人教版九年级全一册21.2电磁波的海洋一课一练（有解析）

人教版九年级全一册 21.2 电磁波的海洋 一课一练
一、单选题
1．手机通信已经进入“5G时代”，5G支持下的超高清、远距离视频传输，利用（　　）来传递信息。
A．电磁波 B．红外线 C．次声波 D．超声波
2．“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
3．下列描述与实际情况相符的是（　　）
A．电磁波在真空中的传播速度340m/s
B．家用日光灯工作时的电流约为2A
C．对人体的安全电压是36V
D．家用电饭煲的额定功率约为800W
4．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
5．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
6．科技的飞速发展，人们已可以利用5G技术控制机器人骑摩托车，在恶劣环境下代替人类运输货物。如图所示，机器人在路上匀速行驶完成任务，机器人和摩托车总质量，车速，轮胎与地面总接触面积为（g取）。下列说法正确的是（　　）
A．摩托车所受的牵引力和阻力是一对相互作用力
B．5G通信比4G所使用的电磁波在空气中的传播速度更大
C．摩托车运行，行驶的路程是
D．该摩托车对地面的压强为
7．2020年11月24日4时30分，中国在文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，顺利将探测器送入预定轨道。2020年12月17日，嫦娥五号任务轨道器与返回器分离，返回器携带月球样品返回地球。下列说法正确的是（　　）
A．火箭升空过程中机械能不变
B．火箭升空过程中机械能转化为内能
C．控制中心是通过电磁波来控制嫦娥五号任务轨道器
D．嫦娥五号任务轨道器是通过超声波来控制返回器的
8．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．机载北斗导航系统--超声波
B．用碳纤维材料制造--密度大
C．无人机的控制芯片--半导体
D．无人机航拍的镜头--凹透镜
9．图所示，将导线一端与电池负极连接，用另一端与电池正极快速断续接触，可以听到收音机发出“咯、咯”声，表明收音机接收到了（　　）
A．热量 B．声波 C．光能 D．电磁波
10．图甲为可见光的波段示意图。某款光敏电阻（LDR）在无光照时的电阻为5×105Ω，在波长为540nm的光照射时的阻值为5×103Ω，将两个这样的LDR连接成图乙电路，则（　　）
A．R1的功率比R2大
B．通过R1的电流比R2小
C．波长为540nm的光属于黄光
D．波长为540nm的光在真空中的传播速度比红光快
二、填空题
11．为了有效阻断新型冠状病毒肺炎的传播，多地车站、机场安装了______外线测温仪；如图是5G测温巡逻机器人，5米以内有发烧者经过时就会发出警报声，这是利用声音来传递______。
12．我国自主研发的月球车降落在月球上，月球车的车轮做得比较宽大是为了减小___________；车轮表面凹凸不平为了增大___________；地面控制中心是通过发射___________（超声波/电磁波）来遥控月球车。
13．聊城人民广播电台的频率为96.8×106Hz，这个电磁波在真空中的传播速度______（选填“大于”、“等于”或“小于”）光在真空中的传播速度，其速度大小为______m/s。
14．2020年7月23日，中国首个火星探测器“天问一号”顺利升空，将于2021年抵达火星。距离的遥远是个大问题，火星离地球最近距离是5500万千米，最远可达4亿千米。距离最远时，地球上通过______（选填“电磁波”或“超声波”）发送一个指令给探测器，探测器要在______分钟后才能够执行（计算结果保留一位小数）。
15．电磁波在真空中的传播速度为______m/s；波长越长的电磁波，频率越______。下列实例中没有用到电磁波传递信息的是______。
①用手机打电话；
②两台固定电话相互通话；
③在月球上的宇航员相互交流。
三、综合题
16．阅读《5G时代》，回答问题。
5G时代
首届世界5G大会于2019年11月在北京举行。本次大会以“5G改变世界，5G创造未来”为主题，以“国际化、高端化、专业化”为特色，以推进国内外5G应用发展为主线，推出了“智慧城市”、“智慧交通”、“智能制造”、“智慧医疗”等六大主题展览，以及5G仿生机器狗等“黑科技”，描述了5G为社会和生活带来的改变。
“5G”代表什么呢？5G是第五代移动通信技术的简称，是最新一代蜂窝移动通信技术。它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，也是继4G系统之后的延伸。5G网络的优势，在于数据传输速率远远高于以往的蜂窝网络，比当前的有线互联网还要快。另一个优点是较低的网络延迟，响应时间低于1毫秒。由于数据传输更快，5G网络将不仅仅能为手机用户提供服务，而且还将成为家庭和办公网络的提供商，与有线网络提供商形成竞争。
博大精深的无线通信技术中的奥秘是什么呢？它全部都蕴含在物理学的基本公式“c = λ f ”中，即“光速=波长×频率”，在国际单位制中，波长的单位为“米（m）”，频率的单位为“赫兹(Hz）”。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，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。
由于5G技术采用了高频段传输，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。全国已经建设5G基站11.3万个，将来会更多，将来我们身边将会出现很多的“微基站”、“天线阵列”，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传输。
5G的应用并不仅仅局限于消费端，更广阔的市场在于工业互联网领域的应用，如5G智慧工厂、自动驾驶等。目前，自动驾驶是市场焦点之一，车辆利用5G通讯网络可在一、两公里之外提前感知交通信号灯，为无人驾驶提供支持。另外，中国联通已与中国商飞共同打造了5G智慧工厂，实现了飞机制造质量、效率和动力的大幅提升。
阅读上文，回答下列问题：
（1）车辆利用5G通讯网络可在一、两公里之外提前感知交通信号灯，为无人驾驶提供支持。如图所示，是用于路口的5G指示灯，则红黄绿指示灯的连接方式以及5G通讯传递信息的形式分别为( )
A．串联、超声波
B．串联、电磁波
C．并联、超声波
D．并联、电磁波
（2）电磁波在真空中的传播速度为___________m/s。若使用频率为25吉赫兹（GHz）的电磁波进行5G商用的频段试验，其中1GHz=109Hz，请利用短文中的知识，计算5G商用电磁波的波长为_______ m。
（3）5G技术高频段传输数据遇到的困难是什么______？
17．2021年5月15日，我国首个火星探测器——“天问一号”在火星成功着陆，迈出了我国星际探测征程的重要一步。
“天问一号”包括环绕器和着陆巡视器两部分。为了让着陆视器准确进入火星着陆轨道，首先需要环绕器在携带着陆巡视器的情况下进入着陆轨道。实施两器分离后，着陆巡视器则进入火星大气层，完成系列着陆动作；环绕器则需要迅速抬升轨道，再次进入环火轨道，成为着陆巡视器与地球的通信中继站，进行火星环绕探测，并及时将火星上的图片信息传回地球。
（1）环绕器能将图片信息传回到地球上，主要是因为电磁波能在 ______中传播的特点。
（2）着陆巡视器从距火星表面约100m处开始的运动可以看作是匀速直线运动，则此过程中着陆巡视器受到的阻力 ______火星对它的重力，它的机械能 ______（选填“增大”、“减少”或“不变”）。
（3）着陆巡视器上搭载的“祝融号”火星探测车质量为240kg，共有6个轮子与火星表面接触，每个轮子与地面的接触面积约为250cm2，如果火星对表面物体的吸引力约为地球的0.4倍。求“祝融号”对火星表面产生的压强______。
（4）若“祝融号”在火星表面匀速直线行驶，速度为200m/h，所受阻力为车重的0.1倍。求“祝融号”行驶15min做了多少功______？
18．请阅读《月球探索新旅程》并回答问题。
月球探索新旅程
2018年5月，“嫦娥四号”的中继星“鹊桥”在西昌卫星发射中心成功发射，相当于在地球和月球背面的探测器之间搭了一个“桥”，有效地解决了探测器和地球间的通讯问题。如图所示，是探测器通过“鹊桥”向地球传递信息的示意图。

2019年1月3日10时26分，“嫦娥四号”探测器成功着陆月球背面。22时22分，“玉兔二号”从停稳在月球表面的“嫦娥四号”上沿轨道缓缓下行，到达月球表面，两器各自开始探测工作。如图是“玉兔二号”巡视器，其质量为140 kg。
2019年1月4日北京航天飞行控制中心利用电磁波，通过“鹊桥”中继星向“嫦娥四号”发送的指令， “嫦娥四号”通过“鹊桥”中继卫星传回了世界上第一张近距离拍摄月球背面的图片。此次任务实现了人类探测器首次在月球背面软着陆、首次在月球背面通过中继卫星与地球通讯，因而开启了人类探索月球甚至宇宙的新篇章。
请根据上述材料，回答下列问题。
（1）“玉兔二号”从停稳在月球表面的“嫦娥四号”上沿轨道缓缓下行的过程中，以“嫦娥四号”为参照物，“玉兔二号”是_______的。（选填“运动”或“静止”）
（2）月球对它表面的物体也有引力，这个引力大约是地球对地面附近同一物体引力的。若地球表面的g取10 N/kg，请根据材料中的信息估算出“玉兔二号”巡视器受到月球对它的引力约为______________N。（结果保留整数）
（3）控制中心通过“鹊桥”中继星向“嫦娥四号”发送的指令是利用_______传播的。
19．我国继去年嫦娥五号成功登月之后，今年5月15日天问一号探测器携祝融号火星车又成功着陆火星乌托邦平原。天问一号探测器从进入火星大气到着陆火星表面的9分钟过程中，依靠自身完成弹开降落伞、反推发动机点火、悬停避障、缓冲着陆等多个动作，实现速度从4.9km/s降低到0m/s。月球和火星部分信息见下表。
天体 离地球距离 天体表面物体受到的重力 表面状况 大气压情况
火星 5.5×107km-4×108 km 约为地球上的 岩石、高山、平原 只有地球大气压的1%，大气中95%为二氧化碳
月球 3.6×105km-4×105 km 约为地球上的 环形山、高地、平原 没有
（1）探测器着陆火星时离地球约为，根据相关报道，探测器着陆火星表面的9分钟过程中，它会“失去”地面指挥人员的控制，只能依靠自身独立完成各种精确动作。请你根据数据计算并分析探测器“失控”的原因；（提示：通讯信息是通过电磁波传递的，其速度为3×105km/s）；( )
（2）已知祝融号火星车质量为240kg，它随探测器降落至距离火星表面100m时，先悬停避障然后着陆到火星表面。请计算从距离火星表面100m处到着陆火星表面过程中火星车重力做了多少功；( )
（3）自上个世纪60年代以来，人类对火星开展了40余次探测活动，成功的却不到一半，但人类探索太空的脚步并未停止，相信不远的将来，在火星上将会建立研究站进行长期考察。你认为在设计制定建立研究站计划时，需要考虑人类生存的问题有：______ （写出一点即可）；
（4）如图为一幅网友自称来自月球车在月球上拍摄的照片，照片上呈现了类似地球上雨后“彩虹”光晕。很多网友问这是不是月球上的彩虹 请你作出判断并说明理由。______
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
电磁波能够传递信息，且传递信息的质量高、传输距离远，所以，5G支持下的超高清传输、远距离视频传输利用了电磁波，故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。
2．C
【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。
3．D
【详解】
A．电磁波在真空中的传播速度最大，为3.0×108m/s，故A不符合题意；
B．家用日光灯的额定功率约为25W，额定电压是220V，由P=UI知道，额定电流是0.11A，故B不符合题意；
C．对人体的安全电压不高于36V，故C不符合题意；
D．家用电饭煲正常工作的电流在4A左右，额定功率大约为
P=UI=220V×4A=880W
接近800W，故D符合题意。
故选D。
4．B
【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。
5．A
【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。
6．D
【详解】
A．摩托车匀速行驶时，牵引力和阻力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，作用在同一物体上，是平衡力而不是相互作用力，故A错误；
B．不同频率的电磁波在同种介质中的传播速度相同，即5G通信比4G所使用的电磁波在空气中的传播速度一样，故B错误；
C．由速度公式v=可得
s=vt=36km/h×h=7.2km=7200m
故C错误；
D．摩托车对水平地面的压强为
p==== =7.5×105Pa
故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．火箭升空过程中，速度变大，重力势能变大，故机械能变大，故A错误；
B．火箭升空过程中，燃料的内能转化机械能，故B错误；
C．控制中心是通过电磁波来控制嫦娥五号任务轨道器，故C正确；
D．嫦娥五号任务轨道器是通过电磁波来控制返回器的，超声波并不能在真空中传播，故D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．导航系统是通过电磁波传播信息的，故A错误；
B．用碳纤维材料制造无人机，能让它轻量化，是因为碳纤维材料密度小，与其它体积相同的材料相比，质量较小。故B错误；
C．无人机的控制芯片是由半导体制造的，故C正确；
D．无人机的航拍镜头即是照相机的镜头，所以是凸透镜，故D错误。
故选C。
9．D
【详解】
将导线的一端与电池负极相连，再用导线的另一端与电池的正极快速断续接触，这时导线中就会有变化的电流，故周围就会产生电磁波，产生的电磁波被收音机接收，故能听到收音机发出“咯、咯”声，即ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
10．A
【详解】
AB．由于R1、R2串联，根据串联电路电流的规律可知，通过两电阻的电流相等，因R1>R2，根据公式P=I2R可知，R1的功率大，故A符合题意，B不符合题意；
C．由图甲可知，540nm的光在绿光区域内，因此是绿光，故C不符合题意；
D．无论什么色光，在真空中的光速都是3×108m/s，故D不符合题意。
故选A。
11． 红 信息
【详解】
[1]红外线是一种肉眼看不到的光，红外线的应用非常广泛，如：红外热像仪、红外夜视仪、遥控器、手机和电脑的红外接口、监控设备、红外温度计、红外灯控等等。紫外线也是一种肉眼看不见的光，应用于灭菌杀菌、验钞、有助于人体合成维生素D等等。
[2]声音可以传递能量和信息，机器人遇有发烧者发出警报，是提醒有关人员引起注意，这是在传递信息。
12． 压强 摩擦 电磁波
【详解】
[1]月球车的车轮做得比较宽大，这是为了在压力一定时，通过增大受力面积来减小月球车对地面的压强。
[2]车轮表面凹凸不平，这是为了在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大车轮和地面之间的摩擦力。
[3]月球上没有空气，不能传播超声波，地面控制中心利用电磁波来遥控月球车。
13． 等于 3×108
【详解】
[1][2]电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s；光在真空中的传播速度，其大小为3×108m/s；光也是一种电磁波，光和电磁波在真空中的传播速度相等。
14． 电磁波 22.2
【详解】
[1]电磁波可以在真空中传播，超声波不能在真空中传播，所以需要用到电磁波发送指令。
[2]地球上发出的信号到达火星上的探测器时间为
15． 3×108 低 ②
【详解】
[1]电磁波在真空中的传播速度是宇宙中最快的速度，为
[2]根据公式
可知，波速一定，波长越长，频率越低。
[3]用手机打电话和在月球上的宇航员相互交流用要用电磁波；两台固定电话相互通话时通过导线中的电流传递信息，没有用到电磁波。故选②。
16． D 3×108 0.012 传输距离大幅缩短，覆盖能力大幅减弱
【详解】
(1)[1]根据生活经验可知，交通指示灯中的三个灯不会同时亮，即可以单独工作，且工作时互不影响，所以可以判断出三种颜色指示灯是并联的；5G通讯是利用电磁波来传递信息的；故选D；
(2)[2]电磁波在真空中的传播速度等于光速，即3×108m/s；
[3]由题意可知，商用电磁波的波长为：
；
(3)[4]由题意可知，5G技术高频段传输数据遇到的困难是传输距离大幅缩短，覆盖能力大幅减弱。
17． 真空 等于 减小 9.6×103Pa 4.8×103J
【详解】
（1）[1]真空不能传声，但电磁波可以在真空中传播，故环绕器能将图片信息传回到地球上，主要是因为电磁波能在真空中传播的特点。
（2）[2]因为着陆巡视器从距火星表面约100m处开始的运动可以看作是匀速直线运动，则此时着陆巡视器受到的重力和阻力是一对平衡力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上。故此过程中着陆巡视器受到的阻力等于火星对它的重力。
[3]此过程中，陆巡视器的速度不变，动能不变，高度降低，重力势能减小，机械能是动能和势能之和，故它的机械能减少。
（3）[4]由题意知，着陆巡视器上搭载的“祝融号”火星探测车质量为240kg，共有6个轮子与火星表面接触，每个轮子与地面的接触面积约为250cm2，如果火星对表面物体的吸引力约为地球的0.4倍。 则“祝融号”对火星表面产生的压强为
（4）[5]由题意知，“祝融号”在火星表面匀速直线行驶，速度为200m/h，所受阻力为车重的0.1倍。
因为“祝融号”在火星表面匀速直线行驶，所以阻力等于牵引力为
F=f=0.1G=0.1×0.4×240kg×10N/kg=96N
则“祝融号”行驶15min做了的功为
18． 运动 233 电磁波
(1)在研究物体运动时，要选择参照的标准，即参照物，物体的位置相对于参照物发生变化，则运动，不发生变化，则为静止；
(2)先根据求出它的重力，然后根据月球对物体的引力与重力的关系即可求出月球对它的引力；
(3)卫星利用电磁波通信的中继站来进行通信的电磁波在真空中沿直线传播。
【详解】
(1)[1]以“嫦娥四号”为参照物，“玉兔二号”相对于“嫦娥四号”之间的位置不断发生变化，则“玉兔二号”是运动的；
(2)[2]由题意可知，月球对他的引力约：
；
(3)[3]飞行控制中心通过“鹊桥”中继星向“嫦娥四号”发送的指令是利用电磁波传播的。
19． 见解析 见解析 如何获取空气和水（其它合理也可） 见解析
【详解】
（1）[1]探测器着陆火星时离地球约为，而通讯信息是通过电磁波传递的，其速度为3×105km/s，根据速度，地面指挥人员发出的信息传播到火星所用的时间为
＞
故探测器着陆火星表面的9分钟过程中，它会“失去”地面指挥人员的控制。
（2）[2] 火星车质量为240kg，在地球上的重力大小为
已知火星表面物体受到的重力为约地球上的，故火星车在火星上的重力约为
故距离火星表面100m处到着陆火星表面过程中火星车重力做的功
（3）[3] 人类生存需要空气和水，而月球上没有空气和水，设计制定建立研究站计划时，需要考虑人类生存的问题有：如何获取空气和水（其它合理也可）。
（4）[4] 这不是月球上的彩虹。地球上雨后“彩虹”光晕是太阳光传播过程中被空气中的雨滴色散形成的，而雨是空气中水蒸气遇冷液化成的小水滴，因月球上没有空气和液态水，因此不会下雨，故不具备“彩虹”光晕形成的条件。
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