21 信息的传递（解析版）

第二十一章 信息的传递 1 了解电话是怎样把信息传递到远方的。 2 知道波长、频率和波速的关系。 3 了解移动电话是怎样工作的。 4 通过学习现代通信知识，了解科技为人类带来的便利，提高学习科学的兴趣。 一、电话 1、电话的组成 话筒：把声信号转换成变化的电流信号。听筒：把变化的电流信号转换成声音信号。 2、工作原理：声音→话筒→产生变化的电流→听筒→振动（声音）。 3、电话交换机： （1）为了提高电话线路的利用率而发明，用来实现两部电话之间的转换。 （2）电话“占线”原因：①对方正在通话；②电话交换机忙碌。 二、模拟通信和数字通信 1、模拟信号：话筒将声音转换成电流信号时，信号电流的频率、振幅变化情况和声音的频率、振幅变化情况完全 一样，模仿声音的“一举一动”，这种电流传递的信号叫模拟信号。例如，传统的市话通话，长途通话。 2、数字信号：用不同符号的不同组合表示的信号叫做数字信号，例如，电子计算机利用二进制码识别信息和处理 信息。 3、模拟通信在加工、放大和传输过程中抗干扰能力差、噪声大、失真大，而数字信号形式简单，抗干扰能力强， 噪声小，失真小。 三、电磁波的产生 1、电流的迅速变化会在周围空间激起电磁波，不变化的电流不能激起电磁波。 2、周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波。 四、电磁波的传播 1、电磁波的传播不需要介质，可以在固体、液体、气体中传播，也可以在真空中传播。 学习目标 1 预习导学 02 2、电磁波传播速度 ，电磁波的波长为 ，波速= f，其中f 是电磁波的频率。 3、电磁波波谱：Y 射线，X 射线，紫外线，红外线，微波，短波，中波，长波。 五、电磁波的应用 1、微波炉：利用电磁波（微波）来加热食物。 2、雷达：利用无线电波测定物体位置。 3、无线电波：用于广播、电视和移动电话等无线电技术中使用的电磁波。 六、无线电广播信号的发射和接收 1、无线电广播信号的发射由广播电台完成，无线电广插信号的接收由收音机完成。 2、信号发射：话筒把播音员的声音信号转换成电信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电磁波上，再通过 天线发射到空中。 3、信号接收：收音机天线接到电磁波，经过收音机的调谐器选出特定频率的信号，进行放大，由扬声器把音频电 信号转换成声音。 七、电视信号的发射和接收 1、电视信号的发射由电视台完成，电视信号的接收由电视机完成。 2、图像信号产生过程：摄像机把图像转换成电信号，发射机把电信号加载到高频电磁波上，再通过天线发射到空 中。 3、图像信号接收过程：电视机接收天线把高频信号接收下来，通过电视机把图像信号提取并放大，由显像管还原 成图像。 4、声音信号的产生、传播和接收与无线电广播的工作过程相似，与无线电信号一样，单独的图像信号不能在空中 传播，必须以电磁波为载体。 八、移动通信 1、基本原理：移动电话利用电磁波将声音信号发射到空中，同时可以在空中捕获电磁波，得到对方声音的信号。 2、优点：利用电磁波传递信息，只要在电磁波辐射区域都可以进行通话。 3、缺点：为了保证通话质量，必须建立基地台进行信号转换。 4、移动电话机既是无线电发射台又是无线电接收台。 九、络通信 1、概念：计算机技术和通信技术相结合而形成的新型通信方式，主要满足数据通信需要。 2、人们经常使用的络通信形式是电子邮件，每个电子邮箱都有自己的“地址”，这样才能把邮件送到正确的地方。 3、络通信广泛应用于络购物、查阅资料、远程育、远程医疗等方面。 十、光纤通信 1、概念：利用激光携带信息，从光导纤维一端射入，经内壁多次反射，从另一端射出，这种通信方式叫做光线通 信。 2、光导纤维：很细的玻璃丝，有内、外两层，由于内外层的折射本领不一样，光在光纤中发生全反射。 3、激光属于电磁波，光纤通信抗干扰能力强，信号衰减小，传递的信息量大，保密性好，通信质量高。 十一、卫星中继通信 1、概念：利用地球同步通信卫星作微波中继站，接收地面站送来的信号，并进行放大，然后转发给其他地面站， 实现信息传递。 2、卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统组成，在地球周围均匀布置3 颗同步卫星可以实现全球通信。注 意：月球不能作为中继站，因为月球离地球太远，不利于接收。 知识点一：电磁波 【探究重点】 1 电磁波可以在真空中传播，不需要任何介质。 2 电磁波的波速与波长和频率无关，同种介质中电磁波的波速是一定的。 3 电磁波的波速、波长与频率的关系：＝λf 4 在真空中或在同一种介质中，波速一定时，波长与频率成反比。 【例题精讲】（2022•临沂）当2022 虎年的钟声敲响时，天和核心舱的三位航天员在太空为全国人民送上新年祝福 （如图）。他们美好的祝福声传到地球靠的是（ ） ．超声波 B．次声波 ．电磁波 D．红外线 【答】 【思路点拨】电磁波可以传递信息，电磁波可以在真空中传播。 【解析】电磁波可以传递信息，电磁波可以在真空中传播，三位航天员美好的祝福声传到地球靠的是电磁波。 故选。 【点评】本题考查电磁波的应用，属于对基础知识的考查，难度不大。 【巩固训练】（2023•南通）2023 年5 月17 日10 时49 分，第56 颗北斗导航卫星成功升空进入轨道。卫星的惯性 探究提升 03 （选填“会”或“不会”）消失，卫星通过地面通信站发出的 接受指令，助推器喷气调整卫星的运行轨迹， 说明力能改变物体的 。 【答】不会；电磁波；运动状态。 【解析】一切物体都有惯性，卫星成功升空进入轨道后，仍然具有惯性； 太空中没有空气，声音不能传播，故卫星只能通过电磁波与地面联系； 助推器喷气使飞船的速度变快，说明力可以改变物体的运动状态。 故答为：不会；电磁波；运动状态。 1．（2023•蒙阴县三模）2022 年新年钟声敲响之际，正在太空“出差”的神舟十三号宇航员翟志刚、王亚平、叶 光富在中国空间站通过视频为全国人民带来新春的祝福。空间站中宇航员的祝福语传到地面是利用了（ ） ．电磁波 B．红外线 ．超声波 D．次声波 【答】 【解析】空间站与地面之间是真空，真空不能传声，声音的传播需要介质，故空间站中宇航员的祝福语是通过 电磁波传到地面的，故符合题意，BD 不符合题意。 故选：。 2．（2023•青羊区校级模拟）下列设备的运行与电磁波无关的是（ ） ．日常生活中，人们常利用手机进行通讯联系 B．医院里，医生利用B 超可观察到母体内的婴情况 ．汽车上安装有GPS（全球卫星定位系统），以确定行驶路线和距离 D．“嫦娥二号”接收地面指挥中心的运行指令，实现变轨而奔向月球 【答】B 【解析】、手机是利用电磁波传递信号的，不合题意。 B、医院里，医生利用B 超可观察到母体内的婴情况，B 超是超声波，符合题意。 、GPS 是全球卫星定位系统，确定行驶路线和距离，也是利用电磁波工作的，不合题意。 D、地面指挥中心通过发射电磁波来实现对“嫦娥一号”的控制，不合题意。 故选：B。 3．（2023•武进区校级模拟）据了解，到2022 年山东将建成“5G”基站多达数万个，实现“5G”络乡镇以上区域连 续覆盖。“5G”手机通过电磁波与基站之间进行信息传递，以下有关说法中错误的是（ ） ．电磁波既能传递信息也能传递能量 强化训练 040 B．“5G”采用了比“4G”频率更高的电磁波来传输信息 ．“5G”比“4G”传递信息更快，是因为它所使用的电磁波的波速更快 D．即使先进的“5G”手机，使用过程中手机也会发热，是因为工作过程中部分电能转化为内能 【答】 【解析】 、电磁波既可以传递信息，又可以传递能量，例如：太阳光属于电磁波的范畴，可以传递能量，故正确； B、“5G”采用了比“4G”频率更高的电磁波来传递信息，故B 正确； 、电磁波可以在真空中进行传播，电磁波在真空中的传播速度和光速相等，都是3×108m/s，故错误； D、在使用手机的过程中，由于手机有一定的电阻，根据焦耳定律可知，会产生一定的热量，即一部分电能转 化为内能，故D 正确。 故选：。 4．（2023•邗江区二模）电影《流浪地球2》中，电影人物接到“航天员紧急入列通知”时，手机显示“中国移动 7G”，这项通讯技术在不久的将来有可能实现，下列说法正确的是（ ） ．7G 无线电通讯是依靠电磁波传递信息的 B．无线电信号不能在真空中传播 ．无线电的频率越高，传播的速度就越大 D．只有无线电通讯可以传递信息 【答】 【解析】、7G 无线电通讯是依靠电磁波传递信息的，故正确； B、电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故B 错误； 、任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故错误； D、除无线电通讯外，声音也可以传递信息，故D 错误。 故选：。 5．（2023•芜湖模拟）2023 年2 月10 日，国产919 飞机从上海浦东起飞，圆满完成了第一次超3000 公里的航程。 下列说法正确的是（ ） ．飞机是通过超声波与地面控制台取得联系的 B．飞机加速起飞时，飞机的惯性变大 ．飞机在高空受到的大气压强比在地面附近的大 D．飞机起飞时机翼上方空气流速大于下方空气流速 【答】D 【解析】、飞机是通过电磁波与地面控制台取得联系的，故错误； B、飞机加速起飞时，飞机的质量不变，惯性不变，故B 错误； 、飞机在高空受到的大气压强比在地面附近的小，故错误； D、飞机飞行时能获得向上的压强差，是因为机翼上方空气流速大于机翼下方空气流速，上方压强小于下方， 从而产生向上的升力，故D 正确。 故选：D。 6．（2023•路南区二模）关于声和电磁波，下列说法正确的是（ ） ．声音和电磁波在空气中的传播速度均为340m/s B．汽车的排气管上安装消声器是在传播过程中减弱噪声 ．医生为病人做超声检查，利用了超声波可以传递信息 D．我们可以分辨吉他和钢琴弹奏的乐曲是通过声音的响度 【答】 【解析】．电磁波在空气中的传播速度与光速相同，为3×108m/s，故错误； B．减弱噪声的方式有三种：即在声源处减弱、在人耳处减弱、在传播过程中减弱，汽车的排气管上安装消声 器是减弱噪音的产生，所以是在声源处减弱噪声，故B 错误； ．医生为病人做超声检查，利用超声波检测病人的病情，所以是利用超声波可以传递信息，故正确； D．不同乐器构造和材质不同，所以发出声音的音色不同，故分辨吉他和钢琴弹奏的乐曲是通过声音的音色， 故D 错误。 故选：。 7．（2023•西宁二模）手机已经成为一种人们沟通和交流的常用工具，下列关于手机说法正确的是（ ） ．手机是利用电磁波来传递信息的 B．给手机充电时，化学能转化为电能 ．使用手机时，消耗的电能是一次能源 D．手机掉入水中后，不要立即开机，是因为手机浸入水后电路可能发生断路 【答】 【解析】、手机是利用电磁波来传递信息的，故正确； B、手机充电时，电能转化为化学能，故B 错误； 、手机消耗的电能是二次能源，故错误； D、水是导体，若手机掉入水中立即开机，可能发生短路，故D 错误。 故选：。 8．（2023•怀化一模）下列关于电磁波的说法，不正确的是（ ） ．电磁波在真空中的传播速度是340m/s B．中国制造的北斗卫星定位系统是利用电磁波传输信号的 ．“嫦娥四号”探测器能从月球上传输影像图，说明电磁波能在真空中传播 D．华为“5G 技术”世界领先，该技术采用电磁波传输信息 【答】 【解析】、电磁波可以在真空中传播，真空中电磁波的波速是3×108m/s，声音在空气中的传播速度才是 340m/s，故错误； B、北斗卫星定位系统是利用电磁波传输信号的，故B 正确； 、“嫦娥四号”探测器能从月球上传输影像图，宇宙中是真空环境，说明电磁波能在真空中传播，故正确； D、“5G 技术”世界领先，该技术采用无线电波传输信息，无线电波是电磁波，故D 正确。 故选：。 9．（2023•亭湖区校级二模）2023 年5 月30 日上午9 时31 分，我国神舟十六号飞船成功发射，地面上科技人员对 神舟十六号飞船的控制是利用（ ） ．超声波 B．微波 ．次声波 D．紫外线 【答】B 【解析】超声波，次声波不能在真空中传播，紫外线属于光波，电磁波可以在真空中传播，地面上科技人员对 神舟十六号飞船的控制是利用是电磁波的微波。故D 错误，B 正确。 故选：B。 10．（2023•罗庄区一模）利用电磁波，让信息“飞起来”。下列关于电磁波的说法中，正确的是（ ） ．电磁波可以在太空中传播 B．电熨斗是利用电磁波工作的 ．频率越高的电磁波在空气中传播速度越大 D．电磁波在生活中应用广泛，电磁波对人类有利无害 【答】 【解析】、电磁波可以在太空中传播，故正确； B、电熨斗是利用电流的热效应工作的，故B 错误； 、电磁波在空气中传播速度相等，故错误； D、电磁波在生活中应用广泛，电磁波对人类有利，也有害，比如电磁辐射对人体有害，故D 错误。 故选：。 11 ．（2023• 黄石港区校级模拟）如图为电磁波的频率及其应用实例，下列说法正确的是（ ） ．电磁波的传播不需要介质 B．电视机遥控器是利用了γ 射线工作的 ．体检胸透用的X 射线频率比可见光低 D．红外线在真空中传播速度比紫外线的快 【答】 【解析】、电磁波的传播不需要介质，故正确； B、电视机遥控器是利用了红外线工作的，故B 错误； 、由图可知，体检胸透用的电磁波频率比可见光高，故错误； D、红外线和紫外线都属于电磁波，电磁波在真空中的传播速度和光速相等，都是3×108m/s，故D 错误； 故选：。 12．（2023•红山区校级三模）关于材料和信息技术，下列说法正确的是（ ） ．新型电热毯的电阻丝是用超导体材料制成的 B．玻璃、橡胶制品在常温下是导体 ．光纤通信中光在光纤里一直沿直线传播 D．北斗卫星导航系统通过电磁波提供定位服务 【答】D 【解析】、新型电热毯的电阻丝是用石墨烯制成的，不能用超导体来制作，故错误； B、玻璃、橡胶制品在常温下是绝缘体，故B 错误； 、光纤通信中光在光纤里可以发生反射，故错误； D、北斗卫星导航系统通过电磁波提供定位服务，故D 正确。 故选：D。 1．（2023•娄底）通信科技日新月异，5G 正隆，6G 崭露，都基于电磁理论。下列科学家中，预言了电磁波的存在， 并在理论上进行了分析总结的是（ ） ．牛顿 B．瓦特 ．焦耳 D．麦克斯韦 【答】D 【解析】英国物理学家麦克斯韦在总结电学与磁学知识的基础上提出了电磁场理论，把电与磁联系在一起，并 预言了电磁波的存在。 故选：D。 2．（2023•临沂）2023 年5 月17 日，我国成功发射了第56 颗北斗导航卫星。对其进行在轨测试时，地面测试系统 与该卫星之间的通讯利用了（ ） ．红外线 B．电磁波 ．超声波 D．次声波 【答】B 【解析】地面测试系统与该卫星之间的通讯利用了电磁波，故B 正确，D 错误。 故选：B。 3．（2023•徐州）消防员戴的5G 智能头盔可以把火灾现场的信息及时传回指挥中心。头盔传递信息是通过（ ） ．超声波 B．次声波 ．红外线 D．电磁波 【答】D 【解析】5G 智能头盔可以把火灾现场的信息及时传回指挥中心利用的是电磁波传递信息。 故选：D。 4．（2023•益阳）2022 年中国科学院新一代远洋综合科考船“科学”号历经74 天的航程，完成了一项基于北斗卫 星的深海通讯实验。这次实验突破了海水深度达到6000 米的大容量数据的即时传输，解决了水下无线通信的世 界性难题。下列有关北斗卫星与深海之间数据传输的说法正确的是（ ） ．通过声波传递数据 B．通过电磁波传递数据 ．通过光纤传递数据 D．数据传输有较长时间的延迟 【答】B 【解析】北斗卫星与深海之间通过电磁波传递数据，电磁波的传播速度非常快，真空中约为3×108m/s，水中的 传播速度约为 倍真空速度，因此海水深度达到6000 米的大容量数据的即时传输，时间的延迟很小。 故选：B。 5．（2023•福建）古有北斗星指方向，今有北斗卫星导航程。北斗卫星与地面间传递信息是利用（ ） ．超声波 B．次声波 ．电磁波 D．空气 【答】 【解析】电磁波的传播不需要介质，北斗卫星与地面间传递信息是利用电磁波，故BD 错误，正确。 故选：。 6．（2023•荆州）关于电磁波，下列说法正确的是（ ） ．5G 通信是利用电磁波来传递信息的 B．我国的北斗卫星定位系统是利用超声波进行定位的 ．电磁波在真空中的传播速度是340m/s D．遥控器发出的红外线不是电磁波 【答】 【解析】、5G 通信是利用电磁波来传递信息的，故正确； B、我国的北斗卫星定位系统是利用电磁波来定位的，故B 错误； 、电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s，故错误； D、遥控器发出的红外线是电磁波，故D 错误。 故选：。 7．（2023•仙桃）智能家居环境下用手机远程控制空调的使用，此过程中信息的传递主要依靠（ ） ．电磁波 B．超声波 ．次声波 D．空气 【答】 【解析】电磁波可以在真空中传递信息，所以智能家居环境下用手机远程控制空调的使用，使用的就是利用电 磁波来传递信息，故符合题意，超声波和次声波不能再真空中传递信息，BD 不符合题意。 故选：。 8．（2023•苏州）在轨运行的“天宫二号”空间实验室，与地面进行实时信息传输所使用的是（ ） ．电磁波 B．红外线 ．超声波 D．次声波 【答】 【解析】在轨运行的“天宫二号”空间实验室，与地面进行实时信息传输所使用的是电磁波，故正确，BD 错 误。 故选：。 9．（2023•成都）2023 年5 月17 日，我国北斗卫星导航系统迎来了新成员——第56 颗北斗导航卫星。卫星向地 面传递信息利用的是（ ） ．超声波 B．次声波 ．光纤 D．电磁波 【答】D 【解析】卫星导航系统传递信息利用的是电磁波，微波是电磁波的一种。 故选：D。 10．（2023•四川）手机是利用 （选填“电磁波”或“超声波”）传递信息的，通话过程中手机发热是因为电 流具有 （选填“热效应”或“磁效应”）。 【答】电磁波；热效应。 【解析】 手机是通过电磁波的发射和接收来实现信息传递的， 手机在工作中，由于电流的热效应会产生大量的热，所以通话过程中手机发热。 故答为：电磁波；热效应。 11．（2023•牡丹江）遥感卫星利用 （选填“红外线”或“紫外线”）遥感设备探测海水温度，再通过 把信息传输到地球。 【答】红外线，电磁波。 【解析】遥感卫星利用 红外线遥感设备探测海水温度，再通过电磁波把信息传输到地球。 故答为：红外线，电磁波。 12．（2023•辽宁）2023 年5 月30 日，如图是搭载神舟十六号载人飞船的长征二号运载火箭点火发射时的情景。 火箭在加速上升过程中，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的 能，所搭载的载人飞船的质量 （填“变 大”、“不变”或“变小”）。神舟十六号载人飞船与核心舱通过 （填“超声波”或“电磁波”）进行联 系，自主完成对接。 【答】机械；不变；电磁波 【解析】火箭在加速上升过程中，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械