人教版(2019)选择性必修二 4.3 无线电波的发射和接收
一、单选题
1.高原冰雪探测雷达系统简称为雪深雷达,是2020珠峰高程测量的主力设备之一,主要利用天线发射和接收高频电磁波来探测地面雪深。通过雪深雷达探测获得珠峰峰顶冰雪层厚度,如图所示。下列说法正确的是( )
A.雷达利用电磁波的干涉特性工作
B.电磁波从空气进入冰雪层,传播速度会变大
C.电磁波从空气进入冰雪层,频率会减小
D.在电磁波中,电场和磁场随时间和空间做周期性变化
2.“4G改变生活,5G改变社会”。现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘,关于电磁波下列说法正确的是( )
A.赫兹首先预言了电磁波的存在
B.5G信号比4G信号在真空中的传播速度更大
C.划亮一根火柴,就形成了电磁波
D.空间只要有变化的电场存在,就一定能形成电磁波
3.2021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
4.一品牌双波段(中、短波段)收音机的接收电路原理简化结构如图所示,通过切换开关和旋转可变电容器动片来改变回路中的电感和电容,从而实现接收不同波段的信号。则( )
A.调制过程是指通过调节、,使接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相等
B.接收电路的固有频率与需要接收的电磁波频率不相等时,接收电路将无法接收该电磁波
C.使S接且动片完全旋入,可接收到波长最短的电磁波
D.使S从打到,同时动片旋出,接收到的电磁波频率可能不变
5.下列情景中关于电磁波特性和应用的描述,正确的是( )
A.手机通话时涉及的波既有电磁波又有声波
B. “CT”利用紫外线检查多种疾病
C. “B超” 中的超声波属于电磁波
D.遥控器发出的红外线有很高的穿透本领
6.网络信号的稳定传输通常需要用到光纤和Wi-Fi无线路由器,下列表述正确的是( )
A.光纤通讯利用光纤来传输包含信息的电流信号
B.光纤通讯利用光的全反射原理传输包含信息的光信号
C.Wi-Fi无线路由器发射包含信息的超声波信号
D.Wi-Fi无线信号可以绕过障碍物传播是利用了波的干涉原理
7.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
8.下列说法正确的是( )
A.光的偏振现象说明了光是纵波
B.光从一种介质进入另外一种介质时一定能够发生全反射
C.折射率的大小不仅与介质本身有关,还与光的频率有关
D.手机通话时涉及的波只有电磁波
9.关于波和波的现象解释,下列说法中正确的有( )
A.电磁波的传播速度恒为
B.雷达工作时利用了声波的反射
C.增透膜使得两列反射光波相消,但透射光强并没有增加
D.声源与观察者相对靠近时,观察者按收到的频率大于声源发出的频率
10.手机信息的接收和发射、对讲机信息的接收和发射都靠电磁波,则关于手机和对讲机发射的两列电磁波,下列叙述正确的是( )
A.频率一定相等 B.波长一定相等
C.能量一定相等 D.波速一定相等
11.调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号,如果要接收到这个电台的信号,应该采取的措施是( )
A.增大调谐电路中线圈的匝数 B.加大电源电压
C.增加调谐电路中的电容 D.将线圈中的铁芯抽出
12.2021年9月17日,神舟十二号载人飞船成功返回地面。返回舱返回过程中,有一段时间与地面会严重失效,甚至完全中断,这种现象称为黑障。形成黑障的直接原因最有可能的是( )
A.返回舱周围形成的高温等离子层
B.返回舱的金属外壳产生的静电屏蔽
C.返回舱在返回过程出现的失重现象
D.返回舱进入对流层后受大气的扰动
二、填空题
13.某电台发射频率为500 kHz的无线电波,某发射功率为10 kW,在距电台20 km的地方接收到该电波,该电波的波长为____________,在此处,每平方米的面积上每秒钟可接收到该电波的能量为____________.
14.接收原理:电磁波在传播时如果遇到_________,会使导体中产生感应电流,空中的导体可以用来接收电磁波,这个导体就是接收_________。
15.现在,移动电话(手机)已经十分普遍,随身携带一部手机,就可以在城市的任何一个角落进行通话.我国现有几亿部手机,那么每一部手机接收到的电磁波频率________(填“相同”或“不相同”).现在建了很多地面转播塔,但还是有很多“盲区”,我们不用同步卫星直接转播的原因是________.
16.“歼20”是我国自主研发的一种新型“隐形战机”,它的机身材料和涂层对雷达发射的_______(填“超声波”或“电磁波”)具有良好的_______(填“吸收”或“反射”)作用。
17.麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是:变化的磁场产生______,变化的电场产生______,从而预言了电磁波的存在。已知某点电磁波在真空中的传播速度为3.0×108m/s,若该电磁波的波长为3m,则电磁波的频率为______Hz。
三、解答题
18.如果有两个手持卫星电话的人通过同步卫星通话,一方讲话,另一方至少要等多长时间才能听到对方的回答?(设对方听到话后立即回话,已知,)
19.如果你想利用通过同步卫星转发信号的无线电话与对方通话,你讲完电话后,至少要等多长时间才能听到对方通话?(已知地球质量,地球半径,引力常量)
20.一台收音机的LC调谐电路由电感线圈和可变电容器组成,可变电容器电容的变化范围是30~300pF,调谐电路能接收的电磁波的最小频率是550kHz,已知光速c=3×108m/s,求它能接收的电磁波的最大频率和最小波长。
21.LC振荡电路的电容C=556 pF,电感L=1 mH,若能向外发射电磁波,则其周期是多少?电容器极板所带电荷量从最大变为零,经过的最短时间是多少?
22.手机间的通信过程如图所示,从提高通信质量角度来看移动通信网络中应该怎样设定基站。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.D
【详解】
A.电磁波和声波一样,遇到障碍物反射,雷达利用电磁波的反射特性工作,故A错误;
B.电磁波在空气中的传播速度大于在冰雪中的传播速度,故B错误;
C.电磁波的频率由波源决定,与介质无关,故C错误;
D.电磁波电场和磁场随时间和空间做周期性变化,故D正确。
故选D。
2.C
【详解】
A.预言了电磁波的存在的科学家是麦克斯韦,故A错误;
B.5G信号和4G信号在真空中的传播速度一样大,都等于光速,故B错误;
C.划亮一根火柴,产生热和光,光是电磁波,故C正确;
D.变化的电场不一定能产生磁场,只有交变的电场和交变的磁场在空间相互激发,才能在空间产生电磁波,故D错误。
故选C。
3.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。
4.D
【详解】
A.调谐过程是通过调节、,使接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相等,故A错误;
B.接收电路的固有频率与需要接收的电磁波频率不相等时,该电磁波在接收电路中引起的振荡电流不强,但仍可接收到该电磁波,故B错误;
CD.频率越大接收到的波长越短,接时小,动片完全旋入时大,由公式
知,接收电路的固有频率可能不变,可接收到波长可能保持不变且不是最短的;同理,接时大,动片完全旋出时小,接收电路的固有频率可能不变,接收到的电磁波频率可能不变,故C错误;故D正确。
故选D。
5.A
【详解】
A.手机通话时涉及的波既有电磁波又有声波,A正确;
B.“CT”利用X线束对身体部位进行扫描,检查多种疾病,B错误;
C.“B超” 中的超声波属于声波,C错误;
D.遥控器发出的红外线,频率比可见光低,波长长,穿透本领较弱,D错误;
故选A。
6.B
【详解】
AB.光纤通讯利用光的全反射原理传输包含信息的光信号,通信中的光波主要是激光,不是电流信号,A错误B正确;
C.Wi-Fi无线路由器发射包含信息的电磁波信号,C错误;
D.Wi-Fi无线信号可以绕过障碍物传播是利用了波的衍射原理,D错误。
故选B。
7.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。
8.C
【详解】
A.光的偏振现象说明了光是横波,选项A错误;
B.光从一种介质进入另外一种介质时若能够发生全反射,则必须满足:从光密介质射向光疏介质,入射角大于临界角,则光从一种介质进入另外一种介质时不一定能够发生全反射,选项B错误;
C.折射率的大小不仅与介质本身有关,还与光的频率有关,选项C正确;
D.在手机通话过程中,既涉及电磁波又涉及声波,故D错误。
故选C。
9.D
【详解】
A.电磁波在真空中的传播速度恒为,在其它介质中传播速度并不相等,A错误;
B.雷达工作时利用了电磁波的反射,B错误;
C.反射光相消就是透射光增强,因为两个光的光程差是一样的,但一个肯定有另一个肯定没有半波损失,把薄膜厚度设计成反射光相消,透射光就增强,C错误;
D.根据多普勒效应,声源与观察者相对靠近时,观察者按收到的频率大于声源发出的频率,D正确。
故选D。
10.D
【详解】
电磁波的频率、波长和能量均由波源决定,而电磁波在相同介质中的传播速度相同,D正确ABC错误。
故选D。
11.D
【详解】
当调谐电路的固有频率等于接收电磁波的频率时,发生电谐振才能较好地收到电台信号,本题中接收不到信号的原因是调谐电路的固有频率较低,由可知,在电容C无法再调节的情况下,可减小L以提高,故选D。
12.A
【详解】
飞船在返回时以极高速度进入大气层,产生高温2000℃(高速使动能转化热能,使船体外壳达到2000℃,从而使周围的空气电离形成等离子体,屏蔽电磁波从而地面人员无法得知飞船的实时状况),而在接近地面时,(虽然大气密度大)飞船速度下降,温度降低,在太空(虽然高速运动)没有大气,不易产生摩擦生热而燃烧而不会产生屏蔽。
故选A。
13. 600m 2×10-6 J
电磁波传播过程中的频率是不变的,根据求解波长;根据能量守恒定律列式求解每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量.
【详解】
电磁波传播过程中的频率和波长没有改变,故电波的波长不变,故:;
每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量为
14. 导体 天线
略
15. 不相同 用卫星传播太远,信号太弱
【详解】
每部手机收到的电磁波频率是不相同的,“盲区”我们不用同步卫星直接传播的原因是用卫星传播太远,信号太弱.
16. 电磁波 吸收
【详解】
[1][2]雷达发出的是电磁波中的微波,“隐形战机”又称“低可探测飞机”,可以有效避开雷达的探测,主要是它表面有一种特殊材料,能够增强对电磁波的吸收,减弱电磁波反射,故雷达接受不到有效信号。
17. 电场 磁场 1.0×108
【详解】
[1][2]麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场,从而预言了电磁波的存在。
[3]已知某点电磁波在真空中的传播速度为3.0×108m/s,若该电磁波的波长为3m,则电磁波的频率为
18.另一方至少要等0.477s才能听到对方的回答
【详解】
要求出说话后听到对方讲话经历的时间,需要知道同步卫星分别和两人之间的距离,当两人都站在同步卫星的正下方时,电磁波经同步卫星传播的距离最短,需时最少。
设卫星的质量为m,离地高为h,同步卫星的角速度和地球自转的角速度相同。
由牛顿第二定律得
所以
无线电传播的最短距离为
传播的最短时间为
19.
【详解】
同步卫星是相对地面静止的卫星,它的运动周期是,设卫星离地面的高度为h,它运动的向心力是地球对它的万有引力,即
所以
代人数据解得
最短时间通信应是通话人均在同步卫星的正下方,这时,无线电波的传播距离最短,最短是
听到对方回话应是,所以
20.1739kHz;173m.
【详解】
由
知,当C最小时,则f最大
所以
fmax=1739kHz
由v=λf知,当f最大时,λ最小,所以
21.4.68×10-6 s,1.17×10-6 s
【详解】
解:由振荡电路的周期公式可得
T=2π=2×3.14×s≈4.68×10-6 s
LC振荡电路周期,即是其发射的电磁波的周期,电容器极板上所带电荷量从最大变为零,经过的最短时间为,则
t==1.17×10-6 s
22.见解析
【详解】
从提高通信质量角度来看应适当增加基站密度,基站天线应在高处架设,为做到网络全覆盖,设定基站后应通过实验对信号强度进行检验并不断听取用户的反馈信息。
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