北师大版九年级年级全一册第十五章怎样传递信息——通信技术简介（有解析）

北师大版九年级年级全一册 第十五章 怎样传递信息——通信技术简介
一、单选题
1．2021年5月15日，祝融号火星车成功降落在火星上，实现了中国航天上史无前例的突破．以下分析正确的是（ ）
A．火星车上的摄像头是凸透镜 B．火星车在降落过程中相对火星是静止的
C．火星车减速着陆过程质量不断变大 D．火星车与地球间通过超声波传递信息
2．2020 年6月23日，我国完成了北斗全球卫星导航系统收官卫星的发射，全面建成了北斗系统。该系统通过“星间链路”——也就是卫星与卫星之间的连接“对话”，为全球用户提供定位导航授时、全球短报文通信和国际搜救等服务。关于图所示的情景，说法正确的是（　　）
A．北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运行时，动能增大，势能减小
B．星箭分离前，卫星相对于运载火箭是静止的
C．北斗卫星绕轨道运行时受到平衡力的作用
D．卫星与卫星之间的连接“对话”利用了光纤通信
3．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
4．【2016·徐州卷】标准化考场内的电波钟可以远距离自动校时，是因为它能接收到（ ）
A．超声波 B．次声波 C．电磁波 D．紫外线
5．2019年9月23日，我国以“一箭双星”方式成功发射第47、48颗北斗导航卫星，北斗导航系统由地球非同步卫星和地球同步卫星两部分组成。如图是三颗地球同步卫星（地球上看，好像悬挂在空中不动）轨迹示意图。下列地球同步卫星说法中正确的是（　　）
A．卫星1相对于卫星2是静止的
B．卫星2相对于卫星3是运动的
C．三颗卫星相对于地球是运动的
D．三颗卫星相对于地球是静止的，卫星相互间是运动的
6．“中国天眼”是一个500米口径球面射电望远镜（FAST），是目前世界上最大，最灵敏的单口径射电望远镜，能够接收到137亿光年以外的信号，2021年3月31日0时起，已向全球天文学家征集观测申请，“中国天眼”成为“世界天眼”，它所接收的信号是（　　）
A．超声波 B．次声波 C．电磁波 D．以上都不是
7．更迅速便捷地传递信息、寻找绿色可再生能源、研制具有各种特殊性能的新材料是当前科技界的三大研究方向以下说法错误的是（　　）
A．5G手机是利用电磁波传递信息的
B．核能是人类大力开发的新能源，它是可再生能源
C．输电线若采用超导材料可大大减小电能损耗
D．电脑中的集成芯片是由半导体材料制成的
8．图所示的四种仪器中，属于利用红外线工作的是（　　）
A．倒车雷达
B．电视遥控器
C．医生用便携式B超机
D．验钞机
9．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340m/s
B．北斗卫星定位系统是利用电磁波传输信号的
C．“嫦娥四号”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”世界领先，该技术采用无线电波传输信息，无线电波是电磁波
10．如图所示，是我国自主研究生产的碳纤维无人机，它具有自动化、轻量化、微型化等特点，可广泛用于航拍、测绘等。下列应用与物理知识对应正确的是（　　）
A．无人机航拍的镜头一凸透镜
B．用碳纤维材料制造一密度大
C．机载北斗导航系统一超声波
D．无人机的控制遥控一红外线
二、填空题
11．2021年2月10日，我国首次发射的“天问一号”火星探测器进入环火轨道。探测器上的太阳帆板主要是用___________（选填“半导体”或“超导”）材料制成的。如图是探测器发回首幅火星图像，该图像信号是利用___________（选填“电磁”或“超声”）波来传递的。
12．如图所示是我国首台5G氢燃料无人驾驶拖拉机，它依托5G网络通过______实现远程控制，采用氢燃料提供动力是因为氢的______大。以行进中的拖拉机为参照物，路旁的树是______的。
13．“嫦娥号”探月卫星在距月球表面200km高度经过多次“刹车制动”，最终绕月球做匀速圆周运动。卫星“刹车制动”时，要利用高温气体对卫星施加制动力，喷射高温气体的方向应该与卫星的运动方向_____（选填“相同”或“相反”）。卫星_____（选填“是”或者“不是”）通过超声波将探测到的信息传到地面。
14．2020年6月23日，北斗卫星导航系统组网成功，北斗导航依靠的是_______传递信息，其在真空中传播的速度约为______。
15．将手机放在真空罩中，打电话呼叫手机，同时用抽气机抽去罩中的空气，直到听不到铃声，说明______，但手机仍能接收到呼叫信号，说明______，如果将手机放在密闭的金属容器内，手机______（选填“能”或“不能”）接收到呼叫信号。
三、综合题
16．通过阅读，解答下列问题。
“翼龙”无人机
“翼龙”无人机是我国自主研制的一种中低空、长航时、多用途无人机。图甲所示是无人机的图片，下表为其部分技术参数。
翼龙无人机采用正常式气动布局，大展弦比中单翼，V型尾翼，机身尾部装有一台活塞式发动机。翼龙无人机的展弦比较大，因此升力较大、诱导阻力较小，巡航升阻比较大，可以长时间在空中滞留。无人机具备全自主平台，可携带各种侦察、测距、电子对抗设备及小型空地打击武器，可广泛应用于如灾情监视、军事活动等科学研究领域；
问题一：翼龙无人机将灾情监视、军事活动等信息通过______（选填“声波”或“电磁波”）及时传递到指挥中心；无人机可以长时间在空中滞留的原因：______；
问题二：若翼龙无人机携带小型空地打击武器向地面目标投掷炸弹时，你认为无人机应_______投掷（选填“在目标正上方”或“提前”）；
问题三：翼龙无人机满载燃油，并以最大载荷量停在水平跑道上蓄势待发，此时无人机轮胎与地面接触的总面积为0.04m2，（g取10N/kg）求：
(1)无人机对水平跑道的压强______Pa；
(2)当无人机起飞后在额定功率下沿水平方向正常巡航时所受的阻力______N；
问题四：活塞式发动机是无人机的核心部件，为了确保无人机的飞行速度不超过最大值，工程师给发动机装上了能控制油门大小的限速器，其简化电路如图乙所示，其中R的阻值随飞行速度变化的图像如图丙所示。若电源电压恒为12V，R0的阻值为15Ω，当无人机达到最大飞行速度时，R0的电功率是______W。（电磁铁电阻忽略不计）
17．近几年来，针对营运客车重特大事故出现的逃生需求，国内多家企业陆续研制出多种自动破窗工具，其中电磁破窗器作为一种更安全、更智能、更方便的逃生工具被要求运用在客车上，以达到增强客车安全性能、提高对人生财产安全保障的目的。
电磁破窗器结构图和产品说明
电磁破窗器结构如图所示，其主要包含衔铁组件、励磁线圈（线圈中通过变化的电流，沿线圈中心就有磁力线通过，电流越大，磁力线也越多，磁场越强，直到饱和，断开电流，磁力线消失，这就叫励磁线圈）、钨钢头、复位弹簧和防振垫。电磁力由线圈和衔铁组件共同作用产生，该电磁力推动钨钢头沿着滑槽向前迅速移动，该电磁力爆发力强、冲击力度大，能对客车玻璃形成破坏。当断电时，线圈不通电，电磁力消失，在复位弹簧弹力作用下，使击窗轴复位，电磁破窗器可以反复通电、断电，使击穿器不停工作，达到击碎车窗玻璃的目的。
(1)这个破窗器的核心部件是用钨钴合金制成的“钉子”，它之所以能够破窗是因为：钨钴合金的 ______ 较大；“钉子”可以产生较大的 ______ 。
(2)当驾驶员或感应开关发出信号，破窗器接收信号后会在0.1秒内击碎应急窗玻璃。破窗器利用 ______ 与驾驶员或感应开关通信的。
(3)足够大的电磁力是电磁击窗器高效、快速地击碎车窗的关键因素，电磁力的一般计算公式为：式中： F为电磁力；B0为气隙中磁感应强度。通过我们已经学过的知识如何增大电磁力 ______ 。
18．阅读短文，回答问题
月球漫步
月球是离地球最近的天体，也是地球唯一的天然卫星。地球围绕太阳运行的同时，月球也在围绕着地球旋转。地球体积约为月球的体积的49倍，地球质量约为月球质量的81倍，地球表面的吸引力约为月球表面吸引力的6倍，月球表面白天最高温度可达100℃以上，夜间降至-180℃，“嫦娥四号”探测器在月球背面的登陆，使我们对月球有了更深的了解，也标志着我国航天技术又迈上了新的台阶。
如图甲，在反推发动机的“保驾护航”下，“常娥四号”探测器成功着陆月球。探测器还利用“鹊桥”中继星完成与地面的通信，如图乙。
探测器采用了同位素温差发电与热电综合利用技术结合，换句话说，探测器还带了一块“核电池”。当月夜来临，同位素热源将为仪器设备等系统提供能量，这些能量提供给同位素温差发电器，发电器热电换能器的换能效率为10%，输出的电功率恒为2.5W﹔未转化的能量以热传递方式全部提供给系统，用于舱内温度调节，实现在夜晚的时候开展科研观测，进行拍照、取样等活动。
（1）设月球和地球均为密度均匀的球体，则月球的密度比地球的密度______（选填“大”或“小”）；“嫦娥四号”登陆月球后对月球平面的压力______（选填“大于”、“小于”或“等于”）其在地球上对水平地面的压力。
（2）关于“嫦娥四号”，下列说法中正确的是______。
A．缓速垂直下降时机械能保持不变
B．缓速垂直下降时反推发动机应向下喷
C．夜晚科研观测拍照时利用了紫外线的热效应
D．为减小月球温差带来的影响，制作探测器舱的外壳应具有良好的导热性
（3）“桥号”中继星通过______（选填“超声波”或“电磁波”）架起地月间沟通的桥梁；若“鹊桥号”距离月球约7.8×107m，小明了解到“嫦娥四号”发射的信号到达地球至少延迟1.76s，则“鹊桥号”距地球约为______m。
（4）为应对月球表面的温度环境，小明利用阻值与温度关系如图丙所示的热敏电阻设计了一个温度保护系统，如图所示，该系统可在温度过高或过低时切断工作电路，若电磁铁的上端为N极，则电源的左端为______（选填“正极”或“负极”）；若要增大工作电路的温度工作范围，应将电阻箱R0的阻值调______（选填“大”或“小”）。
（5）在月夜环境下，每秒用于舱内温度调节而传递的热量为______J，若图电路中的电源为上述同位素发电器，忽略螺线管的电阻，R=2Ω，当工作电路刚好被接通时，R两端的电压比R0两端的电压小3V，则激活工作电路时的临界电流值为______A。
19．阅读下列材料，回答文后问题：
哈罗单车-------------“走心”单车、方便出行
致力于打造中国“最走心”单车，哈罗一直努力着。我省许多城市近年来陆续出现了一种哈罗助力单车（图甲），这种单车设计有一种小型充电机，通过人踩动单车，获得能量转化为电能，源源不断地为蓄电池充电，上坡时蓄电池为单车提供部分动力，从而起到省力作用。
哈罗助力单车采用扫二维码开锁，原理如图乙，只要你用手机上的APP扫描车身上对应的二维码，APP识别二维码后将车辆信息发送给后台云端服务管理系统，后台云端服务管理系统通过无线通信方式发送解锁指令，触发电子控制模块，开启机械锁的控制插销，锁便打开。
哈罗单车一般采用前鼓刹后随动闸刹车系统，这种刹车系统长时间制动会引起刹车部件发热，降低刹车性能，有人提议应该采用安全性能更高的通风盘式碟刹系统，通风盘式刹车是在碟刹盘面上钻出许多圆形通风孔，或是在盘的端面。上割出通风槽，在持续刹车时利用风流作用加速降温，减小因发热引起的刹车衰减，刹停距离比鼓刹缩短15%一20%，制动性能好。
（1）APP识别二维码后，通过_____________（选填“电磁波”或“超声波”）将车辆信息发送给后台云端管理系统。
（2）哈罗单车通过人踩动单车，获得能量转化为电能，此过程中的能量转化与___________（选填“发电机”或“电动机”）相同。
（3）通风盘式碟刹系统性能比鼓刹更好的原因是：_____________。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
A．火星车上的摄像头镜头相当于一个凸透镜，光经过摄像头成像利用的是凸透镜成像，属于光的折射，成倒立、缩小的实像，与照相机的成像原理相同，故A正确；
B．火星车在降落过程中，火星车相对火星位置发生改变，所以火星车是运动的，故B错误；
C．当火星车减速着陆时，所含物质的量不变，所以火星车质量不变。故C错误；
D．电磁波传播不需要介质，超声波传播需要介质，火星车与地球间利用电磁波传递信息，故D错误。
故选A。
2．B
【解析】
【详解】
A．当北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运行时，卫星的质量不变，速度减小，所以，动能减小，相对于地球的高度增加，所以，重力势能增大，故A错误；
B．由于星箭分离前，二者的位置是固定的，卫星相对于运载火箭并没有位置的变化，所以卫星相对于运载火箭是静止的，故B正确；
C．北斗卫星绕轨道运行时做圆周运动，由于运动状态不断改变，所以，受的力不是平衡力，故C错误；
D．卫星与卫星之间的连接“对话”利用了卫星通信，而不是光纤通信，故D错误。
故选B。
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知，紫外线在可见光之外，属于不可见光，故A错误；
B．由图可知，红外线的波长比可见光长，故B错误；
C．由图可知，X射线的频率比无线电波的大，故C错误；
D．可见光与γ射线都是电磁波，电磁波在真空中的传播速度约为，故D正确。
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
试题分析：电波钟是在石英电子钟表内增加了接收无线电长波信号的特殊元件，它接收天文台地面发射站发送的标准授时信号，无线电长波是电磁波，所以它接收天文台地面发射站发送的标准授时信号是电磁波．答案为C．选项A、B、D不符合题意．
【考点定位】电磁波的传播
5．A
【解析】
【详解】
A．以卫星2为参照物，卫星1与卫星2之间的位置没有变化，因此卫星1是静止的，故A正确；
B．以卫星3为参照物，卫星2与卫星3之间的位置没有变化，因此卫星2是静止的，故B错误；
C．以地球为参照物，三颗卫星与地球之间的位置没有发生变化，因此三颗卫星都是静止的，同时三颗卫星之间都没有位置变化，所以卫星相互间是静止的，故C选项错误；
D．由C选项可知，D选项错误。
故选A。
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
真空不能传声，射电望远镜能够接收到137亿光年以外的信号，所以它所接收的信号是电磁波，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．手机是利用电磁波进行通讯的，故A正确，不符合题意；
B．核能被利用后短时间内不能恢复，是不可再生能源，故B错误，符合题意；
C．输电线若采用超导材料可以减小电阻，减小导线上产生的热量，从而减小了电能的损耗，故C正确，不符合题意；
D．电脑中的芯片是由半导体材料制成的，故D正确，不符合题意。
故选B。
8．B
【解析】
【详解】
A．倒车雷达是用电磁波工作的，故A不符合题意；
B．电视遥控器是使用红外线工作的，故B符合题意；
C．便携式B超机是使用超声波工作的，故C不符合题意；
D．验钞机是使用紫外线照射荧光物质，使荧光物质发光的原理工作的，故D不符合题意。
故选B。
9．A
【解析】
【详解】
A．电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s，故A错误，符合题意；
B．电磁波可以传递信息，北斗卫星定位系统是利用电磁波传输信号的，故B正确，不符合题意；
C．航天器、卫星等都是用电磁波与地面进行通信的，月球周围是真空，探测器能从月球上发回月背的影像图，说明电磁波能在真空中传播，故C正确，不符合题意；
D．5G技术采用无线电波传输信息，无线电波属于电磁波，故D正确，不符合题意。
故选A。
10．A
【解析】
【详解】
A．无人机航拍的镜头相当于凸透镜，成倒立缩小的实像，故A正确；
B．无人机用碳纤维材料制造，是因为其密度小，可以减轻机身重量，故B错误；
CD．机载北斗导航系统与无人机的控制遥控都采用的是电磁波，故CD错误。
故选A。
11． 半导体 电磁
【解析】
【详解】
[1]太阳帆板是一种收集太阳能的装置，有很多电子元件，这些元件主要用半导体材料制成的。
[2]电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，超声波不能在真空中传播，因此，探测器是利用电磁波传回首幅火星图像的。
12． 电磁波 热值 运动
【解析】
【分析】
【详解】
[1]5G无线网络是通过电磁波传递信息的。
[2]拖拉机用液态氢做燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢和其他燃料时，氢可以释放出更多的热量。
[3]以行进中的拖拉机为参照物，路旁的树是相对于拖拉机位置不断发生变化，所以路旁的树是运动的。
13． 相同 不是
【解析】
【详解】
[1]卫星“刹车制动”时，要利用高温气体对卫星施加制动力，喷射高温气体的方向应该与卫星的运动方向相同，增加运动阻力。
[2]卫星不能通过超声波将探测到的信息传到地面，而是通过电磁波传播，声音的传播需要介质。
14． 电磁波 3108
【解析】
【分析】
【详解】
[1]电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在固体、液体、气体中传播，也可以在真空中传播；卫星在太空中，太空中没有介质，只能依靠电磁波传递信息。
[2]电磁波在真空中的传播速度和光速相等，都是3108m/s。
15． 声音不能在真空中传播 电磁波可以在真空中传播 不能
【解析】
【详解】
[1][2]用抽气机抽罩中空气，罩内成为真空，打电话呼叫罩中手机，不能听到手机响铃声，说明声音不能在真空中传播，能接收到呼叫信号，这一个现象说明电磁波可以在真空中传播。
[3]将手机放在密闭的金属容器内，金属将屏蔽电磁波，手机不能接收到呼叫信号。
16． 电磁波 无人机的展弦比较大，因此升力较大、诱导阻力较小，巡航升阻比较大，可以长时间在空中滞留 提前 3.456
【解析】
【详解】
[1]翼龙无人机将灾情监视、军事活动等信息通过电磁波传递给指挥中心。
[2]由题意可知，无人机可以长时间在空中滞留的原因是无人机的展弦比较大，因此升力较大、诱导阻力较小，巡航升阻比较大，可以长时间在空中滞留。
[3]若在目标的正上方投掷，炸弹被扔出后，由于惯性要保持原来和飞机相同的速度，还会继续向前飞行，会落在目标的前方；所以无人机投弹时，不是飞到目标的正上方时投弹，而是要提前投掷。
[4]由表中数据可得，无人机满载燃油时的总重力
无人机对水平跑道的压力
无人机对水平跑道的压强
[5]由表中数据可知，无人机正常巡航速度
由得，正常巡航时牵引力
无人机水平匀速正常巡航时受力平衡，所以阻力
[6]由表中数据知，无人机的最大飞行速度为280km/h，由图丙知，此时R=10Ω，由图乙知，R与R0、电磁铁串联，电磁铁电阻忽略不计，由串联电路特点和欧姆定律可得，此时电路中电流
所以此时R0的电功率
17． 硬度 压强 电磁波 增大线圈中的电流或增加线圈匝数
【解析】
【详解】
(1)[1]钨钴合金制成的“钉子”能破窗，说明其硬度大。
[2]“钉子”的受力面积小，因此可以产生较大的压强。
(2)[3]电磁波可以传递信息，破窗器利用电磁波与驾驶员或感应开关通信的。
(3)[4]通过增大电流或增加线圈匝数来增大线圈的磁场，从而增大电磁力。
18． 小 小于 B 电磁波 4.5×108 正极 小 22.5 0.5
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]月球和地球密度之比
＜1
ρ月＜ρ地
[2]地球表面的吸引力约为月球表面吸引力的6倍，“嫦娥四号”登陆月球后压力关系有
F月＜F地
（2）[3]A．嫦娥四号探测器在缓速下降时，速度减小，动能减小，高度减小，重力势能减小，机械能减小，故A错误；
B．向下喷气体，会对气体产生一个向下的推力，根据力的相互性，气体将给探测器一个向上的推力，使其缓速下降，故B正确；
C．夜晚观测拍照是利用红外线的热效应，故C错误；
D．为了减小月球温差带来的影响，制作探测器的外壳应具有良好的隔热性，故D错误。
故选B。
（3）[4]地月之间没有空气，超声波无法传播，电磁波可以真空中传播，“桥号”中继星通过电磁波架起地月间沟通的桥梁。
[5]电磁波到达月球的时间
电磁波到达地球的时间
t2=t-t1=1.76s-0.26s=1.5s
“鹊桥号”距地球
s2=vt2=3×108m/s×1.5s=4.5×108m
（4）[6]已知电磁铁的上端为N极，右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指指向电流的方向，则电流从左端流出，即电源的左端为正极。
[7]由图丙知，在温度过高或过低时热敏电阻变大，根据串联电阻的规律和欧姆定律得到，因I、U、一定，故R0+R为一定值，因R变大，故应将电阻箱R0的阻值调小。
（5）[8]根据题意，发电器热电换能器的换能效率为10%，输出的电功率恒为2.5W；故总能量为
未转化的能量以热传递方式全部提供给系统，用于舱内温度调节，故在月夜环境下，每秒用于舱内温度调节而传递的热量为
Q=25W×(1-10%)=22.5J
[9]图丁电路中，两电阻串联，设R0的电压为U0，则R的电压为U0-3V，根据串联电路电压的规律，则电源电压为2U0-3V，由欧姆定律，通过R的电流即电路的电流
①
根据电源输出的电功率恒为2.5W；由P=UI故有
P=(2U0-3V)I
2.5W=(2U0-3V)I②
由①②得到I=0.5A，即激活工作电路时的临界电流值为0.5A。
19． 电磁波 发电机 通风盘式刹车是在碟刹盘面上钻出许多圆形通风孔（或是在盘的端面上割出通风槽），在持续刹车时利用风流作用加速降温，减小因发热引起的刹车衰减
【解析】
【详解】
(1)[1] 无线通信是电磁波传输信息，不是声波，故填电磁波；
(2)[2] 人踩动单车，获得能量转化为电能，是将机械能转化为电能，是发电机原理；
(3)[3] 在持续刹车时利用风流作用加速降温，减小因发热引起的刹车衰减，刹停距离比鼓刹缩短15%一20%，制动性能好。
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