第十五章 怎样传递信息——通信技术简介
一、电磁波
知能演练提升
ZHINENG YANLIAN TISHENG
/能力提升/
1.(2017·江苏徐州)将一根导线的一端与电池的负极相连,另一端与电池的正极时断时续地接触,旁边的收音机就会发出“喀啦喀啦”的声音,这是因为收音机收到了电池与导线产生的( )
A.超声波 B.次声波
C.电磁波 D.光波
2.γ射线、X射线、可见光、微波都是电磁波,以下将它们按波长由大到小排序,正确的是( )
A.γ射线→X射线→可见光→微波
B.微波→可见光→X射线→γ射线
C.X射线→可见光→微波→γ射线
D.γ射线→X射线→微波→可见光
3.电视机、微波炉等家用电器给我们的生活带来了许多方便,微波炉使用的电磁波波长很短,但比电视机遥控器所用的波长要长些,下列电磁波中波长也比电视机遥控器所用波长长的是( )
A.γ射线 B.可见光
C.红外线 D.无线电波
4.
/
右图是某学校为学生配备的智能学生证。智能学生证除了记录学生个人信息资料外,还具有定位(判断学生“在校”或“离校”)及紧急呼救等功能。智能学生证实现定位或呼救功能时,主要是利用0( )
A.超声波 B.次声波
C.无线电波 D.红外线
5.甲、乙两列电磁波在真空中传播,它们的频率f甲>f乙,则它们的波长相比较( )
A.λ甲>λ乙 B.λ甲<λ乙
C.λ甲=λ乙 D.无法确定
/
6.右图是各类电流的波形示意图,由图可知频率最高的是0( )
A.音频电流
B.照明电流
C.视频电流
D.射频电流
/
7.如图所示,甲、乙两列电磁波在相同的时间内传播相同的距离,由图可知两列波波长和频率的关系是( )
A.甲的波长是乙的波长的2倍
B.甲的波长是乙的波长的
1
2
C.甲的频率是乙的频率的2倍
D.甲的波速是乙的波速的2倍
8.某广播电台现办有三套节目,第一套为新闻综合广播,发射频率为AM954 kHz、FM97.3 MHz;发射频率为AM954 kHz的电磁波波长为 m(计算结果保留一位小数)。?
9.下图是一列电磁波的波形,A、B间的距离为 750 m,则这列波的波长为 m,频率为 Hz(电磁波的传播速度等于光速)。?
/
/探究创新/
10.小明学了电磁波和声波这两部分内容后做了下表所示的知识归纳,表中 和 的说法是错的(填写表中序号)。?
项目
电磁波
声波
传播速度
(1)真空中所有电磁波的传播速度都是3.0×108 m/s
(2)声波在固、液、气三态中的传播速度相同
传播介质
(3)电磁波的传播一定要有介质
(4)声波的传播一定要有介质
应用
(5)用于无线电通信
(6)超声波用于清洁物品
11.心电图是现代医疗诊断的重要手段之一。医生在心电图上测出相邻两波峰的时间间隔,即心动周期,由此可算出1 min内心脏跳动的次数(即心率)。甲、乙两人在同一台心电图机上做出的心电图分别如图甲、乙所示,医生通过测量记下甲的心率是60次/分。
(1)该心电图机图纸的移动速度是多大?
(2)乙的心动周期和心率分别为多少?
/
参考答案
知能演练·提升
1.C 先将导线的一端与电池的负极相连,再将导线的另一端与正极时断时续地接触,电路中有时断时续的电流出现,迅速变化的电流产生了电磁波,产生的电磁波被收音机接收到,发出“喀啦喀啦”的声音。
2.B
3.D 电视机遥控器所用的电磁波为红外线,电磁波谱按波长从大到小的顺序为:无线电波,红外线,可见光,紫外线,X射线,γ射线。波长最长的为无线电波。
4.C 无线电波属于电磁波,智能学生证实现定位或呼救功能时,主要是利用无线电波传播。
5.B 各种电磁波在真空中传播的速度是相同的,据c=λf,若f甲>f乙,则λ甲<λ乙,即不同频率的电磁波频率越大,波长越短,所以B正确。
6.D 相邻两个波峰(或波谷)的距离,叫作波长,由题图可知,射频电流的波长最短,根据公式f=
??
??
可知,波长越短,频率越高。
7.A 题中给定的已知条件中说明两列电磁波在相同的时间内传播的距离相同,说明甲、乙两列电磁波的波速相同,又因为两波峰间的距离叫作波长,则观察题图可知,甲的波长是乙的波长的2倍,根据 c=λf,在c一定时,甲的频率是乙的频率的
1
2
,电磁波的波速为 3.0×108 m/s。
8.解析: 电磁波在真空中的波速都是 3.0×108 m/s,发射频率为AM 954 kHz 的电磁波的频率f=954 kHz=9.54×105 Hz,故波长 λ=
??
??
=
3.0×1
0
8
m/s
9.54×1
0
5
Hz
=314.5 m。
答案: 314.5
9.解析: 波长是指相邻两个波峰或波谷之间的距离,频率是指1 s内波传播的波长数,而波速是指波在 1 s内传播的距离,用公式表示为c=λf,根据此公式可得答案。
答案: 250 1.2×106
10.解析: 声波的传播需要介质,在不同的介质中传播的速度是不同的;电磁波的传播不需要介质,在真空中也能传播。
答案: (2) (3)
11.解析: 题图甲、乙所示的心电图是图纸走动过程中,记录心脏跳动的波形,波长λ甲=25 mm,频率f甲=60次/分=1次/秒=1 Hz,乙图中波长λ乙=20 mm,由于是同一台心电图机上作出的心电图,故甲、乙两列波的波速相同。
(1)由甲图波的频率为f甲=1 Hz,则波速即图纸移动速度为v=λ甲f甲=25 mm×1 Hz=25 mm/s。
(2)因为λ乙=20 mm,v=25 mm/s,所以波的周期即心动周期T乙为T乙=
??
乙
??
=
20mm
25 mm/s
=0.8 s,乙波的频率即心率为f乙=
1
??
乙
=
1
0.8s
=
5
4
Hz=75次/分。
答案: (1)25 mm/s
(2)0.8 s 75次/分
二、广播和电视
知能演练提升
ZHINENG YANLIAN TISHENG
/能力提升/
1.中央人民广播电台第二套节目的发射频率为1 053 kHz;女播音员发出声音的频率为1 kHz,则收音机接收时,调谐器使用的频率为( )
A.1 053 kHz B.1 054 kHz
C.1 052 kHz D.1 kHz
2.无线电信号都要通过天线向空中发射出去,而接收信号的装置则( )
A.需要天线才能很好地接收信号
B.不要天线也能很好地接收信号
C.有无天线都能很好地接收信号
D.条件不足,无法判断
3.用无线电波来传递信号的过程中,下列说法不正确的是( )
A.发射电磁波要有载波发生器、调制器和天线
B.接收电磁波要有天线、调谐器、解调器和耳机
C.用电磁波能传递图像
D.收音机、电视机、VCD都是电磁波的接收机
4.中央电视台1台发射的电磁波的频率范围为56.5~64.5 MHz,中央电视台2台发射的电磁波的频率范围为183~191 MHz,这两个电视台所发射的电磁波在空中传播时( )
A.1台发射电磁波速度大于2台发射电磁波速度
B.1台发射电磁波速度小于2台发射电磁波速度
C.1台发射电磁波波长大于2台发射电磁波波长
D.1台发射电磁波波长小于2台发射电磁波波长
5.电视信号包含图像信号和声音信号,电视信号从电视台发射机到电视接收机的传递过程中,下列说法正确的是( )
A.声音信号是加载在电流上的,图像信号是加载在电磁波上的
B.图像信号是加载在电流上的,声音信号是加载在电磁波上的
C.声音信号和图像信号都是加载在电流上的
D.声音信号和图像信号都是加载在电磁波上的
6.若把正在收看的电视机放在真空玻璃罩内,我们会发现( )
A.图像和声音一样正常
B.图像和声音同时消失
C.可以听到声音,但看不到图像
D.可以看到图像,但听不到声音
7.在无线电广播和电视中,电磁波的发射由 和 承担,电磁波的接收由 和 来完成。?
8.电视中图像信号的工作过程是:摄像机把图像变成 ,发射机把 加载到 电磁波上,通过发射天线发射到空中。电视机的接收天线把这样的 信号接收下来,通过电视机内的电路把 信号取出来并放大,由显像管把它还原成 。?
/
9.(2017·江苏淮安)如图所示,超市收银员只要将读码器对准商品上的条形码照射一下,商品有关信息就会通过 波传回读码器,读码器再将光信号转变为 信号,输送到电脑,商品信息即在电脑屏上显示。?
/探究创新/
10.世界杯期间,中央电视台体育频道通过卫星将体育赛事向全国观众直播。
(1)球迷小王在家中收看比赛,你能简述一下通过电视收看这场比赛的原理吗?
(2)如果中央电视台体育频道所发出的电视信号频率为500 MHz,求该电视信号的波长。
参考答案
知能演练·提升
1.A 收音机接收时,调谐器使用的频率应与节目的发射频率相同。
2.A 接收电磁波也需要天线,我们看到有的手机表面上没有天线,但其实都有内置天线。
3.D VCD是直接把音频信号和视频信号输入电视机,它不是电磁波的接收机,选项A、B、C都正确。
4.C 根据公式c=λf可得λ=
??
??
。由于中央电视台1台发射的电磁波的频率范围小于中央电视台2台发射的电磁波的频率范围,所以1台发射电磁波波长范围大于2台发射电磁波波长范围。
5.D 由话筒把声音信号转化为电信号,用摄像机把图像变成电信号,发射机把视频信号和音频信号同时加载到频率很高的电磁波上,通过发射天线发射到空中。故选项D正确。
6.D 若把正在收看的电视机放在真空玻璃罩内,电视机仍然能够接收到电磁波而正常工作,既有图像,也有声音,但声音的传播需要介质,所以声音不会传播到我们的耳朵中,电磁波传播不需要介质,所以我们可以看到图像但听不到声音。
7.答案: 广播电台 电视台 收音机 电视机
8.答案: 电信号 电信号 频率很高的 高频 图像 图像
9.解析: 光是电磁波的一种,超市收银员只要将读码器对准商品上的条形码照射一下,利用白色条纹与黑色条纹对光反射或者吸收的不同,把产生的光信号转化成电信号传输到电脑中,从而识别商品的种类和价格。
答案: 电磁 电
10.解析: (1)接收电视信号的原理:电视机的天线接收到许多电视台发来的电磁波,由调谐器选择中央电视台体育频道的信号,经过解调器取出视频和音频信号,分别放大后,由显像管将视频信号还原成图像,由扬声器将音频信号还原成声音。
(2)由c=λf可得λ=
??
??
=
3×1
0
8
m/s
5×1
0
8
Hz
=0.6 m。
答案: (1)见解析 (2)0.6 m
三、现代通信技术及发展前景
知能演练提升
ZHINENG YANLIAN TISHENG
/能力提升/
1.下列通信方式属于有线通信方式的是( )
A.卫星通信 B.移动通信
C.微波通信 D.光纤通信
2.2016年10月17日,我国成功发射“神舟”十一号载人飞船。飞船承担着如图所示的与“天宫”二号交会对接任务。地面飞控中心和航天员的联系主要是通过下面的哪种方式来实现( )
/
A.发射超声波 B.发射次声波
C.发射微波 D.发射可见光
3.在光纤通信中,光信号经过漫长而又曲折的线路,从一端传到另一端( )
A.是靠光纤壁不断地反射而向前传播
B.就像电流沿弯曲导线那样传播
C.就像水流沿弯曲水管流动那样传播
D.是靠光纤壁不断地折射而向前传播
4.(2017·山东临沂)2017年1月18日,我国发射的世界首颗量子科学实验卫星“墨子”号正式交付用户单位使用,“墨子号”与地面控制系统交流靠的是( )
A.次声波 B.X射线
C.红外线 D.电磁波
5.手机接收到来电信号时,指示灯发光并发出声音(或振动);拨打别人的手机,如对方接收不到信号,会听到“您拨打的用户暂时无法接通”的提示。现用两部手机、硬纸鞋盒和金属点心盒做探究不同材料对接收电磁波的影响实验:将一部手机先后放到鞋盒和点心盒内(盖严盒盖),再用另一部手机拨打盒内手机。在下列判断盒内手机能否接收到信号的方法中,不可靠的是( )
/
A.听是否有“暂时无法接通”的提示
B.盒内手机设为振动,触摸盒子感觉是否振动
C.盒内手机设为响铃,听是否传出声音
D.在盒盖上开一个小孔,看盒内手机指示灯是否发光
6.关于现代通信和电磁波,下列叙述正确的是( )
A.光纤通信传输的信息量很大,主要用于无线电广播
B.卫星通信利用人造卫星作为中继站进行通信
C.移动电话体积很小,但发射功率很大
D.电磁波不能在真空中传播
7.现代通信网络主要由移动通信、卫星通信、网络通信和 通信组成;通信卫星转发信号是通过 来实现的;如图是通信卫星在赤道上空 3.6×104 km高的运行轨道上的图片,它与地球同步转动,则卫星相对地面是 。?
/
/探究创新/
8.阅读下面的短文。
光纤通信
激光具有很高的亮度,一台大功率激光器发出的激光,亮度可达太阳亮度的107~1014倍。激光通信与无线电通信类似,即先将声音和图像信号调制到激光束上,然后把载有声音和图像信号的激光束发送出去,最后用接收装置把声音和图像信号检出来。
科学家们研究利用激光进行光纤通信,并取得了很大的成功。光纤是一种非常细的玻璃丝,比人的头发丝还要细,直径只有十分之几毫米,光纤由内芯和包层两部分组成,内芯由光在里面传播速度较小的物质做成,包层由光在里面传播速度较大的物质做成,光在内芯中传播,不断被包层反射回来,曲折前进,如图所示。这样,带有信号的激光就沿着光纤向前传播,容量大,不受外界条件的干扰,使激光通信能传播很远,并且能提高通信质量。
/
完成以下填空:
(1)激光通信的原理是,先将声音和图像信号调制到 上,然后把载有声音和图像信号的 发送出去,最后用 把声音和图像信号检出来。?
(2)光纤是一种非常细的玻璃丝,它由 和 两部分组成,光在 中传播时,不断被 反射,曲折前进。?
(3)激光的光纤通信具有 大,通信 高,不受外界 等优点。?
参考答案
知能演练·提升
1.D
2.C 声音不能在真空中传播,故选项A、B错误;地面飞控中心和航天员的联系主要是通过发射微波的方式来实现的,选项C正确,D错误。
3.A 光纤实际上是利用激光在玻璃纤维中发生全反射的原理来传递信息的,在光纤中,光仍然遵循直线传播的原理。
4.D 电磁波的传播不需要介质,“墨子”号与地面控制系统是依靠电磁波来交流的。
5.D 判断手机是否接收到信号,可以听手机发出的声音或者感觉手机是否振动。如果在盒盖上开一个小孔,破坏了盒的完整性,无法判断信号是通过盒传入的还是通过孔传入的,因此选项D的做法不可靠。
6.B 光纤通信主要用于长途电话、有线电视、电视会议、互联网等,不能用于无线电广播,选项A错误;移动电话的体积很小,发射功率不大,它的天线很简单,灵敏度不高,因此,它跟其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接,这种固定的电台叫作基地台,跟电话交换机相连,选项C错误;电磁波的传播不需要介质,可以在真空中传播,选项D错误。
7.解析: 卫星通信是靠微波来实现的,微波不能沿地球表面传播,它只能沿直线传播,因此需要微波中继站,而通信卫星就是卫星通信的中继站。
答案: 光纤 微波(或电磁波) 静止的
8.答案: (1)激光束 激光束 接收装置
(2)内芯 包层 内芯 包层
(3)容量 质量 干扰
