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沪科版2024九年级全册物理同步精讲精炼学案（全国通用）
第二十章 电磁波与信息时代
单元重要专项01 《电磁波与信息时代》单元复习讲义五步曲
1. 知道电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。知道波长、频率和波速。了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。举例说明电磁波的存在。
2. 了解广播电台节目的发射频率和波长。知道移动通信和卫星通信等都应用了电磁波。
考点一、初识电磁波
1.电磁波及波谱
电磁波及波谱：电磁波看不见，摸不着，但却就在我们周围.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.按频率由高到低依次是γ射线、x射线、紫外线,可见光、红外线、微波和无线电波等.从电磁波谱可以发现，能被人类视觉感知的可见光只占了电磁波谱的一小部分.
2. 电磁波的特征
电磁波的特征：波传播的快慢用波速描述，电磁波传播的速度等于光速(c=3×108m/s)；波长(λ) 是相邻两个波峰（或波谷）间的距离；频率(f) 为波周期性变化的次数与时间之比.三者关系为c=λf .
考点二、电磁波的应用
电磁波的应用：无线电波与广播电视、微波与卫星通信、红外线成像与检测、 高频电磁波与医疗，如γ 射线治疗（伽马刀治疗）、激光医疗与焊接等.
考点三、电磁波与信息技术
1. 无线电波基本特点
在电磁波谱中，无线电波波长最长、频率最低，穿透性和衍射能力强，适合长距离传输声音、图文信号，是广播电视、无线通信的核心载体。
2. 无线电波波段分类及用途
频带名称 频率范围/Hz 波段名称 波长范围/m 主要用途
低频 3×104～3×105 长波 10 ～10 越洋长距离通信、导航
中频 3×105～3×106 中波 10 ～10 普通无线电广播
高频 3×106～3×107 短波 10 ～10 无线电广播、电报通信
甚高频 3×107～3×108 米波 10～1 调频立体声广播
特高频 3×108～3×109 分米波 1～10-1 航空定位、无线电导航
超高频 3×109～3×1010 厘米波 10-1～10-2 电视广播
3. 信号调制方式
调幅（AM）：中、高频无线电波，通过改变电波振幅传递声音信号，用于普通区域性广播。
调频（FM）：超高频无线电波，通过改变电波频率传递信号，音质更清晰，用于立体声广播。
超高频电视信号直线传播，无法绕过建筑物，因此早期电视塔需高架搭建，保障信号覆盖。
4.现代通信
（1）光纤通信：光纤是光导纤维的简称.光纤是利用光波（即可见光）传播信号的，被称为有线电通信.其抗干扰能力强,能减少信号衰减,适用于远距离、大容量传输信息.
（2）现代电信网络：分为卫星通信；微波通信；移动通信.
（3）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.互联网使信息在全球范围内得到了高速共享.
一、分析电磁波在 通信、医疗、生活及科研 等多个核心领域应用问题思路
（1）无线电波 ：通信、广播、电视信号传输。
（2）微波 ：WiFi、蓝牙、卫星通信、雷达、微波炉加热。
（3）红外线 ：遥控器、测温枪、夜视仪、烤灯理疗。
（4）可见光 ：照明、成像、光纤通信。
（5）紫外线 ：杀菌消毒、验钞、促进维生素D合成。
（6）X射线 ：医学影像（如CT）、工业探伤。
（7）γ射线 ：肿瘤放疗、食品灭菌、核探测。
二、解决无线电信号的 发射 和 接收问题的思路
1.无线电信号的发射过程
①产生载波 ：发射机中的 振荡器 产生高频交变电流，形成高频电磁场。
②调制信号 ：将声音、图像等信息通过 调制技术 （如调幅AM、调频FM）加载到高频载波上，使载波随信息变化 。这一过程相当于把信息“搭载”到无线电波上。
③信号放大与发射 ：调制后的高频信号经 功率放大器 增强后，由 天线 以电磁波形式向空间辐射出去。
例如，广播电台将语音信号调制到特定频率（如FM 98.5 MHz），通过发射塔发送。
2.无线电信号的接收过程
① 接收电磁波 ：接收设备的 天线 捕获空间中的电磁波，并将其转换为微弱的高频电信号。
②调谐选频 ：通过 调谐器 选择所需频率的信号，过滤掉其他无关电磁波（如旋转收音机旋钮选台）。
③解调还原 ：将选中的高频信号进行 解调 ，从中提取出原始的声音或图像信息。
④ 信号放大与输出 ：解调后的信号经放大后驱动扬声器或显示器，还原为人类可感知的形式。
三、解决卫星通信问题基本方法
卫星通信 是一种利用人造地球卫星作为中继站，转发或反射无线电波。
1.理解卫星通信原理：地面站将信号上传至卫星（上行链路），卫星接收后对信号进行放大和频率转换，再下传至目标地面站（下行链路）。整个系统由 空间段 （卫星）、 地面段 （地球站）和 用户段 （终端）三部分组成。
2.掌握卫星通信特点：
（1）覆盖范围广 ：只要在卫星信号覆盖范围内，即可实现远距离通信，尤其适用于海洋、沙漠、山区等地面网络难以覆盖的区域。
（2）通信距离远且费用与距离无关 ：无论通信双方相距多远，成本基本一致。
（3）抗灾能力强 ：不易受地震、洪水等自然灾害影响，是应急通信的重要手段。
（4）支持多址通信 ：一个卫星可同时连接多个地面站，实现广播或多点通信。
考点一、初识电磁波（含电磁波产生、波谱、特征）
【例题1】图甲是一台调频收音机，图乙是放大后的面板，调节指针（图中白色块）的位置可接收到不同频率的电台。现将指针（图中白色块）向右调节后，下列说法正确的是（ ）
A．收音机发出声音的频率变大 B．所接收的电磁波频率变小
C．所接收的电磁波波速变大 D．所接收的电磁波波长变短
【答案】D
【解析】B．由图乙可知，调频刻度从左到右，频率数值逐渐增大，指针向右调节后，收音机接收的电磁波频率变大，故B错误；
A．收音机发出的声音是将接收到的电磁波转换得到的声信号，声音的频率和接收的电磁波频率不是同一概念，调节选台不会改变收音机发出声音的频率，故A错误；
C．电磁波在同种介质中传播速度是定值，约等于光速，保持不变，故C错误；
D．根据电磁波公式，波速不变，接收的电磁波频率变大，因此波长会变短，故D正确。故选D。
（变式练1）小华在家里看电视时发现，只要妈妈在电视机旁使用电吹风，屏幕上就会出现很多“雪花”，电吹风一停，“雪花”也随即消失。这是因为电视机接收到了电吹风产生的（ ）
A. 电磁波 B. 次声波 C. 噪声 D. 超声波
【答案】A
【解析】变化的电流周围存在着电磁波. 电吹风工作时能产生电磁波，这些电磁波被电视机接收，并对电视机产生了干扰。 故选项A正确.
（变式练2）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
【答案】D
【解析】 从电磁波的频率与波长的大致分布图观察指导紫外线不属于可见光，所以A错误。
根据c=λν知道，真空中电磁波波速不变，D正确。
红外线的频率比可见光的频率小，电磁波的波长和频率互成反比关系，所以红外线的波长比可见光的长，所以B错误。
从图中看出X射线的频率比无线电波的频率高很多，C错误。
（变式练3）1965年，美国发射通信卫星les﹣1，由于故障导致卫星进入太空后与地球失去联系，18年后，科学爱好者菲尔威廉偶然捕捉到les﹣1发出的频率为2.5×108Hz的信号。该信号（　　）
A．属超声波，周期为4×10﹣8s B．属超声波，周期为4×10﹣9s
C．属电磁波，周期为4×10﹣8s D．属电磁波，周期为4×10﹣9s
【答案】D
【解析】真空不能传声，信号应为电磁波，周期为
故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
考点二、电磁波的应用（ 无线电波与广播电视、微波与卫星通信、红外线成像及检测、高频电磁波与医疗等）
【例题2】 （2026江苏苏州）2026年5月24日，“神舟二十三号”载人飞船顺利将三名航天员送入中国空间站。航天员在空间站与地面指挥中心联系是通过（ ）
A. 紫外线 B. 红外线 C. 无线电波 D. 声波
【答案】C
【解析】AB．紫外线多用于消毒、验钞，红外线多用于遥控、测温，二者都不用于远距离航天通信，故AB不符合题意；
CD．太空是真空，声波无法传播，电磁波可以在真空中传播，航天员在空间站与地面指挥中心联系是通过电磁波传递信息的，无线电波属于电磁波，故C符合题意，D不符合题意。故选 C。
（变式练1）今年1月，我国发射的世界首颗量子科学实验卫星，完成了在轨测试任务．实验卫星与地面通信联系是利用（　　）
A．次声波 B．无线电波 C．红外线 D．超声波
【答案】B
【解析】因为声音的传播需要介质，太空中无空气，声音不能在真空中传播，而电磁波可以在真空中传播，因此实验卫星与地面通信的信息是通过电磁波进行交流的，无线电波是电磁波的一种．
（变式练2）中国第五代移动通信技术（简称5G）是最新一代蜂窝移动通信技术，世界领先。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。下列说法正确的是（ ）
A．电磁波和声波在空气中的传播速度都是3×102 km/s；
B．电磁波和声波都是由物体振动产生的；
C．手机无线上网是利用电磁波传输信息；
D．电磁波能传递能量，声波不能传递能量
【答案】C
【解析】A．声波在空气中的传播速度是340m/ s，电磁波在空气中的传播速度是3×105km/ s，故A错误；
B．电磁波是由变化的电流产生的，而声波是由物体的振动产生的，故B错误
C．手机无线上网是利用电磁波传输信息，故C正确；
D．电磁波和声波都能传递能量，故D错误。故选C。
（变式练3）关于微波通信，下列说法错误的是 ( )
A．微波的频率比无线电波高
B．微波的波长比可见光长
C．微波只能沿直线传播
D．微波通信容易受到大气层的影响
【答案】C
【解析】A.微波的频率比一般的无线电波频率高。微波是无线电波中一个有限频带的简称，是分米波、厘米波、毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频无线电波”。A说法正确；
B. 微波的波长比可见光长。微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，波长在1米（不含1米）到1毫米之间。而可见光的波长一般指400-700纳米。B说法正确；
C.微波可以沿直线传播，但并非只能沿直线传播。微波通信系统通常使用定向天线（如抛物面天线、角反射天线等），这些天线能够将微波信号集中到一个较窄的波束中，并指向接收天线。因此，在微波通信中，信号沿着天线指向的直线路径传播。微波通信系统的直线传播特性有以下原因：1. 高频率：微波通信使用的频率较高，波长较短。短波长的电磁波在传播过程中不容易绕射，因此更容易沿直线路径传播。2. 定向天线：微波通信系统通常使用高增益、定向性强的天线，这些天线能够将微波能量集中到一个较窄的波束中。窄波束有利于提高信号传输距离和抗干扰能力，但也使信号沿直线路径传播。3. 大气条件：微波信号在自由空间传播时，受大气条件（如温度、湿度等）的影响相对较小。因此，微波信号在传播过程中不容易发生折射现象，从而保持直线传播特性。C说法错误；
D.微波通信容易受到大气层的影响。微波信号在传输过程中会受到大气层的吸收、折射和散射，地面地形的反射和阻挡，以及高大障碍物造成的衰减。例如，地面反射可能导致电平衰落，特别是在复杂地形中，如树林、山峰等，需要计算自由空间传输损耗，通过调整天线高度或设计避障策略来减少这些影响。D说法正确。
考点三、电磁波与信息技术（含光纤通信、现代电信网络、互联网）
【例题3】如图所示是我国的在轨气象卫星——风云三号G星，它通过向大气发射无线信号来接收大气信息，该无线信号是（ ）
A．光导纤维 B．电磁波 C．超声波 D．次声波
【答案】B
【解析】ABCD.电磁波是一种客观存在的物质，能够传递信息和能量。该无线信号是通过电磁波传递信息。故ACD不符合题意，B符合题意；故选B。
（变式练1）红外线作为一种特殊的电磁波，广泛应用在日常生活中。下列领域没有应用红外线的
是( )
A．热成像 B．遥控与检测 C．汽车辅助驾驶 D．验钞机
【答案】D
【解析】热成像、遥控与检测、汽车辅助驾驶都是利用红外线的实例， 验钞机是利用紫外线工作的实例。
（变式练2）如图是我国高新兴集团研发的5G警用巡逻机器人，它搭载了5个高清摄像头，具有快速测温筛查、循环播报提醒等功能，能实现全景无死角巡逻。5G警用巡逻机器人是通过________向外界发送信息的；它通过识别不同温度的物体辐射的________强度不同来实现快速测温。
【答案】 电磁波 红外线
【解析】5G警用巡逻机器人使用5G信号，是通过电磁波向外界发送信息。
红外线有热效应，不同温度的物体辐射的红外线强度不同。
（变式练3）电子邮件可以传输：①文字资料；②声音信息；③图片图像；④视频资料中的（ ）
A．①②④ B．②③④
C．①③④ D．①②③④
【答案】D
【解析】电子邮件是指发送者和指定的接收者利用计算机通信网络发送信息的一种非交互式的通信方式，是最基本的网络通信功能。这些信息包括文本、数据、声音图像、语音、视频等内容。故选D。
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第二十章 电磁波与信息时代
单元重要专项01 《电磁波与信息时代》单元复习讲义五步曲
1. 知道电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。知道波长、频率和波速。了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。举例说明电磁波的存在。
2. 了解广播电台节目的发射频率和波长。知道移动通信和卫星通信等都应用了电磁波。
考点一、初识电磁波
1.电磁波及波谱
电磁波及波谱：电磁波看不见，摸不着，但却就在我们周围.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.按频率由高到低依次是γ射线、x射线、紫外线,可见光、红外线、微波和无线电波等.从电磁波谱可以发现，能被人类视觉感知的可见光只占了电磁波谱的一小部分.
2. 电磁波的特征
电磁波的特征：波传播的快慢用波速描述，电磁波传播的速度等于光速(c=3×108m/s)；波长(λ) 是相邻两个波峰（或波谷）间的距离；频率(f) 为波周期性变化的次数与时间之比.三者关系为c=λf .
考点二、电磁波的应用
电磁波的应用：无线电波与广播电视、微波与卫星通信、红外线成像与检测、 高频电磁波与医疗，如γ 射线治疗（伽马刀治疗）、激光医疗与焊接等.
考点三、电磁波与信息技术
1. 无线电波基本特点
在电磁波谱中，无线电波波长最长、频率最低，穿透性和衍射能力强，适合长距离传输声音、图文信号，是广播电视、无线通信的核心载体。
2. 无线电波波段分类及用途
频带名称 频率范围/Hz 波段名称 波长范围/m 主要用途
低频 3×104～3×105 长波 10 ～10 越洋长距离通信、导航
中频 3×105～3×106 中波 10 ～10 普通无线电广播
高频 3×106～3×107 短波 10 ～10 无线电广播、电报通信
甚高频 3×107～3×108 米波 10～1 调频立体声广播
特高频 3×108～3×109 分米波 1～10-1 航空定位、无线电导航
超高频 3×109～3×1010 厘米波 10-1～10-2 电视广播
3. 信号调制方式
调幅（AM）：中、高频无线电波，通过改变电波振幅传递声音信号，用于普通区域性广播。
调频（FM）：超高频无线电波，通过改变电波频率传递信号，音质更清晰，用于立体声广播。
超高频电视信号直线传播，无法绕过建筑物，因此早期电视塔需高架搭建，保障信号覆盖。
4.现代通信
（1）光纤通信：光纤是光导纤维的简称.光纤是利用光波（即可见光）传播信号的，被称为有线电通信.其抗干扰能力强,能减少信号衰减,适用于远距离、大容量传输信息.
（2）现代电信网络：分为卫星通信；微波通信；移动通信.
（3）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.互联网使信息在全球范围内得到了高速共享.
一、分析电磁波在 通信、医疗、生活及科研 等多个核心领域应用问题思路
（1）无线电波 ：通信、广播、电视信号传输。
（2）微波 ：WiFi、蓝牙、卫星通信、雷达、微波炉加热。
（3）红外线 ：遥控器、测温枪、夜视仪、烤灯理疗。
（4）可见光 ：照明、成像、光纤通信。
（5）紫外线 ：杀菌消毒、验钞、促进维生素D合成。
（6）X射线 ：医学影像（如CT）、工业探伤。
（7）γ射线 ：肿瘤放疗、食品灭菌、核探测。
二、解决无线电信号的 发射 和 接收问题的思路
1.无线电信号的发射过程
①产生载波 ：发射机中的 振荡器 产生高频交变电流，形成高频电磁场。
②调制信号 ：将声音、图像等信息通过 调制技术 （如调幅AM、调频FM）加载到高频载波上，使载波随信息变化 。这一过程相当于把信息“搭载”到无线电波上。
③信号放大与发射 ：调制后的高频信号经 功率放大器 增强后，由 天线 以电磁波形式向空间辐射出去。
例如，广播电台将语音信号调制到特定频率（如FM 98.5 MHz），通过发射塔发送。
2.无线电信号的接收过程
① 接收电磁波 ：接收设备的 天线 捕获空间中的电磁波，并将其转换为微弱的高频电信号。
②调谐选频 ：通过 调谐器 选择所需频率的信号，过滤掉其他无关电磁波（如旋转收音机旋钮选台）。
③解调还原 ：将选中的高频信号进行 解调 ，从中提取出原始的声音或图像信息。
④ 信号放大与输出 ：解调后的信号经放大后驱动扬声器或显示器，还原为人类可感知的形式。
三、解决卫星通信问题基本方法
卫星通信 是一种利用人造地球卫星作为中继站，转发或反射无线电波。
1.理解卫星通信原理：地面站将信号上传至卫星（上行链路），卫星接收后对信号进行放大和频率转换，再下传至目标地面站（下行链路）。整个系统由 空间段 （卫星）、 地面段 （地球站）和 用户段 （终端）三部分组成。
2.掌握卫星通信特点：
（1）覆盖范围广 ：只要在卫星信号覆盖范围内，即可实现远距离通信，尤其适用于海洋、沙漠、山区等地面网络难以覆盖的区域。
（2）通信距离远且费用与距离无关 ：无论通信双方相距多远，成本基本一致。
（3）抗灾能力强 ：不易受地震、洪水等自然灾害影响，是应急通信的重要手段。
（4）支持多址通信 ：一个卫星可同时连接多个地面站，实现广播或多点通信。
考点一、初识电磁波（含电磁波产生、波谱、特征）
【例题1】图甲是一台调频收音机，图乙是放大后的面板，调节指针（图中白色块）的位置可接收到不同频率的电台。现将指针（图中白色块）向右调节后，下列说法正确的是（ ）
A．收音机发出声音的频率变大 B．所接收的电磁波频率变小
C．所接收的电磁波波速变大 D．所接收的电磁波波长变短
【答案】D
【解析】B．由图乙可知，调频刻度从左到右，频率数值逐渐增大，指针向右调节后，收音机接收的电磁波频率变大，故B错误；
A．收音机发出的声音是将接收到的电磁波转换得到的声信号，声音的频率和接收的电磁波频率不是同一概念，调节选台不会改变收音机发出声音的频率，故A错误；
C．电磁波在同种介质中传播速度是定值，约等于光速，保持不变，故C错误；
D．根据电磁波公式，波速不变，接收的电磁波频率变大，因此波长会变短，故D正确。故选D。
（变式练1）小华在家里看电视时发现，只要妈妈在电视机旁使用电吹风，屏幕上就会出现很多“雪花”，电吹风一停，“雪花”也随即消失。这是因为电视机接收到了电吹风产生的（ ）
A. 电磁波 B. 次声波 C. 噪声 D. 超声波
（变式练2）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
（变式练3）1965年，美国发射通信卫星les﹣1，由于故障导致卫星进入太空后与地球失去联系，18年后，科学爱好者菲尔威廉偶然捕捉到les﹣1发出的频率为2.5×108Hz的信号。该信号（　　）
A．属超声波，周期为4×10﹣8s B．属超声波，周期为4×10﹣9s
C．属电磁波，周期为4×10﹣8s D．属电磁波，周期为4×10﹣9s
考点二、电磁波的应用（ 无线电波与广播电视、微波与卫星通信、红外线成像及检测、高频电磁波与医疗等）
【例题2】 （2026江苏苏州）2026年5月24日，“神舟二十三号”载人飞船顺利将三名航天员送入中国空间站。航天员在空间站与地面指挥中心联系是通过（ ）
A. 紫外线 B. 红外线 C. 无线电波 D. 声波
【答案】C
【解析】AB．紫外线多用于消毒、验钞，红外线多用于遥控、测温，二者都不用于远距离航天通信，故AB不符合题意；
CD．太空是真空，声波无法传播，电磁波可以在真空中传播，航天员在空间站与地面指挥中心联系是通过电磁波传递信息的，无线电波属于电磁波，故C符合题意，D不符合题意。故选 C。
（变式练1）今年1月，我国发射的世界首颗量子科学实验卫星，完成了在轨测试任务．实验卫星与地面通信联系是利用（　　）
A．次声波 B．无线电波 C．红外线 D．超声波
（变式练2）中国第五代移动通信技术（简称5G）是最新一代蜂窝移动通信技术，世界领先。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。下列说法正确的是（ ）
A．电磁波和声波在空气中的传播速度都是3×102 km/s；
B．电磁波和声波都是由物体振动产生的；
C．手机无线上网是利用电磁波传输信息；
D．电磁波能传递能量，声波不能传递能量
（变式练3）关于微波通信，下列说法错误的是 ( )
A．微波的频率比无线电波高
B．微波的波长比可见光长
C．微波只能沿直线传播
D．微波通信容易受到大气层的影响
考点三、电磁波与信息技术（含光纤通信、现代电信网络、互联网）
【例题3】如图所示是我国的在轨气象卫星——风云三号G星，它通过向大气发射无线信号来接收大气信息，该无线信号是（ ）
A．光导纤维 B．电磁波 C．超声波 D．次声波
【答案】B
【解析】ABCD.电磁波是一种客观存在的物质，能够传递信息和能量。该无线信号是通过电磁波传递信息。故ACD不符合题意，B符合题意；故选B。
（变式练1）红外线作为一种特殊的电磁波，广泛应用在日常生活中。下列领域没有应用红外线的
是( )
A．热成像 B．遥控与检测 C．汽车辅助驾驶 D．验钞机
（变式练2）如图是我国高新兴集团研发的5G警用巡逻机器人，它搭载了5个高清摄像头，具有快速测温筛查、循环播报提醒等功能，能实现全景无死角巡逻。5G警用巡逻机器人是通过________向外界发送信息的；它通过识别不同温度的物体辐射的________强度不同来实现快速测温。
（变式练3）电子邮件可以传输：①文字资料；②声音信息；③图片图像；④视频资料中的（ ）
A．①②④ B．②③④
C．①③④ D．①②③
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