4.3 信息的获取——传感器
1．(2分)(多选)下列说法正确的是( )
A．发射出去的无线电波，可以传播到无限远处
B．雷达是利用无线电波测定物体位置的无线电设备
C．波长越短的无线电波，越接近直线传播
D．移动电话是利用无线电波进行通讯的
【解析】 无线电波在传播过程中，遇到障碍物就被吸收一部分，能量不断减少．雷达和移动电话的传输都利用了无线电波，波长越短，传播方式越接近直线传播．故B、C、D均正确．
【答案】 BCD
2．(2分)(多选)下列过程属于电磁波接收过程的是( )
A．调谐
B．调频
C．检波
D．调幅
【解析】 调频和调幅过程属调制的两种方式，是发射电磁波时必须要进行的，所以B，D不属于接收过程，C中检波是对调幅波解调时的表述方法，所以属于接收过程．
【答案】 AC
3．(3分)(多选)电视机在室内接收电视台向空中发射的电磁信号，下列判断正确的是( )
A．当电视机所在处离电视发射塔较近时，用室内天线也可以接收信号，这是电磁波的衍射现象
B．用室内天线接收时，电视机安放在室内不同位置接收效果不同，这是电磁波在室内反射后产生的干涉现象
C．离电视发射塔远处要用架设室外天线的方法接收信号，这是由于发送电视信号用的是微波，波长短，基本上是直线传播
D．有线电视的信号也是通过电磁波传播
【解析】 电磁波绕过障碍物进入室内而被电视机天线接收，这是电磁波的衍射现象，故A正确．室内不同位置，由于电磁波在墙壁和其他器物表面反射，然后叠加，形成有的地方强，有的地方弱的现象是波的干涉现象，故B正确．电视信号用的是微波，波长短，基本上是直线传播，在离发射塔较远处，由于微波不能直接传送到电视机天线，就要架设室外天线来接收微波．有线电视通过传输中的振荡电流来传送信号，不通过空中的电磁波传送，故D错误．
【答案】 ABC
4．(3分)江苏人民广播电台的频率是702
kHz电磁波在空气中传播的速度约为3×108
m/s,
则江苏台节目的波长是多少米？( )
【解析】 由c＝λf，得λ＝＝
m＝427.2
m.
【答案】 427.2
m
课标导思
1.知道传感器具有将非电学量转化为电学量的特性．对常见的传感器的种类有所了解．2．了解各类敏感元件的物理特性．3．了解常见传感器在生产、生活和科研以及航空航天中的应用，体会传感器的应用给人们带来的方便.
一、什么是传感器？
1．传感器的特性：是一种能感知和识别信息的装置，能将感知和测量到的非电学量转变为电学量．
2．传感器的组成：传感器由敏感元件和电路组成．敏感元件是传感器中的关键性元件，承担着“感知”和转换外界信息的任务．
二、敏感元件的物理特性
1．光敏元件能把光信号转变为电信号．它利用了光敏电阻阻值随光照强度变化而改变的特性．
2．声敏元件是声电转换器件．它能把声音信号转变为电信号．
3．红外测温仪是一种将红外辐射波转换成电信号的传感装置，能非接触快速测温，又不会造成交叉感染．
4．数码相机和摄像机中的敏感元件叫电荷耦合器件，它能将光信号转换成模拟电信号，再通过A/D转换器就可转换为数字电信号，以便于计算机处理．
5．智能传感器是将传感器和电子计算机组合在一起．
6．微型传感器由亚微米至亚毫米范围内的电子元件和机械元件制成，是一种将传感、处理、执行诸功能融为一体的微机电系统．它的优点是尺寸小、集成化程度高，功能强大.
一、传感器及其工作原理
1．传感器
能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求把这些信息转换成可用输出信息的器件或装置，就叫传感器．
【深化探究】 人如何感知信息？
提示：人是通过下面五种感觉(如图)接收外界信息的，因此人本身就是高级传感器．
2．组成：传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成．
→→→→
(1)敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料对某一物理量敏感的特性制成的．常用的敏感元件有：双金属片、光敏电阻、热敏电阻、声敏电阻等．
(2)转换元件的作用是把敏感元件输出的与被测物理量满足一定关系的非电信号转换为电信号的电子元件．
(3)转换电路的作用是将转换元件转换的电信号转换成易于传播或测量的电学量输出．
3．作用：传感器的作用是将感受到的非电学量如力、热、光、声、化学、生物等量转换成便于测量的电学量或信号．
二、常用传感器
1．双金属片温度传感器：利用两片金属的热膨胀系数不同，在温度变化时两片金属伸长或缩短量不同而弯曲，从而控制电路的通断．
应用：电熨斗、恒温箱等．
2．热敏电阻温度传感器：利用热敏电阻器的电阻值随温度变化而改变的特点，在温度变化时，热敏电阻器的电阻值发生变化，从而引起电路中电流和电压的变化．
应用：空调、电冰箱、微波炉、消毒柜等．
3．光敏电阻传感器：利用光敏电阻器的电阻值随光照的强度变化而改变的特点．无光照时，光敏电阻器的电阻值很大，有光照时，光敏电阻器的电阻值变小，从而引起电路中电流和电压的变化．
应用：工业自动化控制、光电计数器，楼道灯开关等．
4．红外线传感器：接收携带信息的红外线，转换成电信号，从而获得红外线辐射源的相关信息．
应用：航空摄影、卫星遥感遥测、自动门、红外线测温仪、防盗防火警报器、家用电器遥控器等．
5．另外还有压力传感器、生物传感器、气味传感器、智能传感器等．
传感器的工作原理及应用
(多选)关于传感器的下列说法正确的是( )
A．电视机遥控器就是一个传感器
B．传感器是一种能够将非电学量转换为电学量的检测装置
C．传感器是实现信息自动检测和自动控制的首要器件
D．无人管理的自动灌溉系统是温度传感器在农业生产中的应用
【导析】 根据传感器的特性、原理及应用来分析．
【解析】 电视机的遥控器是一种发射和接收红外线的装置，不是传感器，故A错；自动灌溉系统是一种利用湿度传感器判断农田水分蒸发情况、自动决定供水和停水的装置，故D错．故选B、C.
【答案】 BC
对传感器的理解
传感器是一种感受外部信息，并将其按照一定规律转换成电信号的器件或装置，是实现信息自动检测和自动控制的首要环节．
唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是( )
A．该传感器是根据电流的磁效应进行工作的
B．该传感器是根据电磁感应的原理进行工作的
C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电流
【解析】 当声波使膜片前后振动时，膜片后的线圈就跟着振动，从而使处于永磁体磁场的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流．从而将声音信号转化为电信号．可见这是利用了电磁感应原理，故只有B正确．
【答案】 B
1．随着生活质量的提高，自动干手机已经进入家庭．洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将手烘干．手靠近自动干手机能使传感器工作，是因为( )
A．改变了湿度
B．改变了温度
C．改变了磁场
D．改变了电容
【解析】 自动干手机内的传感器应用的是电容原理，当手靠近传感器时，相当于在电容器间增加了一个电介质，改变了电容的大小，使自动干手机开始工作．
【答案】 D
2．(多选)下列说法正确的是( )
A．热敏电阻和热电阻都是温度敏感元件，二者具有相同的电阻—温度特性
B．传感器是由敏感元件、处理电路及辅助电源组成的装置
C．温度传感器是一种将外部温度信号转换为电信号的电子装置
D．向空调传递室内温度信息的设备是一种湿度传感器
【解析】 热敏电阻和热电阻具有不同的电阻—温度特性．热敏电阻的特性是电阻值随温度升高而减小，而热电阻的特性是电阻值随温度升高而增大，故A错，向空调传递室内温度信息的是一种温度传感器，故D错，B、C选项正确．
【答案】 BC
3．如图4 3 1所示是一火警器的部分电路示意图，其中R2为热敏电阻做成的传感器，(当环境温度急剧升高时，电阻变小)电表为值班室的显示器，a、b之间接报警器．当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( )
【导学号：22940033】
图4 3 1
A．I变大，U变大
B．I变大，U变小
C．I变小，U变大
D．I变小，U变小
【解析】 敏感元件是半导体负温度系数热敏电阻，当该电阻所在处出现火警时，温度急剧升高，电阻R2变小，使得电路总电阻减小，干路总电流增大，路端电压减小，即U变小，因干路电流的增大而带来R1上的电压增大，所以并联部分的两端电压是减小的，使得电流表的示数减小．选项D正确．
【答案】 D
4．完成人类的五种感觉与有关传感器的对应关系(连线)．
【解析】 光传感器(视觉)，气味传感器(嗅觉)，声音传感器(听觉)，味觉传感器(味觉)，压力传感器(触觉)．
【答案】 见解析
学业达标测评(十二)
(建议用时：45分钟)
1．下列物理量中是电学量的是( )
A．压力
B．声音
C．温度
D．电流强度
【解析】 压力、声音、温度等都是非电学量，而电流强度是电学量．故选D.
【答案】 D
2．空调实际利用了下面哪种传感器( )
A．压力传感器
B．温度传感器
C．光传感器
D．磁传感器
【解析】 空调器中利用温度和湿度传感器分别“感觉”室内的温度和湿度的变化，故选B.
【答案】 B
3．火灾报警器使用的是( )
A．光传感器
B．温度传感器
C．红外线传感器
D．超声波传感器
【解析】 火灾时烟雾会使光线发生变化，引起传感器报警．
【答案】 A
4．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是( )
A．温度传感器
B．压力传感器
C．湿度传感器
D．气体传感器
【解析】 交通警察用检酒器检测驾驶员呼气中酒精含量，使用了气体传感器．
【答案】 D
5．(多选)如图4 3 2是一个自动门的红外线传感器安装示意图，下列说法正确的是( )
图4 3 2
A．当人进入位置“＋”时，传感器会启动门
B．当人进入位置零时，电动门停止运动
C．当人在位置“＋”、位置零以外时，门关闭
D．此红外线传感器只能在白天应用
【解析】 利用红外线传感器可进行非接触测量，自然界几乎所有的物体都能辐射波长在0.76～1
000
μm的红外线，因此被广泛应用．人体能发射波长一定的红外线，当人走进传感器控制区域时，传感器就会工作，由于人体的温度大体恒定，故不管白天、晚上，所发射的红外线是一样的，都能使用．
【答案】 ABC
6．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程．下列属于这类传感器的是( )
A．红外报警装置
B．走廊照明灯的声控开关
C．自动洗衣机中的压力传感装置
D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
【解析】 红外线报警器是当有人或物通过时，将红外线遮住，从而使得光信号被遮住，有光电效应则无电流通过，红外线报警器则通过另外的装置联系采取一定的动作．
【答案】 A
7．(多选)如图4 3 3，R1是一个热敏电阻，下列说法正确的是
( )
【导学号：22940034】
图4 3 3
A．当R1处温度升高时，电压表电压升高
B．当R1处温度升高时，电压表电压降低
C．当R1处温度降低时，电压表电压没有明显变化
D．当R1处温度降低时，电压表电压降低
【解析】 当R1处温度升高时，R1的阻值减小，电路中总电阻减小，电流增大，所以电压表示数升高，反之降低．
【答案】 AD
8．演示位移传感器的工作原理如图4 3 4所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( )
图4 3 4
A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C．物体M不动时，电路中没有电流
D．物体M不动时，电压表没有示数
【解析】 电阻完全接入电路，所以电流不受M位移的影响，而电压表与一部分电阻并联，当M向右运动时，电表示数增大；当M向左运动时，电表示数减小，当M不动时，在电阻中间位置仍会有电压值．
【答案】 B
9．将普通光敏电阻R、数字电流表A
、电源E按图连接，闭合开关S，当太阳光直接照射光敏电阻R时，电流表示数为I1；当用课本挡住直射到光敏电阻R上的太阳光时，电流表示数为I2；当用黑纸把光敏电阻R完全包裹起来时，电流表示数为I3，则I1________I2________I3.(填“>”“＝”或“<”)
图4 3 5
【解析】 光敏电阻器的电阻随光照强度的增大而减小．光直接照射光敏电阻R时，电阻最小；用黑纸把光敏电阻R完全包裹起来时，电阻最大．因此，I1最大，I3最小．
【答案】 > >
电磁继电器
继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流、较低的电压去控制较大的电流、较高的电压的一种“自动开关”．故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用．
电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成．只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，衔铁就会在电磁铁吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯．从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合．当线圈断电后，电磁铁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合．这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的．对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”4.1 电磁波的发现
1．(3分)下列关于电机的说法，不正确的是( )
A．电机就是发电机
B．电机实现了电能和其他形式能源的相互转换
C．发电机使人类获得了高效清洁的电能
D．电机包括电动机和发电机
【解析】 电机包括电动机和发电机，前者是把电能转化成其他形式的能，后者是把其他形式能转化成电能．
【答案】 A
2．(3分)如图4 1 1所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，下述过程中使线圈产生感应电流的是( )
图4 1 1
A．以bc边为轴转动45°
B．以ad边为轴转动45°
C．将线圈向下平移
D．将线圈向上平移
【解析】 以bc边为轴转动45°的过程，穿过矩形线圈中的磁通量没有变化；以ad边为轴转动45°，穿过矩形线圈中的磁通量减小；而将线圈上、下平移时，穿过矩形线圈的磁通量不变，根据产生感应电流的条件可知选项B对，选项A、C、D错．
【答案】 B
3．(4分)与磁感应强度B＝0.8
T垂直的线圈面积为0.05
m2，(1)此线圈的磁通量是多大？(2)若这个线圈绕有50匝时，磁通量多大？
【解析】 根据磁通量的定义：磁感应强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量，但要注意S是与磁感应强度B相垂直的那部分面积，即Φ＝BS，故：
(1)Φ1＝BS＝0.8×0.05
Wb＝4×10－2
Wb
(2)线圈绕有50匝，但与磁感应强度B垂直的面积还是0.05
m2，故穿过这个面的磁感线条数不变．磁通量也可理解为穿过这个面的磁感线的条数．所以仍然为4×10－2
Wb.
【答案】 (1)4×10－2
Wb (2)4×10－2
Wb
课标导思
1.了解麦克斯韦和赫兹在物理学发展中的贡献，体会科学家研究物理问题的思维方法．2．了解变化的电场和磁场互相联系形成电磁场，电磁场在空间传播形成电磁波，掌握波长、频率和波速的关系．(重点＋难点)3．通过实例认识电磁波谱，了解电磁波的组成，知道它们各自的特点及重要应用.
一、发现电磁波的历程
1．麦克斯韦的天才预见：1865年，麦克斯韦建立的电磁场理论，预言了电磁波的存在，并推算出电磁波的传播速度等于光速．
2．赫兹实验：赫兹的实验显示了电磁振荡在空间的传播，他的天才之“手”终于“捕捉”到了向往已久的电磁波．
二、认识电磁波
1．电磁波：任何带电体振荡时，都会产生一个变化的电场，这个变化的电场会激发一个磁场，变化的磁场又会激发一个电场．电场→磁场→电场→磁场……如此反复，在带电体周围就会形成一个交替变化的电磁场，也叫电磁振荡．电磁场向周围空间由近及远地传播，形成电磁波．
2．电磁波的特点
(1)电磁波是横波．
(2)电磁波的传播不需要水和空气等介质，它可在真空中传播．
(3)电磁波具有波的一般特征，其波长λ、频率ν、波速c之间的关系是c＝λν.
(4)电磁波同其他波一样，也具有能量．
3．电磁波王国
电磁波谱：按电磁波的波长或频率的大小顺序把电磁波排列成谱，叫做电磁波谱．如按用途将电磁波谱划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.
一、电磁波的基本知识
1．波长λ：电磁波在一个周期传播的距离等于一个波长．
2．频率f：单位时间内完成的全振动的次数叫做频率．
3．波速c：电磁波的传播速度等于光速，c＝3×108
m/s.
4．波长、波速和频率间的关系公式：c＝λf.
5．传播：在真空中传播，不需要水或空气等介质．
6．无线电波的应用
(1)长波：主要用于导航、报时等．
(2)中波：主要用于电话、电报、广播、标准频率报时、防汛、救灾、军事通信等．
(3)微波：卫星通信、常规的中继通信、电话、电报、传输数据、图像、长途干线通信等．
7．无线电波三种传播方式的比较
传播方式
概念
优点
缺点
适用波段
地波
沿地球表面传播的无线电波
比较稳定
传播过程中消耗部分能量
长波段和中波段
天波
靠大气中电离层的反射传播的无线电波
受地面障碍的影响较小
传播不稳定
短波
空间波
像光束那样沿直线传播的无线电波
受外界干扰小
不能进行远距离传播，若进行远距离传播要借助于中继站
微波和超短波
【特别提醒】 由于波长不同、频率不同、各个波段的电磁波穿透能力、传播能力也不同，根据它们不同特点有不同应用.
二、电磁波谱
1．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来，构成了范围非常广泛的电磁波谱．可见光只是其中很窄的一个波段．由于它们都是本质相同的电磁波，所以它们的行为都遵循共同的规律，但另一方面，由于它们的频率不同而又表现出不同的特性．例如，波长较长的无线电波，很容易表现出干涉、衍射现象．但对波长越来越短的可见光、紫外线、X射线、γ射线，要观察到它们的干涉、衍射现象就越来越困难了．
2．各波段的电磁波谱的比较
电磁波谱
特性
应用
真空中波长/m
频率/Hz
递变规律
无线电波
波动性强易发生衍射
无线电技术
＞10－3
＜3×1011
红外线
热效应
红外线遥感
10－4～10－7
1012～1015
可见光
引起视觉
照明、摄影
10－7
1015
紫外线
化学效应荧光效应能杀菌
医用消毒、防伪
10－7～10－9
1015～1017
X射线
贯穿性强
检查、医用透视
10－8～10－12
1016～1020
γ射线
贯穿本领最强
工业探伤医用治疗
＜10－11
＞1019
一、对电磁波的认识
(多选)关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( )
A．电磁波是横波
B．电磁波的传播需要介质
C．电磁波能产生干涉和衍射现象
D．电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直
【解析】 电磁场由近及远地传播形成电磁波，电磁波在传播过程中，电场、磁场以及传播方向三者相互垂直，电磁波是一种波，它具有波的一切特性，它能发生反射、折射、干涉、衍射等现象，电磁波在真空中的速度最大，它的传播不需要介质．故正确答案为ACD.
【答案】 ACD
本题涉及了电磁场、电磁波的基本知识，也启示我们在学习中要关注科技、国防、医疗、社会生活，并能从中了解有关知识的应用.
1．(多选)下列关于电场、磁场及电磁波的说法中正确的( )
我国电视频道的划分频道号
1
2
……
6
……
68
频率范围/MHz
48.5～56.5
56.5～64.5
……
167～178
……
950～958
A.均匀变化的电场在周围空间产生均匀变化的磁场
B．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
C．振荡电路发射电磁波的过程，也是向外辐射能量的过程
D．电磁波的传播并不依赖介质
【解析】 均匀变化的电场产生恒定的磁场，A项错；只有周期性变化的电场和磁场才能交替产生，由发生区域向外传播形成电磁波，B项错；发射电磁波的过程，也是向外辐射能量的过程，C项正确；电磁波是电磁场自身的运动过程不需要介质，D项正确．
【答案】 CD
二、对电磁波谱的理解
(多选)下列有关电磁波的说法中正确的是( )
A．电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波
B．电磁波谱中最难发生衍射的是γ射线
C．频率大于可见光的电磁波表现为沿直线传播
D．以上说法都不正确
【解析】 波长越长，越容易发生衍射现象，在电磁波中，无线电波波长最长，γ射线的波长最短，故选项A错误，B正确；波长越短，频率越大的电磁波，其衍射现象不明显，传播的直线性越好，故C项正确．
【答案】 BC
从无线电波到γ射线都是本质相同的电磁波，其行为服从共同的规律，但因波长 或频率 不同又表现出不同的特点，要熟记各部分的波长，频率范围及其关系，知道同一电磁波的波长与频率成反比.
2．红外线、紫外线、无线电波、可见光、γ射线、伦琴射线按波长由大到小的排列顺序是( )
A．无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线
B．红外线、可见光、紫外线、无线电波、γ射线、伦琴射线
C．γ射线、伦琴射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波
D．紫外线、红外线、γ射线、伦琴射线、无线电波、可见光
【解析】 在电磁波谱中以无线电波波长最大，γ射线波长最小，所以正确的顺序为A.
【答案】 A
1．近来军事行动中，士兵都配戴“红外夜视仪”，以便在夜间也能清楚地看清目标，这主要是因为( )
A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体
B．一切物体均不停地辐射红外线
C．一切高温物体不停地辐射红外线
D．“红外夜视仪”发射出γ射线，放射性物体受到激发而发出红外线
【解析】 一切物体都不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同．采用红外线接收器，可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，而且不受白天和夜晚的影响．故选B.
【答案】 B
2．(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )
【导学号：22940030】
A．红外线的波长比红色光波长长，它的热作用很强
B．X射线就是伦琴射线
C．阴极射线是一种频率极高的电磁波
D．紫外线的波长比伦琴射线的长，它的显著作用是化学作用
【解析】 在电磁波谱中，红外线的波长比可见光的波长长，A项正确；阴极射线是电子流，它与电磁波有着本质的区别，C项错误；紫外线的显著作用是化学作用，伦琴射线的显著作用是穿透作用，D项正确．故选ABD.
【答案】 ABD
3．比较可见光、无线电波以及激光在真空中的传播速度的大小，可知( )
A．可见光最大
B．无线电波最大
C．激光最大
D．三者相同
【解析】 三者均属于不同频率的电磁波，它们的速度在真空中全为3×108
m/s，故选项D正确．
【答案】 D
4．下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．电磁波必须依赖介质传播
B．电磁波可以发生衍射现象
C．电磁波不会发生偏振现象
D．电磁波无法携带信息传播
【解析】 电磁波可以在真空中传播，能发生干涉、衍射、偏振等现象，并且它可以传递信息，可知只有B选项正确．
【答案】 B
学业达标测评(十)
(建议用时：45分钟)
1．在物理学史上，最先建立完整的电磁场理论并预言电磁波存在的科学家是( )
A．赫兹
B．爱因斯坦
C．麦克斯韦
D．法拉第
【解析】 麦克斯韦是经典电磁理论的奠基人，他在前人的基础上建立了完整的电磁学理论，C项正确．
【答案】 C
2．在飞机飞行过程中，禁止飞机上的乘客和司乘人员使用手机，这是因为
( )
A．对周围乘客造成电子辐射，损害乘客健康
B．影响飞机的动力设备
C．干扰飞机的电子通信系统
D．造成对飞机电子线路的破坏
【解析】 使用手机时的电磁辐射干扰飞机的电子通信系统．
【答案】 C
3．(多选)验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发出可见光；家用电器的遥控器发出的“光”用来控制电视机、空调器等。关于它们发出的“光”，下列说法中正确的是( )
A．验钞机发出的“光”是红外线
B．遥控器发出的“光”是红外线
C．红外线是由原子的内层电子受到激发后产生的
D．红外线是由原子的外层电子受到激发后产生的
【解析】 紫外线具有荧光效应，红外线可用于遥控、遥感．由题意知，验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发出可见光，则其为紫外线；家用电器的遥控器发出的“光”用来控制电视机、空调器，为红外线；红外线和紫外线都是由原子的外层电子受到激发后产生的．综上所述，B，D正确，A，C错误．
【答案】 BD
4．一种电磁波入射到半径为1
m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种电磁波是( )
A．γ射线
B．可见光
C．无线电波
D．紫外线
【解析】 一种波要发生明显的衍射现象，就要求障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或者比波长小．故本题中只有无线电波才能发生明显的衍射．
【答案】 C
5．雷达是用来对目标进行定位的现代化定位系统，海豚也具有完善的声呐系统，它能在黑暗中准确而快速地捕捉食物，避开敌害，远远优于现代化的无线电系统．海豚的定位、雷达的定位分别利用了自身发射的( )
A．电磁波 次声波
B．红外线 光线
C．次声波 红外线
D．超声波 电磁波
【解析】 海豚能发射超声波，它是一种频率高于2×104
Hz的声波，它的波长非常短，因而能定向发射，而且在水中传播时因能量损失小，要比无线电波和广播传播得远．海豚就是靠自身发出的超声波的回声来在混浊的水里准确确定远处小鱼的位置而猛冲过去吞食．雷达是一个电磁波的发射和接收系统，因而是靠发射电磁波来定位的．
【答案】 D
6．以下关于电磁波的说法不正确的是( )
A．无线通信是用电磁波进行传播的
B．医院B超发出的超声波是电磁波
C．遥控器发出的红外线是电磁波
D．透视使用的X射线是电磁波
【解析】 超声波是声波(机械波)，不是电磁波，所以B不正确．
【答案】 B
7．电磁波与机械波相比较有( )
A．电磁波、机械波传播都需要介质
B．电磁波在任何介质中的传播速率都相同，机械波在同一介质中的传播速率都相同
C．电磁波与机械波都不能产生干涉现象
D．电磁波与机械波都能产生衍射现象
【解析】 电磁波传播不需要介质，A错误．电磁波在不同介质中的传播速度不同，B错误．电磁波和机械波都能产生干涉、衍射现象，故D正确，C错误．
【答案】 D
8．下列哪种现象是由于所产生的电磁波所引起的( )
A．用室内天线接收微弱信号时，人走过时电视画面会发生变化
B．在夜间用电高峰时，有部分地区白炽灯变暗发红，日光灯不容易启动
C．把半导体收音机放在开着的日光灯附近，会听到噪声
D．在边远地区，用手机或小灵通通话时，会发生信号中断的情况
【解析】 A中是人走动时影响了室内天线对电视信号的接收，并非产生电磁波所引起．B中是因用电功率过大，输电线上损失电压及功率大所致．C中日光灯用的是交变电流，由于镇流器不断产生自感现象，产生变化的磁场与电场而产生电磁波，收音机接收到这些电磁波后，会发出噪声．而D中是信号的问题．故只有C项符合．
【答案】 C
9．已知真空中的电磁波波速是3×108
m/s.在真空中波长是5
m的无线电波，它的频率是( )
A．6×107
Hz
B．1.5×109
Hz
C．8×108
Hz
D．1.7×108
Hz
【解析】 由v＝λf得f＝＝
Hz＝6×107
Hz.
【答案】 A
电磁辐射对人体伤害知多少
电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和积累效应等．
1．热效应：人体内70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到身体其他器官的正常工作．
2．非热效应：人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁波的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场就遭到破坏，人体正常循环机能会遭受破坏．
3．累积效应：热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态或危及生命．对于长期接触电磁波辐射的群体，即使功率很小，频率很低，也会诱发想不到的病变，应引起警惕！
各国科学家经过长期研究证明：长期接受电磁辐射会造成人体免疫力下降、新陈代谢紊乱、记忆力减退、提前衰老、心率失常、视力下降、听力下降、血压异常、皮肤产生斑痘、粗糙，甚至导致各类癌症等；男女生殖能力下降、妇女易患月经紊乱、流产、畸胎等症．
随着人们生活水平的日益提高，电视、电脑、微波炉、电热毯、电冰箱等家用电器越来越普及，电磁波辐射对人体的伤害越来越严重．但由于电磁波看不见，摸不着，感觉不到，且其伤害是缓慢、隐性的，所以尚未引起人们的广泛注意．家用电器尽量勿摆放于卧室，也不宜集中摆放或同时使用．
看电视勿持续超过3小时，并与屏幕保持3米以上的距离；关机后立即远离电视机，并开窗通风换气，用洗面奶或香皂等洗脸．
用手机通话时间不宜超过3分钟，通话次数不宜多．尽量在接通1～2秒钟之后再移至面部通话，这样可减少手机电磁波对人体的辐射危害．
具有防电磁波辐射危害的食物有：绿茶、海带、海藻、裙菜、卵磷脂、猪血、牛奶、甲鱼、蟹等动物性优质蛋白等.4.2 无线电波与现代通信
1．(3分)关于电磁波的下列说法中正确的是( )
A．法拉第第一次通过实验验证了电磁波的存在
B．电磁波不能在空气中传播
C．麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在
D．电磁波可以在真空中传播
【解析】 赫兹第一次通过实验证实了电磁波的存在，故A，C项错误．电磁波既可以在真空中传播，也可在介质中传播，故B项错误，D项正确．
【答案】 D
2．(3分)(多选)在电磁波谱中( )
A．各种电磁波有明显的频率和波长区域界限
B．γ射线的频率一定高于X射线的频率
C．X射线的波长有可能等于紫外线的波长
D．可见光波长一定比无线电波波长短
【解析】 各种不同频率的电磁波，虽然产生的机理不同，但无线电波和红外线，紫外线和X射线，X射线和γ射线，它们的波长或频率有交叉重叠部分，故C、D正确．
【答案】 CD
3．(4分)某雷达工作时，发射电磁波的波长为λ＝20
cm，每秒钟脉冲数n＝5
000，每个脉冲持续时间t＝0.02
μs.问：电磁波的频率是多少？最大的侦察距离是多少？
【解析】 由于电磁波的波长、频率和波速之间满足关系v＝λf，真空中电磁波的传播速度等于光速，一般在空气中传播，电磁波的速度认为等于光速，即v＝3.0×108
m/s，因此f＝＝1.5×109
Hz，即电磁波的频率为1.5×109
Hz.
雷达工作时发射电磁波脉冲，每个脉冲持续t＝0.02
μs，在两个脉冲时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁波脉冲，否则会与后面的电磁波脉冲重叠而影响测量，设最大侦察距离为s，则：2s＝v·Δt，而Δt＝
s＝200
μs 0.02
μs(脉冲时间可以略去不计)，所以s＝v·＝3.0×104
m.
【答案】 1.5×109
Hz 3.0×104
m
课标导思
1.了解无线电通信的历程．2．知道四种常见的通信方式的基本特征，了解它们各自的用途．3．了解互联网的发展历程，体会它对人们生产生活方式产生的巨大影响．同时关注互联网的负面影响.
一、无线通信百年回眸
1．1895年波波夫改进了赫兹的实验装置，制作了一台装有天线的接收机，成功地实现了短距离无线通信．
2．1901年马可尼用自己建造的大功率发射台，成功进行了跨越大西洋的通信实验，标志着穿越时空传递信息时代的到来．
3．1904年，弗莱明制成真空二极管，提高了检波效应．
4．1906年，德福雷斯特研制出真空三极管，成为无线电技术中重要的元件．
5．1947年，贝尔实验室的科学家们研制出世界上第一只晶体管，使电子学发生了根本性的变化．
6．无线电波的发射与接收
(1)电磁波谱中的无线电波段主要用于无线通信，无线电波的波长从几毫米到几十千米，通常分为长波、中波、短波、微波等几个波段．
(2)用无线电波传播声音及其他信号，需要解决两个问题：一是将声音信号转换成电信号；二是要提高电信号的传播距离．
(3)提高电磁波的频率，增大电磁波的能量，电磁波传播的距离就越远．
(4)由天线发射出去的无线电波向四面八方传播，在传播途中，遇到接收天线(导体)，就会在接收回路中产生频率相同的感应电流接收机通过调谐电路，选择所需要频率的电波，经过检波电路将载波与音频信号分开，把音频信号放大并通过扬声器播放出来．
二、有线无线交相辉映
1．微波通信：优点是通信容量大、传输稳定、抗灾能力强；缺点是只能采用空间波传播，必须用中继站的方法增加通信距离．
2．卫星通信：优点是覆盖面大、通信距离长，速度快、容量大，几乎不受地理环境限制．
3．光纤通信：优点是方向性好、容量大、中继距离长、抗干扰性好、保密性强等.
一、对通信技术的理解
1．微波通信：靠中继站接力来实现微波信号远距离传输．
(1)中继站的功能：接收前站传来的信号，加上能量经放大后向下一站发射．
(2)微波通信的特点：通信容量大、传输稳定、抗灾能力强等．
(3)数字微波通信的特点：噪声小、频带宽、上下话路方便、更加经济可靠．
2．卫星通信：通信卫星系统由卫星和卫星通信地球站组成，同步卫星在地球赤道上空36
000
km，相对地面静止．
(1)卫星作为中继站，将地面传来的微波信号放大后再发射回地球．理论上只需三颗等距离同步卫星就可实现全球覆盖．
(2)卫星通信的特点：覆盖面大、通信距离长、不受地理环境限制、投资少、见效快等．
(3)卫星导航系统
①GPS是利用6个轨道上24颗卫星组成的全球定位、导航及授时系统．
②我国的“北斗”导航系统将于2012年首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和援时以及短报文通信服务能力．
3．光纤通信：把信号加在激光上在光导纤维中传输．
(1)光纤通信的原理：使用激光技术和全反射技术．采用可高速调制的激光光源，利用被调制的激光在用高纯度的石英玻璃制成的细如发丝的光纤材料内不断发生全反射，将信号传向终端．
(2)光纤通信的特点：频带宽、容量大、中继距离长、抗干扰性好、保密性强、成本低、传输质量高等．
二、无线电波的发射和接受
1．无线电波的发射
(1)发射电磁波的条件
①要有足够高的振荡频率．理论研究表明，振荡电路向外辐射能量的本领，即单位时间内辐射出去的能量与频率的四次方成正比，频率越高，发射电磁波的本领越大．
②开放电路．只有使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间，才能有效地把电磁场的能量传播出去．用开放电路可以把电磁波发射出去．
(2)发射电磁波的电路特点
在如图4 2 1所示的实际发射无线电波的装置中，由闭合电路变成开放电路变化的过程．
图4 2 1
在实际发射无线电波的装置中，在开放电路旁还需加一个振荡器电路与之耦合(如图4 2 1(e)，振荡电路产生的高频振荡电流通过L1和L2的互感作用，使L1也产生同频率的振荡电流，振荡电流在开放电路中激发无线电波，向四周发射．
【特别提醒】 无线电波的发射过程如下：
→→
2．无线电波的接收
(1)选台与电谐振
①选台：接收电磁波时．从诸多的电磁波中把我们需要的选出来，通常叫选台．
②电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫电谐振．
(2)调谐与调谐电路
①调谐：使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐．
②调谐电路：能够调谐的接收电路叫做调谐电路．
(3)解调
从接收到的高频电磁波中“检”出所携带的信号，叫做检波，也叫解调，它是调制的逆过程．
(4)无线电波的接收
天线收到的所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经过检波取出携带的信号，放大后还原成声音或图像的过程．
【特别提醒】 (1)无线电波的接收过程如下：
→→→.
(2)在电磁波发射和接收的过程中要明确调制、调谐的含义，不能混淆．
一、关于通信方式的理解与应用
关于同步卫星，以下说法中正确的是( )
A．同步卫星的转动周期和地球的自转周期相同
B．同步卫星和月球一样每天绕地球一周
C．同步卫星固定在空中一直不动
D．同步通信卫星作为传播微波的中继站，地球上只要有两颗就能覆盖全世界
【解析】 所谓地球同步卫星，即指卫星绕地球转动的周期与地球的自转周期相同，与地球同步转动，且在赤道上空的某地，站在地球上观看(以地球本身为参照物)它在空中的位置是固定不动的，所以它可以代替微波中继站来进行电磁波的中转作用．全世界只要有三颗这样的卫星(当然位置要选定好)就可以满足全世界的需求，正确答案只有选项A.
【答案】 A
1．下列各种通信方式不属于现代通信的是( )
A．卫星通信
B．互联网(有线网络和无线网络)
C．战场上的八百里加急
D．光纤通信
【解析】 选项C是一种古代通信方式．
【答案】 C
二、无线电波的发射与接收
关于无线电波的发射和接收，下列说法正确的是( )
A．为了将信号发送出去，先要进行解调
B．为了从各个电台发出的电磁波中将需要的电磁波选出来，就要进行解调
C．为了从高频电流中取出声音信号，就要进行调频
D．由开放电路可以有效地把电磁波发射出去
【解析】 为了将信号发送出去，首先要进行调制；从各个电台发出的电磁波中将需要的电磁波选出来，要进行调谐；从高频电流中取出声音信号，需要解调；利用开放电路可以有效地发射电磁波．故只有D正确．
【答案】 D
调制和调谐的区别
(1)调制是无线电波发射时将要传递的信号加入高频电磁波上的过程，有调幅和调频两种方式．
(2)调谐是无线电波接收时将需要的信号选出来的过程．
2．如图4 2 2所示，为电视接收过程示意图，其工作过程顺序正确的是( )
图4 2 2
A．解调——放大——调谐——显示
B．调谐——放大——解调——显示
C．调谐——解调——放大——显示
D．放大——调谐——解调——显示
【解析】 电视接收机首先利用电谐振通过调谐把空间高频电流选出来，然后解调，取下信号，最后经放大后再传给显像管显像，所以正确的顺序是C.
【答案】 C
1．发明电话的是( )
A．莫尔斯
B．爱迪生
C．赫兹
D．贝尔
【答案】 D
2．比较下列各类传递信息的方法，在相同时间内能传递信息最多的是( )
A．电话
B．电报
C．书信
D．可视电话
【解析】 电话只传递声音，电报、书信只传递文字，可视电话声音、文字、图象均可传送，所以可视电话传递信息最多．
【答案】 D
3．(多选)光纤通信具有的优点是( )
A．频带宽，容量大
B．中继距离长
C．抗干扰性好，保密性强
D．成本低，传输质量高
【解析】 光纤通信由于具有频带宽、容量大、中继距离长、抗干扰性好，保密性强、成本低、传输质量高等许多优点，成为当今世界最有发展前途的通信技术，故A、B、C、D均正确．
【答案】 ABCD
4．简单的、比较有效的电磁波的发射装置，至少应具备以下电路中的
( )
【导学号：22940031】
①调谐电路；②调制电路；③高频振荡电路；④开放振荡电路
A．①②③
B．②③④
C．①④
D．①②④
【解析】 比较有效的发射电磁波的装置应该有调制电路、高频振荡电路和开放振荡电路．调制电路是把需要发射的信号装载在高频电磁波上才能发射出去，高频振荡电路能产生高频电磁波，开放振荡电路能把电磁波发送的更远．而调谐电路是在接收端需要的电路．
【答案】 B
学业达标测评(十一)
(建议用时：45分钟)
1．发明电报的是( )
A．莫尔斯
B．爱迪生
C．马可尼
D．贝尔
【答案】 A
2．在下列装置中，既能发射又能接收电磁波的是( )
A．收音机
B．移动电话
C．固定电话
D．电视机
【解析】 收音机和电视机只能接收电磁波，固定电话接收和发送的是电流信号，只有移动电话可发射和接收电磁波．
【答案】 B
3．(多选)下列说法中正确的是( )
A．无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波
B．无线电波在真空中的波长范围从几毫米到几十千米
C．无线电波的频率越低越容易发射
D．发射无线电波的目的是为了向远处传递电能
【解析】 无线电波在电磁波谱中波长最长，其波长范围是几毫米到几十千来，所以A、B正确．发射无线电波的条件是：一、频率足够高；二、有开放电路，所以C错．发射无线电波的目的是向远处传递信号，D错．
【答案】 AB
4．在无线电波广播的接收中，调谐和检波是两个必须经历的过程，下列关于接收过程的顺序，正确的是( )
A．调谐→高频放大→检波→音频放大
B．检波→高频放大→调谐→音频放大
C．调谐→音频放大→检波→高频放大
D．检波→音频放大→调谐→高频放大
【解析】 在无线电波的接收中，首先要选择出所需要的电磁波—调谐，然后经高频放大后，再将音频信号提取出来—检波，最后再进行音频放大，故A正确．
【答案】 A
5．(多选)数字信号比模拟信号具有的优点是( )
A．抗干扰能力强
B．容易加密
C．便于计算机处理
D．传输简单
【解析】 数字信号比模拟信号具有的优点是抗干扰能力强，容易加密和便于计算机处理．
【答案】 ABC
6．(多选)光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务．目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络．下列说法正确的是( )
A．光纤通信利用光作为载体来传播信息
B．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理
C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理
D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝
【解析】 光纤通信是把信号加在激光上在光导纤维中传输，广泛应用的光导纤维是一种非常细的石英玻璃丝，光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理，故A、D正确，B、C错误．
【答案】 AD
7．无线电技术中通常根据波长把无线电波分成下表中的几个波段：
波段
长波
中波
短波
微波
波长/m
30
000～3
000
3
000～200
200～10
10～0．001
大家知道，地球被厚厚的大气层包围着，在距地面50千米到几百千米的范围内的大气层叫电离层，电离层对于不同波长的电磁波表现出不同的特性．实验表明，对于波长小于10
m的微波，电离层能让它通过；对于波长超过3
000
m的长波，电离层基本上把它吸收掉；对于中波和短波，电离层对它有反射作用．地球同步通信卫星静止在赤道上空36
000
km高的地方，所以利用同步卫星进行无线电信号通信只能通过( )
【导学号：22940032】
A．长波
B．中波
C．短波
D．微波
【解析】 地球同步通信卫星传输的电磁波信号必须能够穿透电离层，而只有波长小于10
m的微波才能通过，所以答案为D.
【答案】 D
8．(多选)关于调制器的作用，下列说法正确的是( )
A．调制器的作用是把低频声音信号加载到高频信号上去
B．调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的振幅上去
C．调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的频率上去
D．调制器的作用是将低频声音信号变成高频信号，再放大后直接发射出去
【解析】 调制器的作用是把低频声音信号加载到高频振荡信号上去，如果高频信号的振幅随低频信号的变化而变化，则是调幅；如果高频信号的频率随低频信号的变化而变化，则是调频．由于低频信号不利于直接从天线发射，所以需要将低频信号加载到高频信号上去．
【答案】 ABC
9．近年来，无线光通信技术(不需光纤，利用红外线在空间的定向传播来传递信息的通信手段)在局域网、移动通信等多方面显示出巨大的应用前景．关于红外线和光通信，以下说法中正确的是( )
(1)光通信就是将文字、数据、图象等信息转换成光信号从一地传向另一地的过程
(2)光纤通信中的光信号在光纤中传输，无线光通信的光信号在空气中传输
(3)红外线的频率比可见光的频率高
(4)红外光子的能量比可见光子的能量大
A．(1)(2)
B．(3)(4)
C．(1)(3)
D．(2)(4)
【解析】 无线光通信技术是光信号在空气中直接传输各种信息．光纤通信中的光信号是在光纤维中传输．不论哪种方式，传输的都是文字、数据图像等信息．而红外线的频率由电磁波谱可知比可见光的频率低，故红外线的波长比可见光更长，能量更小．
【答案】 A
信息化时代的“住房”
上古之世，人们就“构木为巢，以避群害”．陕西西安半坡村发现的地面建筑，就是我们祖先的房子．经过了几千年的发展，从氏族部落到村落，房子建得越来越坚固、越来越漂亮了，但是那个时代人们日常交流的范围非常小．
工业化的大生产促进了城市的发展，高楼大厦鳞次栉比，住房也不再是孤零零的建筑物．房子里通了水、电、煤气，有了电灯、洗衣机、电冰箱，机械替代了人的部分体力劳动．由于生活的便利，住在大楼里的邻居很少来往．人们更多地奔走于家和学习、工作的场所之间．
在信息化的今天，住房除了水、电、煤气外，又有了与外界沟通信息的电话网、有线电视网、计算机互联网．人们可以在家里与遥远的朋友交流，钢筋水泥墙不再阻隔人们的交往了．人们不一定都住在拥挤的大城市，住在郊区仍然可以方便地跟办公室联系，实现家庭办公．实际上，信息化时代的房子已经联通了全世界．
时尚的现代人，能在网上建立虚拟的家：用个人主页展示自己的风采和魅力．人们可以显现自己的爱好：如果你喜欢文学，可以把古今中外的名著全放在自己的“家”里，让与自己有相同爱好的伙伴阅读；如果你喜欢歌曲，可以收集从古典到最现代的歌曲，把“家”建造为歌曲的天堂；如果你喜欢体育……在虚拟的家中还可以展现自己的能力：如果把你的创造和发明放到网上，可以与同学、朋友交流……在信息时代，网上的“家”可以是一个人所有信息的“居所”．
除了个人的“家”，还有更大的供“部落”活动的场所．你可以开办一个论坛，选择自己关心的话题畅所欲言，结识很多兴趣相近的朋友．虽然你们可能从来没有见过面，甚至居住在地球的两边，但是你们会为了同一幅漫画而开怀大笑，也会为了同一个感人的故事而流泪．当你遇到困难，这些看不到的朋友往往更能设身处地为你着想，给你一个“别出心裁”的建议．对于被高楼大厦隔离的人们，网络中的“家庭”温暖，实实在在地存在着．再比如，当发生了一起感人的爱国事件时，看着那些激昂的支持者的留言，特别是看到他们的IP地址来自世界各地，确实由衷地感到“海内存知己，天涯若比邻”．互联网使人们突破了地理上的局限和工业化产生的隔阂，给人们一个前所未有的、更广阔的自由交流空间.
