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专题21 信息的传递
知识点一：现代顺风耳—电话
一、电流把信息传到远方
1876年，贝尔发明了电话，实现了语音信息的实时远距离传递。
最简单的电话由话筒和听筒组成。为了完成通话，话筒和听筒之间要连上一对电话线。
1.老式电话的话筒
（1）构造
话筒内有一个装着炭粒的小盒子，上面盖有一个膜片，如图所示。
（2）工作原理：声波振动→膜片相应振动→时紧时松压迫炭粒→电阻时大时小→电流时弱时强。
（3）作用：将声信号转换为电信号。
2.老式电话的听筒
（1）构造：听筒有一个电磁铁，电磁铁吸引一块薄铁膜片。
（2）工作原理：传入听筒的变化电流流经电磁铁时，电流时弱时强→磁性时弱时强→薄铁膜片受力时小时大而振动→形成声波。如最简单的电话工作原理示意图。
（3）作用：将电信号转换为声信号。
3.电话中话筒和听筒的连接方式
同一部老式电话中，话筒和听筒是并联的。本放的话筒与对方的听筒串联，本放的听筒与对方的话串联。
二、电话交换机
1.电话交换机的作用
为了提高线路利用率，电话之间都是通过电话交换机来转接的。一个地区的电话都接到同一台交换机上，每部电话都编上号码。使用时，交换机自动把需要通话的两部电话接通，通话完毕再自动将线路断开。如果在同一台交换机与另一台交换机之间连接上若干电话线，这样，两个不同交换机的用户就能互相通话了。如图所示。
2.电话交换机的种类
（1）人工电话交换机（人工操作）：效率低，劳动强度大。
（2）自动电话交换机（电磁继电器）：效率高，但功能少。
（3）程控电话交换机（电子计算机）：效率高，功能多（如来电显示，缩位拨号、遇忙回叫、呼叫转移、三方通话等）。
3.打电话占线可能的原因
（1）对方的电话可能正在通话。
（2）对方电话可能没有放好。
（3）电话交换机之间有太多的用户在通话，它们之间的电话线不够用了。
三、模拟通信与数字通信
1.模拟信号和数字信号
概念 特点
模拟通信 如图所示，在话筒将声音信号转换成信号电流时，这种信号电流的频率、振幅的变化情况跟声音的频率、振幅的变化情况完全一致，“模仿”着声信号的“一举一动”。这种电流传递的信号叫做模拟信号，使用模拟信号的通信方式叫做模拟通信。 模拟信号在长距离传输和多次加工、放大过程中，信号电流的波形会改变，从而使信号丢失一部分信息，表现为声音、图像的失真，严重时会使通信中断。
数字通信 用点“·”和画“-”组合代表各种数字，一定数字组合代表一个汉字；于是，一系列点和画组成的信号就可以代表一个完整的句子了。像这样用不同不同符号的不同组合表示的信号，叫做数字信号，这种通信方式叫做数字通信。如图所示，用旗语表示英文字母A、B、C、D。 数字信号形式简单，抗干扰能力强，还可通过不同编码进行加密。
2.模拟信号和数字信号的比较
信号与声音的关系 信号电流的形式 优缺点 应用
模拟信号 与声音的频率、振幅的变化的情况完全一样 连续的 信号易丢失、失真，现代通信中常将其转化为数字信号，方便用计算机进行处理 温度传感器、压力传感器的信号，磁带录音机录下的声音等
数字信号 用不同的符号的不同组合表示传递的信息 离散的 抗干扰能力强，易加工处理，可以发挥计算机的巨大威力，还可以通过不同的编码进行加密 电报，光缆信号，计算机存储信息等
知识点二：电磁波的海洋
一、电磁波的产生
1.实验探究：电磁波是怎样产生的
实验过程 （1）如图所示，打开收音机的开关，选至没有电台的位置，将音量开大。取一节干电池和一根导线，拿到收音机附近。 （2）先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极相连，从收音机中能听到依次“喀喀”声后，就没有“喀喀”声了。 （3）将导线的一端与电池的其中一极反复摩擦，使他们时断时续地接触，能从收音机中不断听到“喀喀”声。
实验分析
探究结论 当电路中有迅速变化的电流时，其周围就会产生电磁波。
2.电磁波的产生
木棍在水面上振动会产生水波，说话时声带的振动会产生声波。与水波和声波的形成相似，导线中有电流的迅速变化时，会在空间激起（产生）电磁波。
注意：电流的迅速变化是指电流的大小迅速变化或电流的方向迅速变化，或者是大小和方向同时迅速变化。
3.电磁波的常见应用
电磁波看不见、摸不着，但确实是真实存在的，并在生活中有着广泛的应用。如广播电台、电视台以及移动电话都是靠复杂的电子线路来产生迅速变化的电流，发出电磁波，并利用电磁波来传递信息的。
4.常见的电磁波发射器
广播电台、电视台、移动电话等。
二、电磁波是怎么传播的
1.电磁波的传播
实验探究 电磁波的传播是否需要介质
实验设计 手机可以发射电磁波，也可以接收电磁波，把手机放在真空罩内，用另一部手机呼叫它。如果电磁波的传播需要介质，真空罩里的手机就无法接收到这一信号；如果电磁波的传播不需要介质，真空罩里的手机就能接收到这一信号。
探究发现 真空罩里的手机能接收到信号
实验结论 电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在真空中传播。
2.描述电磁波的物理量
波长 水波在传播过程中会出现波峰和波谷，凸起的最高处叫波峰；凹下的最低处叫波谷。其中相邻两个波峰之间的距离叫做波长，用λ表示，单位是米（m）。由图可知，振源每上下完成依次振动，形成一个波峰和一个波谷，波向前传播一个波长的距离，与此类似，电流每震荡一次，电磁波向前传播的距离就是电磁波的波长。
波速 用来描述波传播速度的物理量叫做波速，单位是米每秒（m/s）。真空中电磁波的波速用c表示，电磁波在真空中的传播速度和在空气中的传播速度近似相等，都约为c=3×108m/s。 不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同。
频率 在1s内振动的次数叫做频率，用字母f表示。在国际单位制中，频率的单位是赫兹（Hz），因为通常电磁波的频率都很大，故常用单位有千赫（kHz）、兆赫（MHz），1MHz=106Hz，1kHz=103Hz。
关系 波速、波长、频率的关系式为：c=λf，其中：c为电磁波的波速，λ为电磁波的波长，f为电磁波的频率。因为在真空中不同频率的电磁波传播速度相同，所以由关系式可知频率越高的电磁波波长越短。
3.电磁波家族及电磁波的应用
（1）电磁波家族及电磁波的应用
各种光和射线都是波长不同的电磁波。电磁波波长从大到小依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。
（2）无线电波
①定义：电磁波中通常用于广播、电视和移动电话的，频率为数百千赫至数百兆赫的那部分，叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）。
②特点：无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长把无线电波又分成几个波段：长波、中波、短波和微波。
知识点三：广播、电视与移动通信
一、无线电广播信号的发射与接收
1.无线电广播信号的发射-广播电台
无线电广播信号的发射由广播电台完成：①话筒把播音员的声音信号转换成电信号；②调制器把音频电信号加在到高频电流上；③天线将带有信息的电磁波发射到空中。如图所示。
2.无线电广播信号的接收-收音机
信号的接收由收音机完成：①接收天线能从空中接收到各种频率的电磁波，调谐器能从中选出特定频率的信号；②通过解调滤去信号中含有的高频电流成分，将音频信号留下；③扬声器把音频信号还原成声音。如图所示。
该过程用的框图如下：
3.类比无线电广播信号的发射和接收
信鸽传书 电磁波传递音频信号
写信的人把信写好 话筒将声音信号转换成音频电信号
信鸽作为运载信件的工具 高频电流相当于能够运载信件的信鸽
将信件捆在信鸽上 用调制器将音频电信号加载到高频电流上
将信鸽释放 通过天线将电磁波发射到空中
信鸽带着现信件在空中飞 电磁波在空中向四周传播
信鸽到达目的地 收音机的天线收到电磁波
从信鸽身上解捆取信 收音机通过解调滤去高频电流成分而保留原音频信号
读取信件内容 把音频信号放大，通过扬声器转换成声音
二、电视的发射和接收
1.电视信号的发射和接收
电视用电磁波传递图像信号和声音信号。声音信号的产生、传播和接收跟无线电广播的工作过程相似。图像信号的工作过程是：摄像机把图像变成电信号，发射机把电信号加载到高频电流上，通过发射天线发射到空中，如图甲所示。电视机的接收天线把高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出并放大，由显示器把它还原成图像（同时把声音信号取出并放大，由扬声器还原成声音），如图乙所示。
甲 乙
2.电视信号的发射和接收过程可以用框图表示
三、移动电话
1.移动电话（手机）
（1）移动电话是靠空间的电磁波来传递信息的。移动电话既是无线电发射台又是无线电接收台：它用电磁波把讲话的信息发射到空中；同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。
（2）移动电话的特点
优点：移动电话不需要电话线，可以让我们很方便地随身携带和使用。
缺点：移动电话的体积小，发射功率小；天线简单，灵敏度不高，需要基地台的支持，只有基地台电磁波能够辐射到的区域才能进行通话。
（3）基地台：在移动通信中，基地台就是我们常说的基站，其作用相当于传输的中转中枢。一个基地台覆盖一定的区域，该区域内的手机发射信号被基站接收，基地台将该信号发送给目标手机，也就是说手机之间不能直接通信，要通过基站中转。
2.无绳电话
由座机和手机组成，座机接在市话网上，相当于一个小的基地台。它们各有一个天线，通过无线电波来传递信息。无绳电话的功率小，其工作区域大约在几十米到几百米的范围内，所以无绳电话的手机不能离座机太远。
3.广播、电视、移动电话信号传递的异同
相同点 不同的
载体 发射过程 接收过程 信号形式 载体电磁波的特点 发射和接收设备
广播 电磁波 信号转换、调制、天线发射 天线接收、调谐、解调 音频信号 频率最小 广播电台发射、收音机接收
电视 音频信号和视频信号 频率较小 电视台发射、电视机接收
移动 电话 各种形式的信号 频率最大 移动电话发射、接收，基地台转接
知识点四：越来越宽的信息之路
一、微波通信
1.微波
（1）波长和频率范围
微波的波长为10m~1mm，频率为30MHz~3×105MHz，频率比中波和短波的更高。
（2）性质
微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能绕地球表面绕射。因此每隔50km左右就要建设一个微波中继站，把上一站传来的信息处理后，再发射到下一站。就像接力赛跑一样，一站传一站，信号传递的距离越远，需要的中继站越多，如图所示。
2.微波通信
（1）微波通信：利用微波进行通信的方式称为微波通信。
（2）微波通信的特点：信息理论表明，作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内可以传输的信息就越多，微波的波长较短，频率较高，所以采用微波通信可以增大信息的传输量，一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。
（3）微波通信的优点和缺点
①优点：频率高，传输信息的容量大。
②缺点：微波通信需要大量的中继站进行信号处理，如遇到雪山和大洋无法建立中继站时，微波通信就无法继续。
二、卫星通信
1.卫星通信
同通信卫星做微波通信的中继站来进行通信的方式叫做卫星通信。
常见的通信卫星是相对地球静止的同步卫星。
2.卫星通信的组成
卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。通信卫星就像几个太空微波中继站，从一个地面站接收的电信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站，如图所示。
3.卫星通信的优点和缺点
（1）优点
①信号覆盖范围广。如图所示，在地球周围均匀地布置3颗同步通信卫星，就几乎可以覆盖地球全部表面，实现全球通信。
②通信范围大，只要在卫星发射的电磁波覆盖范围内均可进行通信；不易受地形影响；建设速度快；易于实现广播和多址通信。
（2）缺点
由于两地面站之间使用卫星进行通信时，电磁波传输的距离约为72000km，故信号有延迟；频率较高的频带易受雨、雪的影响等。
三、光纤通信
光也是一种电磁波，与微波相比，光的频率更高。用光来通信，其容量要高处短波、微波百万倍、千万倍。1960年，美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生频率单一、方向高度集中的光-激光。1966年，华裔物理学家高锟提出用光纤通信的构想，这使得用光进行通信的幻想得以实现。
1.光纤通信的几个概念
（1）光纤通信：利用激光在光导纤维中传输来传递信息的一种特性方式。
（2）激光：一种频率单一（非常纯）、方向高度集中的光。
（3）光纤：一种非常细的玻璃丝，全称叫做光导纤维，激光可沿光纤传播，不受外界干扰。
（4）光缆：把数条光纤并成一束再敷上保护层。便制成了光缆。
2.光纤通信的原理
携带信息的激光从光导纤维一端射入，在内部上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。如图所示。
3.光纤通信的优点
光纤通信传输损耗小，可长距离传输信息，容量极大，不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量高，保密性好。
4.光纤通信的不足
光纤通信依然是有线传输，需铺设专用的光纤线路，但架设线路受地理条件的限制，光纤易被拉断，技术要求高等。
四、网络通信
1.因特网
因特网的英文名称是Internet，又称为互联网。互联网利用通信线路和电磁波，将分布于世界各地的计算机网络连在一起，用来传递各种信息。
2.网络通信
网络通信计算机技术和通信技术相结合而形成的一种新的通信方式，主要是满足数据通信的需要。它将不同的地理位置、具有独特功能的多台计算机、终端及附属设备用通信线路连接起来，并配备相应的网络软件，以实现通信过程中的资源共享。由于计算机能够高速处理多媒体信息，并且具有交互性，所以在网上传输的电子邮件不仅有文字、还有图像和声音，这是传统的通信方式难以同时做到的。
3.网络通信的常见应用
（1）电子邮件：电子邮件是目前人们经常使用的网络通信方式。每个电子信箱都有自己的“地址”，这样才能把邮件送到正确的地方。电子信箱地址的格式为：用户名、符号“＠”（发音同英语的“at”）和服务器名称三部分组成。
收发电子邮件：如图所示，当甲给乙发送一封电子邮件时，它的服务器A把邮件发送到乙的服务器B，储存起来。一旦乙“上网”，他就能从自己的服务器B得到这个邮件。收件人可以在任何时候通过上网的计算机或手机打开信箱，查看邮件。除了文字以外，我们也可以把图片、语音及任何信息变成数字文件用电子邮件传送。
（2）除了通过网络收发电子邮件外，还可以通过网络通信系统查阅资料、看新闻、购物、进行视频点播，另外还可以通过网络进行远程教育、远程医疗等。
考点一．电磁波的传播与应用
1．（2023 淄博）2023年5月10日21时22分，天舟六号货运飞船成功发射。11日，飞船与空间站组合体完成交会对接，随后航天员开展货物转运等工作。下列相关说法正确的是（ ）
A．飞船在加速升空的过程中，惯性逐渐变大
B．飞船沿轨道绕地球运行，运动状态不再改变
C．飞船与空间站完成交会对接后，飞船相对于空间站是静止的
D．空间站中的航天员通过超声波与地面控制中心传递信息
【解答】解：A.惯性与物体的质量有关，飞船在加速升空的过程中，其质量不变，惯性不变，故A错误；
B.飞船沿轨道绕地球运行，飞船的运动方向不断变化，运动状态改变，故B错误；
C.飞船与空间站完成交会对接后，飞船与空间站之间的位置不再发生变化，其相对于空间站是静止的，故C正确；
D.空间站中的航天员通过电磁波与地面控制中心传递信息，故D错误。
故选：C。
2．（2023 临沂）2023年5月17日，我国成功发射了第56颗北斗导航卫星。对其进行在轨测试时，地面测试系统与该卫星之间的通讯利用了（ ）
A．红外线 B．电磁波 C．超声波 D．次声波
【解答】解：地面测试系统与该卫星之间的通讯利用了电磁波，故B正确，ACD错误。
故选：B。
3．（2023 湖北）2023年5月30日，长征二号F运载火箭搭载神舟十六号载人飞船，在酒泉卫星发射中心点火发射，运载火箭的喷气发动机向下喷气，推动火箭升空。各地雷达监测站即时向指挥中心传递火箭运行信息。下列有关说法正确的是（ ）
A．运载火箭应选用密度小、热值大的燃料
B．各地雷达监测站利用超声波向指挥中心传递信息
C．火箭向下喷气获得推力与内燃机的压缩冲程相似
D．火箭升空过程中，需要克服空气阻力做功，能量不守恒
【解答】解：A、运载火箭的燃料使用密度小且热值大的燃料，与其他燃料相比，在燃烧同样质量的燃料的情况下，可以释放更多的热量，故A正确；
B、各地雷达监测站利用电磁波向指挥中心传递信息，故B错误；
C、火箭向下喷气获得推力的过程中，内能转化为机械能，原理与内燃机的做功冲程相同，故C错误；
D、所有的能量转化过程，都遵守能量守恒定律，所以火箭升空过程中，需要克服空气阻力做功，能量守恒，故D错误。
故选：A。
4．（2023 常德）下列有关声和电磁波的说法中正确的是（ ）
A．利用卫星系统进行导航，其信息传递的媒介与“B超”相同
B．利用声呐探测海深，其原理与蝙蝠在夜间正常飞行的原理不相同
C．在空气中，声传播的速度远小于电磁波的传播速度
D．有线电话既有发射电磁波的功能，又有接收电磁波的功能
【解答】解：A、利用卫星系统进行导航，其信息传递的媒介是电磁波，而“B超”是利用超声波，则它们传递信息的媒介不同，故A错误；
B、利用声呐探测海深，其原理与蝙蝠在夜间正常飞行的原理相同，故B错误；
C、在空气中，声速约为340m/s，电磁波的速度约为3×108m/s，声传播的速度远小于电磁波的传播速度，故C正确；
D、有线电话是利用导线中的电流来传递信息的，既不能接收电磁波，也不能发射电磁波，故D错误。
故选：C。
5．（2023 郴州）中国的航天航空技术处于世界领先水平。2023年5月30日，神舟16号飞船成功发射，并与天宫1号目标飞行器成功交会对接。以下说法正确的是（ ）
A．火箭升空时，它所受的推力和重力是一对平衡力
B．成功对接后，以天宫1号为参照物，飞船是静止的
C．火箭的发动机是将机械能转化为内能的机器
D．宇航员与地面工作人员是利用超声波进行通信的
【解答】解：A、火箭升空时，它所受的推力和重力不是一对平衡力，推力大于重力，故A错误；
B、成功对接后，以天宫1号为参照物，飞船与它的位置不变，飞船是静止的，故B正确；
C、火箭的发动机是将内能转化为机械能的机器，故C错误；
D、宇航员与地面工作人员是利用电磁波进行通信的，故D错误。
故选：B。
6．（2023 安徽模拟）下列说法正确的是（ ）
A．运动员跑得越快越难停下来，说明速度越大惯性越大
B．鸟类的翅膀上凸下平，上方空气流速大压强小
C．超声波能在真空中传播，电磁波不能在真空中传播
D．物体摩擦后带电，说明摩擦能产生电荷
【解答】解：A、运动员跑得越快越难停下来，是因为运动员由于惯性继续向前运动，但不是速度越大，惯性越大，惯性与质量有关，与速度无关，故A错误；
B、鸟类的翅膀上凸下平，上方空气流速大压强小，下方空气流速小压强大，产生向上的升力，故B正确；
C、电磁波可以在真空中传播，超声波不能在真空中传播，故C错误；
D、摩擦起电不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到另一个物体，故D错误。
故选：B。
7．（2023 灞桥区校级模拟）2023年3月31日，我国在酒泉卫星发射中心使用长征四号丙运载火箭成功将遥感三十四号04星送入预定轨道。下列说法正确的是（ ）
A．喷洒大量的水给发射台降温是利用做功的方式改变发射台的内能
B．火箭携带的氢燃料在不断燃烧的过程中，其热值不变
C．入轨后，外太空温度很低，卫星的内能可能为零
D．卫星各项数据以超声波的形式传回地球，速度约为3×108m/s
【解答】解：A、喷洒大量的水给发射台降温是利用热传递的方式改变发射台的内能，故A错误；
B、燃料的热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，故B正确；
C、任何物体都有内能，入轨后，外太空温度虽然很低，但卫星的内能不为零，故C错误；
D、卫星各项数据以电磁波的形式传回地球，速度约为3×108m/s，故D错误。
故选：B。
8．（2023 曲阜市一模）共享电动自行车因其取用方便、低碳环保为人们的出行提供了便利。如图所示是我市市区新上的一批配有安全头盔的电动自行车，下列关于电动车的说法中正确的是（ ）
A．电动车轮胎上凹凸不平的花纹是为了减小对地面的摩擦力
B．扫描车上的二维码取车是通过电磁波传递信息的
C．电动车中电动机的工作原理是电磁感应
D．骑车戴上安全头盔可以减小惯性
【解答】解：A、电动车轮胎上凹凸不平的花纹是为了增大对地面的摩擦力，故A错误；
B、扫描车上的二维码取车是通过电磁波传递信息的，故B正确；
C、电动车中电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，故C错误；
D、骑车戴上安全头盔可以减轻意外对人的伤害，故D错误。
故选：B。
9．（2023 宾阳县一模）为了方便市民出行，很多城市都有了共享自行车。关于共享自行车，下列说法正确的是（ ）
A．坐垫做得比较宽是为了增大压强
B．用手机扫码租车时是通过超声波传递信息
C．车胎上有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
D．下坡时以自行车为参照物，路边的树木是静止的
【解答】解：A、坐垫做得比较宽是为了在压力一定时增大受力面积，减小压强，故A错误；
B、用手机扫码租车时是通过电磁波传递信息，故B错误；
C、车胎上有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦，故C正确；
D、下坡时以自行车为参照物，路边的树木相对于车的位置在不断变化，树木是运动的，故D错误。
故选：C。
10．（2023 郓城县三模）2022年元宵晚会我国航天员王亚平在中国空间站用古筝弹奏《茉莉花》，为全国人民送上太空音乐祝福。下列说法中正确的是（ ）
A．演奏古筝时通过弦的振动发声
B．古筝的声音是以声波的形式传回地球
C．用同样的力拨动琴弦，粗弦比细弦发声的响度大
D．人们通过音调能判断出古筝的声音
【解答】解：A、演奏古筝时通过弦的振动发声，故A正确；
B、古筝的声音是以电磁波的形式传回地球，故B错误；
C、用同样的力拨动琴弦，粗弦比细弦发声的音调低，响度相同，故C错误；
D、人们通过音色能判断出古筝的声音，故D错误。
故选：A。
11．（2023 云南）我国自主研制的“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功完成了万米级海试。潜水器配备了国际先进水平的声学系统，声学系统由母船部分和潜水器本体部分组成，为“奋斗者”号实现了水声通信、精细探测和定位导航。
水声通信是“奋斗者”号与母船之间唯一的沟通方式。由于可见光和电磁波在海水中传播时衰减很快，也无法通过一根连接母船的线缆来进行通信。所以科学家为“奋斗者”号量身定制了一套数字水声通信系统，如图所示，它将语言和文字等信息编码调制后，通过换能器进行发射和接收，实现数据交互，把所有的关键数据准确、高效地与母船进行沟通。
精细探测为“奋斗者”号在水下航行和作业提供了安全保障。尽管马里亚纳海沟两侧都是非常陡峭的海山，但是“奋斗者”号安装有前视成像声呐设备，可对前方海山的距离和轮廓进行实时探测，帮助它精准避开障碍物。
定位导航使“奋斗者”号水下作业精准高效。由于水下没有卫星定位，必须使用声学定位。下潜之前，科学家通过设备的标定实验，使声学系统可以输出精确的速度等关键数据，再将定位与多普勒测速仪、惯性导航设备组合后进行导航，就能实现万米海底“大海捞针”，“奋斗者”号仅半小时就收回了之前在海底布放的一些目标物。
（1）由于可见光和电磁波在海水中传播时衰减很快，因此 是“奋斗者”号与母船之间沟通的唯一方式。
（2）前视成像声呐设备能发出 （选填“超声波”或“次声波”）；让潜水器在漆黑的万米深海中精准避障。这说明声音能传递 （选填“信息”或“能量”）。
（3）请写出“奋斗者”号声学系统的一个优点： 。
【解答】解：（1）由于可见光和电磁波在海水中传播时衰减很快，因此水声通信是“奋斗者”号与母船之间沟通的唯一方式。
（2）前视成像声呐设备能发出超声波；让潜水器在漆黑的万米深海中精准避障。这说明声音能传递信息。
（3）“奋斗者”号声学系统的一个优点是精准高效。
故答案为：（1）水声通信；（2）超声波；信息；（3）精准高效。
12．（2023 西藏）2023年5月30日上午9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭成功发射。飞船在上升过程中，它的重力势能越来越 ，飞船进入预定轨道后航天员的画面信息是通过 传回到地面指挥中心的。
【解答】解：飞船在上升过程中，质量不变，高度增加，它的重力势能越来越大，飞船进入预定轨道后航天员的画面信息是通过电磁波传回到地面指挥中心的。
故答案为：大；电磁波。
13．（2023 湘潭）神舟十六号载人飞船由火箭运载加速升空时，以火箭为参照物，飞船是 （选填“运动”或“静止”）的，飞船重力势能 （选填“增大”或“减小”），航天员在太空中是利用 （选填“电磁波”或“超声波”）和地面通讯。
【解答】解：以火箭为参照物，飞船与火箭的位置不变，飞船是静止的；
飞船加速升空时，质量不变，高度增加，重力势能增大；
航天员在太空中是利用电磁波和地面通讯。
故答案为：静止；增大；电磁波。
14．（2023 辽宁）2023年5月30日，如图是搭载神舟十六号载人飞船的长征二号运载火箭点火发射时的情景。火箭在加速上升过程中，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的 能，所搭载的载人飞船的质量 （填“变大”、“不变”或“变小”）。神舟十六号载人飞船与核心舱通过 （填“超声波”或“电磁波”）进行联系，自主完成对接。
【解答】解：火箭在加速上升过程中，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能，所搭载的载人飞船的质量不变。神舟十六号载人飞船与核心舱通过电磁波进行联系，自主完成对接。
故答案为：机械；不变；电磁波。
15．（2023 孝感一模）我国自主研制的“蛟龙号”潜水器是目前世界上下潜能力最强的作业型载人潜水器，其主要技术参数如下表。“蛟龙号”主要采用声呐通讯，实现深海与陆地的联系；通过改变压载铁的数量，来控制其下沉或上浮；任务完成后，“向阳红09”船用牵引绳将其吊到甲板上。（海水的密度取为1×103kg/m3，g＝10N/kg）
工作电源总电压/V 200
自身质量/kg 2.2×104
最大下潜深度/m 7000
最大速度/节 25
（1）“蛟龙号”潜水器在深海工作主要通过 （选填“电磁波”或“声波”）通信与陆地联系；若每节蓄电池电压为1.6V，为保证“蛟龙号”正常供电，串联的蓄电池不得少于 节；
（2）“蛟龙号”下潜到深海7000m处，求海水对“蛟龙号”观察窗0.2m2的玻璃上产生的压强和压力大小；（不考虑大气压的影响）
（3）“蛟龙号”抛卸所有压载铁后上浮，直到漂浮在海面上，然后由起重装置将其吊离水面。图甲是某次起重装置将漂浮在海面上的无人空载“蛟龙号”匀速吊离水面的情景，牵引绳拉力的功率随时间变化的图象如图乙，图中P2＝4P1，（P2即最大功率）。求t1时刻“蛟龙号”受到海水浮力有多大？
（4）求t1时刻“蛟龙号”排开海水的体积是多少m3。（不考虑海水的阻力）
【解答】解：（1）“蛟龙号”主要采用声呐通讯，实现深海与陆地的联系，所以“蛟龙号”在深海工作主要通过声波通信与陆地联系；“蛟龙号”工作电源总电压为200V，每节蓄电池电压为1.6V，需要串联蓄电池的节数n125节；
（2）“蛟龙号”下潜到7000m的深海处受到海水的压强p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m＝7×107Pa，
海水对“蛟龙号”观察窗0.2m2的玻璃上产生的压力F＝pS＝7×107Pa×0.2m2＝1.4×107N；
（3）因为“蛟龙号”匀速吊起，所以“蛟龙号”受力平衡；
由图乙可知，t1时刻“蛟龙号”还在水中，此时“蛟龙号”受到牵引绳的拉力F1、自身的重力G、水对它的浮力F浮三个力的作用，处于平衡状态，即F1+F浮＝G蛟龙号；
t2时刻“蛟龙号”已经离开水面，此时“蛟龙号”受到牵引绳的拉力F2、自身的重力G蛟龙号两个力作用，处于平衡状态，即F2＝G蛟龙号；
由功率PFv得P2＝F2v，P1＝F1v，又P2＝4P1，所以t1时刻的拉力F1F2G蛟龙号；
t1时刻“蛟龙号”受到的浮力F浮＝G蛟龙号﹣F1＝G蛟龙号G蛟龙号G蛟龙号2.2×104kg×10N/kg＝1.65×105N，
t1时刻“蛟龙号”排开海水的体积V排16.5m3。
16．（2023 安阳二模）随着科技的发展，无人驾驶技术日趋成熟。如图所示是利用5G网络实现远程驾驶的纯电动汽车，其质量为1.8t，车轮与路面接触的总面积为750cm2。该车在水平路面上匀速直线行驶12km，用时10min，这一过程中汽车发动机的功率恒为24kW（汽油热值q＝4.5×107J/kg，g取10N/kg）。求：
（1）无人驾驶导航系统是利用 来传递信息的；车窗玻璃能有效防止来自太阳过量的辐射对人皮肤的伤害，主要是能阻挡太阳光中的 （选填“紫外线”或“红外线”）；
（2）该车静止在水平路面上对路面的压强是多少？
（3）在这一过程中汽车受到的阻力是多少？
（4）该车百公里消耗电能1.8×108J，若这些能量完全由燃烧汽油来获得，相当于完全燃烧汽油多少千克？
【解答】解：（1）车载导航系统是利用电磁波来传递信息的；车窗玻璃能有效防止来自太阳的辐射，主要是能阻挡太阳光中的紫外线；
（2）汽车静止在水平地面上时，对地面的压力：
F压＝G＝mg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N，
对地面的压强：
p2.4×105Pa；
（3）汽车在该路段的速度：v20m/s；
由PFv可得汽车的牵引力：
F1200N，
因汽车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，
所以，在这一过程中汽车受到的阻力f＝F＝1200N；
（4）由题意知，Q放＝W总＝1.8×108J，
汽油的质量：
m4kg。
17．（2023 郑州二模）某工业园区利用红外测温智能机器人（如图甲所示）监控园区温度，消除火灾隐患。机器人装有高清摄像头和红外测温仪，若检测到温度过高，机器人会即时发出警报。如图乙是简化的智能测温报警电路，当电路中的电流超过30mA时，报警器发出警报。图中电源电压为24V，R0为变阻器，RT为热敏电阻，其阻值随温度变化的图像如图丙所示。
（1）热敏电阻是 （选填“导体”“半导体”或“超导体”）材料制成的；监测中心与智能机器人是通过 传递信息的。
（2）当所测温度达到或超过60℃时，报警器报警，不计报警器电阻，此时变阻器R0的阻值为多大？
（3）长时间工作后，电源电压有所降低，为了使报警器仍然正常工作，请你写出一条可行的措施。
【解答】解：（1）制造智能机器人芯片所使用的材料是半导体材料；监测中心与智能机器人是通过电磁波传递信息的；
（2）由乙图可知热敏电阻和滑动变阻器串联接入电路，电压U＝24V，最小报警电流为I＝30mA＝0.03A，
由欧姆定律可知达到最小报警电流时的电路总电阻为R800Ω，
由丙图可知温度到达60℃时热敏电阻的阻值为RT＝400Ω，由串联电路的总电阻等于各电阻之和可知，此时滑动变阻器的阻值为：R滑＝R﹣RT＝800Ω﹣400Ω＝400Ω；
（3）长时间工作后，电源电压有所降低，为了使报警器仍然正常工作，使电路中的电流不变（题中30mA），根据欧姆定律应减小变阻器R0的阻值。
考点二．波速、波长和频率的关系
18．（2023 广州）各色光在真空中的波长如图所示，植物中叶绿素a会吸收波长在430nm～662nm之间的光。真空中，波长650nm的光（ ）
A．是紫光
B．不是电磁波
C．波长比蓝光的长
D．比波长500nm的光传播速度大
【解答】解：A、根据题图可知：紫光的波长比650nm的波长更短，故A不符合题意；
B、所有的可见光都属于电磁波，故B不符合题意；
C、从题图可知：波长650nm的光波的波长比蓝光的波长长，故C符合题意；
D、不同波长的光在真空中的传播速度相同，故D不符合题意。
故选：C。
考点三．光纤通信
19．（2023 益阳）2022年中国科学院新一代远洋综合科考船“科学”号历经74天的航程，完成了一项基于北斗卫星的深海通讯实验。这次实验突破了海水深度达到6000米的大容量数据的即时传输，解决了水下无线通信的世界性难题。下列有关北斗卫星与深海之间数据传输的说法正确的是（ ）
A．通过声波传递数据
B．通过电磁波传递数据
C．通过光纤传递数据
D．数据传输有较长时间的延迟
【解答】解：北斗卫星与深海之间通过电磁波传递数据，电磁波的传播速度非常快，真空中约为3×108m/s，水中的传播速度约为倍真空速度，因此海水深度达到6000米的大容量数据的即时传输，时间的延迟很小。
故选：B。
考点四．卫星中继通信
20．（2023 莱阳市模拟）下列说法正确的有（ ）
①太空中至少需要3颗地球同步卫星才能实现全球卫星通信
②微波炉是应用电流的热效应来工作的
③光和电磁波能够在真空中传播，而声音不能在真空中传播
④能量的转移与转化具有方向性，因此要注意节约能源
⑤随着科学技术的快速发展，我国已建立了利用核聚变能量发电的核电站
⑥“5G”移动通信技术中的5G芯片是由超导体材料制成的；铜是磁性材料可以被磁化
A．①③④ B．①③⑤ C．①④⑥ D．②③④
【解答】解：由于超短波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，同时在传输过程中信号存在衰减等。因此，人们用通信卫星作中继站。目前，用3颗同步卫星就可以覆盖全球，故①正确；
微波炉就是用微波来煮饭烧菜的。微波是一种电磁波，即微波炉是应用电磁波工作，故②错误；
光的传播不需要介质，可以在真空中传播，声音的传播需要介质，声音不能在真空中传播，故③正确；
能量虽然守恒，但有些能量使用以后不可能再被利用，所以要节约资源，故④正确；
目前已建成的核电站的能量来自于重核的裂变，而不是轻核聚变，故⑤错误；
5G芯片是由半导体材料制成的，铜不是磁性材料，不可以被磁化，故⑥错误。
故①③④正确，A正确。
故选：A。
一．选择题（共15小题）
1．（2023 让胡路区模拟）雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，某防空雷达发现一架飞机正在以水平速度朝雷达正上方匀速飞来。某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示，经过t＝173s，雷达向正上方发射和接收到的波形如乙所示，已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为1×10﹣4s，电磁波的速度为3×108m/s，则该飞机的飞行速度大小约为（ ）
A．1200m/s B．900m/s C．600m/s D．300m/s
【解答】解：已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为10﹣4s，从左图中可以看出两次时间间隔为4个刻度线，即：t＝4×10﹣4s；利用公式可得刚开始相距：S1＝0.5vt＝0.5×3×108m/s×4×10﹣4s＝6×104m；
同理173s后相距：S2＝0.5vt＝0.5×3×108m/s×2×10﹣4s＝3×104m；
结合几何关系，故移动的距离为：
Δs5.2×104m，
移动速度：v300m/s。
故选：D。
2．（2023 平潭县模拟）2023年5月17日，我国成功发射了第56颗北斗导航卫星。对其进行在轨测试时，地面测试系统与该卫星之间的通讯利用了（ ）
A．红外线 B．电磁波 C．超声波 D．次声波
【解答】解：地面测试系统与该卫星之间的通讯利用了电磁波，故B正确，ACD错误。
故选：B。
3．（2023 平南县四模）2023年5月28日国产大飞机C919商业客机首航，从上海飞到北京，如图是飞机在空中飞行的情形，下列关于该飞机的说法中正确的是（ ）
A．飞机上机长与地面塔台人员联系的信息是通过声波传播的
B．飞机能够升空是利用了大气对飞机的浮力
C．飞机机翼的横截面形状是上凸下平的
D．飞机正常水平飞行时，机翼上空流速大压强大
【解答】解：A、飞机上机长与地面塔台人员联系的信息是通过电磁波传播的，故A正确；
BCD、飞机机翼上凸下平，飞机起飞时，机翼上下方空气流速大小不同，且上方流速大于下方流速，上方压强小于下方压强，形成向上的压力差，这个压力差是飞机升空的升力，故BD错误，C正确。
故选：C。
4．（2023 让胡路区模拟）以下说法正确的是（ ）
A．航天员在太空舱内，必须用电子通信设备对话
B．中子、质子质量的数量级是10﹣20kg
C．我国采用高压输电必须使用变压器，工作原理是电磁感应
D．人类经过改进低温技术，0K的温度是可以达到的
【解答】解：A、航天员在太空舱内，可以面对面对话，故A错误；
B、中子、质子质量的数量级是10﹣27kg，故B错误；
C、我国采用高压输电必须使用变压器，工作原理是电磁感应，故C正确；
D、人类经过改进低温技术，0K的温度目前人类没有达到，故D错误。
故选：C。
5．（2023 包头二模）如图所示，共享单车给广大市民的出行提供了方便，也为环保事业做出了贡献。下列关于共享单车的说法中不正确的是（ ）
A．车轮上的花纹是为了增大摩擦
B．拨动车铃发声，当停止拨动后还能听到短暂的“余音”，这是回声现象
C．单车中的芯片通过发送、接收电磁波，实现卫星定位
D．刹车过程中机械能转化为内能
【解答】解：A．车轮上的花纹是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦，故A正确；
B．拨动车铃发声，当停止拨动后还能听到短暂的“余音”，这是因为铃铛还在振动，不是回声现象，故B错误；
C．电磁波可以传递信息，卫星信息的传递是靠电磁波进行的，单车中的芯片通过发送、接收电磁波，实现卫星定位，故C正确；
D．共享单车刹车过程中，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故D正确。
故选：B。
6．（2023 邗江区二模）电影《流浪地球2》中，电影人物接到“航天员紧急入列通知”时，手机显示“中国移动7G”，这项通讯技术在不久的将来有可能实现，下列说法正确的是（ ）
A．7G无线电通讯是依靠电磁波传递信息的
B．无线电信号不能在真空中传播
C．无线电的频率越高，传播的速度就越大
D．只有无线电通讯可以传递信息
【解答】解：A、7G无线电通讯是依靠电磁波传递信息的，故A正确；
B、电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，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、除无线电通讯外，声音也可以传递信息，故D错误。
故选：A。
7．（2023 南安市模拟）2023年2月，国内首例5G超远程机器人肝胆手术成功进行。杭州的医生利用5G技术操纵机器人的机械臂，远程控制手术钳和电刀，为5000公里外新疆的患者实施了手术，突破了医疗资源的时空限制。手术时信号传输利用的是（ ）
A．超声波 B．次声波 C．无线电波 D．红外线
【解答】解：5G网络信号传输，是利用无线电波进行传递信息，无线电波属于电磁波。
故选：C。
8．（2023 路南区二模）关于声和电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．声音和电磁波在空气中的传播速度均为340m/s
B．汽车的排气管上安装消声器是在传播过程中减弱噪声
C．医生为病人做超声检查，利用了超声波可以传递信息
D．我们可以分辨吉他和钢琴弹奏的乐曲是通过声音的响度
【解答】解：A．电磁波在空气中的传播速度与光速相同，为3×108m/s，故A错误；
B．减弱噪声的方式有三种：即在声源处减弱、在人耳处减弱、在传播过程中减弱，汽车的排气管上安装消声器是减弱噪音的产生，所以是在声源处减弱噪声，故B错误；
C．医生为病人做超声检查，利用超声波检测病人的病情，所以是利用超声波可以传递信息，故C正确；
D．不同乐器构造和材质不同，所以发出声音的音色不同，故分辨吉他和钢琴弹奏的乐曲是通过声音的音色，故D错误。
故选：C。
9．（2023 城西区校级二模）2022年3月23日神舟十三号乘组航天员相互配合在空间站开讲并直播了“天宫课堂”第二课，请你利用所学的物理知识判断下列说法正确的（ ）
A．航天员漂浮在天宫空间站中，与地球上相比，航天员在太空上的质量变小
B．太空“冰雪”实验中，用沾了结晶核的毛根触碰过饱和乙酸钠溶液形成的液体球，液体球迅速变成“冰球”，用手摸“冰球”竟然是热乎乎的，这是因为凝固放热
C．太空“液桥”实验中，两个水球融合在一起形成一座水桥，是因为分子间存在斥力
D．空间站中的三位航天员通过超声波“天地连线”，为同学们带来了炫酷又特别的一课
【解答】解：A、航天员漂浮在天宫空间站中，处于失重状态，与地球上相比，航天员在太空上的质量不变，故A错误；
B、用手摸“冰球”竟然是热乎乎的，这是因为凝固放热，故B正确；
C、太空“液桥”实验中，两个水球融合在一起形成一座水桥，是因为分子间存在引力，故C错误；
D、空间站中的三位航天员通过电磁波“天地连线”，为同学们带来了炫酷又特别的一课，超声波不能在真空中传播；故D错误。
故选：B。
10．（2023 和平区校级三模）舞蹈诗剧《只此青绿》舞绘“千里江山图“，以翩跹舞姿勾勒出了如诗如画的山河图景，讲述了一段跨越古今的艺术传奇。“静待”“望月”“落云”“垂思”“独步”“险峰”“卧石”等造型动作铺陈在舞台，一呼一吸，尽是山河。下列说法中正确的是（ ）
A．舞台下的观众听到的舞曲是通过空气传播的
B．舞台下的观众主要通过音调判断出古琴的伴奏声
C．节目的画面和声音通过超声波传递给电视机
D．电视机前的观众利用了光的反射看到节目的画面
【解答】解：A、舞台下的观众听到的舞曲是通过空气传播的，故A正确；
B、舞台下的观众主要通过音色判断出伴奏是古琴演奏的，故B错误；
C、节目的画面和声音通过电磁波传递给电视机，故C错误；
D、打开的电视机本身是光源，不是靠反射光，因此，电视机前的观众能从不同的方向看到舞者是因为光的直线传播形成的，故D错误。
故选：A。
11．（2023 亭湖区校级二模）2023年5月30日上午9时31分，我国神舟十六号飞船成功发射，地面上科技人员对神舟十六号飞船的控制是利用（ ）
A．超声波 B．微波 C．次声波 D．紫外线
【解答】解：超声波，次声波不能在真空中传播，紫外线属于光波，电磁波可以在真空中传播，地面上科技人员对神舟十六号飞船的控制是利用是电磁波的微波。故ACD错误，B正确。
故选：B。
12．（2023 淮阳区校级三模）感动中国2022年度人物中有一群被称为“银发知播”的特殊群体，春蚕不老，夕阳正红，他们用直播开设没有墙壁的教室，不设门槛的大学，用白发人创造的流量，传播知识与文化。关于他们在直播中的情景下列说法正确的是（ ）
A．直播使用的手机屏幕的彩色画面是由红、黄、蓝三种色光组成的
B．直播画面可以通过超声波传递给看直播的人群
C．直播中有观众反映黑板反光看不清，这是因为黑板发生了镜面反射
D．银发老师讲课时的声音是由空气振动产生的
【解答】解：A、直播使用的手机屏幕的彩色画面是由红、绿、蓝三种色光组成的，故A错误；
B、直播画面可以通过电磁波传递给看直播的人群，故B错误；
C、直播中有观众反映黑板反光看不清，这是因为黑板发生了镜面反射。故C正确；
D、银发老师讲课时的声音是由声带振动产生的，故D错误。
故选：C。
13．（2023 佛山模拟）如图为电磁波的频率及其应用实例，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波的传播不需要介质
B．电视机遥控器是利用了γ射线工作的
C．体检胸透用的X射线频率比可见光低
D．红外线在真空中传播速度比紫外线的快
【解答】解：A、电磁波的传播不需要介质，故A正确；
B、电视机遥控器是利用了红外线工作的，故B错误；
C、由图可知，体检胸透用的电磁波频率比可见光高，故C错误；
D、红外线和紫外线都属于电磁波，电磁波在真空中的传播速度和光速相等，都是3×108m/s，故D错误；
故选：A。
14．（2023 怀化一模）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．中国制造的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．华为“5G技术”世界领先，该技术采用电磁波传输信息
【解答】解：A、电磁波可以在真空中传播，真空中电磁波的波速是3×108m/s，声音在空气中的传播速度才是340m/s，故A错误；
B、北斗卫星定位系统是利用电磁波传输信号的，故B正确；
C、“嫦娥四号”探测器能从月球上传输影像图，宇宙中是真空环境，说明电磁波能在真空中传播，故C正确；
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，故D正确。
故选：A。
15．（2023 庄浪县校级模拟）科学家费尔和格林贝尔由于发现“巨磁电阻”效应荣获2007年诺贝尔物理学奖。研究发现，磁敏电阻的阻值随它所在空间磁场的变化而变化。图中“GMR”是一个磁敏电阻，D是电磁铁。当开关S1、S2都闭合，将滑动变阻器的滑片P向左滑动时，灯泡L逐渐变暗。下列判断不正确的是（ ）
A．电磁铁的右端为N极
B．电磁铁的磁性逐渐增强
C．小灯泡的电功率逐渐变小
D．磁敏电阻的电阻值随磁场的增强而明显减小
【解答】解：A、当开关闭合后，电磁铁中的电流是从右端流入，左端流出，根据安培定则可知，电磁铁的右端为N极，左端为S极，故A正确；
B、若滑片P向左移动，接入电路中的电阻变小，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，故B正确；
C、灯泡L逐渐变暗，说明小灯泡的电功率逐渐变小，故C正确；
D、灯泡变暗，说明其所在电路的电流变小，由于磁敏电阻的增大，导致了其所在电路的电流变小，由于电磁铁磁性的增强，导致了磁敏电阻的阻值增大，因为磁敏电阻（GMR）的阻值随所处空间磁场的增强而增大，故D错误。
故选：D。
二．实验探究题（共3小题）
16．（2023 潮州模拟）图甲为部分电磁波的频率分布示意图。
（1）由图可知，紫外线 （选填“是”或“不是”）电磁波。它在真空中的传播速度约为 m/s，其波长为 m。
（2）下列实例中，属于紫外线应用的是 （填字母）。
A.遥控器控制电视
B.体检时拍X光片
C.医院杀菌消毒灯
D.“测温枪”测量体温
（3）少量的紫外线照射是有益的，过量的紫外线照射会损伤皮肤。紫外线能使荧光物质发光，小明想检验某防晒霜对紫外线的阻挡作用，利用图乙所示的实验装置在暗室及一定防护下进行实验。
步骤一：如图乙所示，固定好紫外线灯和涂有荧光物质的硬纸板，将一块大小合适的玻璃板放置在 （选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）区域，且调整玻璃板与硬纸板平行；
步骤二：打开紫外线灯，荧光物质发光；
步骤三：关闭紫外线灯，荧光物质不发光；
步骤四：按产品的说明书要求在玻璃板上均匀涂满防晒霜，再次打开紫外线灯，荧光物质有微弱发光。
由此可推断，该防晒霜 （选填“能”或“不能”）阻挡全部紫外线。
【解答】解：（1）紫外线属于电磁波；电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s；
波长λ3×10﹣8m；
（2）B、体检时拍X光片，由图甲可知，X射线不属于紫外线，故B错误；
AD、遥控器和的测温枪是利用红外线工作的，故AD错误；
C、紫外线化学作用强，可以杀死微生物，医院杀菌消毒灯是利用紫外线工作的，故C正确；
故选C；
（3）涂有荧光物质的硬纸板可以用来检验有没有紫外线射到硬纸板上，因此应将玻璃板放在紫外线灯和硬纸板之间，即Ⅱ位置；
由步骤二、三可知，没有紫外线射到硬纸板上时，荧光物质不发光；有紫外线照射到硬纸板上时，荧光物质发光，由步骤四可知，荧光物质有微弱发光，说明有少量的紫外线透过涂有防晒霜的玻璃板射到硬纸板上，因此防晒霜不能阻挡全部紫外线。
故答案为：（1）是；3×108；3×10﹣8；（2）C；（3）Ⅱ；不能。
17．（2023 英德市一模）如图甲所示的芯片是电子设备的心脏和大脑，为了实现我国芯片的自主可控，无数科技工作者正在加倍努力。光刻机是制造芯片的核心装备。某种光刻机的原理如图乙所示，先在硅片表面涂一层光刻胶，再用紫外线光束透过事先设计好集成电路图的镂空掩膜，被光线照射到的光刻胶会发生反应，调整镂空掩膜和缩图透镜之间的距离，硅片上就会出现缩小的电路图案，从而实现纳米级集成电路的“雕刻”。
（1）光束中的紫外线属于 （选填“可见光”或“不可见光”），与频率较小的红外线相比，紫外线的波长比红外线 。
（2）缩图透镜是 （选填“凹”或“凸”）透镜。若其焦距为f，要使硅片上能出现清晰的电路图案，镂空掩膜到缩图透镜的距离u应该满足 。
（3）2018年11月29日，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收，该光刻机，结合多重曝光技术后，可用于制造10 （填长度单位）级的芯片。
（4）要制造出含有更多元件的集成电路，则应将镂空掩膜版 缩图透镜，同时将硅片 缩图透镜（以上两空均选填“靠近”或“远离”）。
【解答】解：（1）根据所学知识可知，紫外线属于不可见光；
由c＝λf可知，电磁波的波长与频率成反比，所以与频率较小的红外线相比，紫外线的波长比红外线短；
（2）根据凸透镜成像规律可知，缩图透镜是凸透镜，出现清晰缩小的电路图案时，则镂空掩膜和凸透镜间的距离u与f的关系需满足u＞2f；
（3）现在科技条件下，芯片的制程在nm级别，所以该光刻机，结合多重曝光技术后，可用于制造10nm级的芯片；
（4）根据凸透镜成像的规律可知，要制造出含有更多元件的集成电路，则应将镂空掩膜版远离缩图透镜，同时将硅片靠近缩图透镜，使成像更小一些。
故答案为：（1）不可见光；短；（2）凸；u＞2f；（3）nm；（4）远离；靠近。
18．（2022 潮阳区校级二模）阅读短文，回答问题。
无人机可通过无线电进行操控，其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景。如图甲为某品牌无人机，由锂电池供电，采用4个电机带动旋翼转动，对下方空气施力的同时获得升力。该无人机设有一键起降和返航、空中悬停等功能，其携带的摄像机可以进行高清拍摄并实时把信号传到遥控器显示器。如表是该无人机的部分参数：
无人机质量（含摄像机） 1.5kg 锂电池额定电压 12V
最大上升速度 6m/s 电动机额定电压 10V
最大上升速度时受到的空气阻力 9N 电动机正常工作电流 5A
最大水平速度 15m/s 电动机的能量转化效率 95%
（1）无人机是靠 实现人机之间操作指令的传达，带动旋翼转动电动机在工作时把电能转化为 能；
（2）已知无人机上升时受到的空气阻力与上升速度的平方成正比，无人机参与某次火情的勘测时以4m/s匀速从地面竖直上升30s，则它上升的高度为 m，在此飞行过程中受到的空气阻力为 N；
（3）该无人机携带的微型摄像机带有自动拍摄功能，未出现火情时处于待机状态，等到火情来临产生一定强度的红外线，摄像机将自主启动进入工作状态。小明利用红外探测器设计了一个“模拟自启系统”，如图乙所示。该系统由“自启电路”、“控制电路”等组成。其中电源由“无人机”的锂电池提供，R是电阻箱，RP是红外探测器，可视为可变电阻，它的阻值与红外线强度变化的对应关系如图丙RP﹣E所示；（E为红外线强度，cd表示其单位）
①若a、b两端电压必须等于或大于9V时，控制电路才能启动摄像机进入工作状态。小明设定红外线强度为4.5cd时启动摄像机工作，此时RP红外探测器阻值为 Ω；
②为了能使控制电路在红外线强度较弱时就能启动摄像机进入工作状态，可采取的措施是： 。（写出一种即可）
【解答】解：（1）无人机的操作指令是通过电磁波在人机之间进行传输的；电动机在工作过程中消耗电能，电能转化为机械能，使旋翼转动起来。
（2）上升的高度为：h＝vt＝4m/s×30s＝120m，
无人机上升时受到的空气阻力与上升速度的平方成正比，即f＝kv2；
又由表格数据可知，最大速度为6m/s，最大空气阻力为9N，代入上式得：
，
则当速度为4m/s时，受到的空气阻力为：
f′＝kv′＝0.25N s2/m2×（4m/s）2＝4N；
（3）①由图丙RP﹣E可知，RP与E成反比，即，
其中n＝18Ω/cd，则红外线强度为4.5cd时，RP红外探测器阻值为4Ω。
②由图丙知，要使红外线强度较弱时就能启动摄像机进入工作状态，即RP的阻值更大时R两端的电压就要达到9V；由图乙知，R与RP串联，R两端的电压为，
，
即当RP的阻值变大时，提高电源电压或者增大电阻箱的电阻，都能使R两端的电压保持在9V。
故答案为：（1）电磁波；机械；（2）120；4；（3）①4；②增大电源电压（增大电阻箱阻值）。
三．解答题（共2小题）
19．（2023 金水区校级二模）如图所示，学校购进了一辆云端旅游汽车，WIFI无线网络等先进科技的配置，让这台车科技感十足。
（1）WIFI无线网络利用 传递信息，绝佳的静音效果使车内的噪声低于50 ，清净如影随形。
（2）汽车配有6个轮胎，每个轮胎与地面的接触面积为0.02m2，空载质量约为17700kg，求该车空载静止在水平地面上时，对地面的压强？（g＝10N/kg）
（3）若汽车输出功率为250kW，阻力为9000N，匀速直线行驶3min，消耗燃油1.6kg，求：
①该过程燃油完全燃烧放出的热量？
②汽车在3min内行驶的路程？（燃油的热值为4×107J/kg）
【解答】解：（1）WIFI无线网络利用电磁波传递信息，响度大小的单位是分贝，符号dB，所以绝佳的静音效果使车内的噪声低于50dB，清净如影随形；
（2）该车空载静止在水平地面上时，对地面的压力：
F＝G＝mg＝17700kg×10N/kg＝1.77×105N，
该车空载静止在水平地面上时，对地面的压强：
p1.475×106Pa；
（3）①该过程燃油完全燃烧放出的热量：
Q＝mq＝1.6kg×4×107J/kg＝6.4×107J，
②已知汽车输出功率为250kW，阻力为9000N，汽车匀速直线行驶，水平方向上二力平衡，F＝f＝9000N，
根据PFv可得汽车的速度：
vm/s，
汽车在3min内行驶的路程：s＝vtm/s×3×60s＝5000m。
20．（2023 范县一模）2022年3月28日，研发机构对普通电动轮椅进行改装，设计出了能够人机对话的智能轮椅。它看似笨重，但性能优越，平路用轮胎，爬楼用履带，已知该电动轮椅质量为85千克，轮子与地面的总接触面积为50cm2。
（1）该轮椅能够实现人机对话的功能，遥控接收指令，将声信号转变为电信号，
这是利用了 的原理。
（2）轮椅静止在水平地面上时对地面的压强。
（3）当电动轮椅的电动机以220W功率工作时，电动轮椅在水平路面匀速行驶的速度为2m/s，此时电动轮椅受到的阻力是多大？
（4）某次载着质量为60千克的成年人上楼，每上一级高为20cm的台阶克服重力做的功是多少？
【解答】解：（1）该轮椅将声信号转变为电信号，这是利用了电磁感应原理。
（2）轮椅静止在水平地面上时对地面的压强：
p1.7×105Pa；
（3）此时电动轮椅受到的阻力是：
f＝F110N；
（4）每上一级高为20cm的台阶克服重力做的功是：
W＝Gh＝mgh＝（85kg+60kg）×10N/kg×0.2m＝290J；
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专题21 信息的传递
知识点一：现代顺风耳—电话
一、电流把信息传到远方
1876年，贝尔发明了电话，实现了语音信息的实时远距离传递。
最简单的电话由话筒和听筒组成。为了完成通话，话筒和听筒之间要连上一对电话线。
1.老式电话的话筒
（1）构造
话筒内有一个装着炭粒的小盒子，上面盖有一个膜片，如图所示。
（2）工作原理：声波振动→膜片相应振动→时紧时松压迫炭粒→电阻时大时小→电流时弱时强。
（3）作用：将声信号转换为电信号。
2.老式电话的听筒
（1）构造：听筒有一个电磁铁，电磁铁吸引一块薄铁膜片。
（2）工作原理：传入听筒的变化电流流经电磁铁时，电流时弱时强→磁性时弱时强→薄铁膜片受力时小时大而振动→形成声波。如最简单的电话工作原理示意图。
（3）作用：将电信号转换为声信号。
3.电话中话筒和听筒的连接方式
同一部老式电话中，话筒和听筒是并联的。本放的话筒与对方的听筒串联，本放的听筒与对方的话串联。
二、电话交换机
1.电话交换机的作用
为了提高线路利用率，电话之间都是通过电话交换机来转接的。一个地区的电话都接到同一台交换机上，每部电话都编上号码。使用时，交换机自动把需要通话的两部电话接通，通话完毕再自动将线路断开。如果在同一台交换机与另一台交换机之间连接上若干电话线，这样，两个不同交换机的用户就能互相通话了。如图所示。
2.电话交换机的种类
（1）人工电话交换机（人工操作）：效率低，劳动强度大。
（2）自动电话交换机（电磁继电器）：效率高，但功能少。
（3）程控电话交换机（电子计算机）：效率高，功能多（如来电显示，缩位拨号、遇忙回叫、呼叫转移、三方通话等）。
3.打电话占线可能的原因
（1）对方的电话可能正在通话。
（2）对方电话可能没有放好。
（3）电话交换机之间有太多的用户在通话，它们之间的电话线不够用了。
三、模拟通信与数字通信
1.模拟信号和数字信号
概念 特点
模拟通信 如图所示，在话筒将声音信号转换成信号电流时，这种信号电流的频率、振幅的变化情况跟声音的频率、振幅的变化情况完全一致，“模仿”着声信号的“一举一动”。这种电流传递的信号叫做模拟信号，使用模拟信号的通信方式叫做模拟通信。 模拟信号在长距离传输和多次加工、放大过程中，信号电流的波形会改变，从而使信号丢失一部分信息，表现为声音、图像的失真，严重时会使通信中断。
数字通信 用点“·”和画“-”组合代表各种数字，一定数字组合代表一个汉字；于是，一系列点和画组成的信号就可以代表一个完整的句子了。像这样用不同不同符号的不同组合表示的信号，叫做数字信号，这种通信方式叫做数字通信。如图所示，用旗语表示英文字母A、B、C、D。 数字信号形式简单，抗干扰能力强，还可通过不同编码进行加密。
2.模拟信号和数字信号的比较
信号与声音的关系 信号电流的形式 优缺点 应用
模拟信号 与声音的频率、振幅的变化的情况完全一样 连续的 信号易丢失、失真，现代通信中常将其转化为数字信号，方便用计算机进行处理 温度传感器、压力传感器的信号，磁带录音机录下的声音等
数字信号 用不同的符号的不同组合表示传递的信息 离散的 抗干扰能力强，易加工处理，可以发挥计算机的巨大威力，还可以通过不同的编码进行加密 电报，光缆信号，计算机存储信息等
知识点二：电磁波的海洋
一、电磁波的产生
1.实验探究：电磁波是怎样产生的
实验过程 （1）如图所示，打开收音机的开关，选至没有电台的位置，将音量开大。取一节干电池和一根导线，拿到收音机附近。 （2）先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极相连，从收音机中能听到依次“喀喀”声后，就没有“喀喀”声了。 （3）将导线的一端与电池的其中一极反复摩擦，使他们时断时续地接触，能从收音机中不断听到“喀喀”声。
实验分析
探究结论 当电路中有迅速变化的电流时，其周围就会产生电磁波。
2.电磁波的产生
木棍在水面上振动会产生水波，说话时声带的振动会产生声波。与水波和声波的形成相似，导线中有电流的迅速变化时，会在空间激起（产生）电磁波。
注意：电流的迅速变化是指电流的大小迅速变化或电流的方向迅速变化，或者是大小和方向同时迅速变化。
3.电磁波的常见应用
电磁波看不见、摸不着，但确实是真实存在的，并在生活中有着广泛的应用。如广播电台、电视台以及移动电话都是靠复杂的电子线路来产生迅速变化的电流，发出电磁波，并利用电磁波来传递信息的。
4.常见的电磁波发射器
广播电台、电视台、移动电话等。
二、电磁波是怎么传播的
1.电磁波的传播
实验探究 电磁波的传播是否需要介质
实验设计 手机可以发射电磁波，也可以接收电磁波，把手机放在真空罩内，用另一部手机呼叫它。如果电磁波的传播需要介质，真空罩里的手机就无法接收到这一信号；如果电磁波的传播不需要介质，真空罩里的手机就能接收到这一信号。
探究发现 真空罩里的手机能接收到信号
实验结论 电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在真空中传播。
2.描述电磁波的物理量
波长 水波在传播过程中会出现波峰和波谷，凸起的最高处叫波峰；凹下的最低处叫波谷。其中相邻两个波峰之间的距离叫做波长，用λ表示，单位是米（m）。由图可知，振源每上下完成依次振动，形成一个波峰和一个波谷，波向前传播一个波长的距离，与此类似，电流每震荡一次，电磁波向前传播的距离就是电磁波的波长。
波速 用来描述波传播速度的物理量叫做波速，单位是米每秒（m/s）。真空中电磁波的波速用c表示，电磁波在真空中的传播速度和在空气中的传播速度近似相等，都约为c=3×108m/s。 不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同。
频率 在1s内振动的次数叫做频率，用字母f表示。在国际单位制中，频率的单位是赫兹（Hz），因为通常电磁波的频率都很大，故常用单位有千赫（kHz）、兆赫（MHz），1MHz=106Hz，1kHz=103Hz。
关系 波速、波长、频率的关系式为：c=λf，其中：c为电磁波的波速，λ为电磁波的波长，f为电磁波的频率。因为在真空中不同频率的电磁波传播速度相同，所以由关系式可知频率越高的电磁波波长越短。
3.电磁波家族及电磁波的应用
（1）电磁波家族及电磁波的应用
各种光和射线都是波长不同的电磁波。电磁波波长从大到小依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。
（2）无线电波
①定义：电磁波中通常用于广播、电视和移动电话的，频率为数百千赫至数百兆赫的那部分，叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）。
②特点：无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长把无线电波又分成几个波段：长波、中波、短波和微波。
知识点三：广播、电视与移动通信
一、无线电广播信号的发射与接收
1.无线电广播信号的发射-广播电台
无线电广播信号的发射由广播电台完成：①话筒把播音员的声音信号转换成电信号；②调制器把音频电信号加在到高频电流上；③天线将带有信息的电磁波发射到空中。如图所示。
2.无线电广播信号的接收-收音机
信号的接收由收音机完成：①接收天线能从空中接收到各种频率的电磁波，调谐器能从中选出特定频率的信号；②通过解调滤去信号中含有的高频电流成分，将音频信号留下；③扬声器把音频信号还原成声音。如图所示。
该过程用的框图如下：
3.类比无线电广播信号的发射和接收
信鸽传书 电磁波传递音频信号
写信的人把信写好 话筒将声音信号转换成音频电信号
信鸽作为运载信件的工具 高频电流相当于能够运载信件的信鸽
将信件捆在信鸽上 用调制器将音频电信号加载到高频电流上
将信鸽释放 通过天线将电磁波发射到空中
信鸽带着现信件在空中飞 电磁波在空中向四周传播
信鸽到达目的地 收音机的天线收到电磁波
从信鸽身上解捆取信 收音机通过解调滤去高频电流成分而保留原音频信号
读取信件内容 把音频信号放大，通过扬声器转换成声音
二、电视的发射和接收
1.电视信号的发射和接收
电视用电磁波传递图像信号和声音信号。声音信号的产生、传播和接收跟无线电广播的工作过程相似。图像信号的工作过程是：摄像机把图像变成电信号，发射机把电信号加载到高频电流上，通过发射天线发射到空中，如图甲所示。电视机的接收天线把高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出并放大，由显示器把它还原成图像（同时把声音信号取出并放大，由扬声器还原成声音），如图乙所示。
甲 乙
2.电视信号的发射和接收过程可以用框图表示
三、移动电话
1.移动电话（手机）
（1）移动电话是靠空间的电磁波来传递信息的。移动电话既是无线电发射台又是无线电接收台：它用电磁波把讲话的信息发射到空中；同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。
（2）移动电话的特点
优点：移动电话不需要电话线，可以让我们很方便地随身携带和使用。
缺点：移动电话的体积小，发射功率小；天线简单，灵敏度不高，需要基地台的支持，只有基地台电磁波能够辐射到的区域才能进行通话。
（3）基地台：在移动通信中，基地台就是我们常说的基站，其作用相当于传输的中转中枢。一个基地台覆盖一定的区域，该区域内的手机发射信号被基站接收，基地台将该信号发送给目标手机，也就是说手机之间不能直接通信，要通过基站中转。
2.无绳电话
由座机和手机组成，座机接在市话网上，相当于一个小的基地台。它们各有一个天线，通过无线电波来传递信息。无绳电话的功率小，其工作区域大约在几十米到几百米的范围内，所以无绳电话的手机不能离座机太远。
3.广播、电视、移动电话信号传递的异同
相同点 不同的
载体 发射过程 接收过程 信号形式 载体电磁波的特点 发射和接收设备
广播 电磁波 信号转换、调制、天线发射 天线接收、调谐、解调 音频信号 频率最小 广播电台发射、收音机接收
电视 音频信号和视频信号 频率较小 电视台发射、电视机接收
移动 电话 各种形式的信号 频率最大 移动电话发射、接收，基地台转接
知识点四：越来越宽的信息之路
一、微波通信
1.微波
（1）波长和频率范围
微波的波长为10m~1mm，频率为30MHz~3×105MHz，频率比中波和短波的更高。
（2）性质
微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能绕地球表面绕射。因此每隔50km左右就要建设一个微波中继站，把上一站传来的信息处理后，再发射到下一站。就像接力赛跑一样，一站传一站，信号传递的距离越远，需要的中继站越多，如图所示。
2.微波通信
（1）微波通信：利用微波进行通信的方式称为微波通信。
（2）微波通信的特点：信息理论表明，作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内可以传输的信息就越多，微波的波长较短，频率较高，所以采用微波通信可以增大信息的传输量，一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。
（3）微波通信的优点和缺点
①优点：频率高，传输信息的容量大。
②缺点：微波通信需要大量的中继站进行信号处理，如遇到雪山和大洋无法建立中继站时，微波通信就无法继续。
二、卫星通信
1.卫星通信
同通信卫星做微波通信的中继站来进行通信的方式叫做卫星通信。
常见的通信卫星是相对地球静止的同步卫星。
2.卫星通信的组成
卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。通信卫星就像几个太空微波中继站，从一个地面站接收的电信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站，如图所示。
3.卫星通信的优点和缺点
（1）优点
①信号覆盖范围广。如图所示，在地球周围均匀地布置3颗同步通信卫星，就几乎可以覆盖地球全部表面，实现全球通信。
②通信范围大，只要在卫星发射的电磁波覆盖范围内均可进行通信；不易受地形影响；建设速度快；易于实现广播和多址通信。
（2）缺点
由于两地面站之间使用卫星进行通信时，电磁波传输的距离约为72000km，故信号有延迟；频率较高的频带易受雨、雪的影响等。
三、光纤通信
光也是一种电磁波，与微波相比，光的频率更高。用光来通信，其容量要高处短波、微波百万倍、千万倍。1960年，美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生频率单一、方向高度集中的光-激光。1966年，华裔物理学家高锟提出用光纤通信的构想，这使得用光进行通信的幻想得以实现。
1.光纤通信的几个概念
（1）光纤通信：利用激光在光导纤维中传输来传递信息的一种特性方式。
（2）激光：一种频率单一（非常纯）、方向高度集中的光。
（3）光纤：一种非常细的玻璃丝，全称叫做光导纤维，激光可沿光纤传播，不受外界干扰。
（4）光缆：把数条光纤并成一束再敷上保护层。便制成了光缆。
2.光纤通信的原理
携带信息的激光从光导纤维一端射入，在内部上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。如图所示。
3.光纤通信的优点
光纤通信传输损耗小，可长距离传输信息，容量极大，不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量高，保密性好。
4.光纤通信的不足
光纤通信依然是有线传输，需铺设专用的光纤线路，但架设线路受地理条件的限制，光纤易被拉断，技术要求高等。
四、网络通信
1.因特网
因特网的英文名称是Internet，又称为互联网。互联网利用通信线路和电磁波，将分布于世界各地的计算机网络连在一起，用来传递各种信息。
2.网络通信
网络通信计算机技术和通信技术相结合而形成的一种新的通信方式，主要是满足数据通信的需要。它将不同的地理位置、具有独特功能的多台计算机、终端及附属设备用通信线路连接起来，并配备相应的网络软件，以实现通信过程中的资源共享。由于计算机能够高速处理多媒体信息，并且具有交互性，所以在网上传输的电子邮件不仅有文字、还有图像和声音，这是传统的通信方式难以同时做到的。
3.网络通信的常见应用
（1）电子邮件：电子邮件是目前人们经常使用的网络通信方式。每个电子信箱都有自己的“地址”，这样才能把邮件送到正确的地方。电子信箱地址的格式为：用户名、符号“＠”（发音同英语的“at”）和服务器名称三部分组成。
收发电子邮件：如图所示，当甲给乙发送一封电子邮件时，它的服务器A把邮件发送到乙的服务器B，储存起来。一旦乙“上网”，他就能从自己的服务器B得到这个邮件。收件人可以在任何时候通过上网的计算机或手机打开信箱，查看邮件。除了文字以外，我们也可以把图片、语音及任何信息变成数字文件用电子邮件传送。
（2）除了通过网络收发电子邮件外，还可以通过网络通信系统查阅资料、看新闻、购物、进行视频点播，另外还可以通过网络进行远程教育、远程医疗等。
考点一．电磁波的传播与应用
1．（2023 淄博）2023年5月10日21时22分，天舟六号货运飞船成功发射。11日，飞船与空间站组合体完成交会对接，随后航天员开展货物转运等工作。下列相关说法正确的是（ ）
A．飞船在加速升空的过程中，惯性逐渐变大
B．飞船沿轨道绕地球运行，运动状态不再改变
C．飞船与空间站完成交会对接后，飞船相对于空间站是静止的
D．空间站中的航天员通过超声波与地面控制中心传递信息
2．（2023 临沂）2023年5月17日，我国成功发射了第56颗北斗导航卫星。对其进行在轨测试时，地面测试系统与该卫星之间的通讯利用了（ ）
A．红外线 B．电磁波 C．超声波 D．次声波
3．（2023 湖北）2023年5月30日，长征二号F运载火箭搭载神舟十六号载人飞船，在酒泉卫星发射中心点火发射，运载火箭的喷气发动机向下喷气，推动火箭升空。各地雷达监测站即时向指挥中心传递火箭运行信息。下列有关说法正确的是（ ）
A．运载火箭应选用密度小、热值大的燃料
B．各地雷达监测站利用超声波向指挥中心传递信息
C．火箭向下喷气获得推力与内燃机的压缩冲程相似
D．火箭升空过程中，需要克服空气阻力做功，能量不守恒
4．（2023 常德）下列有关声和电磁波的说法中正确的是（ ）
A．利用卫星系统进行导航，其信息传递的媒介与“B超”相同
B．利用声呐探测海深，其原理与蝙蝠在夜间正常飞行的原理不相同
C．在空气中，声传播的速度远小于电磁波的传播速度
D．有线电话既有发射电磁波的功能，又有接收电磁波的功能
5．（2023 郴州）中国的航天航空技术处于世界领先水平。2023年5月30日，神舟16号飞船成功发射，并与天宫1号目标飞行器成功交会对接。以下说法正确的是（ ）
A．火箭升空时，它所受的推力和重力是一对平衡力
B．成功对接后，以天宫1号为参照物，飞船是静止的
C．火箭的发动机是将机械能转化为内能的机器
D．宇航员与地面工作人员是利用超声波进行通信的
6．（2023 安徽模拟）下列说法正确的是（ ）
A．运动员跑得越快越难停下来，说明速度越大惯性越大
B．鸟类的翅膀上凸下平，上方空气流速大压强小
C．超声波能在真空中传播，电磁波不能在真空中传播
D．物体摩擦后带电，说明摩擦能产生电荷
7．（2023 灞桥区校级模拟）2023年3月31日，我国在酒泉卫星发射中心使用长征四号丙运载火箭成功将遥感三十四号04星送入预定轨道。下列说法正确的是（ ）
A．喷洒大量的水给发射台降温是利用做功的方式改变发射台的内能
B．火箭携带的氢燃料在不断燃烧的过程中，其热值不变
C．入轨后，外太空温度很低，卫星的内能可能为零
D．卫星各项数据以超声波的形式传回地球，速度约为3×108m/s
8．（2023 曲阜市一模）共享电动自行车因其取用方便、低碳环保为人们的出行提供了便利。如图所示是我市市区新上的一批配有安全头盔的电动自行车，下列关于电动车的说法中正确的是（ ）
A．电动车轮胎上凹凸不平的花纹是为了减小对地面的摩擦力
B．扫描车上的二维码取车是通过电磁波传递信息的
C．电动车中电动机的工作原理是电磁感应
D．骑车戴上安全头盔可以减小惯性
9．（2023 宾阳县一模）为了方便市民出行，很多城市都有了共享自行车。关于共享自行车，下列说法正确的是（ ）
A．坐垫做得比较宽是为了增大压强
B．用手机扫码租车时是通过超声波传递信息
C．车胎上有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
D．下坡时以自行车为参照物，路边的树木是静止的
10．（2023 郓城县三模）2022年元宵晚会我国航天员王亚平在中国空间站用古筝弹奏《茉莉花》，为全国人民送上太空音乐祝福。下列说法中正确的是（ ）
A．演奏古筝时通过弦的振动发声
B．古筝的声音是以声波的形式传回地球
C．用同样的力拨动琴弦，粗弦比细弦发声的响度大
D．人们通过音调能判断出古筝的声音
11．（2023 云南）我国自主研制的“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功完成了万米级海试。潜水器配备了国际先进水平的声学系统，声学系统由母船部分和潜水器本体部分组成，为“奋斗者”号实现了水声通信、精细探测和定位导航。
水声通信是“奋斗者”号与母船之间唯一的沟通方式。由于可见光和电磁波在海水中传播时衰减很快，也无法通过一根连接母船的线缆来进行通信。所以科学家为“奋斗者”号量身定制了一套数字水声通信系统，如图所示，它将语言和文字等信息编码调制后，通过换能器进行发射和接收，实现数据交互，把所有的关键数据准确、高效地与母船进行沟通。
精细探测为“奋斗者”号在水下航行和作业提供了安全保障。尽管马里亚纳海沟两侧都是非常陡峭的海山，但是“奋斗者”号安装有前视成像声呐设备，可对前方海山的距离和轮廓进行实时探测，帮助它精准避开障碍物。
定位导航使“奋斗者”号水下作业精准高效。由于水下没有卫星定位，必须使用声学定位。下潜之前，科学家通过设备的标定实验，使声学系统可以输出精确的速度等关键数据，再将定位与多普勒测速仪、惯性导航设备组合后进行导航，就能实现万米海底“大海捞针”，“奋斗者”号仅半小时就收回了之前在海底布放的一些目标物。
（1）由于可见光和电磁波在海水中传播时衰减很快，因此 是“奋斗者”号与母船之间沟通的唯一方式。
（2）前视成像声呐设备能发出 （选填“超声波”或“次声波”）；让潜水器在漆黑的万米深海中精准避障。这说明声音能传递 （选填“信息”或“能量”）。
（3）请写出“奋斗者”号声学系统的一个优点： 。
12．（2023 西藏）2023年5月30日上午9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭成功发射。飞船在上升过程中，它的重力势能越来越 ，飞船进入预定轨道后航天员的画面信息是通过 传回到地面指挥中心的。
13．（2023 湘潭）神舟十六号载人飞船由火箭运载加速升空时，以火箭为参照物，飞船是 （选填“运动”或“静止”）的，飞船重力势能 （选填“增大”或“减小”），航天员在太空中是利用 （选填“电磁波”或“超声波”）和地面通讯。
14．（2023 辽宁）2023年5月30日，如图是搭载神舟十六号载人飞船的长征二号运载火箭点火发射时的情景。火箭在加速上升过程中，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的 能，所搭载的载人飞船的质量 （填“变大”、“不变”或“变小”）。神舟十六号载人飞船与核心舱通过 （填“超声波”或“电磁波”）进行联系，自主完成对接。
15．（2023 孝感一模）我国自主研制的“蛟龙号”潜水器是目前世界上下潜能力最强的作业型载人潜水器，其主要技术参数如下表。“蛟龙号”主要采用声呐通讯，实现深海与陆地的联系；通过改变压载铁的数量，来控制其下沉或上浮；任务完成后，“向阳红09”船用牵引绳将其吊到甲板上。（海水的密度取为1×103kg/m3，g＝10N/kg）
工作电源总电压/V 200
自身质量/kg 2.2×104
最大下潜深度/m 7000
最大速度/节 25
（1）“蛟龙号”潜水器在深海工作主要通过 （选填“电磁波”或“声波”）通信与陆地联系；若每节蓄电池电压为1.6V，为保证“蛟龙号”正常供电，串联的蓄电池不得少于 节；
（2）“蛟龙号”下潜到深海7000m处，求海水对“蛟龙号”观察窗0.2m2的玻璃上产生的压强和压力大小；（不考虑大气压的影响）
（3）“蛟龙号”抛卸所有压载铁后上浮，直到漂浮在海面上，然后由起重装置将其吊离水面。图甲是某次起重装置将漂浮在海面上的无人空载“蛟龙号”匀速吊离水面的情景，牵引绳拉力的功率随时间变化的图象如图乙，图中P2＝4P1，（P2即最大功率）。求t1时刻“蛟龙号”受到海水浮力有多大？
（4）求t1时刻“蛟龙号”排开海水的体积是多少m3。（不考虑海水的阻力）
16．（2023 安阳二模）随着科技的发展，无人驾驶技术日趋成熟。如图所示是利用5G网络实现远程驾驶的纯电动汽车，其质量为1.8t，车轮与路面接触的总面积为750cm2。该车在水平路面上匀速直线行驶12km，用时10min，这一过程中汽车发动机的功率恒为24kW（汽油热值q＝4.5×107J/kg，g取10N/kg）。求：
（1）无人驾驶导航系统是利用 来传递信息的；车窗玻璃能有效防止来自太阳过量的辐射对人皮肤的伤害，主要是能阻挡太阳光中的 （选填“紫外线”或“红外线”）；
（2）该车静止在水平路面上对路面的压强是多少？
（3）在这一过程中汽车受到的阻力是多少？
（4）该车百公里消耗电能1.8×108J，若这些能量完全由燃烧汽油来获得，相当于完全燃烧汽油多少千克？
17．（2023 郑州二模）某工业园区利用红外测温智能机器人（如图甲所示）监控园区温度，消除火灾隐患。机器人装有高清摄像头和红外测温仪，若检测到温度过高，机器人会即时发出警报。如图乙是简化的智能测温报警电路，当电路中的电流超过30mA时，报警器发出警报。图中电源电压为24V，R0为变阻器，RT为热敏电阻，其阻值随温度变化的图像如图丙所示。
（1）热敏电阻是 （选填“导体”“半导体”或“超导体”）材料制成的；监测中心与智能机器人是通过 传递信息的。
（2）当所测温度达到或超过60℃时，报警器报警，不计报警器电阻，此时变阻器R0的阻值为多大？
（3）长时间工作后，电源电压有所降低，为了使报警器仍然正常工作，请你写出一条可行的措施。
考点二．波速、波长和频率的关系
18．（2023 广州）各色光在真空中的波长如图所示，植物中叶绿素a会吸收波长在430nm～662nm之间的光。真空中，波长650nm的光（ ）
A．是紫光
B．不是电磁波
C．波长比蓝光的长
D．比波长500nm的光传播速度大
考点三．光纤通信
19．（2023 益阳）2022年中国科学院新一代远洋综合科考船“科学”号历经74天的航程，完成了一项基于北斗卫星的深海通讯实验。这次实验突破了海水深度达到6000米的大容量数据的即时传输，解决了水下无线通信的世界性难题。下列有关北斗卫星与深海之间数据传输的说法正确的是（ ）
A．通过声波传递数据
B．通过电磁波传递数据
C．通过光纤传递数据
D．数据传输有较长时间的延迟
考点四．卫星中继通信
20．（2023 莱阳市模拟）下列说法正确的有（ ）
①太空中至少需要3颗地球同步卫星才能实现全球卫星通信
②微波炉是应用电流的热效应来工作的
③光和电磁波能够在真空中传播，而声音不能在真空中传播
④能量的转移与转化具有方向性，因此要注意节约能源
⑤随着科学技术的快速发展，我国已建立了利用核聚变能量发电的核电站
⑥“5G”移动通信技术中的5G芯片是由超导体材料制成的；铜是磁性材料可以被磁化
A．①③④ B．①③⑤ C．①④⑥ D．②③④
一．选择题（共15小题）
1．（2023 让胡路区模拟）雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，某防空雷达发现一架飞机正在以水平速度朝雷达正上方匀速飞来。某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示，经过t＝173s，雷达向正上方发射和接收到的波形如乙所示，已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为1×10﹣4s，电磁波的速度为3×108m/s，则该飞机的飞行速度大小约为（ ）
A．1200m/s B．900m/s C．600m/s D．300m/s
2．（2023 平潭县模拟）2023年5月17日，我国成功发射了第56颗北斗导航卫星。对其进行在轨测试时，地面测试系统与该卫星之间的通讯利用了（ ）
A．红外线 B．电磁波 C．超声波 D．次声波
3．（2023 平南县四模）2023年5月28日国产大飞机C919商业客机首航，从上海飞到北京，如图是飞机在空中飞行的情形，下列关于该飞机的说法中正确的是（ ）
A．飞机上机长与地面塔台人员联系的信息是通过声波传播的
B．飞机能够升空是利用了大气对飞机的浮力
C．飞机机翼的横截面形状是上凸下平的
D．飞机正常水平飞行时，机翼上空流速大压强大
4．（2023 让胡路区模拟）以下说法正确的是（ ）
A．航天员在太空舱内，必须用电子通信设备对话
B．中子、质子质量的数量级是10﹣20kg
C．我国采用高压输电必须使用变压器，工作原理是电磁感应
D．人类经过改进低温技术，0K的温度是可以达到的
5．（2023 包头二模）如图所示，共享单车给广大市民的出行提供了方便，也为环保事业做出了贡献。下列关于共享单车的说法中不正确的是（ ）
A．车轮上的花纹是为了增大摩擦
B．拨动车铃发声，当停止拨动后还能听到短暂的“余音”，这是回声现象
C．单车中的芯片通过发送、接收电磁波，实现卫星定位
D．刹车过程中机械能转化为内能
6．（2023 邗江区二模）电影《流浪地球2》中，电影人物接到“航天员紧急入列通知”时，手机显示“中国移动7G”，这项通讯技术在不久的将来有可能实现，下列说法正确的是（ ）
A．7G无线电通讯是依靠电磁波传递信息的
B．无线电信号不能在真空中传播
C．无线电的频率越高，传播的速度就越大
D．只有无线电通讯可以传递信息
7．（2023 南安市模拟）2023年2月，国内首例5G超远程机器人肝胆手术成功进行。杭州的医生利用5G技术操纵机器人的机械臂，远程控制手术钳和电刀，为5000公里外新疆的患者实施了手术，突破了医疗资源的时空限制。手术时信号传输利用的是（ ）
A．超声波 B．次声波 C．无线电波 D．红外线
8．（2023 路南区二模）关于声和电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．声音和电磁波在空气中的传播速度均为340m/s
B．汽车的排气管上安装消声器是在传播过程中减弱噪声
C．医生为病人做超声检查，利用了超声波可以传递信息
D．我们可以分辨吉他和钢琴弹奏的乐曲是通过声音的响度
9．（2023 城西区校级二模）2022年3月23日神舟十三号乘组航天员相互配合在空间站开讲并直播了“天宫课堂”第二课，请你利用所学的物理知识判断下列说法正确的（ ）
A．航天员漂浮在天宫空间站中，与地球上相比，航天员在太空上的质量变小
B．太空“冰雪”实验中，用沾了结晶核的毛根触碰过饱和乙酸钠溶液形成的液体球，液体球迅速变成“冰球”，用手摸“冰球”竟然是热乎乎的，这是因为凝固放热
C．太空“液桥”实验中，两个水球融合在一起形成一座水桥，是因为分子间存在斥力
D．空间站中的三位航天员通过超声波“天地连线”，为同学们带来了炫酷又特别的一课
10．（2023 和平区校级三模）舞蹈诗剧《只此青绿》舞绘“千里江山图“，以翩跹舞姿勾勒出了如诗如画的山河图景，讲述了一段跨越古今的艺术传奇。“静待”“望月”“落云”“垂思”“独步”“险峰”“卧石”等造型动作铺陈在舞台，一呼一吸，尽是山河。下列说法中正确的是（ ）
A．舞台下的观众听到的舞曲是通过空气传播的
B．舞台下的观众主要通过音调判断出古琴的伴奏声
C．节目的画面和声音通过超声波传递给电视机
D．电视机前的观众利用了光的反射看到节目的画面
11．（2023 亭湖区校级二模）2023年5月30日上午9时31分，我国神舟十六号飞船成功发射，地面上科技人员对神舟十六号飞船的控制是利用（ ）
A．超声波 B．微波 C．次声波 D．紫外线
12．（2023 淮阳区校级三模）感动中国2022年度人物中有一群被称为“银发知播”的特殊群体，春蚕不老，夕阳正红，他们用直播开设没有墙壁的教室，不设门槛的大学，用白发人创造的流量，传播知识与文化。关于他们在直播中的情景下列说法正确的是（ ）
A．直播使用的手机屏幕的彩色画面是由红、黄、蓝三种色光组成的
B．直播画面可以通过超声波传递给看直播的人群
C．直播中有观众反映黑板反光看不清，这是因为黑板发生了镜面反射
D．银发老师讲课时的声音是由空气振动产生的
13．（2023 佛山模拟）如图为电磁波的频率及其应用实例，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波的传播不需要介质
B．电视机遥控器是利用了γ射线工作的
C．体检胸透用的X射线频率比可见光低
D．红外线在真空中传播速度比紫外线的快
14．（2023 怀化一模）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．中国制造的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．华为“5G技术”世界领先，该技术采用电磁波传输信息
15．（2023 庄浪县校级模拟）科学家费尔和格林贝尔由于发现“巨磁电阻”效应荣获2007年诺贝尔物理学奖。研究发现，磁敏电阻的阻值随它所在空间磁场的变化而变化。图中“GMR”是一个磁敏电阻，D是电磁铁。当开关S1、S2都闭合，将滑动变阻器的滑片P向左滑动时，灯泡L逐渐变暗。下列判断不正确的是（ ）
A．电磁铁的右端为N极
B．电磁铁的磁性逐渐增强
C．小灯泡的电功率逐渐变小
D．磁敏电阻的电阻值随磁场的增强而明显减小
二．实验探究题（共3小题）
16．（2023 潮州模拟）图甲为部分电磁波的频率分布示意图。
（1）由图可知，紫外线 （选填“是”或“不是”）电磁波。它在真空中的传播速度约为 m/s，其波长为 m。
（2）下列实例中，属于紫外线应用的是 （填字母）。
A.遥控器控制电视
B.体检时拍X光片
C.医院杀菌消毒灯
D.“测温枪”测量体温
（3）少量的紫外线照射是有益的，过量的紫外线照射会损伤皮肤。紫外线能使荧光物质发光，小明想检验某防晒霜对紫外线的阻挡作用，利用图乙所示的实验装置在暗室及一定防护下进行实验。
步骤一：如图乙所示，固定好紫外线灯和涂有荧光物质的硬纸板，将一块大小合适的玻璃板放置在 （选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）区域，且调整玻璃板与硬纸板平行；
步骤二：打开紫外线灯，荧光物质发光；
步骤三：关闭紫外线灯，荧光物质不发光；
步骤四：按产品的说明书要求在玻璃板上均匀涂满防晒霜，再次打开紫外线灯，荧光物质有微弱发光。
由此可推断，该防晒霜 （选填“能”或“不能”）阻挡全部紫外线。
17．（2023 英德市一模）如图甲所示的芯片是电子设备的心脏和大脑，为了实现我国芯片的自主可控，无数科技工作者正在加倍努力。光刻机是制造芯片的核心装备。某种光刻机的原理如图乙所示，先在硅片表面涂一层光刻胶，再用紫外线光束透过事先设计好集成电路图的镂空掩膜，被光线照射到的光刻胶会发生反应，调整镂空掩膜和缩图透镜之间的距离，硅片上就会出现缩小的电路图案，从而实现纳米级集成电路的“雕刻”。
（1）光束中的紫外线属于 （选填“可见光”或“不可见光”），与频率较小的红外线相比，紫外线的波长比红外线 。
（2）缩图透镜是 （选填“凹”或“凸”）透镜。若其焦距为f，要使硅片上能出现清晰的电路图案，镂空掩膜到缩图透镜的距离u应该满足 。
（3）2018年11月29日，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收，该光刻机，结合多重曝光技术后，可用于制造10 （填长度单位）级的芯片。
（4）要制造出含有更多元件的集成电路，则应将镂空掩膜版 缩图透镜，同时将硅片 缩图透镜（以上两空均选填“靠近”或“远离”）。
18．（2022 潮阳区校级二模）阅读短文，回答问题。
无人机可通过无线电进行操控，其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景。如图甲为某品牌无人机，由锂电池供电，采用4个电机带动旋翼转动，对下方空气施力的同时获得升力。该无人机设有一键起降和返航、空中悬停等功能，其携带的摄像机可以进行高清拍摄并实时把信号传到遥控器显示器。如表是该无人机的部分参数：
无人机质量（含摄像机） 1.5kg 锂电池额定电压 12V
最大上升速度 6m/s 电动机额定电压 10V
最大上升速度时受到的空气阻力 9N 电动机正常工作电流 5A
最大水平速度 15m/s 电动机的能量转化效率 95%
（1）无人机是靠 实现人机之间操作指令的传达，带动旋翼转动电动机在工作时把电能转化为 能；
（2）已知无人机上升时受到的空气阻力与上升速度的平方成正比，无人机参与某次火情的勘测时以4m/s匀速从地面竖直上升30s，则它上升的高度为 m，在此飞行过程中受到的空气阻力为 N；
（3）该无人机携带的微型摄像机带有自动拍摄功能，未出现火情时处于待机状态，等到火情来临产生一定强度的红外线，摄像机将自主启动进入工作状态。小明利用红外探测器设计了一个“模拟自启系统”，如图乙所示。该系统由“自启电路”、“控制电路”等组成。其中电源由“无人机”的锂电池提供，R是电阻箱，RP是红外探测器，可视为可变电阻，它的阻值与红外线强度变化的对应关系如图丙RP﹣E所示；（E为红外线强度，cd表示其单位）
①若a、b两端电压必须等于或大于9V时，控制电路才能启动摄像机进入工作状态。小明设定红外线强度为4.5cd时启动摄像机工作，此时RP红外探测器阻值为 Ω；
②为了能使控制电路在红外线强度较弱时就能启动摄像机进入工作状态，可采取的措施是： 。（写出一种即可）
三．解答题（共2小题）
19．（2023 金水区校级二模）如图所示，学校购进了一辆云端旅游汽车，WIFI无线网络等先进科技的配置，让这台车科技感十足。
（1）WIFI无线网络利用 传递信息，绝佳的静音效果使车内的噪声低于50 ，清净如影随形。
（2）汽车配有6个轮胎，每个轮胎与地面的接触面积为0.02m2，空载质量约为17700kg，求该车空载静止在水平地面上时，对地面的压强？（g＝10N/kg）
（3）若汽车输出功率为250kW，阻力为9000N，匀速直线行驶3min，消耗燃油1.6kg，求：
①该过程燃油完全燃烧放出的热量？
②汽车在3min内行驶的路程？（燃油的热值为4×107J/kg）
20．（2023 范县一模）2022年3月28日，研发机构对普通电动轮椅进行改装，设计出了能够人机对话的智能轮椅。它看似笨重，但性能优越，平路用轮胎，爬楼用履带，已知该电动轮椅质量为85千克，轮子与地面的总接触面积为50cm2。
（1）该轮椅能够实现人机对话的功能，遥控接收指令，将声信号转变为电信号，
这是利用了 的原理。
（2）轮椅静止在水平地面上时对地面的压强。
（3）当电动轮椅的电动机以220W功率工作时，电动轮椅在水平路面匀速行驶的速度为2m/s，此时电动轮椅受到的阻力是多大？
（4）某次载着质量为60千克的成年人上楼，每上一级高为20cm的台阶克服重力做的功是多少？
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