第十七章《电磁波与现代通信》-2023-2024学年九年级物理下册同步精品讲义及练习

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2023-2024学年九年级物理下册同步讲义及练习

第十七章《电磁波与现代通信》

姓名：_________ 班级：_________ 学号：_________

【知识梳理】

一、信息与信息传播

1．信息：各种事物发出的有意义的消息。

（1）人类特有的三种信息：语言、符号和图像。

（2）人类历史上，信息和信息传播活动经历了五次巨大的变革：①语言的诞生；②文字的诞生；③印刷术的诞生；④电磁波的应用；⑤计算机与网络技术的应用。

2．早期的信息传播工具：烽火台、驿马、信鸽、电报机和早期电话等。

莫尔斯发明了电报机；贝尔发明了电话。

3．人类储存信息的工具有：(1)牛骨﹑竹简、木牍；(2)书；(3)磁盘﹑光盘、磁带。

二、电磁波及其传播

1．波

（1）波的概念：波是能传播周期性变化的运动形态，还能传递能量以及信息。

（2）波的基本特征：

振幅A：振动的幅度，它反映了震动的强弱。

周期T：振动一次所需要的时间，单位是s。

频率f：其数值等于每秒内振动的次数，单位是Hz，频率与周期反映了振动的快慢。

波长λ：波在一个周期内传播的距离，或相邻的两个波峰或波谷的距离，单位是m。

波速v：波传播的速度，单位是m/s，它反映波传播的快慢。

（3）波的传播速度v与波长λ、频率f、周期T的关系是：

2．电磁波

（1）导线中电流迅速变化会在空间激起电磁波，电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场。

记住：麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在。

（2）特性：①电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，但金属可以屏蔽电磁波；②一切电磁波都具有能量，可以传递信息。

（3）电磁波在真空中传播的速度为3×10⁸m/s，与光速相同，光波属于电磁波。

3．电磁波谱（按波长由小到大或频率由高到低排列）：γ射线、X射线、紫外线、可见光（红橙黄绿蓝靛紫）、红外线﹑微波、无线电波。

4．人类应用电磁波传播信息的历史经历了以下变化：

（1）传播的信息形式从文字（BB机）→声音（早期手机）→图像（当代手机）；

（2）传播的信息量由小到大；

（3）传播的距离由近到远；

（4）传播的速度由慢到快。

三、现代通信—走进信息时代

1．卫星通信

（1）卫星通信：用卫星作为中继站的微波通信。

（2）优点：①覆盖面大；②通信距离长；③不受地理环境限制。

缺点：①造价较高；②信号有零点几秒的时间延迟；③保密性差。

（3）应用：电话、电报、电视广播、全球定位、导航。

2．光纤通信

（1）光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的一种通信方式。

（2）发明人：高锟

（3）原理：携带信息的光从光导纤维的一端射人，在内壁上多次全反射，从另一端射出,这样就把光携带的信息传到了远方。

（4）优点：①容量极大；②不会受外界电磁场的干扰；③不怕潮湿、耐腐蚀、能量损耗低。

（5）缺点：①架设线路受地理条件限制；②光缆易被拉断。

3．互联网与信息高速公路

（1）互联网通信：计算机通过各种通信方式连接在一起，传递信息。

（2）互联网的用途：①发送电子邮件；②召开视频会议；③网上发布新闻；④远程教育；⑤远程会诊；⑥网上购物；⑦网上聊天；⑧汽车导航；⑨进行远程控制，实现资源共享等。

【易错点】

1．要想实现全球卫星通信，至少需要三颗卫星。

2．激光在光导纤维中传播时，由于光发生反射时，反射角较大，此时只发生反射不发生折射，因此称为全反射。

3．不同电磁波的频率不同，周期不同，在同种介质中传播速度相同。

【典例分析】

1．（2023·河北石家庄·九年级期末）关于信息传递，下列说法正确的是（　　）

A．光在光导纤维内壁上多次折射传递信息

B．手机通话是利用超声波传递信息

C．北斗卫星是通过电磁波传递信息，从而提供导航和通信服务

D．宇航员在空间站外交流可以使用超声波

2．（2023·吉林长春·九年级期末）下列关于电磁波的说法正确的是（　　）

A．电磁波在空气中的传播速度是340m/s

B．电磁波只能传递声音信号，不能传递图像信号

C．微信聊天时手机发射的电磁波不能在真空中传播

D．北斗卫星定位系统既可以发射也可以接收电磁波

3．利用光导纤维在一定时间内可以传输较大量的信息，这是因为光波的（　　）

A．波长长          B．波速快           C．频率高           D．看得见

【夺冠训练】

一、单选题

1．新冠病毒疫情期间，额温枪因快速无接触测温的特点被广泛使用。额温枪，学名是“红外线测温仪”，测温原理中最关键的是从“电磁波信息”到“温度信息”的转换。下列说法中错误的是（　　）

A．额温枪扫人的头部，对人体有辐射伤害

B．额温枪接收人体辐射的电磁波，推测其重要结构为红外接收传感器

C．红外线的频率比可见光的频率低

D．红外线与无线电波在真空中的传播速度相等

2．如图所示，光在玻璃纤维中的传输情况是光线每次由内层玻璃芯射向外包层的分界面时，均要发生反射，而不发生折射，从而使光在不断的反射中沿内层玻璃心向远处传播。当增大入射光线AB的入射角时，下列说法错误的有（　　）

A．光线CD的入射角将增大

B．点D将要向右侧移动

C．信息传输所需时间更少

D．∠BCD将减小

3．下列说法正确的是（　　）

A．通过手语向听力障碍者传递信息，这是数字通信

B．没有手机、收音机、电视机的海边就没有电磁波

C．光信号在光导纤维中的传播速度是

D．通过调频日照新闻广播频道能听到频率为的声音

4．据网络信息，WIFI商业联盟，Wifi版本，标准和时间以及对应的参数统计如图，由图可知（　　）

A．随着Wifi版本的提升，信号电磁波的传播速度越来越快

B．某Wifi6版本的家用路由器工作信号属于无线电波

C．从电磁波谱图可以看出红外线的波长明显小于紫外线的波长

D．1999年实施的第一代Wifi工作频段为5GHz，说明当时已进入5G通信时代

5．关于信息的传递，下列说法正确的是（　　）

A．用月球做中继站，实现微波通信

B．用手机与另一部手机通话时，必须经过基地台才能实现

C．同步通信卫星作为传播微波的中继站用两颗同步卫星就可以实现全球通信

D．光纤通信是依靠激光在光导纤维内沿直线传播来传递信息的

6．下列关于移动电话的说法中，错误的是（     ）

A．移动电话既能接收电磁波，也能发射电磁波

B．移动电话发射功率非常大，其天线的灵敏度很高

C．移动电话与其他用户通话需基地台转接

D．移动电话用微波信号与电话网络联系

7．中国的创新发展战略使科技领域不断取得新成果，下列说法不正确的是（　　）

A．智能机器人能完成实时图像传输、语音识别、自动避障等重要功能

B．2020年5月，珠峰登顶测高运用了北斗卫星系统，该系统是通过电磁波传递信息

C．无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装备操纵的不载人飞机

D．“5G”采用波长为1～10毫米的微波更好地传递信息，微波在真空中的传播速度大于光速

二、填空题

8．小明在电脑上收看春晚直播。小明家使用是光纤上网，因特网的信息是通过光导纤维传送的，在光导纤维中传递的是 _____（选填“电流”、“激光”或“微波”）；除观看视频、浏览网页外，使用因特网还可以_____（只需填写一种）

9．地球同步通讯卫星相对于地面是______的，它是利用______向地面传递信息的。

10．手机已经进入“5G”时代，所谓“5G”指的是第五代移动通信技术．“5G”手机传递信息的载体是频率更高的_____（填“超声波”或“电磁波”）；手机中科技含量最高的元件是芯片，芯片的核心部分主要是由_____（填“导体”、“半导体”或“绝缘体”）材料制成的；智能手机传递信息的电信号采用_____（填“模拟”或“数字”）信号。

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参考答案

【典例分析】

1．C

【详解】A．核裂变是可控的，故目前世界上的核电站都是利用原子核分裂时释放出的能量发电的，故A错误；

B．天然气可以直接利用，属于一次能源；在使用后不能源源不断地获得，属于不可再生能源，故B错误；

C．电磁波可以传递信息，手机看综艺节目是靠电磁波传递音像信息的，故C正确；

D．能量的转化和转移都有一定的方向性，故D错误。

故选C。

2．B

【详解】从能源是否可再利用的角度，可把能源分为可再生能源和不可再生能源，人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源，属于不可再生能源；在自然界中可以不断再生的能源，属于可再生能源。

AD．煤、石油属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故AD不符合题意；

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