4.3无线电波的发射和接收 学科素养提升练(word版含答案)

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名称 4.3无线电波的发射和接收 学科素养提升练(word版含答案)
格式 docx
文件大小 1.3MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-19 08:39:55

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文档简介

4.3无线电波的发射和接收
学科素养提升练(解析版)
一、选择题
1.预碰撞安全系统是智能技术在汽车安全性上的重要应用。如图所示,后车系统配备的微波雷达发射毫米级电磁波(毫米波),并利用传感器和电子控制单元对前车反射的毫米波进行收集与运算,当系统判断有可能发生碰撞时会发出蜂鸣并显示警示信号,则(  )
A.毫米波的频率比可见光高
B.毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象
C.后车发射的毫米波频率高于被前车反射后接收到的频率
D.前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应电流
2.下列设备中利用电磁波工作的是(  )
A.电饭煲 B.电风扇 C.手机 D.电子钟表
3.下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法中正确的是(  )
A.经过调制后的高频电磁波向外辐射的能量更强
B.经过调制后的电磁波在空间传播得更快
C.经过调制后的电磁波在空间传播波长不变
D.经过调制后的电磁波在空间传播波长变长
4.2021年10月16日,“神舟十三号”载人飞船成功发射,将3名航天员送入中国空间站开展为期6个月的科学实验。在空间站,航天员与地面通信采用的是(  )
A.超声波 B.无线电波 C.有线通信 D.声波
5.从经过调制的高频电流中还原出图像信号的过程叫( )
A.调幅 B.调频 C.调谐 D.解调
6.关于电磁波的发射与接收,下列说法正确的是( )
A.调频与调幅都是用载波发送信号,原理相同,无本质区别
B.解调是将低频信号加载到高频电磁波上进行发射传送的过程
C.调谐就是将接收电路的振幅调至与载波的振幅相同
D.由调谐电路接收的感应电流,再经过解调、放大,通过耳机才可以听到声音
7.如图,为生活中遇到的各种波,以下关于波的说法正确的是(  )
A.声波可以发生多普勒效应
B. wifi 信号的传播需要介质
C. 电子衍射证实了电子具有粒子性
D. 月全食时的红月亮是因为红光在月球表面发生干涉所致
8.2019年央视春晚深圳分会场首次成功实现4K超高清内容的5G网络传输。2020年我国将全面进入5G万物互联的商用网络新时代。所谓5G是指第五代通信技术,采用3300~5000MHZ频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G,其频段范围是1880~2635MHZ。5G相比4G技术而言,其数据传输速度提升了数十倍,容量更大,时延大幅度缩短到1毫秒以内,为产业革命提供技术支撑。根据以上内容结合所学知识,判断下列说法正确的是(  )
A.4G信号是纵波,5G信号是横波
B.4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象
C.4G信号比5G信号更容易发生衍射现象
D.4G信号比5G信号在真空中的传播速度更小
9.关于声和电磁波,下列说法正确的是(  )
A.吹笛子时笛管振动发声
B.泥石流发生时会伴有次声波产生
C.手机和固定电话都是利用电磁波来传输信息
D.女高音的“高”和引吭高歌的“高”都是指音调高
10.“4G改变生活,5G改变社会”。5G网络使用的无线电通信频率是在3.0GHz以上的超高频段和极高频段,比4G网络(无线电通信频率在1.8GHz~2.7GHz之间)通信拥有更大的带宽,相同时间传递的信息量更大。下列说法正确的是(  )
A.5G信号和4G信号都是横波
B.5G信号比4G信号波长更长
C.5G信号比4G信号传播速度更快
D.5G信号比4G信号更容易绕过障碍物,便于远距离传播
11.电磁辐射是一种复合的电磁波,以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动,这些生物电对环境的电磁波非常敏感,因此,电磁辐射可以对人体造成影响和损害。《环境电磁波卫生标准》等法规规定:当电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不超过0.15W/m2时,对人体没有任何影响。某办公区域内采用如图所示的无线路由器,若它的电磁辐射功率是7.5W,则人体与该装置的安全距离至少为(  )
A.2.0m B.3.0m C.4.0m D.6.0m
12.如果收音机调谐电路是采用改变电容器电容的方式来改变回路固有频率的,则当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时,电容器的最大电容与最小电容之比为(  )
A.3:1 B.9:1 C. D.
13.为了方便交通出行出现了一种新型共享单车,如图甲所示,这种单车外观结构简单,没有链条,但单车质量比普通自行车大,达到了25kg。如图乙所示,单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等,便于监控单车在路上的具体位置,实现防盗。同时手机app上有定位系统,也能随时了解单车的实时位置;手机还可以通过扫描二维码自动开锁,关锁后app就显示计时、计价等信息。此外,单车能够在骑行过程中为车内电池充电,满足定位和自动开锁等过程中的用电。根据以上信息可知下列说法正确的是( )
A.该单车比普通自行车运动状态更容易改变
B.该单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位的
C.该单车是利用电磁感应原理实现充电的
D.该单车和手机之间是利用电磁波传递信息的
14.关于电视信号的发射,下列说法正确的是(  )
A.摄像管输出的电信号可以直接通过天线向外发射
B.摄像管输出的电信号必须“加”在高频等幅振荡电流上,才能向外发射
C.伴音信号和图像信号是同步向外发射的
D.摄像管摄取景物并将景物反射的光转化为电信号,实现光电转换
15.电磁学与我们的生活联系紧密.下列关于电磁学相关知识的说法正确的是( )
A.法拉第最早测得元电荷e的数值
B.电动势越大,表示电源把其他形式的能转化为电能的本领越强
C.地理南、北极与地磁场的南、北极重合
D.北斗导航系统是利用电磁波进行定位和导航的
二、解答题
16.如图所示,一艘海轮用船上天线D向海岸边的信号接收器A发送电磁波脉冲信号.信号接收器和船上天线的海拔高度分别为AB=H和CD=h。船上天线某时刻发出一个电磁波脉冲信号,接收器接收到一个较强和一个较弱的脉冲,前者是直接到达的信号,后者是经海平面反射后再到达的信号,两个脉冲信号到达的时间间隔为△t,电磁波的传播速度为c,求船上天线发出此信号时海轮与海岸的距离L。
17.(1)静电场可以用电场线和等势面形象描述.
a.请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式;
b.点电荷的电场线和等势面分布如图所示,等势面S 、S 到点电荷的距离分别为r 、r .我们知道,电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小.请计算S 、S 上单位面积通过的电场线条数之比N1/N2.
(2)观测宇宙中辐射电磁波的天体,距离越远单位面积接收的电磁波功率越小,观测越困难.为了收集足够强的来自天体的电磁波,增大望远镜口径是提高天文观测能力的一条重要路径.2016年9月25日,世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST在我国贵州落成启用,被誉为“中国天眼”.FAST直径为500 m,有效提高了人类观测宇宙的精度和范围.
a.设直径为100 m的望远镜能够接收到的来自某天体的电磁波功率为P ,计算FAST能够接收到的来自该天体的电磁波功率P ;
b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的,仅以辐射功率为P的同类天体为观测对象,设直径为100 m望远镜能够观测到的此类天体数目是N0,计算FAST能够观测到的此类天体数目N.
参考答案
1.D
【详解】
A.从电磁波谱的顺序可知毫米波的频率比可见光低,故A错误;
B.毫米波的波长远小于车的大小,所以遇到前车时不会发生明显衍射现象,故B错误;
C.被前车反射后的电磁波,相当于接收者在靠近波源导致频率变大,故C错误;
D.系统判断有可能发生碰撞时会发出蜂鸣并显示警示信号,说明前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应电流,故D正确。
故选D。
2.C
【详解】
A.电饭煲是利用电流的热效应工作,故A错误;
B.电风扇是利用电能转化成机械能工作,故B错误;
C.手机间的通信是通过电磁波,故C正确;
D.电子钟表是电能转化成机械能工作,故D错误。
故选C。
3.A
【详解】
调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力,频率变大,穿透能力更强,即辐射本领更强;电磁波的波速接近光速,所以传播速度不变;据c=λf可知,频率变大,波长变短,故A正确BCD错误。
故选A。
4.B
【详解】
空间站与地面之间有段距离没有空气,声波、超声波不能够传播;地面和太空之间距离太远,也不可能通过有线的方式来通信,只能通过电磁波(无线电波)来通信。
故选B。
5.D
【详解】
解调是调制的逆过程,该过程把所载的声音信号或图像信号从高频电流中还原出来。
故选D。
6.D
【详解】
A.调频改变的是载波的频率,调幅改变的是载波的振幅,两者原理不同,故A错误;
B.解调是接收电磁波过程中的步骤,故B错误;
C.调谐是将接收电路的固有频率调至与载波的频率相同,故C错误;
D.由调谐电路接收的感应电流,要再经过解调(调制的逆过程)放大,通过耳机才可以听到声音,故D正确。
故选D。
7.A
【详解】
A.声波可以发生多普勒效应,A正确;
B.wifi 信号是电磁波,电磁波的传播不需要介质,B错误;
C.电子衍射证实了实物粒子具有波动性,C错误;
D.当月球进入地球的本影时,大气层折射和散射的太阳光照射到月球上被月球反射,被月球反射的太阳光中红光波长最长,衍射能力最强,传播最远,我们看到最多的是红光,所以我们看到的月球是红色的,月全食时的红月亮是光的反射和衍射现象,不是干涉现象,D错误。
故选A。
8.C
【详解】
A.4G信号和5G信号都是电磁波,而电磁波是横波,故这些4G和5G信号都是横波,选项A错误;
B.由于干涉的条件是频率相等,而4G信号和5G信号的频率不相等,故它们相遇不能产生干涉现象,选项B错误;
C.波长越长越容易发生衍射现象。而4G信号的频率小,故它的波长大,所以4G信号更容易发生衍射现象,选项C正确;
D.4G信号和5G信号都是电磁波,它们在真空中的传播速度都是光速,都是相等的,选项D错误。
故选C。
9.B
【详解】
A.吹笛子时笛子中的空气柱振动发出声音,A错误;
B.泥石流时伴随有次声波的产生,B正确;
C.电视、手机、广播电台都是利用电磁波来传递信息的,固定电话是靠电流来传递信息的,C错误;
D.“女高音”中的“高”指的是音调高;“引吭高歌”中的“高”的意思是指响度大,D错误。
故选B。
10.A
【详解】
A.4G和5G信号均为电磁波,电磁波传播过程中,电场强度和磁感应强度的方向始终与传播方向垂直,故电磁波为横波,故A正确;
B.5G信号比4G信号频率高,光子的能量大,故相同时间传递的信息量更大,但其波长要比4G信号短,故B错误;
C.任何电磁波在真空中的传播速度均为光速,故传播速度相同,故C错误;
D.因5G信号的频率更高,则波长小,故4G信号更容易发生明显的衍射现象,便于远距离传播,故D错误;
故选A。
11.A
【详解】
设人体与该装置的安全距离至少为x,则
解得
x≈2.0m
故选A。
12.B
【详解】
调谐电路固有频率
当接收电磁波的频率为f时,调谐电路发生电谐振,接收电磁波的波长
可见与成正比,即与C成正比,又因为

所以
故选B。
13.BCD
【详解】
A.物体的质量越大运动状态越难改变,故A错误;
B.单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位的,故B正确;
C.单车在运动过程中通过电磁感应将机械能转化为电能从而实现充电,故C正确;
D.单车和手机之间没有电路连接,是利用电磁波传递信息的,故D正确。
故选BCD。
14.BCD
【详解】
AB.摄像管输出的电信号频率低,不易直接发射出去,必须“加”在高频等幅振荡电流上才能发射出去,故A错误,B正确;
C.伴音信号和图像信号是同步发射的,故C正确;
D.摄像过程实现的是光电转换,故D正确。
故选BCD。
15.BD
【详解】
A.美国物理学家密立根最早测得元电荷e的数值,故A错误;
B.电动势越大,表示电源把其他形式的能转化为电能的本领越强,故B正确;
C.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合,有一定的夹角(磁偏角),故C错误;
D.电磁波可以在真空中传播,所以北斗导航系统是利用电磁波进行定位和导航的,故D正确。
故选BD。
16.
【详解】
从船上天线D向信号接收器A发送电磁波脉冲信号,一方面沿直线DA直接传到A,另一方面经过海面E点反射沿折线DEA传播到A,前者较强,后者较弱,由反射定律可知
∠DEC=∠AEB
延长AE交DC的延长线于F,过A作AG平行于BC,则有
DE=EF,DG=H﹣h,GF=H+h
设信号接收器接受到沿直线DA和折线DEA传播的电磁脉冲信号需要的时间分别为t1、t2,则有
=(H﹣h)2+L2
根据题意有
t2﹣t1=△t
联立解得
L=
17.(1)a. b.(2)a. b.
【详解】
(1)a.在距Q为r的位置放一电荷量为q的检验电荷
根据库仑定律检验电荷受到的电场力
根据电场强度的定义

b.穿过每个面的电场线的总条数是相等的,若面积大,则单位面积上分担的条数就少,
故穿过两等势面单位面积上的电场线条数之比
(2)a.地球上不同望远镜观测同一天体,单位面积上接收的功率应该相同,因此
b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的.因此一个望远镜能观测到的此类天体数目正比于以望远镜为球心、以最远观测距离为半径的球体体积.
设地面上望远镜能观测到此类天体需收集到的电磁波的总功率的最小值为P0,直径为100 m望远镜和FAST能观测到的最远距离分别为L0和L,则
可得L=5L0

故本题答案是:(1)a ; b.
(2)a ; b.
点睛:本题是一道信息题,要读懂题目中所描述的物理情景,然后结合物理知识求解,在电场线条数一定的情况下,圆的半径越大,则单位面积上的条数就越少;同样要知道地球上不同望远镜观测同一天体,单位面积上接收的功率应该相同,要借助于这些条件处理问题.