第二十章 电磁波与信息时代（复习课件）-2025-2026学年九年级物理全一册（沪科版2024）

义务教育教科书第二十章 电磁波与信息时代单元复习上海科学技术出版社思考：为什么我们通过手机、平板电脑或计算机，几乎能在瞬间与千里之外的亲朋好友通话或视频交流?复习内容1. 电磁波与应用2. 电磁波与信息技术学习目标重点难点知识图谱 一、电磁波第二十章 电磁波与信息时代考点串讲一、电磁波1. 电磁波及其产生大小和方向都迅速变化的电流产生电磁波，电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场。2. 电磁波谱把各类电磁波按波长或频率依次排成一列，称为电磁波谱，如图所示。考点串讲一、电磁波4. 理解电磁波（1）产生：导体中有电流不一定产生电磁波，只有当电流大小或方向迅速变化时才会产生电磁波。（2）传播：电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质。电磁波在真空中的传播速度是3.0×108m/s（光速）。（3）光和无线电波：光和无线电波都是电磁波，是电磁波的一种。（4）在无线电通信中，电磁波是一种载体。传递声音或图像信号时，用电子元件将这些信号加载到电磁波上，用天线发射出去，接收装置接收到这些电磁波后，再用电子元件将电磁波所携带的信号取出，并将其还原为声音或图像。考点串讲二、电磁波的特征1. 波速 波传播的速度，用字母c表示，国际单位是米/秒（m/s）。电磁波的波速等于光速，电磁波在真空中的传播速度с=3×108m/s。2. 波长 是相邻两个波峰（或波谷）间的距离，用字母λ表示。国际单位是米（m）。描述电磁波基本特征的物理量考点串讲二、电磁波的特征3. 频率 频率为波周期性变化的次数与时间之比，用字母ν 表示。频率的单位有赫（Hz）、千赫（kHz）和兆赫（MHz）。它们之间的换算关系是：1 kHz=103Hz 1 MHz=106Hz 4. 波速、波长与频率的关系  在真空中，电磁波的波速一定，所以电磁波的波长和频率互成反比关系。频率越低，波长越长；反之，频率越高，波长越短。c 表示波速；λ 表示波长；ν 表示频率。考点串讲三、电磁波的应用1. 无线电波的特点与分类在电磁波谱中，无线电波的波长最长，频率最低，被广泛用于长距离传送声音、图文等信号。无线电波的波长范围非常广，可分为多个波段。考点串讲三、电磁波的应用 2. 微波（1）微波的特点 微波的波长在厘米量级甚至更短，可穿透大气层，适用于电视信号与雷达信号传送，以及卫星通信，具有极高的民用、科研及军事价值。（2）微波与卫星通信微波信号经地面站天线发射，经由卫星接收、放大并转发给其他地面站或中继卫星，从而实现覆盖较广区域甚至全球的通信。地面站→卫星接收→转发考点串讲三、电磁波的应用3. 红外线 （1）红外线的特点红外线的波长比红光要长，约为10-6～10-3m。所有物体都会发射红外线，且强度与波长和物体的温度有关。温度低于500℃的物体只会发射红外线，超过500℃的物体则既可发射红外线也可发射可见光。（2）红外线的应用红外线作为一种特殊的电磁波，应用非常广泛，常见于热成像、遥控与检测等领域。考点串讲三、电磁波的应用4. 高频电磁波与医疗高频电磁波在医疗等领域还有很多基于其能量特性的应用，如γ射线治疗、激光医疗与焊接等。 题型一、电磁波的产生典例解析【例题1】关于电磁波，下列说法错误的是（ ）A．当导体中有电流时，在它周围的空间就会产生电磁波B．电磁波虽然看不见、摸不到，但它是客观存在的C．当导体中有迅速变化的电流时，在它周围的空间就会产生电磁波D．电磁波在真空中也能传播A. 并不是导体有电流就能产生电磁波，电磁波是由导体中迅速变化的电流所激起的。所以，这种说法错误，故A符合题意；B. 电磁波虽然看不见、摸不到，但它是客观存在的物质。B不符合题意；C. 当导体中有迅速变化的电流时，在它周围的空间就会产生电磁波．这是电磁波产生的原因，这种说法正确，故C不符合题意；D. 电磁波的传播不需要介质，可在真空传播，说法正确，故D不符合题意． A故选A.题型二、电磁波波速、波长和频率的关系 典例解析【例题2】雷达利用天线把电磁波向欲探测的目标发射出去，然后再利用天线接收到反射波，根据反射波的方向和延迟时间判断目标的方位和距离。某地面雷达站向某卫星发射出波长为 的电磁波，经过的时间，接收到了反射波。请你回答：（1）电磁波在真空中的传播速度是多少？（2）该雷达向目标发出的电磁波的频率是多少？（3）该卫星距地面多远？典例解析 题型二、电磁波波速、波长和频率的关系 题型三、电磁波的应用典例解析【例题3】我们生活在电磁波的海洋中。如图为电磁波的频率及其应用实例，下列说法正确的是（　　）A．电磁波的传播需要介质B．电视机的遥控器是利用了γ射线遥控C．体检胸透用的电磁波频率比可见光低D．中央电视台与上海电视台发射的电磁波的传播速度相同 D典例解析【解析】A．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故A错误；B．电视机的遥控器是利用了红射线遥控，故B错误；C．由图得，体检胸透用的电磁波频率为1016~1018Hz，比可见光高，故C错误；D．电磁波在真空中的传播速度相同，中央电视台与上海电视台发射的电磁波的传播速度相同，故D正确。故选D。题型三、电磁波的应用 二、电磁波与信息技术第二十章 电磁波与信息时代一、光纤通信考点串讲（2）光导纤维传光原理光导纤维传播激光的原理是____________。携带信息的激光从光导纤维的一端射入，在光纤内部传播时，发生的是全反射，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。1. 光导纤维（1）光纤：光导纤维简称光纤，是一种非常细的玻璃丝，激光可在光纤里传播，不受外界干扰。光的全反射考点串讲（3）光纤的特点光纤的抗干扰能力强，能有效减少信号的衰减，适用于远距离、大容量传输信息。一、光纤通信（4）光纤通信网络由于光纤传输信号容量及抗干扰能力的优异特性，现已成为互联网地面信号传输的主要媒介，由其组建的网络又称为光纤通信网络。 二、卫星通信 考点串讲1. 卫星通信：利用卫星把地面站送来的信号接收后，进行放大，然后转发给另外的地面站的通信方式。2. 组成：卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。3. 优点 ①信号覆盖范围广。在地球的周围均匀地配置三颗同步通信卫星，就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信，如图所示。②远距离传输信息，通信容量大，干扰小，质量好，效率高 ，不受陆地灾害的影响，建设速度快。考点串讲1. 微波通信：通过建立微波中继站使携帯大量信息的微波进行传播的通信方式。三、微波通信2. 优点作为载体的电磁波，频率越高 ，相同时间内可以传输的信息就越多。微波比中波和短波的频率更高，可以传递更多的信息。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。3. 缺点微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。微波通信每隔50km左右就需要建一个微波中继站。现在，人类可以用通信卫星做中继站来进进行通信。考点串讲1. 移动电话移动电话用微波信号与电话网络联系。既是无线电发射台又是无线电接收台。它用电磁波把讲话的信息发射到空中；同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。2. 基地台移动通信的基地台是按蜂窝的构造布局的，这样，大大增加了无线电覆盖的有效面积，减少了转接信息的基地台数量。因而移动电话也被称为“蜂窝电话”。四、移动通信考点串讲1. 互联网互联网将分布于世界各地的计算机网络连接起来，用来传送计算机信号。2. 互联网的应用（1）收发电子邮件。（2）获取世界各地的各种信息。（3）网络学校、图书馆、实验室都能进入你的家里，随时随地打开计算机，你就可以开始学习。（4）网上进行广告宣传和购物。（5）网上就医。五、互联网题型一、光纤通信【例题1】光纤通信主要利用波长很____（选填“短”或“长”）的激光传输信息。如图所示，激光从光纤一端射入，在内壁上多次_______，从另一端射出，把信息传到远方。无线电广播的音频信号在发射出去之前，必须加载到频率更____（选填“高”或“低”）的电流信号上。 高光纤是利用激光传播信息的，作为载体的无线电波，频率越高，相同时间内传输的信息量越多，激光的频率比较高，波长较短，相同的时间内就可以传递大量的信息。光纤通信是利用激光传输信息的，从光纤的一端射入，在内壁上多次反射后在另一端放射出来，然后在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息；无线电广播的音频信号在发射出去之前，必须加载到频率更高的电流信号上。短反射典例解析题型一、光纤通信【例题2】随着“互联网 + 光纤”时代的来临，人们的工作效率得到进一步提筒，光纤的主要用途是 （ ） A. 输电 B. 通信 C. 导热 D. 照明B故选B.光导纤维，简称光纤，是现代通信的主要传输工具．“互联网+光纤”时代的来临，使得人们的工作和生活效率得到进步提高，主要是利用光纤传输信息，故B符合题意．典例解析题型一、光纤通信【例题3】现代信息高速公路，是卫星通信和光纤维通信等高速、大容量信息传输通道的俗称，光纤维通信是利用下列哪一种载体传输信息的（　　） A．微波 B．光波 C．无线电波 D．B超声波光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方，所以说光纤通信是利用光波来传输信息的，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B．B典例解析题型二、卫星通信【例题1】北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位导航。卫星导航利用的媒介是（　　） A．超声波B．电磁波 C．电流 D．次声波北斗卫星在太空中与地面的信息交流运用的电磁波，因为电磁波可以在真空中传播，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。B典例解析题型二、卫星通信【例题2】在无线电通信过程中，下述说法正确的是（　　）A．电磁波的波速等于波长乘频率B．电磁波的传播速度一定等于3×108 m/sC．电磁波的波长跟它的频率成正比D．无线电广播用的电磁波是长波和微波AAC．由波速、波长与频率间的关系c=λf，可知，电磁波的波速一定时，其波长与频率成反比，不成正比，故A正确；C错误；B．电磁波在真空中的传播速度与光速相同，是3×108m/s，在空气中和真空中近似，故B错误；D．无线电广播用的电磁波是长波和中波，故D错误。故选A。典例解析题型三、微波通信【例题3】关于微波，下面说法不正确的是（ ）A．微波是指频率很高、波长很短的无线电波B．微波大都沿地球表面绕射，所以可以实现全球通信C．卫星通信就是用通信卫星作为微波的中继站D．微波大致沿直线传播，需要每隔50 km左右建一个中继站BA．微波是指频率很高、波长很短的无线电波，A说法正确；B．由于微波频率很高、波长很短所以利于直线传播，不能绕射，B错误；CD．所以需要通信卫星作为微波的中继站，在地面上要每隔50 km左右建一个中继站，CD正确。故选B。典例解析题型四、移动通信【例题4】5G通信技术是指第五代移动通信系统。5G网络比4G网络有更大的容量和更快的数据处理速度，它能够将目前无线通信技术拓展到人与物无线相连。关于5G与4G的下列说法错误的是（　　）A．5G和4G都是利用电磁波进行无线通信B．5G比4G传输处理数据的容量更大C．5G比4G处理数据的速度更快D．5G传播电磁波的速度比4G的快D故选D。A．电磁波可以传递信息，5G和4G都是利用电磁波传递的信息，故A正确；BC．由题意可知，5G网络比4G网络有更大的容量和更快的数据处理速度，它能够将目前无线通信技术拓展到人与物无线相连，故BC正确，BC不符合题意；D．电磁波在真空的速度为3.0×108m/s，所以它们的速度相同，故D错误.典例解析题型五、互联网的应用【例题5】互联网有很多用途，下列用途中不属于互联网络的是（ ）A．可远距离运输货物B．可实现远程登录C．可进行电子会议D．用户间互发电子邮件或简报现在的互联网技术十分成熟，可以进行声音、文字、图像的远距离传输，故可以实现远程登录、电视会议、收发电子邮件或简报，但互联网不能进行实物的传输，故选A．A典例解析题型五、互联网的应用【例题6】关于网络通信，下列说法正确的是（ ）A．目前使用比较频繁的网络通信形式是电子邮件B．电子邮件在目前只能传递文字，不能传递照片、语音或其他信息C．从网上只能收发电子邮件，查不到其他资料，因此上网是有局限性的D．利用互联网可以进行远程教育、下载文件、邮寄商品等等，但是不能邮寄商品，故D错误．A．电子邮件是目前使用最频繁的网络通信形式之一，A正确；B．电子邮件不仅能传递文字，还能传递照片、语音或其他信息，B错误；C．上网不仅能收发电子邮件，还能网上聊天、购物、看电影、发布信息等，故C错误；D．利用互联网可以进行远程教育、下载文件，但是不能邮寄商品，故D错误． A故选A．典例解析提升练习第二十章 电磁波与信息时代1. 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．太空中是真空，电磁波不能传播B．电磁波在空气中的传播速度是340m/sC．电磁波既可以传递信息，又可以传递能量D．中央电视台和上海电视台发射的电磁波传播速度不同提升练习A．电磁波的传播不需要介质，可以在太空中传播，故A错误；B．电磁波在空气中的传播速度约为3×108m/s，故B错误；C．电磁波和声一样，可以传递信息，也可以传递能量，故C正确；D．中央电视台和上海电视台发射的电磁波频率和波长不同，但传播速度相同，故D错误。C故选C．2. 图中是电磁波，小明用收音机收听广州交通电台FM106.1MHz（1MHz=106Hz）频道播放的钢琴节目，某时刻他听到演员弹奏音符“do”“la”，频率分别为261.6Hz、440Hz，此时（　　） A．收音机接收的信息是无线电波，只能在空气中传播B．440Hz表示钢琴的琴弦每分钟振动440次C．收音机收到空中电磁波的频率是106.1MHzD．小明听到“do”比“la”音调要高提升练习CA．无线电波可以在各种介质中传播，也可以无需介质传播的，故A不符合题意；B．440Hz表示钢琴的琴弦每秒钟振动440次，故B不符合题意；C．广州交通电台的频率是FM106.1MHz，所以收听广州交通电台的收音机接收到空中电磁波的频率是106.1MHz，故C符合题意；D．“do”“la”，频率分别为261.6Hz、440Hz，因此是“la”的音调较高，故D不符合题意。故选C．提升练习3. 如图为电磁波谱及其主要用途，下面分析错误的是（　　）A．γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波等都是电磁波B．由图中的信息可知，人眼能直接看见电磁波的范围太小了，看不见的太多了C．由图中的信息可知，不同波段的电磁波的波长不一样，其用途也是不一样的D．由图中的信息可知，电磁波的波长越长，该电磁波的频率越小，波速也越小提升练习D提升练习A．电磁波家庭成员很多，其波长有一个很宽的范围，按照波长从长到短的顺序，可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，故A正确，不符合题意；B．由图中的信息可知，人眼可见的电磁波只有可见光，可见光的光谱就是电磁波谱中很窄的一段，大部分电磁波是人眼是感觉不到的，如无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线等，故B正确，不符合题意；C．由图中信息可知，不同波段的电磁波的波长不一样，用途也是不一样，如利用红外线制成电取暖器，利用微波制成微波炉等，故C正确，不符合题意；D．由图中的信息可知，电磁波的波长越长，频率越低，波长越短，频率越高，但它们在真空中的波速是相同的，故D错误，符合题意。故选D．4. 2023年底，广州自动驾驶公交正式启用，如图1，该公交使用北斗导航，最高时速达 40公里。北斗卫星导航信号频率分段的编号及中心频率如图2，则（　　） A．该公交1s最多前进10mB．B1电磁波的波长比B2大C．B₃电磁波中心频率为1268.52HzD．卫星发射B1电磁波时，线路电流变化比B2快提升练习D提升练习A．该公交1s最多前进距离为故A不符合题意；B．B₁电磁波的频率比B2大，电磁波的速度等于波长乘以频率，电磁波的速度一定，所以B1电磁波的波长比B2小，故B不符合题意；C．B3电磁波中心频率为1268.52MHz，故C不符合题意；D．B₁电磁波的频率比B2大，则卫星发射B1电磁波时，线路电流变化比B2快，故D符合题意。故选D．5. 图（a）（b）所示是家用微波炉及其铭牌。小徐对微波加热食物的原理感到好奇，查阅资料后得知：（a）水分子会发生振动，振动的固有频率为 2450MHz（1MHz=106赫兹），若受到频率相同或相近的波激发，水分子的热运动会加剧；（b）微波的振动频率为 300MHz ~300000 MHz，可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但遇到金属就会发生反射。（1）该微波炉正常工作0.1小时，耗电______ 度；（2）结合所学知识及上述信息，简述微波加热食物的原理：______；（3）若要加热牛奶到60℃左右，应将牛奶倒入____ 中，再放入微波炉加热； A．耐高温的玻璃杯 B．耐高温的不锈钢杯 C．耐热温度50℃的一次性纸杯提升练习0.08见解析A提升练习（1）由图（b）知道，该微波炉的额定功率是800W，该微波炉正常工作0.1小时，消耗电能W=Pt=0.8kW×0.1h=0.08kW⋅h=0.08度（2）根据题意知道，微波炉加热食物的原理是：食物中含有水分子，微波炉的微波频率与水分子固有频率相同，水分子受到频率相同微波激发，水分子热运动加剧，内能增加，温度升高。（3）根据题意知道“微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但遇到金属就会发生反射”，所以，要加热牛奶时，需要把牛奶倒入耐高温的玻璃杯中，再放入微波炉加热，故A符合题意。6. 在一个无色大塑料瓶的侧壁靠底部的位置钻一个小孔，用胶带粘住小孔，在瓶中装满水，在瓶内的另一侧放一只激光电筒，调节光束的方向，让光束正好能射中对侧的小孔（如图所示）。揭下胶带，让水流到下面的盆里，你会看到光束随弯曲的水流照到盆底，在盆底形成一个光斑。（1）在这个实验中，激光电筒的光束是沿水流的______（填“内”或“外”）壁经过多次_______（“反射”或“折射”），最后射到盆底；提升练习（2）实验中从瓶中流出的水柱相当于光纤通信中的___________。由此说明用来进行光纤通信的光纤______（填“能”或“不能”）弯曲；（3）在光纤通信中，每一根光纤_______（填“能”或“不能”）同时传导多束激光信号而不致相互干扰。 内 反射 光导纤维 能 能提升练习（1）在这个实验中，激光电筒的光束是沿水流的内壁；经过多次反射，最后射到盆底；（2）激光在传输过程中，从光导纤维的一端射入后，在光导纤维内壁上要发生多次反射，并从另一端射出，这样就把它携带的信息传到远方，实验中从瓶中流出的水柱相当于激光通信中的光导纤维；由此说明用来进行激光通信的导管能弯曲； （3）光纤通信的容量大，不受外界条件的干扰，传播很远，通信质量很高；在激光通信中，每一根光导纤维中能同时传导多束激光信号而不致相互干扰．7. 华为P70手机具有高性能、快速充电、电池容量大、清晰拍摄等特点，还配备卫星通讯功能。 （1）该手机因其搭载北斗短报文，可在手机处于信号极差的环境下仍能够利用________（选填“超声波”或“电磁波”）进行卫星通讯，这种波在空气中传播时遇到障碍物反射回来时速度________（选填“变大”“变小”或“不变”），该波从手机到距地面36000km的卫星至少需要______s；（2）该新款手机电池总容量约为5000mA·h，给手机充电是把电能转化为化学能，不计能量损失，若在20min内可快速充电60%，则给电池充电的电流为______A。其快充功能较为凸显，快充时_____（选填“电压”或“电流”）较大，无线充电主要为电磁感应式，充电器材料使用防火ABS材料，它们的密度为0.95g/cm3，一个充电器大约需要15cm3的防火ABS材料，则这个充电器的防火材料质量约为_____g。提升练习不变 电磁波 0.12电流9 14.25 提升练习（1）华为P70手机处于信号极差的环境下仍能够利用电磁波进行卫星通讯，这种波在空气中传播时遇到障碍物反射回来时速度不变。该波从手机到距地面36000km的卫星至少需要的时间为  （2）不计能量损失，若在20min内可快速充电60%，则给电池充电的电流为其快充功能较为凸显，快充时电压不变，电流较大。这个充电器的防火材料质量约为m=ρV=0.95g/cm3×15cm3=14.25g