精选高中物理第6章电磁波与信息时代第1节电磁波载息传万里教师用书鲁科版选修1_1

第1节 电磁波载息传万里1.基本知识(1)把电磁波按波长(或频率)按照一定顺序排列成的谱线称为电磁波谱．(2)波长和频率是描述电磁波的两个基本物理量，对某一电磁波两者成反比．(3)按照波长由小到大的顺序排列，电磁波可分为γ射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波．可见光只占电磁波谱中很小的一部分．(4)无线电波：在电磁波谱中，波长大于1_mm 范围属于无线电波．无线电波按其波长由小到大又可分为微波(波长10－3～10 m)、短波(波长10～50 m)、中短波(波长50～200 m)、中波(波长200～3 000 m)和长波(波长3 000～30 000 m)．2．思考判断(1)在电磁波家族中，γ射线的频率最高．(√)(2)电磁波是看不见的，可见光不属于电磁波．(×)1.(1)地波：沿地球表面传播的无线电波称为地波．长波和中波靠地波传播．无线电波的波长越长(即频率越低)，地面的吸收越小．(2)天波：靠大气中电离层的反射传播的无线电波称为天波．天波适合长波、中波和短波，但电离层对中波和长波的吸收太强，因此天波最适合短波的传播．(3)空间波：像光束那样沿直线传播的无线电波称为空间波．远距离传播要借助中继站．适合于微波和超短波．(4)无线电广播、电视：应用于无线电广播的电磁波的波段有长波、中波和短波；应用于电视的无线电波段是微波．(5)雷达：雷达是利用无线电波测定物体位置的无线电设备，传统的雷达的工作波长为1 m，属于微波波段．随着科技的发展，微波已进入诸多领域，像微波遥感遥测、海上救援等．2．探究交流当你走在路上或坐在汽车里，手持移动电话向千里之外的亲友发出问候，介绍你的学习、生活、见闻的时候，当你从电话屏幕中见到亲友的时候，你想知道这声音和影像是怎样传送的吗？【提示】麦克斯韦电磁场理论认为，变化的电场周围能产生磁场，变化的磁场周围能产生电场，电场和磁场相互交替，形成电磁场，电磁场向外传播就形成了电磁波，在电磁波中加载上声音、图像等信号就可以传播出去.1.(1)电磁辐射造成导航系统、医疗信息系统、工业过程控制和信息传输系统失控，它干扰广播、电视收听，甚至直接危害人体健康．(2)人体长时间接收过量的电磁波辐射后，会出现头痛、头晕、疲倦无力等症状．辐射强度越大，频率越高，距离越近，接触时间越长，对人体的危害也就越大．2．思考判断(1)目前，电磁辐射是造成公害的主要污染物之一．(√)(2)聆听音响时，会因手机的使用而造成不愉快的感觉．(√)1．电磁波的波长、波速和频率满足怎样的关系？【提示】v＝λf.2．电磁波从一种介质进入另一种介质时，不变的量是谁？【提示】频率．1．定义物理学中把电磁波按波长(或频率)按照一定的顺序排列成的谱线称为电磁波谱．2．按波长由小到大的顺序：γ射线、X射线、紫外线，可见光、红外线、无线电波．3．特征(1)波速：任何电磁波在真空中传播的速度都等于光速c＝3×108 m/s，在其他介质中的波速小于3×108 m/s.(2)波长：电磁波在一个周期内传播的距离．(3)频率：电磁波从一种介质传到另一种介质，频率不变．(4)波长、频率、波速的关系：v＝λ·f，即电磁波的波速一定时，频率与波长成反比．电磁波的频率与发射电磁波的装置有关，与介质无关，故频率不变，电磁波的波速与介质有关，在水中的波速小于真空中的波速，由v＝λ·f得，同一电磁波在水中的波长应小于真空中的波长．关于电磁波的说法中，正确的是( )A．不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同B．不同频率的电磁波波长不同C．频率高的电磁波其波长较长D．电磁波的频率由接收电路的接收装置决定【解析】电磁波的频率由发射电路的发射装置决定，D错误．不同频率的电磁波在真空中的传播速度是相同的，都等于光速c＝3×108 m/s，故A错误．由v＝λ·f得，频率不同的电磁波，波长也不同，B正确，且频率与波长成反比，C错误．【答案】 B1．下列说法正确的是( )A．频率越高的电磁波传播速度越大B．波长越短的电磁波传播速度越大C．频率越高的电磁波，波长越短D．波长不同的电磁波，频率不同，因此速度不同【解析】电磁波在真空中的传播速度与频率和波长均无关，A、B、D均错误，电磁波的频率和波长成反比，C正确．【答案】 C1．电磁波有哪三种传播方式？【提示】地波、天波、空间波．2．雷达有哪些用途？【提示】测距、定位．1．无线电波三种传播方式的比较(1)雷达是利用电磁波进行测距、定位的仪器．(2)在发射端，把电磁脉冲——持续时间很短的电磁波发射出去，如途中碰到物体，就会反射回来一部分电磁波．测定发射波与反射波之间的时间差，便可确定物体的位置．(3)如果反射脉冲信号是在发射脉冲信号后Δt的时间收到的，则目标距离雷达为s＝1cΔt.根据信号的方向和仰角，还可以确定目标的方位．2下列说法正确的是( )A ．微波和超短波一般采用空间波传播B ．视频传输、移动电话一般采用地波传播方式C ．空间波可直接传播到很远处D ．电视和雷达的传播方式主要是空间波，这种传播方式在传输过程中受外界的干扰最小【审题指导】 根据无线电波三种传播方式的特点和主要适用的波段来分析．【解析】 微波和超短波一般采用空间波传播，由于空间波沿直线传播，不能进行远距离传播，要进行远距离传播要借助中继站，故A 对、C 错，空间波在传播过程中受外界干扰小，视频传播、移动电话、雷达等都主要采用空间波．故B 错D 对，故选A 、D.【答案】 AD无线电波在沿地面或在大气层中传播时，由于不同波长的无线电波衍射和波被吸收的特点各不相同，不同波长的无线电波在传播方式上也各不相同，主要有地波、天波和空间波三种方式．2．雷达是现代战争中重要的军事装备，若雷达向飞机发出的微波从发射到反射回来的时间为52 μs(1 μs ＝10－6s)，微波的传播速度等于光速，则微波的传播速度大小为______ m/s ，此时飞机与雷达的距离为 ______ m.【解析】 微波的传播速度为3×108 m/s ，从发射到接收，微波走过的路程为s ＝vt ＝3×108×52×10－6 m ＝15 600 m.所以飞机与雷达距离为s 2＝7 800 m. 【答案】 3×108 7 800【备课资源】(教师用书独具)网络家电在我们身边随着互联网的日益普及，家用电器的研发和革新也开始走向了信息化，就是人们随手可及的电视机、电话机、电冰箱等最“古老”的家电，在国外已被重新“包装”为“网络家电”，给“老古董”赋予了新的功能，成为21世纪的宠儿．电视机接上了互联网，用户在看电视节目的同时，还可任意在互联网上冲浪，并可以把与电视节目有关的网址下载，还可以通过E－mail传送视频、音频及静态图像，如接上打印机，就可以把你所要的资料打印出来；网络可视电话与家用电脑连接，通过声卡软件、麦克风和视屏，不仅可以在网上可视聊天，还能通过互联网拔打国际电话，而且音像清晰、收费便宜；网络信息冰箱则可通过液晶显示屏上网，接收有线电视或网络服务信息，并可通过主页传递家庭电子邮件或各类信息；网络收音机通过通信卫星接收全球1 000多家广播电台的信号，调频清晰，音质优秀，并可通过互联网收听各种综合服务信息；凡此种种，网络家电的市场真是无处不在，触手可及.网络家电的声势不仅在国外浩荡．在国内也是同样的日新月异．海尔集团推出了银灰色系列，这是海尔集团经过3年的潜心研发而献给全国人民乃至全世界人民的高技术成果．他们的一整套网络家电包括网络微波炉、网络冰箱、网络洗衣机、网络空调、网络热水器、网络摄像机、可视电话等十几个门类的近百个品种，当你置身于海尔的家电样板间时，如同进入了一个信息化的社会，让你无时无刻不感觉到高科技的存在．长虹集团与IBM 进行专项技术交流，就“交互式宽带多媒体信息网”投入商业运作问题建立战略合作，开始进军有线电视网络；海信也随即推出了网络电脑，可通过电话遥控开机、关机，并可以随时控制家里所有的电器是否工作．目前，国内外的厂商和研发机构都在进行网络家电的开发，目的是让“老家电”赋予新的生命，为传统产业的产品开发增值服务．在国际家电市场上，先进的技术日新月异．通过互联网的高速传递，新一轮的技术革命很快就在国内展开．为了适应网络时代的发展，微软公司正和一群家电软、硬件制造商联手，研制、开发网络家电技术．据悉，微软公司将于近年推出第一批智能型即插即用家电．家电网络化已是大势所趋，要想在风云变幻的市场上争得一席之地，必须提高产品的科技含量，顺应时代发展的潮流．1．按频率由大到小的顺序，下列排列正确的是( )A．γ射线→X射线→紫外线→红外线→可见光→无线电波B．无线电波→紫外线→可见光→红外线→γ射线→X射线C．红外线→可见光→紫外线→X射线→γ射线→无线电波D．γ射线→X射线→紫外线→可见光→红外线→无线电波【解析】对同一电磁波，其波长和频率成反比，按波长由小到大或按频率由大到小的顺序均为：γ射线→X射线→紫外线→可见光→红外线→无线电波，故选项D正确．【答案】 D2．关于无线电波传播方式——地波，下列说法不正确的是( )A．所有的无线电波都能很好地绕过几乎所有的障碍物B．地波传播方式比较适合于长波段和中波段C．无线电波的波长越长，地面的吸收就越小D．地面的电性质在短时间内不会有大的改变，因此地波的传播比较稳定【解析】当电磁波的波长大于或相当于障碍物的尺度时，可绕过障碍物，短波和微波的绕射能力很差，故A错，由地波的特点可判定B、C、D均正确．【答案】 A3．下列通讯工具利用微波传播的是( )A．卫星电视B．导航C．无线电广播D．有线电话【解析】长波主要用于导航、报时，中波用于无线电广播，短波用于电话、电报、广播等，微波用于卫星通信等，A正确．【答案】 A学业达标测评(十七)(建议用时：45分钟)1．关于电磁波，下列说法正确的是( )A．光不是电磁波B．电磁波需要有介质才能传播C．只要有电场和磁场，就可以产生电磁波D．真空中，电磁波的传播速度与光速相同【答案】 D2．电视各频道所用的传递图像信号的电磁波波段属于( )A．长波B．中波C．短波D．微波【解析】因为微波段是利用空间波传播的，空间波在传输过程中受外界干扰最小，在视频传输、移动电话等方面很适合应用．故电视信号应用微波．【答案】 D3．下列各组电磁波，按波长由长到短的正确排列是( )【导学号：31870042】A．γ射线、红外线、紫外线、可见光B．红外线、可见光、紫外线、γ射线C．可见光、红外线、紫外线、γ射线D．紫外线、可见光、红外线、γ射线【解析】在电磁波谱中，电磁波的波长从长到短排列顺序依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由此可判定选项B正确．【答案】 B4．下列说法错误的是( )A．电磁波的传播过程也是能量传播过程B．电磁波是一种信息C．卫星通信是依靠电磁波实现信息传递的一种方式D．无线电广播依靠无线电波传播信息【解析】电磁波产生于变化的电磁场，是一种物质，具有能量，因此，电磁波向外传播的过程包含着能量的向外传播，故选项A正确；电磁波的强弱、频率的变化包含着某种信息，而电磁波本身并不是信息，只是一种信息的载体，故选项B错误；电磁波理论的发展、完善使利用电磁波传递信息成为现实，常见的方式有无线电广播通信、卫星通信、移动通信等，所以只有选项B错误．【答案】 B5．当电磁波的频率增加时，它在真空中的速度将( )A ．减小B ．增大C ．不变D ．以上都不对【解析】 任何频率的电磁波在真空中的传播速度都相同．【答案】 C6．目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz 至1 000 MHz 的范围内．下列关于雷达和电磁波的说法正确的是( )A ．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m 至1.5 m 之间B ．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C ．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D ．波长越短的电磁波，反射性能越强【解析】 真空中电磁波的传播速度为3.0×108 m/s.由v ＝λf 得λ1＝3.0×108200×106m ＝1.5 m ，λ2＝3.0×1081 000×106m ＝0.3 m ，所以A 正确；周期性变化的电场或磁场才能产生电磁波，B 错误；测出电磁波从发射到接收的时间，由s ＝vt 求出传播距离进而求出雷达和目标的距离，C 正确；波长越短的电磁波，遇到障碍物越不容易发生衍射现象，因而反射性能越强，D 正确．【答案】 ACD7．关于长波的下列说法中正确的是( )A ．长波是电磁波谱中波长最短的电磁波B ．长波能够很好地绕过几乎所有的障碍物，最适合的传播方式是地波传播C ．电离层对长波的反射作用和吸收作用都很强D ．长波的波长长、频率低；电磁辐射强度越小，对人的危害就越小【解析】 长波的波长最长，因此选项A 不正确．波长越长，越容易绕过各种障碍物，电离层的反射作用越明显，电离层的吸收作用越强，因此，B 、C 是正确的．电磁波的辐射强度越大，波长越短，频率越高，与电器的距离越近，接触时间越长，对人体的危害就越大，因此D 答案是正确的．故正确答案是B 、C 、D.【答案】 BCD8．宇航员在太空离开航天飞机的密封舱从事修复卫星等工作时，必须通过无线电对讲机交谈传递信息，这是因为( )A ．宇航员穿着全封闭式增压宇航服，他们之间无法直接对话B ．舱外宇航员和航天飞机内的宇航员之间相隔距离较远C ．在远离地面的太空没有空气D ．利用无线电波传递信息较慢【解析】 电磁波能在真空中传播，而声波则需要介质才能传播，所以宇航员在没有空气的太空中交流必须利用电磁波来完成．【答案】 C9．波长为300 m 的电磁波，以下分析正确的是( )A ．它的传播速度总是3×108 m/sB ．它的频率是106 HzC ．它在水中传播的波长仍为300 mD ．它在水中传播时的频率大于106 Hz【解析】 该电磁波的频率f ＝c λ＝3×108300Hz ＝106 Hz ，B 对，在水中波速和波长变小，而频率不变．【答案】 B10．手机放在电视机旁边，当有电话来时，电视机画面会出现一些“雪花”，这是为什么？并且长时间通话，有出现头晕的情况，这是为什么？【解析】 手机信号是以微波形式发射和接收的，放在电视机旁的手机接收信号时，干扰了电视机对电磁波的接收．长时间通话出现头晕这是因为长时间通话受到过量电磁辐射对人体会造成危害．【答案】 见解析11．物理学在国防科技中具有重要的意义．例如在导弹拦截试验中利用卫星把甲导弹发射的信息经过地面控制站传到指挥部，通信距离(往返)达16万千米，通信所用时间为________s ．甲导弹飞行时间为7 min ，而卫星把信息经过地面控制站传到指挥部，从指挥部发出指令到乙导弹雷达系统需要5 min ，乙导弹从发射到击中甲导弹的过程必须在2 min 内完成．乙的雷达有效距离为150 km ，雷达从发出电磁波到接收到电磁波的最长时间为________s ，从发现到击中目标有1 min 就够了．从以上可看出，可以轻松进行拦截，这与通信时间极短有很大关系．【解析】 因为电磁波传播的速度v ＝3×108 m/s ，故通信所用的时间t 1＝s v ＝1.6×1083×108s ≈0.53 s ，雷达从发出电磁波到接收到电磁波最长时间为t 2＝1.5×105×23×108s ＝10－3 s. 【答案】 0.53 10－312．“为了您和他人的安全，请您不要在飞机上使用手机和手提电脑”，这句提醒警示语是坐过飞机的乘客都听到过的语言．因为有些空难事故就是由于某位乘客在飞机的飞行中使用手机所造成的.1996、1998年都出现过此类事件，1999年广州白云机场飞机降落时，机上有四位旅客同时使用了手机．使飞机降落偏离了8度，险些造成事故．根据资料回答问题：请问为什么在飞机上不能使用手机和手提电脑呢(包括游戏机)?【解析】由于手机在使用时要发射电磁波，对飞机产生电磁干扰，而飞机上的导航系统是非常复杂的，抗干扰能力不是很强，所以如果飞机上的乘客使用了手机，对飞机导航系统产生电磁干扰，那么后果将十分可怕．所以，在飞机上不要使用手机和手提电脑(包括游戏机)．【答案】见解析。

学习目标知识脉络1.知道左手定则，会用左手定则判断安培力的方向．(重点、难点)2.知道影响安培力大小的因素会用公式F＝BIL进行安培力的简单计算．(重点)3.了解线圈在磁场中的运动情况，知道电动机的工作原理．(重点)安培力方向的判定[先填空]1．定义：通电导线在磁场中受到的作用力．2．方向：用左手定则判断左手定则：伸开左手，四指与拇指在同一平面内并相互垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，则拇指所指的方向就是安培力的方向．[再判断]1．当通电直导线垂直于磁感应强度方向时，安培力的方向和磁感应强度方向相同．(×)2．已知磁场方向和电流方向判定安培力的方向用左手，若已知磁场方向和安培力的方向，判定电流的方向用右手．(×)3．只要电流的方向不与磁场平行，电流就会受到安培力．(√) [后思考]安培力的方向与通电直导线方向、磁感应强度的方向有什么关系？【提示】与导线方向、磁感应强度方向都垂直．1．安培力的方向既与磁场方向垂直．又与电流方向垂直．但磁场方向与电流方向不一定垂直，由此可知安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．2．当磁场方向、电流方向、安培力方向两两垂直时，只要已知其中任意两个方向，就可以判断第三者的方向．3．当不能确定磁场方向和电流方向垂直时，若已知磁场方向(或电流方向)与安培力的方向，电流方向(或磁场方向)不唯一．1．下列图示为通电直导线置于匀强磁场中的不同方式，其中导线能受到安培力作用的是( )【解析】由于B、D所示的电流方向与磁场方向平行故不受安培力，A、C所示电流方向与磁场方向垂直，受安培力作用，A、C正确．【答案】AC2．如图所示，表示磁场对直线电流的作用，其中不正确的是( )【解析】磁场对通电直导线的作用力既与导线垂直又与磁感线垂直，用左手定则判断可知，A、B、D图均正确，C图中安培力F的方向应向下，故C图不正确．故选C.【答案】C3．在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，则此导线( )A．受到竖直向上的安培力B．受到竖直向下的安培力C．受到由南向北的安培力D．受到由西向东的安培力【解析】地球赤道上空地磁场的方向由南向北，根据左手定则知A对．【答案】A安培力大小的计算[先填空]1．大小(1)因素：如图3­1­1所示，通电导线所受的安培力的大小与磁感应强度、电流大小以及磁场中垂直磁场方向的导线长度有关．图3­1­1(2)大小：在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大小等于电流、磁感应强度和导线长度的乘积．(3)公式表达：F＝BIl.2．磁感应强度的两种定义(1)从磁感线角度定义为B＝.(2)从力的角度定义为B＝.[再判断]1．通电导线不受安培力的地方，磁感应强度一定为零．(×)2．通电直导线在磁感应强度大的地方受力一定大．(×)3．通电直导线与磁场方向垂直时，受安培力最大．(√)[后思考]一个通电导体在磁场中受安培力为零，能否说磁感应强度就一定为零？【提示】不能，因为通电导线在磁场中若和磁感线平行，所受安培力就为零．1．若B与I(l)垂直时，F＝BIl，此时所受的安培力最大．2．若B与I(l)平行时，F＝0.3．在计算安培力时，若放入磁场中的导线是弯曲导线，其安培力求解时应用其长度的有效值，即两端点所连直线的长度．如图3­1­2所示：图3­1­24．下列说法正确的是( ) 【导学号：18152057】A．如果通电导线在磁场中某处不受安培力，则该处不存在磁场B．即使通电导线在磁场中某处不受安培力作用，该处也可能存在磁场C．通电导线在磁场中受安培力大的位置磁场强D．磁场越强的位置，通电导线受到的安培力越大【解析】当通电导线平行磁场放置时，不受安培力的作用，故B 正确，A错误．安培力的大小与通电导线的长度、电流的大小、磁场的强弱以及电流与磁场间的夹角有关系，故C、D均错误．所以正确选项为B.【答案】B5．下列说法中正确的是( )A．沿着磁感线的方向磁感应强度一定减小B．若电流在某处不受安培力作用，则该处的磁感应强度一定为零C．知道电流的方向，同时知道该电流在磁场中某点所受到的安培力的方向，就能确定该点的磁场方向D．电流所受到的安培力的方向一定与电流的方向垂直，也与电流所在处的磁场方向垂直【解析】磁感应强度大小与磁感线疏密有关，A错．电流不受安培力可能是B为0，也可能是B与I平行，所以B错误．已知I、F的方向不能确定B的方向，C错误．F垂直于B、I形成的平面，则D正确．【答案】D6. (多选)如图3­1­3所示，金属棒MN放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，与金属导轨组成闭合回路．当回路通有电流(电流方向如图中所示)时，关于金属棒受到安培力F的方向和大小，下列说法中正确的有( )【导学号：18152058】图3­1­3A．F方向向右B．F方向向左C．增大电流，F增大D．增大磁感应强度，F减小【解析】由左手定则知A项对，由公式F＝BIl可知C项正确．【答案】AC通电导线在磁场中所受的安培力大小与导线的长度、电流的大小、磁场的强弱以及导线在磁场中的放置方式有关，当B⊥I时，F＝BIl，当B∥I时F＝0，当B与I成一锐角θ时，F＝BIl sin θ.会动的线圈和电动机[先填空]1．通电线圈在磁场中的转动：线圈与磁场平行放置，当线圈通有电流时，与磁场垂直的两个边会受到安培力作用，根据左手定则判断知，两个力方向相反，使线圈绕中心轴转动．2．利用线圈在磁场中受力转动的原理，人们制作了电流计，第一个磁电式电流计是安培制作的，由此实现了电流的定量测量．3．电动机由转子和定子构成，直流电动机还有换向器和电刷．在线圈平面转到与磁场方向垂直的位置时，换向器的每个半环互换连接的电刷，使电流的方向发生改变，从而实现了线圈的持续转动．[再判断]1．电动机是利用通电线圈在磁场中受安培力来工作的．(√)2．电动机将电能转化为机械能．(√)[后思考]在现代生活中，我们的身边充满着电器：洗衣机、电冰箱、录音机、吹风机等．你知道这些电器工作时共同的特点是什么吗？工作原理又是什么呢？【提示】这些电器工作时的共同特点是都要使用电动机．而电动机的原理是通电线圈在磁场中受安培力作用旋转，从而起到了电动的作用．1．工作原理给线圈通入方向合适的电流，可以使线圈转动起来，电动机是利用安培力来工作的．2．组成定子和转子(1)定子是电动机中固定不动的部分，可以是线圈，也可以是磁体．(2)转子是电动机中转动的部分．直流电动机中还有电刷和换向器，可以将电流持续地提供给线圈并适时地改变流入线圈的电流方向，它们能使转子按一个方向持续地旋转．7.如图3­1­4所示，O为圆心，和是半径分别为ON、OM的同心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外．用一根导线围成如图中KLMN所示的回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出)，此时回路( ) 【导学号：18152059】图3­1­4A．将向左平动B．将向右平动C．将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动D．KL边垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动【解析】电流I1在空间形成的磁场是以电流I1为圆心的一系列同心圆，其中四边形线框的KN边和LM边均与磁场方向平行不受力作用．由左手定则可判断KL边所受安培力垂直纸面向外，MN边所受安培力垂直于纸面向里，故D项正确．【答案】D8．如图3­1­5所示，在水平向右的匀强磁场中，放有矩形线框abcd，线框可绕其中心轴线自由转动，若线框中通入图中所示电流．试判断此时线框的转动方向．(从上向下看)图3­1­5【解析】根据左手定则，让磁感线穿入手心，四指指向电流方向．则大拇指所指的方向即通电导线所受安培力方向．由此可判断此时：ab边受安培力方向垂直纸面向里，dc边受安培力方向垂直纸面向外，而ad边和bc边此时不受安培力作用，因此线框ab边向里转，cd 边向外转，即从上向下看线框顺时针转动．【答案】从上向下看线框顺时针转动。

[随堂检测]1．按频率由大到小的顺序，下列排列正确的是()A．γ射线→X射线→紫外线→红外线→可见光→无线电波B．无线电波→紫外线→可见光→红外线→γ射线→X射线C．红外线→可见光→紫外线→X射线→γ射线→无线电波D．γ射线→X射线→紫外线→可见光→红外线→无线电波解析：选D.对同一电磁波，其波长和频率成反比，按波长由小到大或按频率由大到小的顺序均为：γ射线→X射线→紫外线→可见光→红外线→无线电波，故选项D正确．2．关于无线电波传播方式——地波，下列说法不正确的是()A．所有的无线电波都能很好地绕过几乎所有的障碍物B．地波传播方式比较适合于长波段和中波段C．无线电波的波长越长，地面的吸收就越小D．地面的电性质在短时间内不会有大的改变，因此地波的传播比较稳定解析：选A.当电磁波的波长大于或相当于障碍物的尺度时，可绕过障碍物．短波和微波的绕过能力很差，故A错．由地波的特点可判定B、C、D均正确．3. 关于电磁波，下列说法中正确的是()A．在真空中，频率高的电磁波速度较大B．在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大C．电磁波由真空进入介质，速度变小，频率不变D．只要发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波立即消失解析：选C.在真空中，各种频率的电磁波传播的速度都相等，与电磁波的能量无关，所以选项A和B错误．电磁波的频率由产生电磁场的振荡电路决定，与介质无关；电磁波传播的速度与介质有关，选项C正确．电磁波从发射电路向空间传播时，电磁场的能量也随着一起传播，所以电磁振荡停止，产生的电磁波不会立即消失．综上所述，应选C.4．下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象．请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的横线上．(1)X光机，________；(2)紫外线灯，________；(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________．A．光的全反射B．紫外线具有很强的荧光作用C．紫外线具有杀菌消毒作用D．X射线有很强的贯穿力E．红外线具有显著的热作用F．红外线波长较长，易发生衍射解析：(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大伤害的X射线，选择选项D.(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择选项C.(3)“神灯”又称红外线灯，主要用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择选项E.答案：(1)D(2)C(3)E5．雷达是现代战争中重要的军事装备，若雷达向飞机发出的微波从发射到反射回来的时间为52 μs(1 μs＝10－6 s)，微波的传播速度等于光速，则微波的传播速度大小为________ m/s，此时飞机与雷达的距离为________ m.解析：微波的传播速度为3×108 m/s，从发射到接收，微波走过的路程为s＝vt＝3×108×52×10－6 m＝15 600 m.所以飞机与雷达距离为s2＝7 800 m.答案：3×1087 800[课时作业]一、选择题1．关于电磁波的说法中，正确的是()A．不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同B．不同频率的电磁波波长不同C．频率高的电磁波其波长较长D．电磁波的频率由接收电路的接收装置决定解析：选B.所有电磁波在真空中传播速度都等于光速；由c＝λf，知波长与频率成反比，电磁波频率由发射装置决定．2．下列关于电磁波的说法中正确的是()A．麦克斯韦电磁场理论预言了电磁波的存在B．电磁波可以由均匀变化的磁场产生C．雷达可以利用自身发射的电磁波的衍射波来对目标进行定位D．随身携带的移动电话(手机)内，只有无线电接收装置，没有无线电发射装置解析：选A.选项A符合物理史实．电磁波由周期性变化的磁场产生，B错误；雷达利用电磁波的反射确定目标位置，C错误；手机内应有发射电磁波的装置，D错误．3．下列说法不正确的是()A．发射出去的无线电波，可以传播到无限远处B．雷达是利用无线电波测定物体位置的无线电设备C．波长越短的无线电波，越接近直线传播D．移动电话是利用无线电波进行通讯的解析：选A.无线电波在传播过程中，遇到障碍物就被吸收一部分，能量不断减少．雷达和移动电话的传输都利用了无线电波，波长越短，传播方式越接近直线传播．故B、C、D均正确，A错误．4．电视各频道所用的传输图象信号的电磁波波段属于()A．长波 B.中波C．短波 D.微波解析：选D.因为微波段是利用空间波传播的，空间波在传输过程中受外界干扰最小，在视频传输、移动电话等方面很适合应用．故电视信号应用微波．5．关于无线电波传播方式——天波，下列说法正确的是()A．波长越长，电离层的反射作用越难B．波长越长，电离层的吸收作用越强C．“频率逃逸”指的是电台发射的电磁波频率丢失了D．天波传播方式最稳定，最适合于短波的传播解析：选B.电离层的反射特性与无线电波的波长有关，波长越长，越容易反射，电离层的吸收作用随自由电子密度、无线电波波长的增大而增大，故A 错，B 正确；天波的最大缺点是传播不稳定，故D 错；如果收听远地电台广播会发现已调准的电台突然声音变小，听不清楚，在短时间内不能自行恢复，必须重新调节，这种现象称为“频率逃逸”，故C 错．6．波长为300 m 的电磁波，以下分析正确的是( )A ．它的传播速度总是3×108 m/sB ．它的频率是106 HzC ．它在水中传播的波长仍为300 mD ．它在水中传播时的频率大于106 Hz解析：选B.真空中波速为3×108 m/s ，则频率f ＝c λ＝3×108300Hz ＝106 Hz. 在水中波速和波长变小，而频率不会改变．7．北京广播台发射“中波”段某套节目的讯号、家用微波炉中的微波、VCD 机中的激光、人体透视用的X 光，都是电磁波，它们的频率分别为f 1、f 2、f 3、f 4( )A ．f 1＞f 2＞f 3＞f 4 B.f 1＜f 2＜f 3＞f 4C ．f 1＜f 2＜f 3＜f 4 D.f 1＞f 2＜f 3＜f 4解析：选C.VCD 机中的激光属于可见光波段．由电磁波谱知选项C 正确．8．宇航员在太空离开航天飞机的密封舱从事修复卫星等工作时，必须通过无线电对讲机交谈传递信息，这是因为( )A ．宇航员穿着全封闭式增压宇航服，他们之间无法直接对话B ．舱外宇航员和航天飞机内的宇航员之间相隔距离较远C ．在远离地面的太空没有空气D ．利用无线电波传递信息较快解析：选C.电磁波能在真空中传播，而声波则需要介质才能传播．所以宇航员在没有空气的太空中交流必须利用电磁波来完成．二、非选择题9．上海电视台演播厅正在现场直播文艺晚会，某观众在离演员30 m 处观看，而北京的一位同学在电视机前观看同一节目．已知北京到上海的距离为1 460 km ，问声音先传到哪个人的耳朵里？为什么？解析：根据声速和电磁波波速来比较：该声音从演员传到观众所需时间为t 1，则t 1＝30340s ≈0.088 s ， 无线电波传播用时间t 2＝1 4603×105s ≈0.004 9 s ， 所以，先传到北京那位同学耳中．答案：见解析10．某雷达工作时，发射电磁波的波长为λ＝20 cm ，每秒脉冲数n ＝5 000，每个脉冲持续时间t ＝0.02 μs ，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？解析：一般在空气中传播时，电磁波的传播速度就认为等于光速c ＝3.0×108 m/s.由公式c ＝λf 得：f ＝c λ＝1.5×109 Hz. 雷达工作时发射电磁脉冲，每个脉冲持续时间t ＝0.02 μs ，在两个脉冲时间间隔内，雷达必须接收反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量．设最大侦察距离为s ，则2s ＝c ·Δt ，而Δt ＝15 000s ＝200 μs ≫0.02 μs(脉冲持续时间可以略去不计)，所以s ＝c ·Δt 2＝3×104 m. 答案：1.5×109 Hz 3×104 m。

第3节信息时代的电子“感官”1．基本知识(1)传感器①定义：能够感受外部信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置．②原理：能够将非电学量转化成电学量．它处于被测量信息输入的第一道关口，能够感受到被测量的各种信息，并能将感受到的信息通过电路处理变换成电信号输出．③非电学量：温度、湿度、光线、声音、力、位置、位移、速度、流量等，它们不能直接进行自动化信息处理和交换．(2)传感器的分类传感器的类型非常多，根据测量的非电学量不同，传感器可分为温度传感器、光传感器、压力传感器、磁传感器、气体传感器、湿度传感器、射线传感器等；按工作原理的不同，传感器有电阻、电容、电感、电压、热电偶、红外线等类型．(3)传感器如何传感信息传感器是由敏感元件、转换元件(处理电路)及辅助电源组成的．敏感元件是能敏锐地感受某种物理信息并将其转变为电信号的特种电子元件．转换元件是将信号进行放大和滤波处理，随后将电信号转换为数字信号输出的装置．(4)传感器的广泛应用传感器被广泛应用于工业自动化、农业生产、家用电器和航空、航天领域中．2．思考判断(1)传感器就是传递某种信息的电学元件．(×)(2)所有传感器的工作原理都是一样的．(×)3．探究交流在一些楼道、走廊等公共场所，都装有一种“节能”灯，白天灯不会发光，晚上安静时灯也不工作．若晚上有一定的声音，如脚步声或击掌声，灯会马上亮起来，过一会儿安静后又自动熄灭．请简单说明它的工作原理．【提示】利用光传感器和声传感器控制开关．在光较暗时，若声传感器接收到声音，电路接通，灯泡发光；无声音和在白天时，电路断开，灯不发光.1．传感器的作用是什么？【提示】将非电学量转换为易于测量的电学量．2．人眼属于哪类传感器？【提示】光敏传感器．1．传感器能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求把这些信息转换成可用于输出信息的器件或装置．2．人是通过下面五种感觉(如图6­3­1)接收外界信息的，因此人本身就是高级传感器．图6­3­13．组成：传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成．(1)敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料对某一物理量敏感的特性制成的．温度传感器常用的敏感元件有：双金属片、光敏电阻、热敏电阻等．(2)转换元件的作用是把敏感元件输出的与被测物理量满足一定关系的非电信号转换为电信号的电子元件．(3)转换电路的作用是将转换元件转换的电信号转换成易于传播或测量的电学量输出．关于传感器的下列说法正确的是( )A．电视机遥控器就是一个传感器B．传感器是一种能够将非电学量转换为电学量的检测装置C．传感器是实现信息自动检测和自动控制的首要器件D．无人管理的自动灌溉系统是温度传感器在农业生产中的应用【审题指导】根据传感器的特性、原理及应用来分析．【解析】电视机的遥控器是一种发射和接收红外线的装置，不是传感器，故A错；自动灌溉系统是一种利用湿度传感器判断农田水分蒸发情况、自动决定供水和停水的装置，故D错．选B、C.【答案】BC传感器是一种感受外部信息，并将其按照一定规律转换成电信号的器件或装置，是实现信息自动检测和自动控制的首要环节．1．唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是( )A．该传感器是根据电流的磁效应进行工作的B．该传感器是根据电磁感应的原理进行工作的C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电流【解析】当声波使膜片前后振动时，膜片后的线圈就跟着振动，从而使处于永磁体磁场的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流．从而将声音信号转化为电信号．可见这是利用了电磁感应原理，故只有B正确．【答案】 B1．光敏电阻有什么特点？【提示】光强度增大，电阻减小．2．金属热敏电阻有什么特点？【提示】温度越高，电阻越大．1．双金属片温度传感器：利用两片金属的热膨胀系数不同，在温度变化时两片金属伸长或缩短量不同而弯曲，从而控制电路的通断．应用：电熨斗、恒温箱等．2．热敏电阻温度传感器：利用热敏电阻器的电阻值随温度变化而改变的特点，在温度变化时，热敏电阻器的电阻值发生变化，从而引起电路中电流和电压的变化．应用：空调、电冰箱、微波炉、消毒柜等．3．光敏电阻传感器：利用光敏电阻器的电阻值随光照的强度变化而改变的特点．无光照时，光敏电阻器的电阻值很大，有光照时，光敏电阻器的电阻值变小，从而引起电路中电流和电压的变化．应用：工业自动化控制、光电计数器等．4．红外线传感器：接收携带信息的红外线，转换成电信号，从而获得红外线辐射源的相关信息．应用：航空摄影、卫星遥感遥测、自动门、红外线测温仪、防盗防火警报器、家用电器遥控器等．5．另外还有压力传感器、生物传感器、气味传感器等．(2016·黄山高二检测)如图6­3­2所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )图6­3­2A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次【解析】R1为光敏电阻，当有光照射时，R1的阻值变小，R2上的电压变大，信号处理系统获得高电压．由题意知，当传送带上的物体挡住光时，信号处理系统获得低电压，这种电压高低交替变化的信号转化为相应的数字，实现自动计数的功能，达到自动计数的目的．【答案】AC自动计数器是利用光敏电阻对光的敏感特性将光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，并将电路中的电压用信号处理系统识别以达到计数的目的．2．按图6­3­3所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是________；用电吹风对热敏电阻加热一会儿，会发现小灯泡________，原因是________；停止吹风，会发现________；把热敏电阻放入冷水中会发现________．图6­3­3【解析】由于热敏电阻温度低时阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁．对热敏电阻加热其阻值减小后，电路电流变大，电磁铁把衔铁吸下后接通右侧电路，灯变亮．停止吹风小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高；把热敏电阻放入冷水后，温度降低，小灯泡熄灭．【答案】见解析【备课资源】(教师用书独具)信息化时代的“住房”上古之世，人们就“构木为巢，以避群害”．陕西西安半坡村发现的地面建筑，就是我们祖先的房子．经过了几千年的发展，从氏族部落到村落，房子建得越来越坚固、越来越漂亮了，但是那个时代人们日常交流的范围非常小．工业化的大生产促进了城市的发展，高楼大厦鳞次栉比，住房也不再是孤零零的建筑物．房子里通了水、电、煤气，有了电灯、洗衣机、电冰箱，机械替代了人的部分体力劳动．由于生活的便利，住在大楼里的邻居很少来往．人们更多地奔走于家和学习、工作的场所之间．在信息化的今天，住房除了水、电、煤气外，又有了与外界沟通信息的电话网、有线电视网、计算机互联网．人们可以在家里与遥远的朋友交流，钢筋水泥墙不再阻隔人们的交往了．人们不一定都住在拥挤的大城市，住在郊区仍然可以方便地跟办公室联系，实现家庭办公．实际上，信息化时代的房子已经联通了全世界．时尚的现代人，能在网上建立虚拟的家：用个人主页展示自己的风采和魅力．人们可以显现自己的爱好：如果你喜欢文学，可以把古今中外的名著全放在自己的“家”里，让与自己有相同爱好的伙伴阅读；如果你喜欢歌曲，可以收集从古典到最现代的歌曲，把“家”建造为歌曲的天堂；如果你喜欢体育……在虚拟的家中还可以展现自己的能力：如果把你的创造和发明放到网上，可以与同学、朋友交流……在信息时代，网上的“家”可以是一个人所有信息的“居所”．除了个人的“家”，还有更大的供“部落”活动的场所．你可以开办一个论坛，选择自己关心的话题畅所欲言，结识很多兴趣相近的朋友．虽然你们可能从来没有见过面，甚至居住在地球的两边，但是你们会为了同一幅漫画而开怀大笑，也会为了同一个感人的故事而流泪．当你遇到困难，这些看不到的朋友往往更能设身处地为你着想，给你一个“别出心裁”的建议．对于被高楼大厦隔离的人们，网络中的“家庭”温暖，实实在在地存在着．再比如，当发生了一起感人的爱国事件时，看着那些激昂的支持者的留言，特别是看到他们的IP地址来自世界各地，确实由衷地感到“海内存知己，天涯若比邻”．互联网使人们突破了地理上的局限和工业化产生的隔阂，给人们一个前所未有的、更广阔的自由交流空间.1．下列说法不正确的是( )A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器．这种传感器的作用是控制电路的通断C．电子秤所使用的测力装置是力传感器D．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量【解析】话筒的作用是将声音信号转换成电信号，所以A错，其余都正确．【答案】 A2．传感器被广泛的应用在日常生活中，下列用电器中，没有使用温度传感器的是( ) A．摇控器B．空调机C．电冰箱D．电饭锅【答案】 A3．电梯门不会夹伤人的手，是因为电梯门安装了什么传感器( )【导学号：31870043】A．温度传感器B．红外线传感器C．压力传感器D．生物传感器【解析】只有在电梯门上安装压力传感器时，才能使电梯门关闭时遇到障碍后再自动打开，不会夹伤人的手．【答案】 C4．在地震救援行动中，救援队借助“生命探测仪”可以发现深埋在废墟中的伤员，根据所学知识，你认为“生命探测仪”可能用到了( )A．红外线传感器B．压力传感器C．振动传感器D．电容传感器【解析】伤员被深埋在废墟中，借助红外线传感器可以感知人与周围环境的差别，且伤员与尸体的温度不同，借助探测仪可以探测到活着的被困人员，故应选A.【答案】 A学业达标测评(十九)(建议用时：45分钟)1．下列物理量中是电学量的是( )A．压力B．声音C．温度D．电流强度【解析】压力、声音、温度等都是非电学量，而电流强度是电学量．故选D.【答案】 D2．空调实际利用了下面哪种传感器( )A．压力传感器B．温度传感器C．光传感器D．磁传感器【解析】空调器中利用温度和湿度传感器分别“感觉”室内的温度和湿度的变化，故选B.【答案】 B3．火灾报警器使用的是( )A．光传感器B．温度传感器C．红外线传感器D．超声波传感器【解析】火灾时烟雾会使光线发生变化，引起传感器报警．【答案】 A4．电子秤使用的是( )A．超声波传感器B．温度传感器C．压力传感器D．红外线传感器【解析】电子秤的使用需要将被称物体对受压面的压力信息的大小转换成电信号处理，故C项正确．【答案】 C5．如图6­3­4是一个自动门的红外线传感器的安装示意图，下列说法正确的是( )图6­3­4A．当人进入位置“＋”时，传感器会启动门B．当人进入位置零时，电动门停止运动C．当人在位置“＋”、位置零以外时，门关闭D．此红外线传感器只能在白天应用【解析】利用红外线传感器可进行非接触测量，自然界几乎所有的物体都能辐射波长在0.76～1 000 μm的红外线，因此被广泛应用．人体能发射波长一定的红外线，当人走进传感器控制区域时，传感器就会动作，由于人体的温度大体恒定，故不管白天、晚上，所发射的红外线是一样的，都能使用．【答案】ABC6．普通电熨斗中用到的传感器是( )A．温度传感器B．生物传感器C．压力传感器D．声音传感器【答案】 A7．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是( )A．温度传感器B．压力传感器C．湿度传感器D．气体传感器【解析】交通警察用检酒器检测驾驶员呼气中酒精含量，使用了气体传感器．【答案】 D8．关于电子秤中应变式力传感器的说法中正确的是( )A．应变片是由导体材料制成的B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大，反之，变小C．传感器输出的是应变片上的电压D．外力越大，输出的电压差值也越大【解析】应变片多用半导体材料制成，故选项A错，B对．传感器输出的是上、下两应变片上的电压差，并且随着外力的增大，输出的电压差值也就越大，故C错，D对．【答案】BD9．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程．下列属于这类传感器的是( )A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器【解析】红外线报警器是当有人或物通过时，将红外线遮住，从而使得光信号被遮住，有光电效应则无电流通过，红外线报警器则通过另外的装置联系采取一定的动作．【答案】 A10．某学生在用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒温箱控制器没有故障．参照图6­3­5.下列对故障判断正确的是( )恒温箱温度自动控制系统示意图图6­3­5A．只可能是热敏电阻出现故障B．只可能是温度设定装置出现故障C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障D．可能是加热器出现故障【解析】从题图中所给的电路结构可以推断，如果加热器出现故障，则无法工作，温度不会持续升高，所以选项D错误．如果热敏电阻出现故障，对温度变化没有反应，可能导致温度持续升高；如果温度设定装置出现故障，对热敏电阻所测量的温度变化不能作出正确判断，控制器就不会控制加热器停止加热，也会导致温度持续升高，所以选项C正确，选项A、B错误．【答案】 C11.如图6­3­6所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断( )图6­3­6A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能确定θ和θ′的关系【解析】当用手挡住部分光线时光敏电阻阻值变大，由于多用电表Ω档的0刻线在右侧，随着电阻变大指针偏角变小，则有θ′<θ.【答案】 B12．完成人类的五种感觉与有关传感器的对应关系(连线)．【解析】光传感器(视觉)，气味传感器(嗅觉)，声音传感器(听觉)，味觉传感器(味觉)，压力传感器(触觉)．【答案】见解析。

第2节 走进信息时代1.(1)古代，信息传递：烽火狼烟，击鼓鸣金，飞鸽传书．(写出三种)(2)电磁波信息传播的主要形式为：①电磁波空间传播；②人造地球卫星；③光纤通讯．信息传播速度接近光速，传播方式得以广泛应用． 2．思考判断(1)电报是1837所莫尔斯发明的．(√) (2)电话是1876年爱迪生发明的．(×)1.(1)微波通信：优点是通信容量大、传输稳定、抗灾能力强；缺点是只能采用空间波传播，必须用中继站的方法增加通信距离．(2)卫星通信：优点是覆盖面大、通信距离长，不受地理环境限制．主要分为国际卫星通信、区域卫星通信、国内卫星通信．(3)光纤通信：优点是频带宽、容量大、中继距离长、抗干扰性好、保密性强等．它是人类信息传输史上一次大的革命．(4)移动通信：指移动体之间或移动体与固定体之间的通讯，目前进入公用电话网的移动通信主要有蜂窝移动电话、无线寻呼、无绳电话3种．(5)因特网是连接千百万台用于商店、学校及研究机构的计算机的全球性网络． 因特网和其他小网络连接在一起被称为信息高速公路．(6)负面影响①信息数量超过了信息所能处理或应用的水平．②过时、有害信息泛滥成灾．③网络信息的安全性下降，知识产权的保护十分困难．2．思考判断(1)GPS是利用3颗卫星组成的全球定位、导航及授时系统．(×)(2)微波中继站类似于接力赛跑，将信息越传越远．(√)3．探究交流你知道世界上有哪些卫星定位系统吗？【提示】目前有美国的GPS，俄罗斯的“格洛纳斯”系统，中国和欧洲合作研制的“伽利略”系统，我国自主研制开发的“北斗”卫星导航定位系统．1．微波通信要靠什么来实现远距离传输？【提示】中继站．2．光纤通信的原理是什么？【提示】使用激光技术和全反射技术．1．微波通信由于微波传播只能采用空间波的传播方式，因此靠中继站接力来实现微波信号远距离传输．(1)中继站的功能：接收前站传来的信号，加上能量经放大后向下一站发射．(2)微波通信的特点：通信容量大、传输稳定、抗灾能力强等．(3)数字微波通信的特点：噪声小、频带宽、上下话路方便、更加经济可靠．2．卫星通信通信卫星系统由卫星和卫星通信地球站组成，同步卫星在地球赤道上空36 000 km，相对地面静止．(1)卫星作为中继站，将地面传来的微波信号放大后再发射回地球．理论上只需三颗等距离同步卫星就可实现全球覆盖．(2)卫星通信的特点：覆盖面大、通信距离长、不受地理环境限制、投资少、见效快等．(3)GPS是利用6个轨道上24颗卫星组成的全球定位、导航及授时系统．3．光纤通信把信号加在激光上在光导纤维中传输．(1)光纤通信的原理：采用可高速调制的激光光源，利用被调制的激光在用高纯度的石英玻璃制成的细如发丝的光纤材料内不断发生全反射，将信号传向终端．(2)光纤通信的特点：频带宽、容量大、中继距离长、抗干扰性好、保密性强、成本低、传输质量高等．4．移动通信移动通信是指在移动体之间或移动体与固定体之间的通信．(1)移动电话机既是一个电磁波发射器，又是一个电磁波接收器，可以拨打电话，也能够接听电话．(2)基站：帮助移动电话机转接信号的功率较大的固定的无线电台叫基站，基站与电话交换机相连，移动电话与其他用户通话时要通过基站．移动通信的基地台是按蜂窝结构布局的，这种布局可以增加电磁波覆盖的有效面积，避免基地台的重复建设，因而移动电话也称为“蜂窝移动电话”．(3)使用移动电话要讲究场合，注意安全，防止电磁辐射．上课、考试、乘坐飞机、进入加油站不要使用移动电话．关于同步卫星，以下说法中正确的是( )A．同步卫星的转动周期和地球的自转周期相同B．同步卫星和月球一样每天绕地球一周C．同步卫星固定在空中一直不动D．同步通信卫星作为传播微波的中继站，地球上只要有两颗就能覆盖全世界【审题指导】根据同步卫星的特点进行分析．【解析】所谓地球同步卫星，即指卫星绕地球转动的周期与地球的自转周期相同，与地球同步转动，且在赤道上空的某地，站在地球上观看(以地球本身为参照物)它在空中的位置是固定不动的，所以它可以代替微波中继站来进行电磁波的中转作用．全世界只要有三颗这样的卫星(当然位置要选定好)就可以满足全世界的需求，正确答案只有选项A.【答案】 A下列各种通信方式不属于现代通信的是( )A．卫星通信B．互联网(有线网络和无线网络)C．战场上的八百里加急D．光纤通信【解析】由于卫星通信、互联网、光纤通信是二十世纪末逐渐发展起来的用电磁波传输信息的通信方式，属于现代通信，而战场上的八百里加急是一种古代通信方式．【答案】 C【备课资源】(教师用书独具)电磁辐射对人体伤害知多少电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和积累效应等.1．热效应：人体内70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到身体其他器官的正常工作．2．非热效应：人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁波的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场就遭到破坏，人体正常循环机能会遭受破坏．3．累积效应：热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态或危及生命．对于长期接触电磁波辐射的群体，即使功率很小，频率很低，也会诱发想不到的病变，应引起警惕！各国科学家经过长期研究证明：长期接受电磁辐射会造成人体免疫力下降、新陈代谢紊乱、记忆力减退、提前衰老、心率失常、视力下降、听力下降、血压异常、皮肤产生斑痘、粗糙，甚至导致各类癌症等；男女生殖能力下降、妇女易患月经紊乱、流产、畸胎等症．随着人们生活水平的日益提高，电视、电脑、微波炉、电热毯、电冰箱等家用电器越来越普及，电磁波辐射对人体的伤害越来越严重．但由于电磁波看不见，摸不着，感觉不到，且其伤害是缓慢、隐性的，所以尚未引起人们的广泛注意．家用电器尽量勿摆放于卧室，也不宜集中摆放或同时使用．看电视勿持续超过3小时，并与屏幕保持3米以上的距离；关机后立即远离电视机，并开窗通风换气，用洗面奶或香皂等洗脸．用手机通话时间不宜超过3分钟，通话次数不宜多．尽量在接通1～2秒钟之后再移至面部通话，这样可减少手机电磁波对人体的辐射危害．具有防电磁波辐射危害的食物有：绿茶、海带、海藻、裙菜、卵磷脂、猪血、牛奶、甲鱼、蟹等动物性优质蛋白等.1．下列传播信息的方式中，传递信息最快的是( )A．利用古代的驿站的形式传播B．利用发电报的形式传递信息C．利用打电话的形式传播D．飞鸽传书【解析】选项A、D是古代传递信息的方式，信息量少且传递慢；发电报还要解码；而电话却是可以直接通话的，故打电话最快．【答案】 C2．比较下列各类传递信息的方法，在相同时间内能传递信息最多的是( )A．电话B．电报C．书信D．可视电话【解析】电话只传递声音，电报、书信只传递文字，可视电话声音、文字、图像均可传送，所以可视电话传递信息最多．【答案】 D3．如图6­2­1所示是地球上的人利用卫星进行通讯的示意图，结合示意图简要说明卫星通信的原理．图6­2­1【解析】通信客户将信号发至地方站1，从地方站1发出无线电信号，这个微弱的信号被卫星天线接收后，首先在通信转发器中放大、变频，最后再由通信卫星天线把放大后的无线电波发向地方站2，地方站2再将信号发到通信客户．【答案】见解析学业达标测评(十八)(建议用时：45分钟)1．发明电话的是( )A．莫尔斯B．爱迪生C．赫兹D．贝尔【解析】由人类“通讯”历程史可知，贝尔发明了电话，故D正确．【答案】 D2．光纤通信具有的优点是( )A．频带宽，容量大 B．中继距离长C．抗干扰性好，保密性强D．传输质量高，成本也高【解析】光纤通信由于具有频带宽、容量大、中继距离长、抗干扰性好，保密性强、成本低、传输质量高等许多优点，成为当今世界最有发展前途的通信技术，故A、B、C正确．【答案】ABC3．大量信息的存储和多用户的使用，对信息安全提出了严峻的挑战，下列四项中对计算机系统的信息危害最大的是( )A．内存大小 B．计算机病毒C．电脑的存储速度D．电脑的计算速度【解析】由于网络的巨大开放性，信息安全将会受到严重危害，其中计算机病毒像“幽灵”一样笼罩在广大计算机用户心头，给人们造成巨大的心理压力，极大地影响了现代计算机的使用效率，由此带来的无形损失是难以估量的．【答案】 B4．在下列装置中，既能发射又能接收电磁波的是( )A．收音机 B．移动电话C．固定电话D．电视机【解析】收音机和电视机只能接收电磁波，固定电话接收和发送的是电流信号，只有移动电话可发射和接收电磁波．【答案】 B5．在光纤通信中，用来传递信息的光应该是( )A．普通光源发出的光 B．太阳光C．激光D．以上三种光【解析】激光具有很好的单色性和方向性，是理想的通信光源．【答案】 C6．关于信息高速公路，下列说法正确的是( )A．信息高速公路是为邮车设计的专用公路B．信息高速公路是车辆可高速通行的公路C．信息高速公路是由光纤、卫星与微波通信等技术与设备组成的高速信息传输通道D．信息高速公路上信息传播速度接近超音速飞机的速度【解析】信息高速公路是由光纤、卫星与微波通信等技术与设备组成的高速信息传输通道，故A、B错C对，信息高速公路上信息的传播速度接近光速，故D错．【答案】 C7．数字信号比模拟信号具有的优点是( )A．抗干扰能力强 B．容易加密C．便于计算机处理D．传输简单【解析】数字信号比模拟信号具有的优点是抗干扰能力强，容易加密和便于计算机处理．【答案】ABC8．光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务．目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络．下列说法正确的是( ) A．光纤通信利用光作为载体来传播信息B．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝【解析】光纤通信是把信号加在激光上在光导纤维中传输，广泛应用的光导纤维是一种非常细的石英玻璃丝，光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理，故A、D正确，B、C错误．【答案】AD9．北京广播电台发射“中波”段某套节目的信号、家用微波炉中的微波、VCD机中的激光(可见光)、人体透视用的X射线，都是电磁波，它们的频率分别为f1、f2、f3、f4，由小到大排序正确的是( )A．f1>f2>f3>f4B．f1<f2<f3>f4C．f1<f2<f3<f4D．f1>f2<f3<f4【解析】在电磁波谱中用于广播的无线电波频率最低，其次是微波、可见光、X射线，故其由小到大的顺序应为f1<f2<f3<f4，C正确．【答案】 C10．下列关于各种家用电器性能的判断中，正确的是( )A．空调机和电风扇都可以降低室温B．微波炉产生的微波是波长很短的机械波C．电视机和收音机都能接收电磁波D．电冰箱的单位耗电量夏天和冬天一样多【解析】A项错误，空调机能降低室温，电风扇只能使室温升高．B项错误，微波炉产生的是高频电磁波，不是机械波．C项正确，电视机和收音机都能接收电磁波．D项错误，由于冬天和夏天的被冻食物的初温不同，所以降温程度不同，因而单位耗电量不同．【答案】 C11．20世纪90年代中期，世界最大的计算机互联网——因特网出现了爆炸式的发展，数据通信的业务量飞速发展，以因特网为基础的信息业务将从根本上改变我们的生活和工作方式，请你谈谈互联网对我们生活的影响．【答案】互联网的积极作用已家喻户晓，消极作用正逐步暴露．人们的交流越来越频繁、便利，互联网使人类进入了信息社会，信息的获取、加工、储存、传播越来越方便容易，提高了社会生产力水平，改变了人们的生产、生活甚至思维的方式．但是，也使原本完全不同的文化正日益融合同化，“文化生态”面临失衡，“文化的多样性”受到挑战，而且发达国家正利用其掌握的高新技术，在“全球经济一体化”的口号下，向世界各地输出他们的文化、思想、价值观念，并进一步影响着世界政治经济格局的变迁．。

2021鲁科版选修第一节《磁场》word教案高二年级物理备课组教案主备人：林汉中成员：领导：教学内容磁．（演示磁化过程/通过加热或敲击能够使磁化的物体退磁）2、磁场：老师（0.5分钟）：请同学们摸索：磁体对铁一类物质的作用力也是、非接触力？学生摸索并抢答（2分钟）：磁体对铁一类物质的作用力也是非接触力，因此我们也能够用电场的相关知识认定，这种力也是通过磁场来传递的。

我们了解磁场，也要象电场一样，先要了解哪些物质会产生磁场。

老师（0.2分钟）：如何描述磁场？学生摸索讨论并抢答（4分钟）：磁场对哪些物体会产生磁力，这些磁力的大小和方向有何规律等等。

哪些物体周围会形成磁场呢？（学生讨论抢答，并给出判定的理由）板书：2、磁场：①磁体周围存在磁场，磁场是物质存在的另一种形式，是一种客观存在。

由于小磁针的指南指北性说明地球也会对磁针产生磁力，因此说明地球是一个大磁体．②地球也是一个大磁体，周围存在着地磁场。

学生：阅读书P94 第3小节（5分钟），体会地磁场的方向和分布。

明白磁偏角的存在。

老师演示实验（2分钟）：（DISLab--磁传感器）初中学过奥斯特实验，电流也会使小磁针受力偏转，因此电流周围也有磁场。

③电流周围空间存在磁场．（奥斯特实验说明了这一点电能生磁）老师演示实验（1.5分钟）：：磁体对小磁针的作用；电流对小磁针的作用．师生共同推理分析（1.5分钟）：电流周围空间存在磁场，电流是大量运动电荷形成的，而静止电荷周围空间没有磁场．因此运动电荷周围空间也有磁场．学生小结磁场存在于？（1分钟）：磁场存在于磁体、电流、运动电荷周围的空间．老师（1分钟）：请大伙儿摸索一下，我们又是用什么方法来检测出磁体、通电导线、地球以及运动电荷周围有磁场存在的呢？联系电场的学习，你有什么收成呢？学生讨论抢答（4分钟）：——能够用小磁针来检测，电场则是用试探电荷受力来检测。

研究电场和磁场具有类似的方法。

电场是静止电荷形成的，而运动的电荷周围既有电场，又有磁场。

学业分层测评(十七) 电磁波载息传万里(建议用时：45分钟)[学业达标]1．关于电磁波，下列说法正确的是( )A．光不是电磁波B．电磁波需要有介质才能传播C．只要有电场和磁场，就可以产生电磁波D．真空中，电磁波的传播速度与光速相同【答案】 D2．电视各频道所用的传递图像信号的电磁波波段属于( )A．长波B．中波C．短波D．微波【解析】因为微波段是利用空间波传播的，空间波在传输过程中受外界干扰最小，在视频传输、移动电话等方面很适合应用．故电视信号应用微波．【答案】 D3．下列各组电磁波，按波长由长到短的正确排列是( )A．γ射线、红外线、紫外线、可见光B．红外线、可见光、紫外线、γ射线C．可见光、红外线、紫外线、γ射线D．紫外线、可见光、红外线、γ射线【解析】在电磁波谱中，电磁波的波长从长到短排列顺序依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由此可判定选项B正确．【答案】 B4．下列说法错误的是( )A．电磁波的传播过程也是能量传播过程B．电磁波是一种信息C．卫星通信是依靠电磁波实现信息传递的一种方式D．无线电广播依靠无线电波传播信息【解析】电磁波产生于变化的电磁场，是一种物质，具有能量，因此，电磁波向外传播的过程包含着能量的向外传播，故选项A正确；电磁波的强弱、频率的变化包含着某种信息，而电磁波本身并不是信息，只是一种信息的载体，故选项B错误；电磁波理论的发展、完善使利用电磁波传递信息成为现实，常见的方式有无线电广播通信、卫星通信、移动通信等，所以只有选项B错误．【答案】 B5．当电磁波的频率增加时，它在真空中的速度将( )A ．减小B ．增大C ．不变D ．以上都不对【解析】 任何频率的电磁波在真空中的传播速度都相同．【答案】 C6．(多选)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz 至1 000 MHz 的范围内．下列关于雷达和电磁波的说法正确的是( )A ．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m 至1.5 m 之间B ．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C ．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D ．波长越短的电磁波，反射性能越强【解析】 真空中电磁波的传播速度为3.0×108 m/s.由v ＝λf 得λ1＝3.0×108200×106 m ＝1.5 m ，λ2＝3.0×1081 000×106 m ＝0.3 m ，所以A 正确；周期性变化的电场或磁场才能产生电磁波，B 错误；测出电磁波从发射到接收的时间，由s ＝vt 求出传播距离进而求出雷达和目标的距离，C 正确；波长越短的电磁波，遇到障碍物越不容易发生衍射现象，因而反射性能越强，D 正确．【答案】 ACD7．(多选)关于长波的下列说法中正确的是( )A ．长波是电磁波谱中波长最短的电磁波B ．长波能够很好地绕过几乎所有的障碍物，最适合的传播方式是地波传播C ．电离层对长波的反射作用和吸收作用都很强D ．长波的波长长、频率低；电磁辐射强度越小，对人的危害就越小【解析】 长波的波长最长，因此选项A 不正确．波长越长，越容易绕过各种障碍物，电离层的反射作用越明显，电离层的吸收作用越强，因此，B 、C 是正确的．电磁波的辐射强度越大，波长越短，频率越高，与电器的距离越近，接触时间越长，对人体的危害就越大，因此D 答案是正确的．【答案】 BCD8．宇航员在太空离开航天飞机的密封舱从事修复卫星等工作时，必须通过无线电对讲机交谈传递信息，这是因为( ) 【导学号：18152122】A ．宇航员穿着全封闭式增压宇航服，他们之间无法直接对话B ．舱外宇航员和航天飞机内的宇航员之间相隔距离较远C ．在远离地面的太空没有空气D ．利用无线电波传递信息较慢【解析】 电磁波能在真空中传播，而声波则需要介质才能传播，所以宇航员在没有空气的太空中交流必须利用电磁波来完成．【答案】 C[能力提升]9．波长为300 m 的电磁波，以下分析正确的是( )A ．它的传播速度总是3×108m/sB ．它的频率是106 HzC ．它在水中传播的波长仍为300 mD ．它在水中传播时的频率大于106 Hz 【解析】 该电磁波的频率f ＝c λ＝3×108300Hz ＝106 Hz ，B 对，在水中波速和波长变小，而频率不变．【答案】 B10．手机放在电视机旁边，当有电话来时，电视机画面会出现一些“雪花”，这是为什么？并且长时间通话，有出现头晕的情况，这是为什么？【解析】 手机信号是以微波形式发射和接收的，放在电视机旁的手机接收信号时，干扰了电视机对电磁波的接收．长时间通话出现头晕这是因为长时间通话受到过量电磁辐射对人体会造成危害．【答案】 见解析11．物理学在国防科技中具有重要的意义．例如在导弹拦截试验中利用卫星把甲导弹发射的信息经过地面控制站传到指挥部，通信距离(往返)达16万千米，通信所用时间为________s ．甲导弹飞行时间为7 min ，而卫星把信息经过地面控制站传到指挥部，从指挥部发出指令到乙导弹雷达系统需要5 min ，乙导弹从发射到击中甲导弹的过程必须在2 min 内完成．乙的雷达有效距离为150 km ，雷达从发出电磁波到接收到电磁波的最长时间为________s ，从发现到击中目标有1 min 就够了．从以上可看出，可以轻松进行拦截，这与通信时间极短有很大关系．【解析】 因为电磁波传播的速度v ＝3×108 m/s ，故通信所用的时间t 1＝s v ＝1.6×1083×108 s≈0.53 s，雷达从发出电磁波到接收到电磁波最长时间为t 2＝1.5×105×23×108 s ＝10－3 s. 【答案】 0.53 10－312．“为了您和他人的安全，请您不要在飞机上使用手机和手提电脑”，这句提醒警示语是坐过飞机的乘客都听到过的语言．因为有些空难事故就是由于某位乘客在飞机的飞行中使用手机所造成的.1996、1998年都出现过此类事件，1999年广州白云机场飞机降落时，机上有四位旅客同时使用了手机．使飞机降落偏离了8度，险些造成事故．根据资料回答问题：请问为什么在飞机上不能使用手机和手提电脑呢(包括游戏机)?【导学号：18152123】【解析】由于手机在使用时要发射电磁波，对飞机产生电磁干扰，而飞机上的导航系统是非常复杂的，抗干扰能力不是很强，所以如果飞机上的乘客使用了手机，对飞机导航系统产生电磁干扰，那么后果将十分可怕．所以，在飞机上不要使用手机和手提电脑(包括游戏机)．【答案】见解析。

第6章电磁波与信息时期[自我校对]①红外线②紫外线③中波④天波⑤电视⑥信号⑦卫星通信⑧电信号⑨处置电路电磁波的传播与机械波的问题电磁波本身是物质，传播不需要介质，各类频率的电磁波在真空中的传播速度都相同，在介质中的传播速度与频率有关．而机械波的传播必需靠介质，传播速度由介质决定，不能在真空中传播．一人看到闪电 s 后又听到雷声．已知空气中的声速约为330～340 m/s ，光速为3×108 m/s ，于是他用 s 除以3很快估算出闪电发生位置到他的距离为4.1 km.按照你所学的物理知识可以判断( )A ．这种估算方式是错误的，不可采用B ．这种估算方式可以比较准确地估算出闪电发生位置与观察者间的距离C ．这种估算方式没有考虑光的传播时间，结果误差很大D ．即便声速增大2倍以上，本题的估算结果仍然正确【解析】 光速和声速相差很大，光在传播约 km 的距离时，所需的时间超级少，对于估算来讲完全可以忽略．声速v ＝340 m/s ＝ km/s ，所以由匀速直线运动的公式可得x ＝vt ＝ t ≈t3km. 显然声速加倍后再也不成立．【答案】 B 家用电器类问题弄明白，但在利用每一种家用电器之前要阅读说明书，做到安全利用．但对于较为简单的能做到了解原理更好，以提高自己的科学素养．家用微波炉是一种利用微波的电磁能加热食物的新型灶具，主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、外壳等组成．接通电源后，220 V 交流电经变压器，一方面在次级产生 V 交流电对磁控管加热，同时在次级产生2 000 V 高压电经整流回到磁控管产生频率为2 450 MHz 的微波，微波输送至金属制成的加热器(炉腔)，被来回反射，微波的电磁作用使食物内分子高频地运动而使食物加速受热，并能最大限度地保留食物中的维生素．有下列说法：①微波是振荡自由电子运动而产生的 ②微波是原子外层电子受到激发而产生的 ③微波炉变压器的电压转变比为11100④利用微波加热食物是因为微波比红外线有更强的热作用上述说法正确的是( )A ．②③B ．①③C ．③④D ．①④【解析】 微波属于无线电波，是振荡电路中自由电子的运动产生的，故①对②错；由变压原理知变压比为220 V 2 000 V ＝11100，故③对；在各类电磁波中，具有显著热作用的是红外线，而微波加热食物的原理是微波的频率更接近食物分子的固有频率，使食物分子产生共振，故④错，应选B.【答案】 B热敏电阻的型号及其特点1.电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器．2．热敏电阻器可按电阻温度特性、材料、结构、工作方式、工作温度和用途进行分类． 热敏电阻器的分类分类方式类别 电阻温度特性正温度系数、负温度系数 材料金属、半导体(单晶、多晶、陶瓷) 结构珠状、片状、杆状、膜状 工作方式直热式、旁热式 工作温度常温、高温、低温 用途 测温控温、辐射能(功率)测量、稳压(稳幅)等3.(1)利用电阻—温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿；(2)利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用；(3)利用不同媒质中热耗散特性的不同测量流量、流速、液面、热导、真空度等；(4)利用热惯性作为时间延迟器．图6­1是测试热敏电阻R 的实验电路图，滑动变阻器调节到某必然值，实验中观察到当温度升高时灯更亮．对实验现象分析正确的有( )图6­1A．电路中电流减小了B．电路中电流增大了C．温度升高，热敏电阻的阻值增大D．温度升高，热敏电阻的阻值减小【解析】灯更亮，说明电路中的电流变大了，B项正确；由电压一按时，电流、电阻的关系知，温度升高时，电流变大，说明热敏电阻的阻值减小．【答案】BD章末综合测评(六) 电磁波与信息时期(分值：100分时间：60分钟)一、选择题(本题共8个小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全数选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分．)1．电视机遥控系统中接收信号的设备用的是哪一种类型的传感器( )A．电容式传感器B．电感式传感器C．电压式传感器D．红外线传感器【解析】电视机遥控是通过红外线的发射和接收实现的，故选D.【答案】 D2．电磁波与咱们的生活密切相关．下列关于电磁波及其应用的说法中正确的是( ) A．电磁波不会产生污染B．电磁波不能在真空中传播C．电饭煲是利用电磁波来加热食物的电器D．雷达是利用电磁波测定物体位置的无线电设备【解析】电磁波会污染人类生活空间，给人类带来麻烦，对人体健康组成要挟，故A 错．电磁波能在真空中传播，B错．电饭煲是利用电流的热效应工作的，C错．雷达是利用电磁波工作的，D对．【答案】 D3．敏感元件产生的电信号很弱，常混杂有干扰信号，需要进行放大和滤波处置．那么，需要下列哪一种设备来完成这样的功能( )A．敏感元件B．计算机C．显示屏幕D．模拟电路【解析】由敏感元件产生的电信号是很微弱的，常混杂有干扰信号，为了方便处置，首先要将信号进行放大和滤波处置，这个工作由附加的模拟电路来完成，通过处置的模拟信号随后转换成数字信号，输入微型处置器或计算机，故D项正确．【答案】 D4．下列关于无线电波的叙述正确的是( )A．无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波B．无线电波在任何介质中传播速度均为×108 m/sC．无线电波不能产生干与和衍射现象D．无线电波由真空进入介质传播时，波长变短【解析】无线电波的波长是从几十千米到几毫米的电磁波，故选项A正确；干与、衍射是一切波都具有的特性，故选项C错误；无线电波由真空进入介质时，波速变小，故选项B错误；由v＝λf知，频率不变，波速变小，波长变短，故选项D正确．【答案】AD5．关于雷达的特点，下列说法正确的是( )A．雷达所用无线电波的波长比长波的波长更长B．雷达只有持续发射无线电波，才能发现目标C．雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离D．雷达在能见度低的黑夜将无法利用【解析】雷达所用无线电波是微波波段，波长比短波波长短，A错误，雷达发射脉冲信号测距离，其结果可从显示屏上直接读出，B、D错误，C正确．【答案】 C6．当电冰箱的电路接通或断开时，可从周围的收音机入耳到“喀喀”的杂音，这是因为( )A．电路通、断时，发出的声音被收音机所接收B．电路通、断时，发出的电流被收音机所接收C．电路通、断时，发出的电磁波被收音机所接收D．电路通、断时，发出的振荡电流被收音机所接收【解析】当电冰箱的电路接通或断开时，会产生必然频率的电磁波，当被收音机接收到就会听到“喀喀”的杂音．【答案】 C7．如图1所示是一种油箱内油面高度检测装置的示用意．图中油量表由电流表改装而成，金属杠杆的一端接浮标，另一端触点O接滑动变阻器R.当油箱内油面下降时，下列分析正确的有( )图1A．触点O向下滑动B．触点O向上滑动C．电路中的电流增大了D．电路中的电流减小了【解析】当滑箱内油面下降时，浮标下降，由杠杆可以看出触点O向上滑动，变阻器R的阻值变大，电流减小，所以选项BD正确．【答案】BD8．数字跑道已在北京奥运会田径竞走、跳远和三级跳等重点奥运项目中投入利用，数字跑道和数字跑鞋为运动健儿们在科学训练和比赛中发挥了踊跃作用．该跑道采用了大面积柔性压力阵列传感器、现场总线网络和散布式信息处置技术，可实时检测运动员步频、步距、足部触地时间、离地时间、速度、发力大小、发力角度等信息，在此基础上构建了训练信息收集和技术诊断分析系统，为田径项目提供了一种全新的科学化训练平台．下列关于数字跑道的说法正确的是( )A．传感器需要有敏感元件和转换电路等组成B．压力阵列传感器应该是一种力电传感器C．奥运会中应用的传感器智能化程度很高，直接感应的是电学量，不需要力电转换D．奥运会中应用的传感器智能化程度虽然很高，但传感器都是将非电学量转换为电学量【解析】按照题目情景叙述，跑道上利用的是压力传感器，所有的传感器都要先通过敏感元件收集信息，然后再由转换电路将收集到的力、热、光等非电学量转换为便于测量的电压或电流等电学量．当转换电路采用计算机进行信息处置，并输出数字信息时，这种传感器就可以够称得上是智能传感器了．【答案】ABD二、非选择题(本题共4个小题，共52分，解承诺写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分．有数值计算的题，答案中应明确写出数值和单位．) 9．(12分)下面列出了一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理知识(用A、B、C……表示)，请将相应的字母填在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．(1)X 光机：________；(2)紫外线灯：________；(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________．A ．光的全反射B ．紫外线有很强的荧光效应C ．紫外线有杀菌消毒作用D ．X 射线有很强的贯穿能力E ．红外线有显著的热作用F ．红外线波长较长易发生衍射【解析】 (1)X 光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大伤害的X 射线，选择选项D.(2)紫外线灯主如果用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择选项C.(3)“神灯”又称红外线灯，主要用于增进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，令人体局部受热，血液循环加速，因此选择选项E.【答案】 (1)D (2)C (3)E10．(8分)利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况，如图2(甲)所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B 能接收到发光元件A 发出的光．每当工件挡住A 发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图2(乙)所示，若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为 m ，则传送带运动的速度是________ m/s ；该传送带每小时输送________个工件．图2【解析】 由图(乙)可知，传送带每 s 内传送1个工件，每1 s 内传送两个工件． 传送带的速度v ＝s t＝错误!＝ m/s.每小时输送工件数为2×3 600＝7 200(个)．【答案】 7 20011．(16分)要完成以下工作，你以为要用什么传感器？(1)电子秤称量物体的重力；(2)恒温孵化器要维持禽蛋的温度在必然范围内；(3)楼道自动开关的功能是：晚上，有人通过楼道，开关自动接通；白天，无论是不是有人通过楼道，开关都是断开的．【解析】 (1)电子秤称量物体的重力所用的传感器是压力传感器．(2)恒温孵化器要维持禽蛋的温度在必然范围内，所用的传感器是双金属温度传感器．(3)楼道自动开关所用的传感器是光敏声控传感器．【答案】 观点析12．(16分)某雷达工作时，发射电磁波的波长为λ＝20 cm ，每秒脉冲数n ＝5 000，每一个脉冲持续时间t ＝ μs，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦查距离是多少？【解析】 一般在空气中传播时，电磁波的传播速度就以为等于光速c ＝×108m/s. 由公式c ＝λf 得： f ＝c λ＝×109 Hz. 雷达工作时发射电磁脉冲，每一个脉冲持续时间t ＝ μs ，在两个脉冲时间距离内，雷达必需接收反射回来的电磁脉冲，不然会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量．设最大侦查距离为s ，则2s ＝c ·Δt ，而Δt ＝15 000s ＝200 μs ≫ μs(脉冲持续时间可以略去不计)，所以s ＝c ·Δt 2＝3×104 m. 【答案】 f ＝×109 Hz 最大的侦查距离为3×104 m模块综合测评(满分：100分 时间：90分钟)一、选择题(本题共10个小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全数选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分．)1．真空中有两个静止的点电荷，它们之间的作使劲为F ，若它们的带电荷量都增大为原来的2倍，距离减小为原来的1/2，它们之间的彼此作使劲变成( )A ．F /2B ．FC ．4FD ．16F【解析】 设两点电荷的带电荷量别离为Q 1、Q 2，距离为r ，由库仑定律可知F ＝k Q 1Q 2r 2，F ′＝k 2Q 1·2Q 2r22＝16k Q 1Q 2r 2＝16F ，故D 选项正确． 【答案】 D2．有一电子线路中利用的小变压器，变压比为220 V 60 V，由于使历时间长了分不清原、副线圈，其外形如图1所示，现要作为降压变压器利用，则电源(220 V)应接在( )图1A ．ab 两头B ．cd 两头C ．ac 两头D ．bd 两头【解析】 由变压器结构原理可知，线圈中的电流越大，应当用越粗的导线，在降压变压器中，原线圈的匝数多于副线圈的匝数，即n 1>n 2，又I 1I 2＝n 2n 1，所以I 2>I 1，说明通过电流大的(I 2)线圈应是副线圈，导线相应要粗些，由图知，ab 线较粗，故输入电压(220 V)应接cd 两头．故正确答案为B.【答案】 B3．下列关于磁通量的说法正确的是( )A ．放在匀强磁场中的平面垂直于磁场方向时，穿过平面的磁通量最大B ．放在匀强磁场中的平面平行于磁场方向时，穿过平面的磁通量最大C ．穿过线圈的磁通量为零，则该处的磁感应强度必然为零D ．磁通量发生转变，必然是磁场发生转变引发的【解析】 当线圈平面与磁场方向平行时，穿过线圈的磁通量为零，但该处的磁感应强度不为零，所以B 、C 错误；引发磁通量转变的可能是平面的面积转变，也可能是磁场或平面与磁场方向间的夹角转变，故D 错误．【答案】 A4．如图2所示是某个磁场的磁感线散布，则A 点和B 点的磁感应强度的大小关系是( )图2A．A点的磁感应强度大B．B点的磁感应强度大C．A点的磁感应强度等于B点的磁感应强度D．无法肯定【解析】磁感线散布的疏密反映了磁场的强弱，由题图可知，A点的磁感应强度较大，故A项正确．【答案】 A5．下面列出了不同品牌的电视机、电扇、空调机和电冰箱铭牌上的主要项目，试判断正常工作时，其中功率最大的是( )【解析】由题意可知，电视机正常工作时的功率为85 W，电冰箱正常工作时的功率为70 W，电扇正常工作时的额定功率为65 W．而空调机正常工作时的功率为P空调＝IU＝220× W＝1 364 W，故功率最大的为空调机．【答案】 D6．“嫦娥一号”卫星上装有8种24件探测仪器，其中可能有( )A．味觉传感器B．气体传感器C．听觉传感器D．视觉传感器【解析】“嫦娥一号”月球卫星是为探测月球而发射的在轨卫星，而月球上无气体，所以不需要气体传感器和听觉传感器，固然也用不到味觉传感器，真正需要的是为月球“画像”的视觉传感器——立体相机．【答案】 D7．关于电磁感应，下列说法中正确的是( )A．导体相对磁场运动，导体内必然会产生感应电流B．导体做切割磁感线的运动，导体内必然会产生感应电流C．闭合电路在磁场中做切割磁感线的运动，电路中必然会产生感应电流D．穿过闭合电路的磁通量发生转变，电路中必然会产生感应电流【解析】电路中产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生转变，故D正确．【答案】 D8．如图3所示，通电硬直导线ab平行条形磁铁放置，导线可以在空中自由运动，其中的电流方向由a到b，则导线的运动情况为( )图3A．a端转向纸里，b端转向纸外，且远离磁铁B．a端转向纸里，b端转向纸外，且靠近磁铁C．a端转向纸外，b端转向纸里，且远离磁铁D．a端转向纸外，b端转向纸里，且靠近磁铁【解析】由安培定则可知，通电导线下面的磁场垂直纸面向里，所以N极受到向里的磁场力，S极受到向外的磁场力，N极和S极离开纸所在的平面后，由直导线磁场的散布可知N极和S极都受到向上的磁场力，故选项D正确．【答案】 D9．如图4所示，金属导线框ABCD垂直于匀强磁场磁感线，磁感线垂直于纸平面，下列哪一种情况下线框中有感应电流( )图4A．线框在图示平面匀速运动B．线框在图示平面加速运动C．线框垂直纸面运动D．线框绕AB边转动【解析】线框在纸面内无论匀速仍是加速运动，穿过线框的磁通量都不变，线框垂直于纸面运动时，磁通量也不变，故A、B、C所述情况下均无感应电流产生，线框绕AB边转动时，磁通量不断转变，有感应电流产生，故D选项正确．【答案】 D10．下面是某电热水壶的铭牌，由此可知该电热水壶正常加热1 min产生的热量为( )电热水壶型号SP－356A额定电压220 V额定功率 1 800 W额定频率50 Hz额定容量 1.5 L广州市兆利企业有限公司J B．×104C．×104 J D．×105 J【解析】由电热水壶铭牌上的技术参数可知，额定功率P＝1 800 W，正常加热1分钟产生的热量Q＝P·t＝1 800×60 J＝×105 J，故应选D.【答案】 D二、非选择题(本题共6个小题，共60分，解承诺写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分．有数值计算的题，答案中应明确写出数值和单位．) 11．(8分)由于国际空间站的运行轨道上遍地的地磁场强弱及方向均有所不同，所以在运行进程中，穿过其外壳地磁场的磁通量将不断转变，这样将会致使________现象发生，从而消耗空间站的能量．为了减少这种损耗，国际空间站的外壳材料应尽可能选用电阻率________(填“大”或“小”)一些的．【解析】穿过空间站外壳的磁通量发生转变，金属材料的外壳中将自成回路，产生感应电流，为了降低这个损耗，应让产生的感应电流越小越好，也就是说，材料的电阻率越大越好．第一个空可填写“涡流”或“电磁感应”；第二个空填“大”．【答案】电磁感应或涡流大12．(8分)如图5所示，可以自由转动的小磁针静止不动时，靠近螺线管的是小磁针________极，若将小磁针放到该通电螺线管内部，小磁针指向与图示位置时的指向相________(填“同”或“反”)．图5【解析】 应用安培定则可知，通电螺线管的左端是S 极，又因同名磁极彼此排斥，异名磁极彼此吸引，所以小磁针静止时N 极靠近螺线管；螺线管内部的磁感线跟螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，而小磁针放在该通电螺线管内部静止时N 极所指的方向与该处磁感线的切线方向一致．【答案】 N 同13．(10分)离咱们最近的一颗恒星是比邻星，它距离咱们是1018m ，从地球向比邻星发射的电磁波，要通过量长时间才能抵达比邻星？(电磁波的速度×108 m/s)【解析】 电磁波抵达比邻星所需要的时间为：t ＝x c ＝10183×108 s ＝×109 s. 【答案】 ×109 s14．(10分)某植物园的建筑层顶装有太阳能发电系统，用来知足园内用电需求．已知该发电系统输出功率为×105 W 、输出电压为220 V ．求：(1)按平均天天太阳照射6小时计算，该发电系统一年(365天计)能输出多少电能？(2)该太阳能发电系统除向10台1 000 W 的动力系统正常供电外，还可以同时供园内多少盏功率为100 W 、额定电压为220 V 的照明灯正常工作？【解析】 (1)该发电系统一年输出的电能为W ＝Pt ＝×105×365×6×3 600 J＝×1011 J.(2)设可供n 盏100 W 的电灯正常工作，则P ＝10×1 000 W＋100 n代入数据解得n ＝900盏．【答案】 (1)×1011 J (2)900盏15．(12分)一根长为0.20 m 的直导线，垂直于某匀强磁场方向放置，当导线中通有1 A 的电流时，导线受到的安培力大小为 N ，则：(1)磁场的磁感应强度为多大？(2)当导线中的电流增大为2 A 时，导线受到的安培力为多大？【解析】 (1)磁场的磁感应强度为：B ＝F Il＝错误! T ＝ T.(2)电流为2 A 时，安培力为： F ′＝BI ′l ＝×2× N＝ N.【答案】 (1) T (2) N16．(12分)如图6所示是一种触电保安器，变压器A 处用相线和零线双股平行绕制成线圈，然后接到用电器．B 处有一个输出线圈．一旦线圈中有电流，经放大后便能推动继电器J切断电源．试说明：图6(1)为何多开灯不会使保安器切断电源？(2)为何有人“手－地”触电保安器会切断电源？(3)该保安器能不能为双手“相线－零线”触电保安？为何？【答案】(1)变压器A线圈因双股并绕，正向电流与反向电流产生的磁性彼此抵消，多开灯、少开灯都如此．所以线圈B中无感应电流，保安器的控制开关J不工作，不会自动切断电源．(2)当人“手－地”触电时，相线中电流有一部份直接通过人体流入大地，不从A线圈中回流，保安器铁芯中有磁通量转变，B线圈有电流输出，保安器开关J工作，自动切断电源．(3)“相线－零线”触电时，与多打开几盏电灯情况相似，A线圈中正、反向电流老是相等，不引发磁通量转变，保安器不能自动切断电源，不起保安作用．。