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第二十一章 电磁波及其应用
复习与总结
课时学习目标
1. 知道电磁波在真空中的传播速度。了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。知道光是电磁波。
2.了解无线电广播和电视信号的发射和接收过程。理解移动电话的工作原理和特点。
3.知道电磁波频率越高,相同时间传输的信息越多。了解卫星通信和光纤通信的原理和特点。
知识点梳理
知识点一：电磁波的海洋
电磁波
（1）产生：导线中电流的迅速变化会在周围空间产生电磁波。
（2）传播：电磁波不但可以在空气等介质中传播，而且可以在真空中传播，在真空和空气中的传播速度约为 .
（3）特征：①波长：邻近的两个波峰（或波谷）的距离。
②频率：每秒内波峰或波谷通过某确定位置的次数。
③波速：描述波传播快慢的物理量。
④波长、频率和波速之间的关系：
= λ f
知识点梳理
知识点一：电磁波的海洋
电磁波
（4）电磁波大家族及应用
知识点二：比热容
知识点二：广播、电视和移动通信
1.无线电广播信号的发射和接收
知识点梳理
（2）无线电广播信号的接收
无线电广播信号的接收由收音机完成①选台:利用收音机的“调谐器”选出需要的某一频率的电磁波；②解调:通过“解调器”将选出信号中的高频电流成分滤去，检出音频信号； ③放大:把音频信号放大后送到扬声器中；④扬声器把音频信号转换为声音信号。
（1）无线电广播信号的发射
无线电广播信号的发射由广播电台完成。话筒把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。
知识点二：比热容
知识点二：广播、电视和移动通信
2.电视信号的发射和接收
知识点梳理
电视发射和接收图像信号的工作过程
① 摄像机把图像变成电信号，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。
②电视机的接收天线把高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出并放大，由显示器把它还原成图像。
声音信号的发射和接收跟无线电广播的工作过程相似。
知识点二：比热容
知识点二：广播、电视和移动通信
3.移动通信信号的发射和接收
知识点梳理
手机（移动电话）既是无线电发射台又是无线电接收台。
手机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，手机可以使双方方便地进行信息交流。
电磁波
程控电话交换机（电信局）
电磁波
知识点三：卫星通信和光纤通信
知识点梳理
1.微波通信
（1）微波的频率比中波和短波的更高，相同时间内可以传输更多的信息。
（2）微波大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。通常每隔50km左右就要建设一个微波中继站，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去，使微波沿地球表面传播。
知识点三：卫星通信和光纤通信
知识点梳理
2.卫星通信
（1）利用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信的方式叫卫星通信。
（3）在地球的周围均匀地配置3颗地球同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。
（2）卫星通信是将卫星发射到对地静止轨道上，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。
知识点三：卫星通信和光纤通信
知识点梳理
3.光纤通信
（1）光是电磁波，光的频率很高，光在一定时间内可以传输大量信息。
（2）利用激光作为信息载体在光纤中传播进行通信叫作光纤通信。
（3）激光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射后从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。光导纤维是很细的玻璃丝，通常将数条光纤并成一束再敷上保护层，制成光缆，用来传递电视、电话等多种信息。
概念辨析
【例题1】（2025年山东滨州中考题）如图所示，不同频率范围的无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等都属于________（选填"超声波"或"电磁波"），在我们的生活中发挥着重要作用。
【解析】电磁波是个大家族。通常用于广播、电视和移动通信的无线电波、可见光、红外线和紫外线也属于电磁波。X射线、γ射线是频率很高的电磁波。不同频率范围的电磁波在我们的生活中发挥着重要作用。
电磁波
概念辨析
【例题2】（2025年江苏镇江中考题）我国通信领域5GA、6G等关键技术研发和国际标准研制均处于全球第一阵营，5G手机与通信基站通过_________波进行通讯，将其放置于_________（选填“金属”或“玻璃”）罩中可屏蔽信号。为了控制不同光照下手机屏幕的亮度，应选用_________敏电阻构成自动控制电路。
【解析】电磁波可以传递信息，5G手机与基站（固定无线电台）是通过电磁波传递信息的，电磁波是无线通信的主要载体。
金属是导体，能形成电磁屏蔽，阻碍电磁波的传播；玻璃为绝缘体，无法有效屏蔽电磁波。
光敏电阻的阻值随光照强度变化，可用于根据环境光照强度自动调节屏幕亮度。
电磁
金属
光
概念辨析
【例题3】（2025年河北中考题） 2025年5月14日，我国太空计算星座021任务12颗卫星成功发射，开启了全球“太空计算时代”的新篇章。卫星均搭载星间通信系统，它们之间是利用___________传递信息的。在太空运行时，卫星___________（选填“具有”或“不具有”）惯性。
【解析】电磁波可以在真空中传播，电磁波可以传递信息，卫星间通信依赖能够在真空中传播的电磁波。
惯性是物体的固有属性，由物体的质量决定，一切物体都具有惯性，卫星在太空运行时具有惯性。
电磁波
具有
概念辨析
【例题4】（2025年广东中考题）如图所示是我国自主研制的隐身战斗机歼-35A，其与地面通信是利用【 】
A. 电磁波
B. 超声波
C. 次声波
D. 光导纤维
【解析】“隐形战斗机”可以有效避开雷达的探测，主要是它表面有一种特殊材料，能够增强对电磁波的吸收，减弱电磁波反射回雷达，从而有效避开敌方的侦测，飞机与地面指挥中心联系也是通过电磁波来实现的。
A
【例题1】(2025年西藏中考题)“志向寰（huán）宇，再赴天宫。”2025年4月24日，神舟二十号载人飞船发射取得圆满成功，是中国航天史上的又一座里程碑。下列描述正确的是【 】
A. 点火前，火箭受到的重力和对发射台的压力是一对平衡力
B. 在火箭上升过程中，宇航员相对于发射台是静止的
C. 我们观看火箭发射过程的视频直播，是通过电磁波传播的
D. 宇航员进入太空后质量消失
【解析】A．火箭受到重力作用在火箭上，火箭对发射台的压力作用在发射台上，两个力分别作用在两个物体上，不是一对平衡力；
知识点强化训练
C
B．火箭上升过程中，宇航员相对于发射台的位置发生了变化，宇航员相对发射台是运动的；
C．观看火箭发射过程的视频直播，实时画面是通过电磁波传播的；
D．质量是物体本身固有的属性，物体质量不会随物体位置改变而变化。
【例题2】(2025年四川宜宾中考题)（多选题）2025年5月29日1时31分，我国使用长征三号乙运载火箭成功将“天问二号”送入预定轨道，开启了对小行星2016HO3以及主带彗星311P的探测与采样返回之旅。下列说法正确的是【 】
A. 加速升空过程中，“天问二号”克服重力做功
B. 加速升空过程中，“天问二号”的机械能守恒
C. 在深空探测过程中，“天问二号”通过电磁波与地面联系
D. 燃料的化学能全部转化为长征三号乙运载火箭的机械能
【解析】A．“天问二号”加速升空过程中，需要克服地球引力即重力做功，高度和重力势能增大；
B、D．“天问二号”加速升空过程中，火箭携带的燃料燃烧，燃料的化学能转化为内能，通过燃气做功，一部分内能转化长征三号乙运载火箭和“天问二号”的机械能，“天问二号”的机械能增加（不守恒）；
C．在深空探测过程中，“天问二号”通过电磁波与地面联系。
知识点强化训练
A C
【例题3】（2025年山东日照中考题）某学校考场配备了能接收国家授时中心授时信息的电波钟，下列说法正确的是【　　 】
A. 钟表通过接收电磁波实现精准校时，若将电波钟放在真空容器中则无法正常校时
B. 钟表面板发生了镜面反射，这样便于教室里各个位置的同学能看清表面的数字
C. 钟表采用了静音设计，降低了噪声响度，避免干扰同学们答题
D. 钟表指针旋转时机械能转化为电能，与发电机的工作原理相同
【解析】A．电磁波能在真空中传播，所以即使将电波钟放在真空容器中，它依然能接收电磁波实现精准校时；
B．光射到钟表面板发生漫反射时，反射光线射向各个方向，这样教室里各个位置的同学都能看清表面的数字；如果发生的是镜面反射，则只有在特定方向才能看到表面的数字；
C．静音设计可以降低声音的音量，即降低了噪声的响度，从而避免干扰同学们答题；
D．钟表指针旋转时是电能转化为机械能，与电动机的工作原理相同；发电机工作时是机械能转化为电能。
知识点强化训练
C
【例题4】（2025年山东中考题） 近年来，我国探月工程不断取得突破性成果，并计划于2035年前基本建成月球科研站。为支撑月球科研站等深空探测重大工程。2025年4月29日，“天都一号”通导技术试验星成功完成全球首次白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验，有效拓展了激光测距技术的观测窗口，过程示意如图。研究人员表示未来嫦娥八号将会携带试验装置登陆月球开展试验，比如聚焦太阳光熔化月壤，获得可以用于月球科研站建设的材料等。月球环境近似为真空。g月大约是地球上g的1/6.
知识点强化训练
（1）聚焦太阳光熔化月壤过程是_____能转化为_____能；
（2）测控站与“天都一号”间的信号传递利用的是_____；
（3）假定激光站和“天都一号”之间为真空环境，激光站发射激光和收到回波信号的时间间隔为2.5s，求激光站与“天都一号”间的距离；（激光的传播速度取3×108m/s）
（4）小明畅想未来在月球科研站内的生活：“未来在月球上，我的质量变小了，完成引体向上更轻松了。”请你对小明的畅想作出评析。
【例题4】（2025年山东中考题） 近年来，我国探月工程不断取得突破性成果，并计划于2035年前基本建成月球科研站。为支撑月球科研站等深空探测重大工程。2025年4月29日，“天都一号”通导技术试验星成功完成全球首次白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验，有效拓展了激光测距技术的观测窗口，过程示意如图。研究人员表示未来嫦娥八号将会携带试验装置登陆月球开展试验，比如聚焦太阳光熔化月壤，获得可以用于月球科研站建设的材料等。月球环境近似为真空。g月大约是地球上g的1/6.
知识点强化训练
太阳
（1）聚焦太阳光熔化月壤过程是________能转化为_____能；
（2）测控站与“天都一号”间的信号传递利用的是__________；
【解析】（1）聚焦太阳光熔化月壤，是将太阳能转化为内能，使月壤的内能增加温度升高从而熔化。
（2）电磁波可以传递信息，而且可以在真空中传播。月球周围附近是真空环境，因此测控站与“天都一号”间的信号传递利用的是电磁波。
内
电磁波
【例题4】（2025年山东中考题） 近年来，我国探月工程不断取得突破性成果，并计划于2035年前基本建成月球科研站。为支撑月球科研站等深空探测重大工程。2025年4月29日，“天都一号”通导技术试验星成功完成全球首次白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验，有效拓展了激光测距技术的观测窗口，过程示意如图。研究人员表示未来嫦娥八号将会携带试验装置登陆月球开展试验，比如聚焦太阳光熔化月壤，获得可以用于月球科研站建设的材料等。月球环境近似为真空。g月大约是地球上g的1/6.
知识点强化训练
C
（3）假定激光站和“天都一号”之间为真空环境，激光站发射激光和收到回波信号的时间间隔为2.5s，求激光站与“天都一号”间的距离；（激光的传播速度取3×108m/s）
【解析】（3）已知激光站发射激光和收到回波信号的时间间隔为2.5s，则激光站与“天都一号”间的距离
【例题4】（2025年山东中考题） 近年来，我国探月工程不断取得突破性成果，并计划于2035年前基本建成月球科研站。为支撑月球科研站等深空探测重大工程。2025年4月29日，“天都一号”通导技术试验星成功完成全球首次白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验，有效拓展了激光测距技术的观测窗口，过程示意如图。研究人员表示未来嫦娥八号将会携带试验装置登陆月球开展试验，比如聚焦太阳光熔化月壤，获得可以用于月球科研站建设的材料等。月球环境近似为真空。g月大约是地球上g的1/6.
知识点强化训练
C
（4）小明畅想未来在月球科研站内的生活：“未来在月球上，我的质量变小了，完成引体向上更轻松了。”请你对小明的畅想作出评析。
【解析】（4）质量是物体的一种基本属性，与形状、状态、所处空间位置无关，因此小明从地球到月球上，质量保持不变；月球上g月大约是地球上g的1/6，根据G=mg，在质量m不变的情况下，重力G会变小，做引体向上时需要克服的重力变小，所以完成引体向上会更轻松，小明说质量变小是错误的，说完成引体向上更轻松是正确的。
【例题5】（2025年宁夏中考题）2025年2月20日，中国实践25号卫星于3.6万千米高空为即将退役的北斗G7卫星加注了142kg肼类燃料，如图所示，预计可让北斗G7卫星的使用寿命延长8年，开创了太空探索新纪元。实践25号卫星的模块化分级存储舱内存有1.3t用于加注的肼类燃料。
请根据以上信息回答下列问题：
【解析】（1）质量是物体的属性，不随物体的位置变化而变化，所以实践25号卫星升空过程中，它携带的1.3t肼类燃料的质量不变。
加注燃料时，以G7卫星为参照物，实践25号卫星相对于G7卫星的位置没有发生变化，所以实践25号卫星是静止的。电磁波可以在真空中传播，地面控制站与实践25号卫星是通过电磁波传递信息的。
知识点强化训练
不变
（1）实践25号卫星升空过程中，它携带的1.3t肼类燃料的质量________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。加注燃料时，以G7卫星为参照物，实践25号卫星是________的。地面控制站与实践25号卫星是通过________传递信息的。
静止
电磁波
【例题5】（2025年宁夏中考题）2025年2月20日，中国实践25号卫星于3.6万千米高空为即将退役的北斗G7卫星加注了142kg肼类燃料，如图所示，预计可让北斗G7卫星的使用寿命延长8年，开创了太空探索新纪元。实践25号卫星的模块化分级存储舱内存有1.3t用于加注的肼类燃料。
请根据以上信息回答下列问题：
【解析】（2）实践25号卫星的发动机点火工作时，向后喷出高温高压的燃气，此过程中燃气推动卫星运动，相当于四冲程内燃机的做功冲程，是利用内能对外做功的，因为燃料燃烧将化学能转化为内能，然后通过燃气推动火箭做功将燃气的一部分内能转化为火箭的机械能。
知识点强化训练
（2）实践25号卫星的发动机点火工作时，向后喷出高温高压的燃气，此过程相当于四冲程内燃机的________冲程，是利用________能对外做功的。
做功
内
【例题5】（2025年宁夏中考题）2025年2月20日，中国实践25号卫星于3.6万千米高空为即将退役的北斗G7卫星加注了142kg肼类燃料，如图所示，预计可让北斗G7卫星的使用寿命延长8年，开创了太空探索新纪元。实践25号卫星的模块化分级存储舱内存有1.3t用于加注的肼类燃料。
请根据以上信息回答下列问题：
【解析】（3）完全燃烧10kg该燃料放出的热量
知识点强化训练
（3）某肼类燃料的热值q=4.25×107J/kg，若完全燃烧10kg该燃料，能放出多少热量？
复习与提高： 1、2、3、4、5、6、7题
课后作业

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