　 　数量。
6.现代电信网络主要靠卫星通信、　 　、　
　三种方式组成;通信卫星转发信号是通过　 　来实现的;如图是通信卫星在赤道上空3.6×104 km 高的运行轨道上的图片,它与地球同步转动,则卫星相对于地面是　 　的。
蜂窝电话
蜂窝
有效面积
基地台
微波通信
移动通信
微波
静止
7.手机接收到信号后会同时闪烁信号灯和发出铃声,判断是否接收到信号可以通过信号灯来确定。电磁波能穿过衣服和人体对人的心脏造成伤害。对此,某小组做了如下实验:
在一个无色大塑料瓶的侧壁靠底部的位置钻一个小孔,用胶带粘住小孔,在瓶中装满水,在瓶的另一侧放一个激光电筒。调节光束的方向,让光束正好能射中对侧的小孔,如图所示,揭下胶带,让水流到下面的盆中,会看到光随弯弯的水流照到盆底,在盆底产生一个光斑。
(1)在这个实验中,激光电筒的光束是沿水流的　
　(选填“内”或“外”)壁经过多次　 　(选填“反射”或“折射”),最后射到盆底的。
(2)实验中从瓶中流出的水柱相当于激光通信中的　 　,由此说明用来进行激光通信的管道　 　(选填“能”或“不能”)弯曲。
(3)在激光通信中,一根光纤能不能同时传导多束激光而不相互干扰 　 　(选填“能”或“不能”)。
内
反射
光导纤维
能
能

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