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第十九章 电磁波与信息时代 提升卷 (解析版)
建议用时：90 分钟，满分：100 分
一、单项选择题 (共 7 小题，每小题 3 分，共 21 分)
1 ．如图所示是我国空间站，多项核心技术领先世界，滨滨作为一名中学生，也是一个航天迷，他
(
．
．
)搜集了关于航天相关的知识笔记，其中有错误的是 ( )
A ．外层空间是黑暗的，是因为那里没有大气层来反射光
B ．从空间站向外观察，宇航员之间在空间站内交流是通过电磁波来实现的
C ．在空间站里，不能够使用的仪器有：天平、密度计等，但温度计、刻度尺、放大镜仍能使用
D ．返回舱返回时，由于与空气剧烈摩擦会产生大量的热
2 ．2024 年 11 月 4 日，神舟十八号载人飞船的返回舱在东风着陆场成功着陆。下列说法正确的是 ( )
A ．返回舱所用的反冲发动机不属于热机
B ．航天员在太空中通过超声波与地面传递信息
C ．返回舱下落过程中与大气摩擦，其表面温度升高，内能增大
D ．返回舱在下落过程中始终处于平衡状态
3．华裔科学家高锟由于在光纤领域的杰出贡献，于 2009 年被授予诺贝尔物理学奖。关于光纤通信， 下列说法错误的是 ( )
A ．光纤通信使用的光是频率单一、方向集中的激光
B ．光纤使用的“导线”是光导纤维，由绝缘体制成
C ．由于激光频率很高，光纤通信可以在短时间内传输大量信息
D ．同步卫星和地面站之间可以使用光纤传输信息
4 ．“巳巳如意，生生不息” 。2024 年春晚在“春节”申遗成功的时代背景下，通过艺术表达与科技赋 能的深度耦合，构建起跨越时空的文化对话场域。下列描述正确的是 ( )
A ．春晚 8K 直播利用了光纤通信，光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的
B ．春晚舞台上的淡淡薄雾是干冰在空气中升华形成的二氧化碳气体
C ．春晚舞台采用大量 LED LED灯照明，LED 灯是由超导体材料制成的
D ．“中国年”的文化魅力是通过超声波的传递实现全球共享
5 ．关于信息的传递，下列说法正确的是 ( )
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A ．光纤通信是依靠激光在光导纤维内沿直线传播来传递信息的
B ．北斗导航系统能为用户提供定位服务的最小精度为 1km
C ．在真空中，5G 通讯信号的电磁波比 4G 通讯信号的电磁波传播得快
D ．电磁波不仅能传递声音信号，且能传递图像信号
6 ．2024 年 4 月 25 日，在酒泉卫星发射中心，长征二号 F 遥十八运载火箭将神舟十八号载人飞船 发射升空，时隔半年，3 名航天员与神舟十九号载人飞船也顺利进入太空。下列有关说法正确的是 ( )
A ．“神舟十九号”的电磁波信号比“神舟十八号”的电磁波信号传播速度大
B ．航天员进入太空后质量变小
C ．火箭升空过程将内能转化为机械能
D ．“神舟十九号”载人飞船用钛合金做外壳，利用其导电性好
7 ．下列有关声和电磁波的说法正确的是 ( )
A ．北斗卫星导航系统传递信息是利用电磁波 B ．微波炉内利用的是红外线，不是电磁波
C ．声和电磁波传播都需要介质 D ．电磁波的传播速度比超声波的速度慢
二、填空题 (共 9 小题，每空 1 分，共 27 分)
8 ．电视用电磁波传递 信号和 信号。把如图所示的电视广播工作过程的方框 图补充完整。
9 ．如图所示是某电磁波的波形图，其波长为 cm ，频率为 Hz 。探月卫星到地球指挥中
心的距离约为3.9 105 km ，地球指挥中心向探月卫星发射的指令，经 s 到达探月卫星。
10．2025 年 4 月 8 日，“嵙海六号”智能无人船 (如图) ，搭乘科考船顺利返回位于上海的中国极 地研究中心码头，参与完成了中国第 41 次南极考察任务。“嵙海六号”由山东科技大学青年教师魏 峥嵘自主研发，其工作时通过 与科考人员进行信息传递；与空载时相比，搭载仪器的“嵙海 六号”船底受到海水的压强会 (选填“变大”或“变小”) ，为了在南极工作时电子元件不发生 损坏，“嵙海六号”的制作材料应具有一定的 (选填“耐热性”或“抗寒性”) 。
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11．倒车雷达是利用 波工作的，汽车导航仪是利用 波工作的；电磁波在空 气中传播时频率为2.4 109 Hz ，则其波长为 m。
12．春节是中国最重要的传统节日，每到春节，家家户户都要贴对联、放烟花、拜年等习俗。年三 十晚上，小丽用爸爸的手机打电话给爷爷拜年，手机信号是通过 的形式传递信息的；小丽 透过窗外看到远处炸开的美丽烟花，后听到“咚”炮声，是因为光的传播速度 声音的传播速 度 (填“等于” 、“大于”或“小于”) ；为了增加节日气氛，小丽的爸爸买了一串小彩灯，通电后小丽 发现有一个彩灯不亮，其它都正常发光，说明小彩灯之间是 联 (填“串”或“并”) 。
13．如图甲所示为我国研制的嫦娥五号探测车在采集月球表面月壤样本时的情景。探测车的车轮做 的比较宽大，是为了减小对月球表面的 (选填“压力”或“压强”) 。月壤样本的图像信号是通 过 传回地面的。机械臂可以简化为图丙中绕 O 点转动的杠杆，OB=4OA ，不计自身重力，当 采集质量为 0.5kg 的月壤时，g 取 1.6N/kg ，在 A 点至少需要施加 N 的拉力。
14．2023 年 10 月 26 日，神舟十七号载人飞船入轨后与空间站天和核心舱完成对接，对接成功后， 以神舟十七号为参考物，空间站天和核心舱是 (选填“静止”或“运动”) 的；地面指挥 中心通过 (选填“超声波”或“电磁波”) 对二者进行远程控制；神舟十七号发射过程中， 火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的 。
15．北京时间2025 年 4 月 24 日，神舟二十号载人飞船发射取得圆满成功，六位航天员成功会师空 间站，航天员与地面指挥中心是通过 传递信息的。航天员携带的密封食品从地球到空 间站，其质量 (选填“变大”“变小”或“不变”) 。如图所示，火箭升空过程中，燃料燃 烧产生的内能转化为机械能，这与热机的 冲程的能量转化方式一致。
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16．物理学的发现极大地促进了人类文明的发展和社会的进步，如奥斯特发现的电流的 效 应和法拉第发现的 现象促使了电力的广泛使用；由麦克斯韦预言存在并由赫兹实验证实 其存在的 使得远距离、高效率的通信成为可能。
三、实验题 (共 3 小题，每空 2 分，共 20 分)
17．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。这说明声音是由导线在锉面上滑动时引起电流迅速变化，产生的电磁 波被收音机接收而形成的。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 )
18．在物理课上，同学们对电磁波在真空中能否传播进行了如下猜想。
a ．电磁波可能和声波类似，不能在真空中传播。
b ．电磁波可能和光波类似，可以在真空中传播。 接着，他们设计了如下实验。
①在密封的透明玻璃罩内，放一部处于待机状态的手机，用另一部手机呼叫罩内的手机，听到罩内 手机的铃声，同时看到罩内手机屏幕上显示的来电号码。
②接着用抽气机抽去玻璃罩内的空气，继续呼叫罩内的手机，虽然听不到罩内手机的铃声，但仍能 看到罩内手机屏幕上显示的来电号码。
(1) 分析上述实验现象，猜想 正确，简要说明理由： 。
(2) 把手机放在真空玻璃罩内，拨打真空玻璃罩内的手机，如果手机能接收到呼叫信号，那么说 明电磁波可以在真空中传播，这里利用了 (填物理方法) 。
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19．小亮发现进入电梯后手机信号会变弱，老师告诉小亮这是因为密闭的电梯对手机信号有屏蔽作 用。小亮想知道不同材质的密闭容器对手机信号是否都有屏蔽作用，他设计如下实验进行探究。 步骤一：收集纸盒、塑料盒、木盒、装茶叶的铁盒、铝质饭盒和锡箔纸做成的密闭盒子。
步骤二：将一部手机分别放入密闭盒中，用另一部手机拨打该手机并记录现象如下表。
盒子材质 纸 塑料 木头 铁 铝 锡箔
能否打通 能 能 能 不能 不能 不能
步骤三：从铁盒、铝盒和锡箔纸盒中拿出手机，手机立刻打通。
(1) 手机是用 传递信息的。通过实验，可得出初步结论： 。
(2) 过量的电磁波辐射对人体有害。小亮调查发现很多地方需要进行电磁波屏蔽，如：为减少微 波泄漏，微波炉玻璃门上安装有致密的细金属网；医院 CT 室为防止射线泄漏，房门用含有铅板夹 层的厚钢板制成。根据以上信息，请你提出一个可探究的科学问题： 。
四、计算题 (共 2 小题，共 15 分)
20．卫星通信系统是由赤道上空一定高度上的地球同步卫星和经该卫星连通的地球站两部分组 成．同步卫星天线波束最大覆盖面可以达到地球表面总面积的三分之一，因此，在赤道上空同平面 轨道上等间隔放置三颗同步卫星，就能实现全球范围的通信．目前使用的国际通信卫星系统就是按
照上述原理建立起来的，三颗卫星分别位于大西洋、印度洋、太平洋上空．
(1) 已知地球半径为 6.4×103km ，要实现全球卫星通信，卫星在轨理论高度 (距地面高度) 至少 多远？
(2) 卫星传输的主要缺点是传输时延大． 甲乙两人打接越洋电话，已知他们两地基站共用的是一 颗在轨高度约 3.6×104km 的通信卫星，且两地距卫星均为 4.5×104km，求打接一次电话时延多少 s？
21．如图所示，是黑光诱虫灯的结构示意图。其结构和工作原理与普通的日光灯相同，只是灯管的 材料和内壁上所涂的荧光粉不同，会发出波长为 400nm 的“光” ，这种“光” ，但一些害虫却看得见。 则：
(1) 黑光诱虫灯发出的这种“光”的频率为多少？
(2) 通常一盏“220V 40W”的黑光诱虫灯可以用来诱杀害虫的地面面积为 200m2 ，小胖同学的家中 今年承包了 2.4×104m2 的果园，他家要在果园中安装一定数目的这种黑光诱虫灯，使它们诱杀害虫
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的范围能覆盖整个果园。如果用家庭电路供电，那么向这些黑光诱虫灯供电的整个电路的总电流至
少为多少？
(3) 如果在小胖家果园里安装的这些黑光诱虫灯，每年工作 120 天，每天工作 8h ，这些黑光诱虫
灯每年消耗的电能至少为多少焦耳？ (结果保留一位小数)
五、综合能力题 (共 2 小题，共 17 分)
22．我国是世界上唯一一个高铁成网运行的国家。经过近十年的快速建设，我国高铁营业里程已经 超过世界高铁总里程的三分之二，居世界第一位。 (g 取10N / kg )
(1) 我国标准动车组“复兴号”的车厢内已实现Wi 一 Fi 网络全覆盖，Wi 一 Fi 采用的是低强度的 (选填“超声波”或“电磁波”) 来传输网络信号的。列车在高速运行中时，路边的树木相对于列车来 说是 (选填“运动”或“静止”) 的。
(2) 如图所示的高铁列车满载时总质量为 630t ，车轮与铁轨接触的总面积为0.9m2 。当列车满载停 靠在水平站台时，它对轨道的压强为多少？
(3) 若某次高铁列车以300km / h 的速度在一段平直的轨道上匀速行驶 10min ，在这段高速行驶的 路程中列车所受的阻力恒为7 104 N ，则列车的牵引力在此过程中做功是多少？
23．如图所示，我国的“奋斗者”号载人潜水器是目前人类下潜深度最大，也是国际上唯一能同时携 带 3 人多次往返全海深作业的载人深潜装备。2020 年 11 月 10 日，“奋斗者”号成功坐底马里亚纳 海沟，下潜深度达 10909 米，前部的两个机械手从海底抓取了一块质量为 8.4kg，体积为 3dm3 的深 海岩石，固定在采样篮上带出了水面。问：
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(1) “奋斗者”号配备的水声通信系统可以在万米海底将文字、语音和图像实时传输给海面上的母 船，这种信息传递是通过 (选填“超声波”或“电磁波”) 实现的；
(2) “奋斗者”坐底时受到的海水压强是多少？ (海水密度近似为 1.0×103kg/m3 ，g 取 10N/kg)
(3) 带回的岩石密度是多少 kg/m3 ？将它从海底匀速提升至水面，不计水的阻力，采 样篮对它做的功是多少J？
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建议用时：90 分钟，满分：100 分
一、单项选择题 (共 7 小题，每小题 3 分，共 21 分)
1 ．如图所示是我国空间站，多项核心技术领先世界，滨滨作为一名中学生，也是一个航天迷，他
(
．
．
)搜集了关于航天相关的知识笔记，其中有错误的是 ( )
A ．外层空间是黑暗的，是因为那里没有大气层来反射光
B ．从空间站向外观察，宇航员之间在空间站内交流是通过电磁波来实现的
C ．在空间站里，不能够使用的仪器有：天平、密度计等，但温度计、刻度尺、放大镜仍能使用
D ．返回舱返回时，由于与空气剧烈摩擦会产生大量的热
【答案】B
A ．我们看天空亮的原因是太阳光经过大气层发生了散射的现象，而外层空间无大气层， 无法反射光线，因此呈现黑暗，故 A 正确，不符合题意；
B ．声音的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质，在太空中没有空气，声音不能传播，但空间 站内不是真空，宇航员之间在空间站内交流不是通过电磁波来实现的，故 B 错误，符合题意；
C ．在空间站里失重状态下，不能够使用的仪器有：天平、密度计等，因为使用过程中利用重力， 但温度计、刻度尺、放大镜的使用过程与重力无关，仍能使用，故 C 正确，不符合题意；
D ．返回舱返回时，由于与空气剧烈摩擦会产生大量的热，机械能转化为内能，使内能增加，故 D 正确，不符合题意。故选 B。
2 ．2024 年 11 月 4 日，神舟十八号载人飞船的返回舱在东风着陆场成功着陆。下列说法正确的是 ( )
A ．返回舱所用的反冲发动机不属于热机
B ．航天员在太空中通过超声波与地面传递信息
C ．返回舱下落过程中与大气摩擦，其表面温度升高，内能增大
D ．返回舱在下落过程中始终处于平衡状态
【答案】C
A ．返回舱所用的反冲发动机是利用内能做功的，属于热机，故 A 错误；
B ．真空不能传声，航天员在太空中通过电磁波与地面传递信息，故 B 错误；
C ．返回舱下落过程中与大气摩擦，机械能转化为内能，其表面温度升高，内能增大，故 C 正确；
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D ．返回舱在下落过程中处于减速状态，运动状态改变，处于非平衡状态，故 D 错误。故选 C。
3．华裔科学家高锟由于在光纤领域的杰出贡献，于 2009 年被授予诺贝尔物理学奖。关于光纤通信， 下列说法错误的是 ( )
A ．光纤通信使用的光是频率单一、方向集中的激光
B ．光纤使用的“导线”是光导纤维，由绝缘体制成
C ．由于激光频率很高，光纤通信可以在短时间内传输大量信息
D ．同步卫星和地面站之间可以使用光纤传输信息
【答案】D
A ．光纤通信使用的光是频率单一、方向集中的激光为载体在光导纤维中传播实现的，故 A 正确，不符合题意；
B ．光纤通信中使用的“导线”是“光导纤维” ，是由玻璃或者塑料制成的，属于绝缘体，故 B 正确， 不符合题意；
C ．激光在光导纤维中经过多次反射向前传播，激光的频率高，传输的信息量大，故 C 正确，不符 合题意；
D ．同步卫星和地面站之间距离遥远，无法架设光纤，不可以使用光纤传输信息，故 D 错误，符合 题意。故选 D。
4 ．“巳巳如意，生生不息” 。2024 年春晚在“春节”申遗成功的时代背景下，通过艺术表达与科技赋 能的深度耦合，构建起跨越时空的文化对话场域。下列描述正确的是 ( )
A ．春晚 8K 直播利用了光纤通信，光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的
B ．春晚舞台上的淡淡薄雾是干冰在空气中升华形成的二氧化碳气体
C ．春晚舞台采用大量 LEDLED灯照明，LED 灯是由超导体材料制成的
D ．“中国年”的文化魅力是通过超声波的传递实现全球共享
【答案】A
A ．光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的。激光频率单一、方向高度集中，在光
导纤维中通过不断反射来传输信息，可实现高速、大容量的数据传输，所以春晚 8K 直播利用光纤 通信来保障信号稳定、高质量传输，故 A 正确；
B ．春晚舞台上的淡淡薄雾不是干冰升华形成的二氧化碳气体。干冰升华吸热，使周围空气温度降 低，空气中的水蒸气遇冷液化形成小水滴，这些小水滴聚集在一起形成了我们看到的薄雾，故 B 错误；
C．LED 灯是由半导体材料制成的，不是超导体材料。半导体材料具有独特的电学特性，通过控制 电流注入等方式可实现发光，而超导体是在特定条件下电阻为零的材料，主要应用在磁悬浮等领域， 故 C 错误；
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D ．“中国年”的文化魅力通过电磁波传递实现全球共享。电视信号、网络直播信号等都是以电磁波 的形式传播的，能跨越地域限制，将春晚节目等“中国年”相关文化内容传播到世界各地，故 D 错 误。故选 A。
5 ．关于信息的传递，下列说法正确的是 ( )
A ．光纤通信是依靠激光在光导纤维内沿直线传播来传递信息的
B ．北斗导航系统能为用户提供定位服务的最小精度为 1km
C ．在真空中，5G 通讯信号的电磁波比 4G 通讯信号的电磁波传播得快
D ．电磁波不仅能传递声音信号，且能传递图像信号
【答案】D
A ．光纤通信中激光是在光导纤维内发生全反射传播，并非沿直线传播，故 A 错误；
B．北斗导航系统的定位精度可达米级甚至更高 (民用精度约 1-5 米) ，并非最小 1km，故 B 错误；
C ．真空中所有电磁波的传播速度均为光速 ( 3 108 m / s ) ，5G 与 4G 信号的传播速度相同，故 C 错误；
D ．电磁波可以承载多种信息形式，既可以传递声音信号 (如广播) ，也能传递图像信号 (如电视、 视频通话) ，故 D 正确。故选 D。
6 ．2024 年 4 月 25 日，在酒泉卫星发射中心，长征二号 F 遥十八运载火箭将神舟十八号载人飞船 发射升空，时隔半年，3 名航天员与神舟十九号载人飞船也顺利进入太空。下列有关说法正确的是 ( )
A ．“神舟十九号”的电磁波信号比“神舟十八号”的电磁波信号传播速度大
B ．航天员进入太空后质量变小
C ．火箭升空过程将内能转化为机械能
D ．“神舟十九号”载人飞船用钛合金做外壳，利用其导电性好
【答案】C
A ．利用电磁波能传递信息，电磁波在同种介质中的传播速度是一定的，故 A 错误；
B ．物体的质量不随位置而改变。航天员进入太空位置变了，质量不变。故 B 错误；
C．火箭是热机，是利用内能来做功的机器。火箭升空过程中将燃料燃烧获得的内能转化为机械能， 故 C 正确；
D．“神舟十九号”载人飞船用钛合金做外壳，是利用其耐高温、强度大、密度小等性能。故 D 错误。 故选 C。
7 ．下列有关声和电磁波的说法正确的是 ( )
A ．北斗卫星导航系统传递信息是利用电磁波
B ．微波炉内利用的是红外线，不是电磁波
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C ．声和电磁波传播都需要介质
D ．电磁波的传播速度比超声波的速度慢
【答案】A
A ．北斗卫星导航系统通过电磁波传递信息，因为电磁波可在真空中传播，而卫星与地面 通信依赖电磁波，故 A 正确；
B ．微波炉利用的是微波 (属于电磁波) ，而非红外线，故 B 错误；
C ．声的传播需要介质，但电磁波可在真空中传播，故 C 错误；
D ．电磁波在空气中的速度约为3 108 m/s ，超声波 (属于声波) 在空气中的速度约为 340 m/s ，电磁 波更快，故 D 错误。故选 A。
二、填空题 (共 9 小题，每空 1 分，共 27 分)
8 ．电视用电磁波传递 信号和 信号。把如图所示的电视广播工作过程的方框 图补充完整。
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【答案】
声音 图像
[ 1][2][3]广播的工作原理，首先是利用摄像机获取图像信号，利用话筒获取声音信号，再
经电磁波发射机发射，发射的电磁波上加载着声音和图像信号，电视机是用电磁波接收机，将信号 接收到，然后通过显像管将图像信号还原成图像，声音信号由音频放大器和扬声器还原成声音。如
图所示：
9 ．如图所示是某电磁波的波形图，其波长为 cm ，频率为 Hz 。探月卫星到地球指挥中
心的距离约为3.9 105 km ，地球指挥中心向探月卫星发射的指令，经 s 到达探月卫星。
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(
t
)【答案】 50 6 108 1.3
[ 1]图中 150cm 对应 3 个波长，因此单个波长为 入= = 50cm
[2]电磁波在真空中的速度c = 3 108 m / s ，波长 入= 0.5m ，根据公式c = 入f ，频率
(
f
=
=
=
6
10
8
Hz
)c 3 108 m / s
入 0.5m
[3]指令通过电磁波传递，速度为c = 3 105 km / s ，距离s = 3.9 105 km ，根据t = ，时间
(
=
=
=
1.3
s
)s 3.9 105km
c 3 105 km / s
10．2025 年 4 月 8 日，“嵙海六号”智能无人船 (如图) ，搭乘科考船顺利返回位于上海的中国极 地研究中心码头，参与完成了中国第 41 次南极考察任务。“嵙海六号”由山东科技大学青年教师魏 峥嵘自主研发，其工作时通过 与科考人员进行信息传递；与空载时相比，搭载仪器的“嵙海 六号”船底受到海水的压强会 (选填“变大”或“变小”) ，为了在南极工作时电子元件不发生 损坏，“嵙海六号”的制作材料应具有一定的 (选填“耐热性”或“抗寒性”) 。
【答案】 电磁波 变大 抗寒性
[ 1]无人船在南极等远距离环境下，通常通过电磁波与科考人员传递信息 (卫星通信可实 现全球范围的信号传输，适配远海/极地场景) 。
[2]空载时无人船吃水较浅，装载仪器后吃水深度增加 (排开水的体积变大) ，根据液体压强公式 p = pgh ，深度增大则船底受到的海水压强会变大。
[3]南极环境温度极低，为防止电子元件因低温损坏，“嵙海六号”的制作材料需具备一定的抗寒性。
11．倒车雷达是利用 波工作的，汽车导航仪是利用 波工作的；电磁波在空 气中传播时频率为2.4 109 Hz ，则其波长为 m。
【答案】 超声 电磁 0. 125
[ 1]回声定位是利用超声波传递信息来工作的，倒车雷达是利用超声波来工作的。
[2]由于电磁波传播范围广，传播速度快，且电磁波能传递信息，所以汽车导航仪是利用电磁波工 作的。
[3]由于电磁波在空气中的传播速度为3 108 m / s ，此波在空气中传播时频率为2.4 109 Hz ，则其波长
(
为
入
=
f
=
2.4
10
9
Hz
=
0.
125
m
) c 3 108 m / s
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12．春节是中国最重要的传统节日，每到春节，家家户户都要贴对联、放烟花、拜年等习俗。年三 十晚上，小丽用爸爸的手机打电话给爷爷拜年，手机信号是通过 的形式传递信息的；小丽 透过窗外看到远处炸开的美丽烟花，后听到“咚”炮声，是因为光的传播速度 声音的传播速 度 (填“等于” 、“大于”或“小于”) ；为了增加节日气氛，小丽的爸爸买了一串小彩灯，通电后小丽 发现有一个彩灯不亮，其它都正常发光，说明小彩灯之间是 联 (填“串”或“并”) 。
【答案】 电磁波 大于 并 [ 1]由于电磁波的传播不需要介质、可通过调制技术携带信息、传播速度极快等特性，适 合用于传递信号和信息，因此手机信号是通过电磁波的形式传递信息的。
[2]由于光在空气中传播的速度大于声音在空气中传播的速度，因此小丽透过窗户先看到远处炸开 的美丽烟花，后听到“咚”炮声。
[3]有一个彩灯不亮，其它都正常发光，说明小彩灯之间互不影响，因此是并联的。
13．如图甲所示为我国研制的嫦娥五号探测车在采集月球表面月壤样本时的情景。探测车的车轮做 的比较宽大，是为了减小对月球表面的 (选填“压力”或“压强”) 。月壤样本的图像信号是通 过 传回地面的。机械臂可以简化为图丙中绕 O 点转动的杠杆，OB=4OA ，不计自身重力，当 采集质量为 0.5kg 的月壤时，g 取 1.6N/kg ，在 A 点至少需要施加 N 的拉力。
【答案】 压强 电磁波 3.2
【小题 1】[ 1]探测车的车轮做的比较宽大，这样做增大了接触面积，从而减小压强。 [2]月球与地球之间有真空，声音无法传播，需要靠电磁波 (无线电波) 来传递信息。 [3]由杠杆平衡条件F1l1 = F2l2 ，有G·OB = F ·OA ，即
(
F
=
=
=
4
G
=
4
mg
=
4
0.5
kg
1.6
N
/
kg
=
3.2
N
)G OB G 4OA
OA OA
14．2023 年 10 月 26 日，神舟十七号载人飞船入轨后与空间站天和核心舱完成对接，对接成功后， 以神舟十七号为参考物，空间站天和核心舱是 (选填“静止”或“运动”) 的；地面指挥 中心通过 (选填“超声波”或“电磁波”) 对二者进行远程控制；神舟十七号发射过程中， 火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的 。
第十九章 电磁波与信息时代 提升卷 (解析版)
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【答案】 静止 电磁波 热值大
[ 1]对接成功后，以神舟十七号为参考物，空间站天和核心舱与神舟十七号之间的位置不 发生变化，所以是静止的。
[2]电磁波可以在真空中传播，地面指挥中心通过电磁波对神舟十七号载人飞船与空间站天和核心 舱进行远程控制。
[3]质量相同的液氢与其他燃料相比，由于液氢的热值大，放出的热量更多，所以火箭的燃料使用 了液态氢。
15．北京时间2025 年 4 月 24 日，神舟二十号载人飞船发射取得圆满成功，六位航天员成功会师空 间站，航天员与地面指挥中心是通过 传递信息的。航天员携带的密封食品从地球到空 间站，其质量 (选填“变大”“变小”或“不变”) 。如图所示，火箭升空过程中，燃料燃
烧产生的内能转化为机械能，这与热机的 冲程的能量转化方式一致。
【答案】 电磁波 不变 做功
[ 1]电磁波传递信号不需要介质，太空中近似真空环境，航天员与地面指挥中心是靠电磁 波传递信息的。
[2]质量是一切物体的固有属性，不会随物体的形状、位置、状态的改变而改变，所以航天员携带 的密封食品从地球到空间站，其质量保持不变。
[3]热机的做功冲程是将内能转化为机械能，燃料燃烧产生的内能也转化为机械能，所以他们的能 量转化方式相同。
16．物理学的发现极大地促进了人类文明的发展和社会的进步，如奥斯特发现的电流的 效 应和法拉第发现的 现象促使了电力的广泛使用；由麦克斯韦预言存在并由赫兹实验证实 其存在的 使得远距离、高效率的通信成为可能。
【答案】 磁 电磁感应 电磁波
[ 1]奥斯特发现了电流的磁效应，即通电导线周围存在磁场，这一发现揭示了电与磁的联 系，为后续电磁学研究奠定了基础。
[2]法拉第发现了电磁感应现象，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中 会产生感应电流。电磁感应现象的发现，使人类能够大规模地将机械能转化为电能，促使了电力的
广泛使用。
[3]麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在。电磁波的存在使得远距离、 高效率的通信 (如无线电通信等) 成为可能。
第十九章 电磁波与信息时代 提升卷 (解析版)
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三、实验题 (共 3 小题，每空 2 分，共 20 分)
17．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。这说明声音是由导线在锉面上滑动时引起电流迅速变化，产生的电磁 波被收音机接收而形成的。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
(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
s = vt = 340m/s 3s = 1020m
18．在物理课上，同学们对电磁波在真空中能否传播进行了如下猜想。
a ．电磁波可能和声波类似，不能在真空中传播。
b ．电磁波可能和光波类似，可以在真空中传播。 接着，他们设计了如下实验。
①在密封的透明玻璃罩内，放一部处于待机状态的手机，用另一部手机呼叫罩内的手机，听到罩内 手机的铃声，同时看到罩内手机屏幕上显示的来电号码。
②接着用抽气机抽去玻璃罩内的空气，继续呼叫罩内的手机，虽然听不到罩内手机的铃声，但仍能 看到罩内手机屏幕上显示的来电号码。
(1) 分析上述实验现象，猜想 正确，简要说明理由： 。
(2) 把手机放在真空玻璃罩内，拨打真空玻璃罩内的手机，如果手机能接收到呼叫信号，那么说 明电磁波可以在真空中传播，这里利用了 (填物理方法) 。
【答案】 (1) b 声音不能在真空中传播，而电磁波可以在真空中传播； (2) 转换法
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(1) [ 1][2]在密封的透明玻璃罩内，放一部处于待机状态的手机，用另一部手机呼叫罩内
的手机，听到罩内手机的铃声，同时看到罩内手机屏幕上显示的来电号码，说明电磁波可以进入玻 璃罩内；接着用抽气机抽去玻璃罩内的空气，继续呼叫罩内的手机，虽然听不到罩内手机的铃声， 但仍能看到罩内手机屏幕上显示的来电号码，这说明声音不能在真空中传播，而电磁波可以在真空
中传播，所以电磁波与光波类似，故猜想 b 正确。
(2) 把手机放在真空罩中，拨打真空罩中的手机，通过手机能接收到呼叫信号，来说明电磁波可 以在真空中传播，这是利用了转换法。
19．小亮发现进入电梯后手机信号会变弱，老师告诉小亮这是因为密闭的电梯对手机信号有屏蔽作 用。小亮想知道不同材质的密闭容器对手机信号是否都有屏蔽作用，他设计如下实验进行探究。
步骤一：收集纸盒、塑料盒、木盒、装茶叶的铁盒、铝质饭盒和锡箔纸做成的密闭盒子。
步骤二：将一部手机分别放入密闭盒中，用另一部手机拨打该手机并记录现象如下表。
盒子材质 纸 塑料 木头 铁 铝 锡箔
能否打通 能 能 能 不能 不能 不能
步骤三：从铁盒、铝盒和锡箔纸盒中拿出手机，手机立刻打通。
(1) 手机是用 传递信息的。通过实验，可得出初步结论： 。
(2) 过量的电磁波辐射对人体有害。小亮调查发现很多地方需要进行电磁波屏蔽，如：为减少微 波泄漏，微波炉玻璃门上安装有致密的细金属网；医院 CT 室为防止射线泄漏，房门用含有铅板夹 层的厚钢板制成。根据以上信息，请你提出一个可探究的科学问题： 。
【答案】 电磁波 不同材质的密闭容器对手机信号的屏蔽效果不同 电磁波屏蔽效果
与材料有关吗
(1) [ 1][2]手机是人们常用的通讯工具，它传递信息依靠的是电磁波；根据表格中的数据
可知，纸盒、塑料盒、木盒对手机信号没有屏蔽作用，而铁盒、铝盒和锡箔纸盒对手机信号有屏蔽
作用，所以可得出初步结论：不同材质的密闭容器对手机信号的屏蔽效果不同。
(2) [3]根据题中的信息，可提出可探究的科学问题： 电磁波屏蔽效果与材料有关吗？
四、计算题 (共 2 小题，共 15 分)
20．卫星通信系统是由赤道上空一定高度上的地球同步卫星和经该卫星连通的地球站两部分组
成．同步卫星天线波束最大覆盖面可以达到地球表面总面积的三分之一，因此，在赤道上空同平面 轨道上等间隔放置三颗同步卫星，就能实现全球范围的通信．目前使用的国际通信卫星系统就是按
照上述原理建立起来的，三颗卫星分别位于大西洋、印度洋、太平洋上空．
(1) 已知地球半径为 6.4×103km ，要实现全球卫星通信，卫星在轨理论高度 (距地面高度) 至少
多远？
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(2) 卫星传输的主要缺点是传输时延大． 甲乙两人打接越洋电话，已知他们两地基站共用的是一
颗在轨高度约 3.6×104km 的通信卫星，且两地距卫星均为 4.5×104km，求打接一次电话时延多少 s？
【答案】 (1) 6.4×103km (2) 0.6
(1) ． ∵三颗卫星覆盖整个地球，同步卫星天线波束最大覆盖面可以达到地球表面总面
积的三分之一，
∴ ∠DOB＝120°，
∴ ∠AOB＝60°，
∵△ABO 是直角三角形，
∴ ∠OAB＝30°，
∴OA＝2OB＝2R，
∴AC＝OA ﹣ OC＝2R ﹣ R＝R＝6.4×103km．
(2) ．打接一次电话的路程：s＝4×4.5×104km＝1.8×105km．
∵v ＝ ，
∴t＝ ＝ ＝0.6s
21．如图所示，是黑光诱虫灯的结构示意图。其结构和工作原理与普通的日光灯相同，只是灯管的 材料和内壁上所涂的荧光粉不同，会发出波长为 400nm 的“光” ，这种“光” ，但一些害虫却看得见。 则：
(1) 黑光诱虫灯发出的这种“光”的频率为多少？
(2) 通常一盏“220V 40W”的黑光诱虫灯可以用来诱杀害虫的地面面积为 200m2 ，小胖同学的家中 今年承包了 2.4×104m2 的果园，他家要在果园中安装一定数目的这种黑光诱虫灯，使它们诱杀害虫 的范围能覆盖整个果园。如果用家庭电路供电，那么向这些黑光诱虫灯供电的整个电路的总电流至 少为多少？
(3) 如果在小胖家果园里安装的这些黑光诱虫灯，每年工作 120 天，每天工作 8h ，这些黑光诱虫 灯每年消耗的电能至少为多少焦耳？ (结果保留一位小数)
【答案】 (1) 7.5×1014Hz； (2) 21.8A； (3) 1.7×1010J
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解： (1) 根据波长、频率与波速之间的关系
f = 入 (v) = = 7.5 1014Hz
可得入，= 种“光”的频率为
(2) 因为一盏“220V 40W”的黑光诱虫灯可以用来诱杀害虫的地面面积为 200m2 ，所以要诱杀害虫 的地面面积为 2.4×104m2 的，需要灯的数量为n = S (S)0 (总) = = 120盏
由 P= UI 可得，120 盏“220V 40W”的灯同时工作的总电流为I = = 21.8A
(3) 这些黑光诱虫灯每年消耗的电能至少为 W= UIt=220V×21.8A×120×8×3600s≈1.7×1010J
五、综合能力题 (共 2 小题，共 17 分)
22．我国是世界上唯一一个高铁成网运行的国家。经过近十年的快速建设，我国高铁营业里程已经 超过世界高铁总里程的三分之二，居世界第一位。 (g 取10N / kg )
(1) 我国标准动车组“复兴号”的车厢内已实现Wi Fi 网络全覆盖，Wi Fi 采用的是低强度的 (选填“超声波”或“电磁波”) 来传输网络信号的。列车在高速运行中时，路边的树木相对于列车来 说是 (选填“运动”或“静止”) 的。
(2) 如图所示的高铁列车满载时总质量为 630t ，车轮与铁轨接触的总面积为0.9m2 。当列车满载停 靠在水平站台时，它对轨道的压强为多少？
(3) 若某次高铁列车以300km / h 的速度在一段平直的轨道上匀速行驶 10min ，在这段高速行驶的 路程中列车所受的阻力恒为7 104 N ，则列车的牵引力在此过程中做功是多少？
【答案】 (1) 电磁波 运动； (2) 7 106 Pa ； (3) 3.5 109 J
(1) [ 1]电磁波传播速度快，传递信息能力强，且可以在真空中传播，列车上Wi Fi 采用 的是利用电磁波来传输网络信号的。
[2]列车在高速运行中时，路边的树木相对于列车来说是位置随时间发生变化，所以路边的树木相 对于列车来说是运动的。
(2) 列车静止时对轨道的压力为F压 = G = mg = 630 103 kg 10N / kg = 6.3 106 N
(
列
车
满载静止在水平站台时，对轨道的压强为
p
=
压
=
=
7
10
6
Pa
)F 6.3 106 N
S 0.9m2
(3) 高铁列车以300km / h 的速度匀速行驶 10min 通过的路程为s = vt = 300km / h h = 50km
高铁列车在水平轨道上匀速行驶时受到平衡力作用，所以牵引力为F牵 = f = 7 104 N
牵引力做的功为W = F牵s = 7 104 N 50 103 m = 3.5 109 J
23．如图所示，我国的“奋斗者”号载人潜水器是目前人类下潜深度最大，也是国际上唯一能同时携 带 3 人多次往返全海深作业的载人深潜装备。2020 年 11 月 10 日，“奋斗者”号成功坐底马里亚纳 海沟，下潜深度达 10909 米，前部的两个机械手从海底抓取了一块质量为 8.4kg，体积为 3dm3 的深 海岩石，固定在采样篮上带出了水面。问：
(1) “奋斗者”号配备的水声通信系统可以在万米海底将文字、语音和图像实时传输给海面上的母 船，这种信息传递是通过 (选填“超声波”或“电磁波”) 实现的；
(2) “奋斗者”坐底时受到的海水压强是多少？ (海水密度近似为 1.0×103kg/m3 ，g 取 10N/kg)
(3) 带回的岩石密度是多少 kg/m3 ？将它从海底匀速提升至水面，不计水的阻力，采 样篮对它做的功是多少J？
【答案】 超声波 1.0909 108 Pa 2.8 103 kg / m3 5.89086 105 J
(1) [ 1]超声波具有方向好、在水中传播距离远等特点，“奋斗者”号配备的水声通信系统
可以在万米海底将文字、语音和图像实时传输给海面上的母船，这种信息传递是通过超声波实现的。
(2) [2]“奋斗者”坐底时受到的海水压强p = p海水gh = 1 103 kg/m3 10N/kg 10909m= 1.0909 108 Pa
(3) [3]岩石的密度p = = k一3m (g)3 = 2.8 103 kg/m 3
[4]岩石受到的浮力F浮 = p海水gV排 = p海水gV = 1 103 kg / m3 10N/ kg 3 10一3 m3 = 30N
岩石的重力G = mg = 8.4kg 10N / kg = 84N
岩石受到的支持力F = G 一 F浮 = 84N 一 30N = 54N
支持力做的功W = Fs = 54N 10909m = 5.89086 105 J
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