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周练15 电磁波及其应用
一、填空题
1.长时间看手机对人体的健康非常不利，人在低头时，头部相当于一个　　　　（选填“省力”或“费力”）杠杆；手机是利用　　　　传递信号的。
2.如图所示，无线路由器是一种支持有线和无线连接的网络设备，目前市场上有2.4G和5G等型号，它可以通过　　　　（选填“电磁波”或“超声波”）实现无线连接；我们可以通过后排接口将其同时连接多台电脑实现有线连接，则各接口之间是　　　　（选填“串联”或“并联”）的。
二、选择题
3.下列关于电磁波的说法，不正确的是 （　　）
A.电磁波在真空中的传播速度是340 m/s
B.光纤通信是通过光在光导纤维中多次反射传递信息的
C.“嫦娥六号”探测器能从月球上传输影像图，说明电磁波能在真空中传播
D.“5G技术”采用无线电波传输信息，无线电波是电磁波
4.下列关于电磁波和信息技术的说法正确的是 （　　）
A.5G技术不是利用电磁波进行信息传输的
B.北斗卫星导航系统是通过电磁波进行定位服务的
C.电磁波只能传递信息不能传递能量
D.不同频率的电磁波在真空中传播速度不相同
三、综合题
5.阅读短文，回答问题。
NFC技术
NFC的中文全称为近场通信技术，其中“近场”是指临近电磁场的无线电波。NFC是一种短距高频的无线电技术，广泛应用于支付、安防、标签等。
相关标准规定NFC的通信距离为10 cm以内，NFC是在非接触式射频识别技术的基础上，结合无线互联技术研发而成，它为我们日常生活中越来越普及的各种电子产品提供了一种十分安全快捷的通信方式。NFC工作模式分为被动模式和主动模式:被动模式中，NFC发起设备利用供电设备的能量来提供射频场，并将数据发送到NFC目标设备，在此模式下，NFC发起设备可以检测非接触式卡或NFC目标设备，与之建立连接；主动模式中，发起设备和目标设备在向对方发送数据时，都必须主动产生射频场，它们都需要供电设备来提供产生射频场的能量，主动模式可以获得非常快速的连接速率。
（1）NFC的中文全称为　　　　，该技术　　　　（选填“能”或“不能”）在真空中使用。
（2）使用NFC银行卡刷卡消费属于　　　　（选填“主动”或“被动”）模式。请举出生活中利用NFC被动模式的一个实例:　　　　。
6.阅读短文，回答问题。
拥抱5G时代
5G电话通了，5G手术成功了，5G庭审开庭了……形形色色的与5G有关的应用频频在我们视野中出现。
5G技术突破了数据传输的瓶颈，实现了端到端的高速率、低延时、广连接，即将在移动终端大规模推出。无论是1G、2G、3G，还是4G、5G，无论什么黑科技、白科技，博大精深的无线通信技术奥秘全部都蕴含在物理学的基本公式“c=λf”中，即“光速=波长×频率”（国际单位制中，波长的单位为米，频率的单位为赫兹）。
电磁波的功能特性是由它的频率决定的，不同频率的电磁波，有不同的用途。频率越高，能使用的频率资源越丰富，频率资源越丰富，其传输速率就越高，同时，频率越高，波长越短，越趋近于直线传播（绕射能力越差），在传播介质中的衰减也越大。
5G技术采用了高频段，其最大的问题就是传输距离大幅缩短，覆盖能力大幅减弱，为了解决这一问题，需要增加覆盖同一区域的5G基站的数量，将来我们身边将会出现很多的“微基站”“天线阵列”，只有这样，同一基站下的两个用户就可以不通过基站直接实现手机间的信号传输。
（1）依据你的理解，给文中“传输速率”下一个定义。
（2）5G技术的难点是什么 技术人员是通过什么突破数据传输瓶颈的
（3）国际上主要使用28 GHz（1 G=109）电磁波进行5G商用的频段试验，利用文中提到的知识，估算5G商用电磁波的波长约为　　　　mm（计算结果保留一位小数）。
7.阅读短文，回答问题。
微波通信
电磁波可以用来传递信息，通常用于广播、电视等通信。微波是电磁波家族中的一员，它的性质比中波和短波更接近光波。信息理论表明，作为载体的电磁波，与中波和短波相比，微波在相同的时间内可以传输更多的信息。
用微波传递信息时，必须每隔50 km左右就要建设一个微波中继站，如图甲所示。信号传递的距离越远，需要的中继站越多。在雪山上、大洋中，根本无法建设中继站，所以人类用地球同步通信卫星做微波通信的中继站来进行通信，如图乙所示，在地球的周围均匀地配置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三颗同步通信卫星作为太空微波中继站可使地球上任意两点间保持通信，接收地面站传来的电信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。现在通过卫星电视，某地举行体育赛事，其他地方的人几乎可以立刻看到现场的画面。
　甲　　　　　　　乙　　　　　　丙
（1）普通手机通过地面基地台接收和发射信息，卫星电视直接通过卫星传递信息。它们都是利用　　传递信息的，速度约为　　　　km/s。在地球的周围均匀地配置三颗同步通信卫星作为太空微波中继站可使地球上任意两点间保持通信。
（2）利用微波通信的原因是　　　　。
A.因为微波比中波和短波的波长要长一些
B.因为微波比中波和短波负载的信息多
C.因为微波比中波和短波传播得远
D.因为利用微波通信的成本低
（3）如图丙所示，a、b分别是Ⅰ、Ⅱ两颗卫星正下方的地面站，把通信卫星假想成一个平面镜，使地球上b处地面站接收到a处发送的信号。请仿照光路图，在图丙中画出（a处发送的微波信号传送到b）平面镜及微波传播的路径和方向。
（4）已知三颗通信卫星距地面的高度都是3.58×104 km，任意两颗卫星之间的距离都是7.30×104 km。则a处发送的微波信号传送到b处所用的时间是　　　　s。
参考答案
1.费力　电磁波
2.电磁波　并联
3.A　4.B
5.（1）近场通信技术　能
（2）被动　刷手机公交卡
【解析】（1）由短文信息可知，NFC的中文全称为近场通信技术，NFC是一种短距高频的无线电技术，可以在真空中使用。
（2）使用NFC银行卡刷卡消费属于NFC的被动模式，除此之外还有刷手机乘公交、购物等。
6.（1）答：传输速率是无线信号传播的快慢。
（2）答：5G技术最大的问题就是传输距离大幅缩短，覆盖能力大幅减弱，通过增加覆盖同一区域的5G基站的数量来突破数据传输的瓶颈。
（3）10.7
【解析】光速=波长×频率，即物理学中的基本公式“c=λf”；5G商用电磁波频率28 GHz=28×109 Hz，c=3×108 m/s，则5G商用电磁波的波长λ==≈0.010 7 m=10.7 mm。
7.（1）电磁波　3×105
（2）B
（3）答案：
（4）0.482
【解析】（1）普通手机通过地面基地台接收和发射信息，卫星电视直接通过卫星传递信息。它们都是利用电磁波传递信息的，速度约为3×108 m/s=3×105 km/s。
（2）因为微波比中波和短波的频率高，波长短，所以微波比中波和短波负载的信息多，故B符合题意。
（3）由题意可知，分别连接a和Ⅰ、Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和b，作出∠aⅠⅡ和∠ⅠⅡb的角平分线即为法线的位置，然后分别过Ⅰ、Ⅱ作出法线对应的垂线即为平面镜的位置，微波从a点发出然后到达b点。
（4）a处发送的微波信号传送到b处时微波通过的路程s=3.58×104 km×2+7.30×104 km=1.446×105 km，
微波传播的速度等于光速，即v=3.0×105 km/s，
由v=可得，a处发送的微波信号传送到b处所用的时间t===0.482 s。

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