4.3无线电波的发射和接收同步练习（含解析）2023——2024学年高物理人教版（2019）选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 4.3无线电波的发射和接收同步练习（含解析）2023——2024学年高物理人教版（2019）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 3.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-15 23:30:38 | ||
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文档简介
4.3无线电波的发射和接收同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，你认为下列陈述不符合事实的是（ ）
A．赫兹首先用实验证实了电磁波的存在
B．在真空中电磁波的传播速度等于真空中的光速
C．空间有变化的电场（或磁场）存在，不一定能形成电磁波
D．把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机接收不到电磁波信号，拨打该手机号码，手机不会响铃（或振动）
2．5G网络使用的无线电波通信频率是以上的超高频段和极高频段，比目前通信频率在间的特高频段的4G网络拥有更大的带宽和更快的传输速率，如图所示5G网络的传输速率是4G网络的倍。与4G网络相比（ ）
A．5G信号的频率更小
B．5G信号的传播速度超过光速
C．5G信号相同时间内能传递更大的信息量
D．5G信号不属于无线电波，它的波长小于可见光
3．如图甲所示为收音机的调谐电路，改变可变电容器C的电容，进而改变调谐电路的频率。若“调频”后，电路中的最强的高频电流i随时间t的变化规律为图乙所示的正弦曲线。下列说法或做法正确的是（ ）
A．改变电容器C的电容的目的是使调谐电路的固有频率跟接收的电磁波频率相同
B．将可变电容器的电容减小，电路将接收到波长更大的电信号
C．在t1~t2时间内，电容器C正在放电
D．电路中电场能随时间变化的周期等于t4
4．如图所示，位于贵州大山深处的“中国天眼”FAST，它是口径达500m的球面射电望远镜，是目前全世界最大的、性能最先进的射电望远镜，主要用于寻找暗物质、暗能量和收集宇宙中各种信号，揭示宇宙的奥秘。下列说法错误的是（ ）
A．射电望远镜用于接收宇宙中的射电信号，所收集的信号是电磁波
B．宇宙中的信号能传输到地球，说明电磁波的传播不需要介质
C．麦克斯韦认为变化的电场能产生磁场，并第一次用实验证实了电磁波的存在
D．电磁波是信息传播的载体，也是能量传输的方式
5．“小蜜蜂”是老师上课常用的扩音设备，随着无线电技术的应用，很多老师用上了蓝牙“小蜜蜂”（蓝牙是利用电磁波来传递信息的），麦克风与扩音器不用导线连接，老师拿着麦克风在教室中间说话，放在讲台上的扩音器就能传出老师的声音。下列说法正确的是（ ）
A．“小蜜蜂”只能接收到来自麦克风的信号
B．“小蜜蜂”接收电磁波时，通过解调来使接收电路中出现电谐振现象
C．麦克风中只要有变化的电场，就一定能发出电磁波信号
D．麦克风回路可通过增大发射电磁波的频率来提高发射电磁波的本领
6．如图所示，机器狗将物资驮运在水平背部，忽略空气阻力，则（ ）
A．匀速上坡时，货物的机械能守恒
B．加速前进时，物资对机器狗的力小于机器狗对物资的力
C．机器狗能跳过小障碍物，起跳离地后物资处于超重状态
D．机器狗用5G信号定位，该信号是电磁波能在真空中传播
7．在海洋中是不能应用电磁波进行水下通讯的，在大海中航行的潜艇都装有声呐，声呐利用声波来进行水下通讯，帮助船只导航、测距、定位等，在海洋中不能应用电磁波进行水下通讯的主要原因是（ ）
A．电磁波不能在海水中传播
B．在海水中电磁波的频率不稳定，会随海水起伏而变化
C．电磁波在海水中传播速度比在空气中传播速度小
D．海水是导体，电磁波在海水中的衰减导致传播距离较短
8．某电路中电场随时间变化的图象如下图所示，能发射电磁波的电场是哪一种（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
9．无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线等按顺序排列起来，形成了范围非常广阔的电磁波谱。不同的电磁波具有不同的特性，因而其用途也不同。下列关于电磁波的应用符合实际的是（ ）
A．微波可以用于卫星通信 B．红外线可以用于杀菌消毒
C．紫外线可以用于加热理疗 D．X射线片可以用于诊断病情
10．以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。水声通信目前还面临链路质量差。极端多普勒效应等棘手问题，但我国在该领域已达到世界领先水平。2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在“奋斗者”号与“探索一号”通信过程中，若“奋斗者”号正在下潜，它接收到的声波频率将降低
B．“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波
C．“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现
D．“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程
11．如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，火箭升空过程中受到推进力的施力物体是大气层中的空气
B．乙图中，验钞机利用了紫外线的荧光效应
C．丙图中，浙江交通之声广播FM93发射的电磁波调制方式为调频
D．丁图中，磁电式仪表线圈的铝框骨架在指针偏转时起到了电磁阻尼的作用
12．2022年5月10日，天舟四号货运飞船顺利升空，并与空间站完成自主快速交会对接。下列有关飞船和空间站的说法中，正确的是（ ）
A．对接后，以核心舱为参照物，飞船是静止的
B．飞船内的物资被送到空间站后，质量不变
C．天舟四号在加速升空过程中，机械能守恒
D．空间站的天地互联，是利用电磁波传递信息的
三、实验题
13．如图所示，感应圈G上装两根带有球形电极的铜管a、b构成发射天线，两球的间隙约0.5cm。将一根导线弯成环状，导线两端安装两个小金属球。其间留有空隙，将导线固定到绝缘支架B上靠近感应线圈放置。让感应线圈工作，当电火花在铜管a、b上两个金属球间跳动时，支架B上导线环两端的两个小球间也有电火花跳动。据此回答下列问题。
（1）人类历史上，首先捕捉到电磁波的科学家是 。
（2）对于这一实验现象的解释如下，请完成其中的填空。
①感应线圈本质上是一个变压器，它利用 将低压交流电变成数千伏的高电压，由于铜管a、b上两球间的电压很高，间隙中电场 ，空气分子被电离，从而形成一个导电通路。
②当电火花在铜管a、b上的两个金属球间跳动时，必定建立了一个迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以 的形式在空间快速传播。当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出 ，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花。
③在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的 ，导线环成了电磁波的 。
14．目前电能都是通过电网采用有线方式传输的，人们一直梦想能无线传输电能，梦想在日常生活中实现无线充电，甚至不用电池。现在，一个科学研究小组在实验室中取得了可喜的进展，也许，人类的这一梦想不久就能实现。
（1）实现无线传输能量，涉及能量的 、传播和接收。
（2）科学家曾经设想通过高耸的天线塔，以无线电波的形式将电能输送到指定地点，但一直没有在应用层面上获得成功，其主要原因是这类无线电波 。
A．在传输中很多能量被吸收 B．在传播中易受山脉阻隔
C．向各个方向传输能量 D．传输能量易造成电磁污染
（3）如果像无线广播那样通过天线塔输送电能，接收器获得的功率P和它到天线塔的距离R相关，实验测得P和R的部分数据如下表：
1 2 4 5 x 10
1600 400 100 y 25 16
①上表中的 ， 。
②根据表中的数据可归纳出P和R之间的数值关系式为 。
（4）为研究无线传输电能，某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，在短距离内点亮了灯泡如图所示，实验测得，接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%。
①若用该装置给充电功率为10W的电池充电，则损失的功率为 。
②若把甲线圈接入电压为220V的电源，测得该线圈中的电流为。这时，接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光，则此灯泡的功率为 。
（5）由于在传输过程中能量利用率过低，无线传输电能还处于实验阶段，为早日告别电线，实现无线传输电能的工业化，还需要解决一系列问题，请提出至少两个问题 。
四、解答题
15．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沿水平方向朝雷达正上方匀速飞来，已知该雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为，某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示，经过t＝173s后雷达向正上方发射和接收到的波形如图乙所示，已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为，则该飞机的飞行速度大小是多少？（电磁波的速度等于光速，远远大于飞机的速度）
16．雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。试回答下列问题∶
（1）雷达是如何接收电磁波的？
（2）利用雷达可以测出飞机的运动方向和速度。某固定雷达正在跟踪一架匀速飞行的飞机，其每隔固定时间T0发射一短脉冲的电磁波（如图中幅度大的波形），收到的由飞机反射回的电磁波经雷达处理后显示如图中幅度较小的波形，反射滞后的时间已在图中标出。其中T0、T和ΔT为已知量，光在真空中的传播速度为c。则飞机的运动方向和飞机的速度大小分别为多少？
17．科学技术是一把双刃剑，电磁波的应用也是这样。电磁波在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用——电磁污染。按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过。如果小型无线通信装置的电磁辐射功率是，那么在距离该通信装置多少米以外是符合规定的安全区域？已知球的表面积。
18．如图所示为某雷达的显示屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10-4 s，雷达天线朝东方时，屏上的波形如图甲；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图乙。问：雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？（真空中的光速c=3.0×108 m/s）
19．利用雷达不但可以发现目标，还可以测量目标的速度大小。
(1)如图所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为，雷达天线朝东方时，屏上的波形如图1中甲所示；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图1中乙所示，雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？
(2)某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方水平匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图中甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经后雷达向正上方发射和被反射的波形如图2中乙所示，则该飞机的飞行速度约为多大？（结果保留整数）
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．D
【详解】A．麦克斯韦首先预言电磁波，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，故A正确，不符合题意；
B．在真空中电磁波的传播速度等于真空中的光速，故B正确，不符合题意；
C．均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，将不能再产生电磁波，故C正确，符合题意；
D．电磁波在真空中也能传播，把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能接收到电磁波的信号，故D错误，符合题意。
故选D。
2．C
【详解】AC．5G信号的频率更大，可知5G信号的光子能量更大，故5G信号相同时间内能传递更大的信息量，故A错误，C正确；
B．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，所以5G信号的传播速度等于光速，故B错误；
D．5G信号属于无线电波，它的波长大于可见光，故D错误。
故选C。
3．A
【详解】A．改变电容器C的电容目的是达到共振，即使调谐电路的固有频率跟接收的电磁波频率相同，故A正确；
B．根据
将可变电容器的电容减小，固有频率会增加，根据公式
可知，频率越大，波长越小，所以将可变电容器的电容减小后，将接收到波长更小的电信号，故B错误；
C．在t1~t2时间内，电路中电流在减小，电容器在充电，故C错误；
D．一个周期电容器充放电两次，所以电路中的电场能随时间变化的周期等于，故D错误。
故选A。
4．C
【详解】A．射电望远镜用于接收宇宙中的射电信号，所收集的信号是电磁波，故A正确，不符题意；
B．宇宙中的信号能传输到地球，说明电磁波的传播不需要介质，故B正确，不符题意；
C．麦克斯韦认为变化的电场能产生磁场，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故C错误，符合题意；
D．电磁波是信息传播的载体，也是能量传输的方式，故D正确，不符题意。
故选C。
5．D
【详解】A．因为蓝牙属于电磁波，周围空间存在其他电磁波信号，所以“小蜜蜂”不只接收到了来自麦克风的信号，故A错误；
B．“小蜜蜂”接收电磁波时，需要接收电磁波的LC振荡电路的固有频率与电磁波的频率相同，从而发生电谐振现象，这个过程叫做调谐，故B错误；
C．均匀变化的电场产生恒定的磁场，不能产生电磁波信号，故C错误；
D．电磁波的能量与频率有关，麦克风回路可通过增大发射电磁波的频率来提高发射电磁波的本领，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】A．匀速上坡时，货物的动能不变，重力势能增加，则机械能增加，选项A错误；
B．物资对机器狗的力与机器狗对物资的力是一对相互作用力，总是等大反向，选项B错误；
C．机器狗能跳过小障碍物，起跳离地后物资的加速度向下，处于失重状态，选项C错误；
D．机器狗用5G信号定位，该信号是电磁波能在真空中传播，选项D正确。
故选D。
7．D
【详解】在海洋中不能应用电磁波进行水下通讯的主要原因是，海水是导体，海水对电磁波能量吸收得很厉害，电磁波信号在海水中衰减太快，导致传播距离较短。
故选D。
8．D
【详解】A．电场不随时间变化，不会产生磁场，故A错误；
BC．电场都随时间均匀变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波，故BC错误；
D．电场随时间作不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，才能发射电磁波，故D正确。
故选D。
9．AD
【详解】A．微波的频率较高，能提供更高的传输速度和品质，可以用于卫星通信，A正确；
B．红外线频率较低，能量小，不可以用于杀菌消毒，B错误；
C．紫外线是一种电磁波，它具有能量，但频率较高，对人体有害，不能直接被用作加热理疗，C错误；
D．X射线片具有很强的穿透性，可透过皮肤看到骨骼等其他器官情况，可以用于诊断病情，D正确。
故选AD。
10．ABD
【详解】A．由多普勒效应可知，在“奋斗者”号与“探索一号”通信过程中，若“奋斗者”号正在下潜，它接收到的声波频率将降低，故A正确；
B．由题知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过无线蓝绿光来完成的，电磁波属于横波，即信息载体属于横波，故B正确；
C．因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁通信来实现，故C错误；
D．在传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D正确。
故选ABD。
11．BCD
【详解】A．火箭升空时，火箭发动机向外高速喷出气体，气体对火箭有反作用力，这个力推动火箭向上加速运动，这个力的施力物体是喷出的气体，故A错误；
B．紫外线的显著作用包括化学作用，例如杀菌消毒、荧光作用，故B正确；
C．浙江交通之声广播FM93发射的电磁波调制方式为调频，故C正确；
D．线圈在磁场中偏转时，由于电磁感应现象中的“阻碍”作用，产生阻碍线圈的偏转，这是电磁阻尼原理，故D正确。
故选BCD。
12．ABD
【详解】A．对接后，以核心舱为参照物，飞船与核心舱之间没有发生位置的改变，故飞船是静止的，故A正确；
B．飞船内的物资被送到空间站后，空间位置发生变化，质量不变，故B正确；
C．天舟四号在加速升空过程中，质量不变，速度增大、高度增大，根据
，
所以动能增大、重力势能增大，机械能增大，故C错误；
D．空间站实现天地互联，是利用电磁波传递信息的，故D正确。
故选ABD。
13． 赫兹 电磁感应 很强 电磁波 感应电动势 发射器 检测器
【详解】（1）[1]建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是麦克斯韦，而首先证实电磁波存在，并捕捉到电磁波的科学家是赫兹；
（2）当火花在感应圈两个金属球间跳动时，必定建立一个快速变化的电磁场．这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当电磁波经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的两个小球间也产生了火花．在赫兹实验中，感应圈成了电磁波发射器，导线环成了电磁波的检测器．
①[2][3]可知，感应线圈本质上是一个变压器，它利用电磁感应将低压交流电变成数千伏的高电压．由于a、b管上两球间的电压很高，间隙中电场很强，空气分子被电离，从而形成一个导电通路；
②[4][5]当电火花在a、b管上两个金属球间跳动时，必定建立一个迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花；
③[6][7]在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的发射器，导线环成了电磁波的检测器。
14． 发射 C 8 64 15 仪器体积过大，对人体有伤害、传输距离太短等
【详解】（1[1]无线传输能量主要涉及能量的发射、传播和接收。
（2）[2]电磁波在传播过程中向各个方向传输的能量是均等的，因此在实际应用中受到限制。
C正确。
（3）[3]由表格中所提供数据可以判断出P和R之间的数值关系为
当时
即表中
[4] 由表格中所提供数据可以判断出P和R之间的数值关系为
所以当时，求得，因此表中
[5] 由表格中所提供数据可以判断出P和R之间的数值关系为
（4）[6]设输入甲线圈的功率为，乙线圈中用电器获得的功率为，由题意
则损失的功率
[7]由
可知，甲线圈的电功率
乙线圈中用电器获得的功率
因此灯泡的功率
（5）[8]因为在无线传输过程中，电磁波向各个方向的传播是均等的，无法有效地控制方向，为了更多地接收到电磁波，就需要接收仪器和发射点相距不能太远，且接收器要有很大的体积。同时，向空间辐射较多的电磁波对人体有伤害。
15．300m/s
【详解】已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为，从左图中可以看出两次时间间隔为4个刻度线，即
利用公式可得刚开始相距为
同理173s后相距
结合几何关系，故移动的距离为
移动速度为
16．（1）见解析；（2）远离雷达方向，
【详解】（1）电磁波在传播时遇到导体会使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这就是雷达接收电磁波的原理。
（2）由屏幕上显示的波形可以看出，反射波滞后于发射波的时间越来越长，说明飞机离信号源的距离越来越远，飞机向远离雷达方向运动；
从雷达发出第一个电磁波起开始计时，经被飞机接收，故飞机第一次接收电磁波时与雷达距离
第二个电磁波从发出至返回，经T+ΔT时间，飞机第二次接收电磁波时与雷达距离
飞机从接收第一个电磁波到接收第二个电磁波内前进了，接收第一个电磁波时刻为，接收第二个电磁波时刻为
所以接收第一个和第二个电磁波的时间间隔为
故飞机速度为
解得
17．0.4m
【详解】设以通信装置为球心，半径为R的球面以外是符合规定的安全区域，则球的面积为
则在1秒内球面获得的能量为
在球面上单位面积的电磁辐射能量
由题意可知
联立解得
R＝0.4m
18．西方，300 km
【详解】当雷达天线朝东方时，显示屏上只有发射信号而无反射信号；雷达天线朝西方时，显示屏上既有发射信号也有反射信号，因此雷达在西方发现了目标。由题图可知
t=2×10-4 s×10=2×10-3 s
目标与雷达之间的距离
x=ct=×3.0×108×2×10-3m=300km
19．(1)西方，300km；(2)306m/s
【详解】(1)雷达向东方发射电磁波时，没有反射回来的信号，说明东方没有发现目标；雷达向西方发射时，有反射回来的信号，所以目标在西方。
由题图1中乙可知
目标到雷达的距离
(2)由题图2中信息知，比较远时
脉冲波显示的距离为
当飞机到达雷达正上方后
脉冲波显示的距离为
由于开始时飞机在斜上方后来飞机到达正上方由
解得飞机的速度为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，你认为下列陈述不符合事实的是（ ）
A．赫兹首先用实验证实了电磁波的存在
B．在真空中电磁波的传播速度等于真空中的光速
C．空间有变化的电场（或磁场）存在，不一定能形成电磁波
D．把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机接收不到电磁波信号，拨打该手机号码，手机不会响铃（或振动）
2．5G网络使用的无线电波通信频率是以上的超高频段和极高频段，比目前通信频率在间的特高频段的4G网络拥有更大的带宽和更快的传输速率，如图所示5G网络的传输速率是4G网络的倍。与4G网络相比（ ）
A．5G信号的频率更小
B．5G信号的传播速度超过光速
C．5G信号相同时间内能传递更大的信息量
D．5G信号不属于无线电波，它的波长小于可见光
3．如图甲所示为收音机的调谐电路，改变可变电容器C的电容，进而改变调谐电路的频率。若“调频”后，电路中的最强的高频电流i随时间t的变化规律为图乙所示的正弦曲线。下列说法或做法正确的是（ ）
A．改变电容器C的电容的目的是使调谐电路的固有频率跟接收的电磁波频率相同
B．将可变电容器的电容减小，电路将接收到波长更大的电信号
C．在t1~t2时间内，电容器C正在放电
D．电路中电场能随时间变化的周期等于t4
4．如图所示，位于贵州大山深处的“中国天眼”FAST，它是口径达500m的球面射电望远镜，是目前全世界最大的、性能最先进的射电望远镜，主要用于寻找暗物质、暗能量和收集宇宙中各种信号，揭示宇宙的奥秘。下列说法错误的是（ ）
A．射电望远镜用于接收宇宙中的射电信号，所收集的信号是电磁波
B．宇宙中的信号能传输到地球，说明电磁波的传播不需要介质
C．麦克斯韦认为变化的电场能产生磁场，并第一次用实验证实了电磁波的存在
D．电磁波是信息传播的载体，也是能量传输的方式
5．“小蜜蜂”是老师上课常用的扩音设备，随着无线电技术的应用，很多老师用上了蓝牙“小蜜蜂”（蓝牙是利用电磁波来传递信息的），麦克风与扩音器不用导线连接，老师拿着麦克风在教室中间说话，放在讲台上的扩音器就能传出老师的声音。下列说法正确的是（ ）
A．“小蜜蜂”只能接收到来自麦克风的信号
B．“小蜜蜂”接收电磁波时，通过解调来使接收电路中出现电谐振现象
C．麦克风中只要有变化的电场，就一定能发出电磁波信号
D．麦克风回路可通过增大发射电磁波的频率来提高发射电磁波的本领
6．如图所示，机器狗将物资驮运在水平背部，忽略空气阻力，则（ ）
A．匀速上坡时，货物的机械能守恒
B．加速前进时，物资对机器狗的力小于机器狗对物资的力
C．机器狗能跳过小障碍物，起跳离地后物资处于超重状态
D．机器狗用5G信号定位，该信号是电磁波能在真空中传播
7．在海洋中是不能应用电磁波进行水下通讯的，在大海中航行的潜艇都装有声呐，声呐利用声波来进行水下通讯，帮助船只导航、测距、定位等，在海洋中不能应用电磁波进行水下通讯的主要原因是（ ）
A．电磁波不能在海水中传播
B．在海水中电磁波的频率不稳定，会随海水起伏而变化
C．电磁波在海水中传播速度比在空气中传播速度小
D．海水是导体，电磁波在海水中的衰减导致传播距离较短
8．某电路中电场随时间变化的图象如下图所示，能发射电磁波的电场是哪一种（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
9．无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线等按顺序排列起来，形成了范围非常广阔的电磁波谱。不同的电磁波具有不同的特性，因而其用途也不同。下列关于电磁波的应用符合实际的是（ ）
A．微波可以用于卫星通信 B．红外线可以用于杀菌消毒
C．紫外线可以用于加热理疗 D．X射线片可以用于诊断病情
10．以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。水声通信目前还面临链路质量差。极端多普勒效应等棘手问题，但我国在该领域已达到世界领先水平。2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在“奋斗者”号与“探索一号”通信过程中，若“奋斗者”号正在下潜，它接收到的声波频率将降低
B．“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波
C．“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现
D．“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程
11．如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，火箭升空过程中受到推进力的施力物体是大气层中的空气
B．乙图中，验钞机利用了紫外线的荧光效应
C．丙图中，浙江交通之声广播FM93发射的电磁波调制方式为调频
D．丁图中，磁电式仪表线圈的铝框骨架在指针偏转时起到了电磁阻尼的作用
12．2022年5月10日，天舟四号货运飞船顺利升空，并与空间站完成自主快速交会对接。下列有关飞船和空间站的说法中，正确的是（ ）
A．对接后，以核心舱为参照物，飞船是静止的
B．飞船内的物资被送到空间站后，质量不变
C．天舟四号在加速升空过程中，机械能守恒
D．空间站的天地互联，是利用电磁波传递信息的
三、实验题
13．如图所示，感应圈G上装两根带有球形电极的铜管a、b构成发射天线，两球的间隙约0.5cm。将一根导线弯成环状，导线两端安装两个小金属球。其间留有空隙，将导线固定到绝缘支架B上靠近感应线圈放置。让感应线圈工作，当电火花在铜管a、b上两个金属球间跳动时，支架B上导线环两端的两个小球间也有电火花跳动。据此回答下列问题。
（1）人类历史上，首先捕捉到电磁波的科学家是 。
（2）对于这一实验现象的解释如下，请完成其中的填空。
①感应线圈本质上是一个变压器，它利用 将低压交流电变成数千伏的高电压，由于铜管a、b上两球间的电压很高，间隙中电场 ，空气分子被电离，从而形成一个导电通路。
②当电火花在铜管a、b上的两个金属球间跳动时，必定建立了一个迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以 的形式在空间快速传播。当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出 ，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花。
③在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的 ，导线环成了电磁波的 。
14．目前电能都是通过电网采用有线方式传输的，人们一直梦想能无线传输电能，梦想在日常生活中实现无线充电，甚至不用电池。现在，一个科学研究小组在实验室中取得了可喜的进展，也许，人类的这一梦想不久就能实现。
（1）实现无线传输能量，涉及能量的 、传播和接收。
（2）科学家曾经设想通过高耸的天线塔，以无线电波的形式将电能输送到指定地点，但一直没有在应用层面上获得成功，其主要原因是这类无线电波 。
A．在传输中很多能量被吸收 B．在传播中易受山脉阻隔
C．向各个方向传输能量 D．传输能量易造成电磁污染
（3）如果像无线广播那样通过天线塔输送电能，接收器获得的功率P和它到天线塔的距离R相关，实验测得P和R的部分数据如下表：
1 2 4 5 x 10
1600 400 100 y 25 16
①上表中的 ， 。
②根据表中的数据可归纳出P和R之间的数值关系式为 。
（4）为研究无线传输电能，某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，在短距离内点亮了灯泡如图所示，实验测得，接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%。
①若用该装置给充电功率为10W的电池充电，则损失的功率为 。
②若把甲线圈接入电压为220V的电源，测得该线圈中的电流为。这时，接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光，则此灯泡的功率为 。
（5）由于在传输过程中能量利用率过低，无线传输电能还处于实验阶段，为早日告别电线，实现无线传输电能的工业化，还需要解决一系列问题，请提出至少两个问题 。
四、解答题
15．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沿水平方向朝雷达正上方匀速飞来，已知该雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为，某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示，经过t＝173s后雷达向正上方发射和接收到的波形如图乙所示，已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为，则该飞机的飞行速度大小是多少？（电磁波的速度等于光速，远远大于飞机的速度）
16．雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。试回答下列问题∶
（1）雷达是如何接收电磁波的？
（2）利用雷达可以测出飞机的运动方向和速度。某固定雷达正在跟踪一架匀速飞行的飞机，其每隔固定时间T0发射一短脉冲的电磁波（如图中幅度大的波形），收到的由飞机反射回的电磁波经雷达处理后显示如图中幅度较小的波形，反射滞后的时间已在图中标出。其中T0、T和ΔT为已知量，光在真空中的传播速度为c。则飞机的运动方向和飞机的速度大小分别为多少？
17．科学技术是一把双刃剑，电磁波的应用也是这样。电磁波在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用——电磁污染。按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过。如果小型无线通信装置的电磁辐射功率是，那么在距离该通信装置多少米以外是符合规定的安全区域？已知球的表面积。
18．如图所示为某雷达的显示屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10-4 s，雷达天线朝东方时，屏上的波形如图甲；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图乙。问：雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？（真空中的光速c=3.0×108 m/s）
19．利用雷达不但可以发现目标，还可以测量目标的速度大小。
(1)如图所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为，雷达天线朝东方时，屏上的波形如图1中甲所示；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图1中乙所示，雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？
(2)某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方水平匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图中甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经后雷达向正上方发射和被反射的波形如图2中乙所示，则该飞机的飞行速度约为多大？（结果保留整数）
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参考答案：
1．D
【详解】A．麦克斯韦首先预言电磁波，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，故A正确，不符合题意；
B．在真空中电磁波的传播速度等于真空中的光速，故B正确，不符合题意；
C．均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，将不能再产生电磁波，故C正确，符合题意；
D．电磁波在真空中也能传播，把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能接收到电磁波的信号，故D错误，符合题意。
故选D。
2．C
【详解】AC．5G信号的频率更大，可知5G信号的光子能量更大，故5G信号相同时间内能传递更大的信息量，故A错误，C正确；
B．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，所以5G信号的传播速度等于光速，故B错误；
D．5G信号属于无线电波，它的波长大于可见光，故D错误。
故选C。
3．A
【详解】A．改变电容器C的电容目的是达到共振，即使调谐电路的固有频率跟接收的电磁波频率相同，故A正确；
B．根据
将可变电容器的电容减小，固有频率会增加，根据公式
可知，频率越大，波长越小，所以将可变电容器的电容减小后，将接收到波长更小的电信号，故B错误；
C．在t1~t2时间内，电路中电流在减小，电容器在充电，故C错误；
D．一个周期电容器充放电两次，所以电路中的电场能随时间变化的周期等于，故D错误。
故选A。
4．C
【详解】A．射电望远镜用于接收宇宙中的射电信号，所收集的信号是电磁波，故A正确，不符题意；
B．宇宙中的信号能传输到地球，说明电磁波的传播不需要介质，故B正确，不符题意；
C．麦克斯韦认为变化的电场能产生磁场，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故C错误，符合题意；
D．电磁波是信息传播的载体，也是能量传输的方式，故D正确，不符题意。
故选C。
5．D
【详解】A．因为蓝牙属于电磁波，周围空间存在其他电磁波信号，所以“小蜜蜂”不只接收到了来自麦克风的信号，故A错误；
B．“小蜜蜂”接收电磁波时，需要接收电磁波的LC振荡电路的固有频率与电磁波的频率相同，从而发生电谐振现象，这个过程叫做调谐，故B错误；
C．均匀变化的电场产生恒定的磁场，不能产生电磁波信号，故C错误；
D．电磁波的能量与频率有关，麦克风回路可通过增大发射电磁波的频率来提高发射电磁波的本领，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】A．匀速上坡时，货物的动能不变，重力势能增加，则机械能增加，选项A错误；
B．物资对机器狗的力与机器狗对物资的力是一对相互作用力，总是等大反向，选项B错误；
C．机器狗能跳过小障碍物，起跳离地后物资的加速度向下，处于失重状态，选项C错误；
D．机器狗用5G信号定位，该信号是电磁波能在真空中传播，选项D正确。
故选D。
7．D
【详解】在海洋中不能应用电磁波进行水下通讯的主要原因是，海水是导体，海水对电磁波能量吸收得很厉害，电磁波信号在海水中衰减太快，导致传播距离较短。
故选D。
8．D
【详解】A．电场不随时间变化，不会产生磁场，故A错误；
BC．电场都随时间均匀变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波，故BC错误；
D．电场随时间作不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，才能发射电磁波，故D正确。
故选D。
9．AD
【详解】A．微波的频率较高，能提供更高的传输速度和品质，可以用于卫星通信，A正确；
B．红外线频率较低，能量小，不可以用于杀菌消毒，B错误；
C．紫外线是一种电磁波，它具有能量，但频率较高，对人体有害，不能直接被用作加热理疗，C错误；
D．X射线片具有很强的穿透性，可透过皮肤看到骨骼等其他器官情况，可以用于诊断病情，D正确。
故选AD。
10．ABD
【详解】A．由多普勒效应可知，在“奋斗者”号与“探索一号”通信过程中，若“奋斗者”号正在下潜，它接收到的声波频率将降低，故A正确；
B．由题知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过无线蓝绿光来完成的，电磁波属于横波，即信息载体属于横波，故B正确；
C．因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁通信来实现，故C错误；
D．在传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D正确。
故选ABD。
11．BCD
【详解】A．火箭升空时，火箭发动机向外高速喷出气体，气体对火箭有反作用力，这个力推动火箭向上加速运动，这个力的施力物体是喷出的气体，故A错误；
B．紫外线的显著作用包括化学作用，例如杀菌消毒、荧光作用，故B正确；
C．浙江交通之声广播FM93发射的电磁波调制方式为调频，故C正确；
D．线圈在磁场中偏转时，由于电磁感应现象中的“阻碍”作用，产生阻碍线圈的偏转，这是电磁阻尼原理，故D正确。
故选BCD。
12．ABD
【详解】A．对接后，以核心舱为参照物，飞船与核心舱之间没有发生位置的改变，故飞船是静止的，故A正确；
B．飞船内的物资被送到空间站后，空间位置发生变化，质量不变，故B正确；
C．天舟四号在加速升空过程中，质量不变，速度增大、高度增大，根据
，
所以动能增大、重力势能增大，机械能增大，故C错误；
D．空间站实现天地互联，是利用电磁波传递信息的，故D正确。
故选ABD。
13． 赫兹 电磁感应 很强 电磁波 感应电动势 发射器 检测器
【详解】（1）[1]建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是麦克斯韦，而首先证实电磁波存在，并捕捉到电磁波的科学家是赫兹；
（2）当火花在感应圈两个金属球间跳动时，必定建立一个快速变化的电磁场．这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当电磁波经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的两个小球间也产生了火花．在赫兹实验中，感应圈成了电磁波发射器，导线环成了电磁波的检测器．
①[2][3]可知，感应线圈本质上是一个变压器，它利用电磁感应将低压交流电变成数千伏的高电压．由于a、b管上两球间的电压很高，间隙中电场很强，空气分子被电离，从而形成一个导电通路；
②[4][5]当电火花在a、b管上两个金属球间跳动时，必定建立一个迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花；
③[6][7]在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的发射器，导线环成了电磁波的检测器。
14． 发射 C 8 64 15 仪器体积过大，对人体有伤害、传输距离太短等
【详解】（1[1]无线传输能量主要涉及能量的发射、传播和接收。
（2）[2]电磁波在传播过程中向各个方向传输的能量是均等的，因此在实际应用中受到限制。
C正确。
（3）[3]由表格中所提供数据可以判断出P和R之间的数值关系为
当时
即表中
[4] 由表格中所提供数据可以判断出P和R之间的数值关系为
所以当时，求得，因此表中
[5] 由表格中所提供数据可以判断出P和R之间的数值关系为
（4）[6]设输入甲线圈的功率为，乙线圈中用电器获得的功率为，由题意
则损失的功率
[7]由
可知，甲线圈的电功率
乙线圈中用电器获得的功率
因此灯泡的功率
（5）[8]因为在无线传输过程中，电磁波向各个方向的传播是均等的，无法有效地控制方向，为了更多地接收到电磁波，就需要接收仪器和发射点相距不能太远，且接收器要有很大的体积。同时，向空间辐射较多的电磁波对人体有伤害。
15．300m/s
【详解】已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为，从左图中可以看出两次时间间隔为4个刻度线，即
利用公式可得刚开始相距为
同理173s后相距
结合几何关系，故移动的距离为
移动速度为
16．（1）见解析；（2）远离雷达方向，
【详解】（1）电磁波在传播时遇到导体会使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这就是雷达接收电磁波的原理。
（2）由屏幕上显示的波形可以看出，反射波滞后于发射波的时间越来越长，说明飞机离信号源的距离越来越远，飞机向远离雷达方向运动；
从雷达发出第一个电磁波起开始计时，经被飞机接收，故飞机第一次接收电磁波时与雷达距离
第二个电磁波从发出至返回，经T+ΔT时间，飞机第二次接收电磁波时与雷达距离
飞机从接收第一个电磁波到接收第二个电磁波内前进了，接收第一个电磁波时刻为，接收第二个电磁波时刻为
所以接收第一个和第二个电磁波的时间间隔为
故飞机速度为
解得
17．0.4m
【详解】设以通信装置为球心，半径为R的球面以外是符合规定的安全区域，则球的面积为
则在1秒内球面获得的能量为
在球面上单位面积的电磁辐射能量
由题意可知
联立解得
R＝0.4m
18．西方，300 km
【详解】当雷达天线朝东方时，显示屏上只有发射信号而无反射信号；雷达天线朝西方时，显示屏上既有发射信号也有反射信号，因此雷达在西方发现了目标。由题图可知
t=2×10-4 s×10=2×10-3 s
目标与雷达之间的距离
x=ct=×3.0×108×2×10-3m=300km
19．(1)西方，300km；(2)306m/s
【详解】(1)雷达向东方发射电磁波时，没有反射回来的信号，说明东方没有发现目标；雷达向西方发射时，有反射回来的信号，所以目标在西方。
由题图1中乙可知
目标到雷达的距离
(2)由题图2中信息知，比较远时
脉冲波显示的距离为
当飞机到达雷达正上方后
脉冲波显示的距离为
由于开始时飞机在斜上方后来飞机到达正上方由
解得飞机的速度为
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