第十七章《电磁波与现代通讯》章末测试
一、单选题
1．如图所示是2022年3月23日下午“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲的精彩场面，太空教师翟志刚、王亚平、叶光富再次为广大青少年带来了精彩的太空科普课。下列说法正确的是（ ）
A．冰墩墩被航天员带上太空后质量会减少
B．在中国空间站航天员能用天平测量物体的质量
C．学生看到航天员的画面是通过超声波传回地球的
D．图中王亚平所处的舱内的气压约等于1个标准大气压
2．2019年被称为中国商用元年，5G技术也是依靠电磁波传递信息的，下列有关电磁波的说法正确的是（ ）
A．5G网络通信在传递信息时通过光导纤维传输
B．5G技术和4G技术都是采用数字信号传递信息
C．电磁波只能传递声音信号，不能传递图象信号
D．中央电视台和河南电视台发射的电磁波传播速度不同
3．下列关于电磁波与现代通信的说法中错误的是（ ）
A．红外线和可见光也属于电磁波的成员，它们在真空中的传播速度相同
B．在真空罩内只能听到很微弱的手机声是因为真空罩能屏蔽电磁波
C．电流周围存在磁场，电磁波是在空间传播的电磁场
D．光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式
4．2008年9月27日16时41分00秒，中国航天员翟志刚首度实施空间出舱活动，茫茫太空第一次留下中国人的足迹。如图所示是宇航员翟志刚进行太空行走的图片，宇航员在太空中对话必须借助电子通信设备才能进行，其原因是（ ）
A．太空中噪声太大 B．太空中是真空，不能传声
C．用通信设备对话更方便 D．太空中温度太低
5．当今是信息化时代，关于信息，下列说法正确的是
A．无线电是通过超声波传递信息的 B．光纤是利用了光的反射来工作的
C．手机信号的传输一定需要介质 D．无线WIFI利用电流传输信息
6．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱．以下关于能源、信息和材料的论述正确的是（ ）
A．超导材料不可用于电热器的发热元件
B．光纤通信是利用光的折射传递信息
C．扫地机器人是用可见光探测障碍物
D．核能是可再生能源
7．下列属于利用电磁波的是
A．电冰箱、电话、微波炉
B．电烤箱、X射线、无线电波
C．收音机、电灯、电风扇
D．电视机、移动电话、雷达
8．下列说法正确的是（ ）
A．学校旗杆顶部安装定滑轮是为了省力
B．我国的北斗卫星定位系统是利用电磁波来传递信号的
C．把铁块压成铁片，形状变了，其质量也会发生变化
D．王亚平在“天宫一号”进行太空授课时，以地球为参照物，她是静止的
二、多选题
9．暑假，小明参加了学校组织的夏令营到北京，他准备在街上的电话亭向济南的家里打个电话告诉家人他已平安到达北京，可电话在“占线”，请你帮助小明分析一下，下列哪种情况能造成这种现象（ ）
A．有人正在给小明所在的电话亭打电话 B．小明的家人正在用电话
C．北京和济南之间有太多的用户在通话 D．以上情况都有可能
10．下列关于电磁波的叙述中，正确的是
A．微波炉是利用电磁波加热食品的
B．透视使用的射线是一种电磁波
C．电磁波不能在真空中传递
D．电视机和移动电话都能接收电磁波
三、填空题
11．下图是波形图，其中凸起的最高处叫 ；凹下最低处叫 ；相邻两个 或 的距离叫波长，用表示。在某确定位置，1s内通过的波峰或波谷的次数就是 ，用f表示。波传播快慢叫波速，用c表示。它们的关系式： 即波速=波长频率 。
12．阅读下列短文，回答问题。
浩瀚宇宙，不懈追梦
2022年11月29日23时08分，“神舟十五号”载人飞船点火发射成功，7小时后与在轨高510km的“神舟十四号”成功对接，如图所示。至此，中国空间站以三船三舱的形式收官建成，总质量超百吨，活动空间超百立方米。费俊龙、邓清明、张陆三名宇航员将进行为期六个月的太空在轨生活和实验。
（1）“神舟十五号”发射升空的过程中，在火箭携带“载人飞船”加速升空阶段，其动能 ，机械能 ；（均选填“增大”“减小”或“不变”）
（2）费俊龙、邓清明、张陆三名宇航员和家人网上聊天实现“天地对话”，这是依靠 （选填“超声波”或“电磁波”）传递信息；
（3）当“神舟十五号”与“神舟十四号”刚好成功对接时，以“神舟十五号”为参照物，“神舟十四号”是 （选填“运动”或“静止”）的；
（4）航天器上所装的太阳能电池板，是将光能转化为电能（光电效应）给航天器补充工作能量的装置．中国空间站太阳能电池板的光电效应转换率达30％，输电功率。已知E表示光能（单位：J），W表示电能（单位：J），P表示功率（单位：W），t表示时间（单位：s），且；根据条件，可计算出中国空间站每小时获得的电能W= J，太阳能电池板吸收的光能E= J。
13．电视广播信号可通过通讯卫星覆盖全球，它是用 波传递信息的．MP4随身听以其独特的魅力成为年轻人的时尚，若MP4正常工作时的功率为0.01W，则连续播放100s，消耗的电能为 J；它允许使用充电电池，则在电池充电过程中是将 能转化为化学能。
14．金属容器对电磁波具有 作用．某电磁波的波形如图所示，则该电磁波的波长是 m，频率是 Hz．
15．如图所示，相隔万里两地，借助于卫星能实现信息快速交流，此时信息是靠 波来传播的，卫星正常在太空中运行，这说明这种波 (能/不能)在真空中传播.
四、实验题
16．阅读《电磁辐射》．
电磁辐射
初二年级的小青同学，进入了物理课程的学习，在阅读物理书的时候，她看到了这样一句话“我们生活在电磁波的海洋中”，对此，她产生了研究的兴趣．通过网络和书籍，她查找到了以下相关资料．
我们生活在电磁场中，虽然看不见，但能感觉到它．在雷雨天中，空气中积累的电荷会产生电场．地球本身就是大磁场，由于地磁场的存在，才会有指南针的发明，自然界的很多动物也是根据它来辨别方向的．电磁场的能量在空间是以波的形式传播的，称之为电磁波．电磁波不仅只有自然来源，还有人为制造，例如：电视台、广播台利用高频率的无线电波来传播信息．
通常意义上所说的，具有电磁辐射特性的电磁波是指无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、射线及射线等．电磁辐射的来源是多种多样的，从电力的产生和传输，家用电器、工业设备到电信和广播，每个人都暴露在以复杂的方式混合的微弱的电场和微弱的磁场之中．家里常见的微波炉、抽油烟机、手机、电视机、电吹风、剃须刀等家用电器工作时都会产生电磁辐射．
这些电磁辐射对我们的影响有多少呢？电磁辐射对人体的健康影响主要有两方面：热效应：电磁辐射对生物机体细胞的加热作用，引起体温升高．非热效应：人体的固有微弱电磁场受到干扰．一般而言，低频电磁辐射对人体的影响以非热效应为主，高频电磁辐射对人体的影响以热效应为主．我们生活中的一些电磁场，比如、微波、无线电波，在电磁波谱中处于相对长的波长和低的频率一端．
小青准备设计实验来测量常用的手机辐射情况、分布规律及随距离的衰减规律．她找到了以下实验器材：电磁辐射测量仪、米尺、手机．以手机为辐射源，在无遮挡的条件下，从器具边缘沿着正面一定的间距选取测量点．利用电磁辐射测量仪进行采样测量工作．分别在通话状态、待机状态和接通瞬间，在每个测量点进行次测量，取平均值得到该距离的暴露电磁辐射强度，并填入数据记录表中．
手机电磁辐射记录表（单位：）
工作状态 距离（） 通话 待机 接通瞬间
手机是我们日常生活中的必备电子设备，通过测量手机在通话、待机和接通瞬间不同距离处的辐射值，可以看到，在距离手机以内，辐射值会比较高，但仍然远低于国家标准，通话和接通时，辐射值会高于待机时状态．
小青计划接下来，用同样的方法，对微波炉、电脑等常用电器进行测量和研究．
（）“我们生活在电磁波的海洋中”，是因为，从自然角度讲，我们生活在看不见的电磁场中；此外还有许多人造的电磁波来源，例如：电视台、广播台利用 来传递信息．
（）生活中对人体的影响属于 （选填“热效应”或“非热效应”）
（）小青的研究方案中，自变量有 和 ．
（）看了小青的实验结果，请你对科学使用手机提出一条合理化建议．
17．按要求填空：
（1）采用如图甲所示的电路装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”。图示电路是探究电产生的热量跟 的关系，通电一段时间 （选填“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多，原因是通过该瓶中的电阻的电流更 （大/小）；
（2）如图乙所示，导线一端和电池负极相连，另一端快速从电池正极划过，收音机可以接收到“咔咔”的杂音，该实验现象可以说明 的存在。
五、综合题
18．（1）有一种“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L型）更节能，排气更清洁。同样的汽油加在T型轿车内与加在L型轿车内相比热值 （填“更大”或“一样大”或“更小”）；如果散热器中装有10kg的水，在水温升高50℃时，水吸收的热量是 J；若汽油机曲轴的转速为1800r/min，汽油机每秒内对外做功 次；【c水=4.2×103J/(kg ℃)】
（2）如图为四旋翼无人机，它的操控系统能够实现“一键起飞、一键返回、GPS悬停、规划航线自动飞行和自动跟踪”等功能，它的操控系统是靠 传递信息的，无人机升空飞行原理与 相似（选填“热气球”“风筝”），其智能飞行电池容量为4480mAh，正常工作电压为15.2V，一次充电储存电能为 J。
19．假期小明随家人一起自驾游，上高速时看到了如图所示高速公路ETC电子收费通道。ETC系统采用的是一种短程无线通信方式。它通过接收车载IC卡中的感应天线发射的 （选填“电磁波”或“超声波”）来收录信息。汽车通过高速收费站时，小明看到收费站向后退去，是以 为参照物。在高速行驶中，会听到车窗的缝隙处风的呼啸声，这是空气快速通过车窗缝隙时发生 引起的。到达目的地后大家一起“烧烤”，空气中弥漫着“肉香”味，这是 现象；食物烤熟是通过 的方式改变其内能的。
六、计算题
20．如图所示是一辆无人驾驶迷你巴士，它依靠激光雷达、摄像头以及5G网络等设备来实现自动驾驶，该巴士使用电池作动力源。为了安全，巴士设计的最大速度是27km/h。某次测试中，满载的巴士以最大速度行驶10min，耗电3.0kW·h，满载巴士总质量为3000kg。（g=10N/kg）
（1）5G网络传递信息的媒介是 （选填“光纤”“超声波”或“电磁波”）；
（2）测试中，巴士轮胎与水平地面的总接触面积为600cm2，则它对水平地面的压强为多少 ？
（3）若巴士受到的阻力是车总重力的0.05倍，则测试过程中牵引力做功的功率为多少 ？
（4）测试过程中该巴士的机械效率为多少 ？
21．在电磁波家族中，红外线也是其中一员，红外线的传播速度等于电磁波的速度。如果能测得红外线传播某一段距离所用的时间，就可以根据电磁波的速度计算这段距离的长度，红外线测距仪就是根据这一原理设计的。用红外线测距仪对准某一目标，发出一束红外线，经目标反射后红外线返回仪器时又被探测到。仪器测得红外线往返时间为ms，这时目标与仪器之间的距离是多少？电磁波速度取。
参考答案：
1．D
【详解】A．质量是物体的固有属性，不会随着地理位置的变化而变化，故A错误；
B．测量质量的原理是利用了物体对天平有压力作用，即利用了物体的重力作用，因为在空间站中几乎没有重力，故天平在空间站中没法使用，故B错误；
C．学生看到航天员的画面是通过电磁波传回地球的，故C错误；
D．空间站中为了保证航天员正常生活工作，舱内的气压约等于1个标准大气压，故D正确。
故选D。
2．B
【分析】(1)电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在固体、液体、气体中传播，也可以在真空中传播；光纤又称光导纤维，它通过激光来传递信息；
(2) 5G技术和4G技术都是采用数字信号传递信息的；
(3)电磁波既能传递声音信号，又能传递图象信号；
(4)电磁波在空气中的传播速度和光速相等；无论哪种电磁波，传播速度是相同的。
【详解】A．5G网络通信是依靠电磁波传递信息，电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质，不用通过光导纤维传输，故A错误；
B．5G技术和4G技术都是采用数字信号传递信息，但5G技术比4G技术传输速度快，故B正确；
C．电磁波既能传递声音信号，又能传递图象信号，故C错误；
D．无论哪种电磁波，在空气中传播速度是相同的，所以中央电视台和河南电视台发射的电磁波频率不同，但不同频率的电磁波在空气中传播速度相同，故D错误。
故选B。
3．B
【详解】A．红外线和可见光都属于电磁波，任何波长的电磁波，其速度都等于光速，故A正确，不符合题意；
B．在真空罩内只能听到很微弱的手机声是因为声音传播需要介质。电磁波传播不需要介质，故B错误，符合题意；
C．电流周围存在磁场，电磁波是在空间传播的电磁场，故C正确，不符合题意；
D．光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式，故D正确，不符合题意。
故选B。
4．B
【详解】ABC．声音的传播需要介质，真空不能传播声音，太空舱内有空气，可以直接对话，但在飞船外是真空，电磁波可以在真空中传播，因此宇航员在舱外工作时，必须借助电子通讯设备，利用电磁波，才能进行对话，故AC不符合题意，B符合题意；
D．太空中是极度低密度的空间，无法接受太阳的辐射，因此温度极低，但不是宇航员在太空中对话必须借助电子通信设备才能进行的原因，故D不符合题意。
故选B。
5．B
【详解】无线电是通过电磁波传递信息的，故A不正确；光纤通信是通过激光在光纤内不断反射向前传播，从而传递信息的，故B正确；手机信号依靠电磁波传输，不需要介质，故C不正确；无线WIFI利用电磁波传输信息，故D不正确，故选B．
6．A
【详解】A．超导材料电阻为零，电流流过导体时，导体不发热，超导体不能用来制作电热器的发热元件，故A正确；
B．光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息的，故B错误；
C．机器人能够自动躲避障碍物，其工作原理类似蝙蝠，也是采用超声波波来侦测、判断障碍物及空间方位，故C错误；
D．核能中的核燃料用完后也不能重复使用，故属于不可再生能源，故D错误．
7．D
【分析】要解答本题需掌握：电磁波在生活中的应用．
【详解】A. 电冰箱、电话、微波炉，在这三项中，电冰箱不是利用电磁波．故A不正确．
B. 电烤葙、X射线、无线电波，在这三项中，电烤箱不是利用电磁波，是利用电流的热效应工作的，故B不正确．
C. 收音机、电灯、电风扇，在这三项中，电灯是将电能转化成内能和光能，电风扇是将电能主要转化为机械能，电灯和电风扇不是利用电磁波，故C不正确．
D. 电视机、移动电话、雷达，在这三项中，都利用了电磁波，只是波长和频率不同，故D正确．
故选D.
8．B
【详解】A．学校旗杆顶部安装定滑轮是为了改变力的方向，故A错误；
B．卫星接收和发送信号要靠电磁波传递，我国的北斗卫星定位系统也是利用电磁波来传递信号的，故B正确；
C．把铁块压成铁片，形状变了，物体的质量是物质的一种属性，它不随形状的改变而变化，故C错误；
D．王亚平在“天宫一号”进行太空授课时，以地球为参照物，她与地球之间的位置不断发生变化，她是运动的，故D错误。
故选B。
9．BC
【详解】两部电话之间要实现通话，必须要有一对电话线把它们接通，使本方电话的话筒与对方电话的听筒连接，听筒与对方电话的话筒连接。
A．有人正在给小明所在的电话亭打电话，打电话的人会被提示“占线”而不是小明，故A不符合题意；
B．小明的家人正在使用电话，此电话正在使用，出现忙音，会造成“占线”，故B符合题意；
CD．电话之间的通话都是通过电话交换机来实现的，若通话用户比较多时，电话交换机不能将这两部电话接通，就会显示忙音，济南和北京之间有太多的用户正在通电话会出现忙音，会造成“占线”，故C符合题意，D不符合题意。
故选BC。
10．ABD
【详解】A. 微波炉是利用电磁波中的微波来加热食品的，故该选项说法正确，符合题意；B. 透视使用的X射线是一种电磁波，故该选项说法正确，符合题意；C. 电磁波可以在真空中传播，故该选项说法不正确，不符合题意；D. 电视机和移动电话都能接收电磁波，故该选项说法正确，符合题意．
故选ABD.
【点睛】（1）电磁波是由迅速变化的电流产生的，它可以在真空中传播，现代化的通信和通讯都利用了电磁波传递信息；（2）电磁波的家族成员较多，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等．
11． 波峰 波谷 波峰 波谷 频率
【详解】[1][2][3][4][5][6]波形图中，凸起的最高处叫波峰，凹下最低处叫波谷。相邻两个波峰或波谷的距离叫波长。确定某位置，每秒内通过该位置的波峰或波谷的次数就是频率。波传播的速度就是波速，波速与波长和频率有关，波速=波长×频率，即
12． 增大 增大 电磁波 静止
【详解】（1）[1][2]飞船加速升空阶段，飞船的质量不变，速度增大，其动能增大；同时其高度增加，则重力势能增大；因机械能等于动能与势能的总和，所以飞船的机械能增大。
（2）[3]电磁波可以传递信息。
（3）[4]当两艘飞船成功对接时，神舟十四号相对于“神舟十五号”的位置没有发生变化，所以以“神舟十五号”为参照物，神舟十四号是静止的。
（4）[5] [6]由变换公式得，空间站每小时获得的电能为
由于能电池光电效应转换率达30%，则太阳能电池板吸收的光能为
13． 电磁 1 电
【详解】[1]电视广播信号就是利用地球同步卫星做电磁波通信的中继站来传递信息的。
[2]因为MP3正常工作时的功率P=0.01W，连续播放的时间t=100s，所以消耗的电能
W=Pt=0.01W×100s=1J
[3]电池的充电和放电过程是电能和化学能转化的过程，给电池充电是将电能转化为化学能储存在电池内。
14．屏蔽 0.04 7.5×109
【详解】试题分析：金属对电磁波有屏蔽作用．
图中给出的是半个波长的距离，所以波长λ=2cm×2=4cm=0.04m．
电磁波传播的速度c=3×108m/s，
由公式c=λf得：
所以答案为：屏蔽；0.04；7.5×109
考点：波速波长频率的关系
点评：（1）金属对电磁波有屏蔽作用．
（2）波长是相邻两个波峰（或波谷）间的距离，图中给出的是一个波峰即半个波长的距离．
要求频率需要根据公式c=λf：波速c是常数，已知波长λ，即可求出频率f．
15． 电磁(微) 能
【详解】由图知道地球和通讯卫星是通过电磁波来传递信号的，卫星正常在太空中运行，这说明这种波能在真空中传播，且传播速度很快．
16． 电磁波 非热效应 距离 工作状态； 在接打电话时最好不要离手机太近，同时，不要在手机刚接通就接电话
【分析】根据题中“电磁辐射”、“……电磁波……传递信息”、“……自变量……”可知，本题考查信息传递、科学实验探究方法．根据电磁波特性、控制变量法进行分析推断．
【详解】（1）电视台、广播台利用电磁波来传递信息．
（2）属于低频电磁场，所以它对人体的影响属于非热效应．
（3）在小青的研究方案中，距离，工作状态这两者都属于自变量，而三种不同的工作状态下的电磁波的辐射强度属于因变量．
（4）根据实验结果我们可以发现，手机刚接通的时候对人体的辐射普遍比较强，同时，通话时离手机越近，辐射越强，所以，在接打电话时最好不要离手机太近，同时，不要在手机刚接通就接电话．
【点睛】本题为课外科学实验探究，难度不大．
17． 电流 左瓶 大 电磁波
【详解】（1）[1]如图的装置中，右边两个5Ω的电阻并联后再与左边5Ω的电阻串联，根据并联电路的电流特点可知I左＝I内+I外，比较可知I左＞I内，因此图示电路是探究电流产生的热量跟电流的关系。
[2][3]通电一段时间后，由于瓶中电阻相同、通电时间相同、I左＞I内，所以根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，左瓶内的电阻丝产生的热量多，原因是通过该瓶中的电阻的电流更大。
（2）[4]收音机能接收电磁波，导线一端和电池负极相连，另一端快速从电池正极划过，导线中有电流迅速变化，会在空间激起电磁波，产生的电磁波被收音机接收，所以能产生“咔咔”或“喀喀”等杂声，所以该实验现象可以说明电磁波的存在。
18． 一样大 2.1×106 15 电磁波 风筝 245145.6
【详解】（1）[1]热值是燃料的特性，与燃烧情况无关；因此同样的汽油加在T型轿车内比加在L型轿车内热值一样大。
[2]水吸收的热量
Q吸=cm t=4.2×103J/(kg ℃)×10kg×50℃=2.1×106J
[3]由题意可知，四冲程汽油机曲轴的转速是1800r/min，即每秒钟转30圈，完成60个冲程，对外做功15次。
（2）[4]四旋翼无人机的操控系统是靠电磁波传递信息的。
[5]无人机的旋翼在转动时，旋翼上方空气的流速大，下方的流速小，产生了一个向上的压力差，使得无人机能升空；风筝的原理与无人机是相同的，而热气球是利用空气的浮力升空的。
[6]充满电后，电池所储存的电能
W=UIt=15.2V×4480×10-3A×3600s=245145.6J
19． 电磁波 汽车（小明或乘客） 振动 扩散 热传递
【详解】[1]ETC无线通信是通过电磁波实现信息传递的。
[2]汽车通过高速收费站时，司机看到收费站向后退去，研究对象是收费站，并且收费站是运动的，向后退去，所以他选取的参照物一定和收费站之间的位置发生了变化，说明他是以汽车（或小明或乘客）为参照物。
[3]声音是由于物体的振动产生的，在高速行驶中，会听到车窗的缝隙处风的呼啸声，这是空气快速通过车窗缝隙时发生振动产生的。
[4]到达目的地后大家一起“烧烤”，空气中弥漫着“肉香”味，这表明分子都在不停地做无规则运动，这是扩散现象。
[5]食物烤熟的过程中，食物会吸收热量，是通过热传递的方式改变其内能的。
20． 电磁波 5×105Pa 11250W 62.5%
【详解】解：（1）5G通信主要是无线通信，靠电磁波传递信息。
（2）由题意可知，满载的巴士质量m=3000kg，巴士与地面的总接触面面积为
S=600cm2=0.06m2
巴士对地面的压力大小等于其重力大小，由压力公式可得
（3）由题意可知汽车行驶时的阻力为
f=0.05G=0.05mg=0.05×3000kg×10N/kg=1500N
汽车以最大速度27km/h=7.5m/s行驶10min，在这期间汽车做匀速直线运动，在水平方向牵引力等于汽车所收到的阻力，即牵引力F=1500N，由功率公式可得
（4）由题意可知，克服阻力所做的功为有用功
汽车耗电量为总功，则
机械效率为
答：（1）5G网络传递信息的媒介是电磁波；
（2）对地面压强为5×105Pa；
（3）牵引力做功功率为11250W；
（4）机械效率为62.5%。
21．
【详解】解：（1）仪器测得红外线往返时间为
目标与仪器之间的距离
答：目标与仪器之间的距离为。
