高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册无线电波的发射和接收同步测试题

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【同步练习-解析】
一、单选题
1．电磁波给人类生活带来日新月异变化的同时，也带来了电磁污染。长期使用如图所示的通信装置，会对人体健康产生影响的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】ABD．选项A、B、D中的图片都是固定电话，只是样式不同，固定电话是利用电现象和声现象之间的联系来工作的，不会对人体健康产生影响；
C．选项C中的图片是移动电话，移动电话是利用电磁波来工作的，过量的电磁波会造成电磁辐射，对人体造成伤害。
2．如图所示，2020年11月13日，万米深潜器“奋斗者号”再次深潜至地球的最深处——马里亚纳海沟。借助无线电波、激光等传输信号，实现深潜器舱内和海底作业的电视直播。下列选项正确的是（ ）
A．无线电波属于电磁波
B．将图像、声音等信号加载到高频电磁波上的过程叫解调
C．信号传输到电视台实现直播的过程中无时间延迟
D．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在，带来了通信技术的快速发展
【答案】A
【解析】A．无线电波和激光都是电磁波，故A正确；
B．将图像、声音等信号加载到高频电磁波上的过程叫调制，故B错误；
C．信号传输是由经通信卫星传到电视台实现直播的，信号都有一定的传输速度，所以传输中会有时间延迟，故C错误；
D．麦克斯韦预言电磁波的存在，而赫兹由电火花实验证实了电磁波的存在，故D错误。
3．使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。蓝牙通信的电磁波（ ）
A．是蓝光
B．波长比手机通信的电磁波短
C．在真空中的传播速度大小为
D．在真空中的传播速度比手机通信的电磁波速度小
【答案】B
【解析】A．蓝牙通信用的电磁波不在可见光频率范围内，不是光信号。故A错误；
B．蓝牙通信比手机通信的电磁波频率高，波长短。故B正确；
C．电磁波在真空中的传播速度约为。故C错误；
D．蓝牙通信和手机通信使用的都是电磁波，在真空中传播速度相同。故D错误。
4．如图为磁共振无线充电的示意图，当接收电路的固有频率与发射电路线圈产生的磁场振动频率一致的时候，产生磁共振，从而进行能量的传递。该过程类似于无线电发射与接收环节中的（ ）
A．调幅B．调频C．调谐D．解调
【答案】C
【解析】电子调谐是指调节一个振荡电路的频率使它与另一个正在发生振荡的振荡电路（或电磁波）发生谐振，所以C正确；ABD错误；
5．电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害。《环境电磁波卫生标准》等法规规定：当电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不超过0.15W/m2时，对人体没有任何影响。某办公区域内采用如图所示的无线路由器，若它的电磁辐射功率是7.5W，则人体与该装置的安全距离至少为（ ）
A．2.0mB．3.0mC．4.0mD．6.0m
【答案】A
【解析】设人体与该装置的安全距离至少为x，则
解得 x≈2.0m
6.预碰撞安全系统是智能技术在汽车安全性上的重要应用。如图所示，后车系统配备的微波雷达发射毫米级电磁波（毫米波），并利用传感器和电子控制单元对前车反射的毫米波进行收集与运算，当系统判断有可能发生碰撞时会发出蜂鸣并显示警示信号，则（ ）
A．毫米波的频率比可见光高
B．毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象
C．后车发射的毫米波频率高于被前车反射后接收到的频率
D．前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应电流
【答案】D
【解析】A．从电磁波谱的顺序可知毫米波的频率比可见光低，故A错误；
B．毫米波的波长远小于车的大小，所以遇到前车时不会发生明显衍射现象，故B错误；
C．被前车反射后的电磁波，相当于接收者在靠近波源导致频率变大，故C错误；
D．系统判断有可能发生碰撞时会发出蜂鸣并显示警示信号，说明前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应电流，故D正确。
7．下列情景中关于电磁波特性和应用的描述，正确的是（ ）
A．手机通话时涉及的波既有电磁波又有声波
B． “CT”利用紫外线检查多种疾病
C． “B超” 中的超声波属于电磁波
D．遥控器发出的红外线有很高的穿透本领
【答案】A
【解析】A．手机通话时涉及的波既有电磁波又有声波，A正确；
B．“CT”利用X线束对身体部位进行扫描，检查多种疾病，B错误；
C．“B超” 中的超声波属于声波，C错误；
D．遥控器发出的红外线，频率比可见光低，波长长，穿透本领较弱，D错误；
8．如图为公交车上车时刷卡的情景，当听到“嘀”的声音，表示刷卡成功。刷卡所用的IC卡内部有电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。刷卡时，读卡机向外发射某一特定频率的电磁波，IC卡内的LC振荡电路产生电谐振，线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是（ ）
A．读卡机发射的电磁波不能在真空中传播
B．IC卡是通过X射线工作的
C．读卡机在发射电磁波时，需要进行调谐和解调
D．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据的功能
【答案】D
【解析】A．电磁波能在真空中传播，故A错误；
B．IC卡工作肯定不是依靠X射线，X射线的辐射能量较大，长时间接触对人体有害，故B错误；
C．读卡机发射的电磁波到IC卡的距离很近，所以不需要进行调谐和解调，故C错误；
D．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据的功能，故D正确。
9．高原冰雪探测雷达系统简称为雪深雷达，是2020珠峰高程测量的主力设备之一，主要利用天线发射和接收高频电磁波来探测地面雪深。通过雪深雷达探测获得珠峰峰顶冰雪层厚度，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．雷达利用电磁波的干涉特性工作
B．电磁波从空气进入冰雪层，传播速度会变大
C．电磁波从空气进入冰雪层，频率会减小
D．在电磁波中，电场和磁场随时间和空间做周期性变化
【答案】D
【解析】A．电磁波和声波一样，遇到障碍物反射，雷达利用电磁波的反射特性工作，故A错误；
B．电磁波在空气中的传播速度大于在冰雪中的传播速度，故B错误；
C．电磁波的频率由波源决定，与介质无关，故C错误；
D．电磁波电场和磁场随时间和空间做周期性变化，故D正确。
10．网络使用的无线电波通信频率是以上的超高频段和极高频段，比目前通信频率在间的特高频段的网络拥有更大的带宽和更快的传输速率，如图所示网络的传输速率是网络的50~100倍。与网络相比（ ）
A．信号的波长更长
B．信号的传播速度更大
C．信号相同时间内能传递更大的信息量
D．信号的衍射更明显，因此基站搭建更稀疏
【答案】C
【解析】A．因5G信号的频率更高，则波长更小，故A错误；
B．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B错误；
C．5G信号的带宽更大，并且由于5G信号频率更高，根据
可知光子能量更大，故相同时间内传递的信息量比4G更大，故C正确；
D．由于5G信号的频率更高，则波长小，其衍射更不明显，因此基站搭建更密集，故D错误。
11．如图所示，2022年3月23日下午，神舟十三号乘组航天员在中国空间站成功上了“天宫课堂”第二课。航天员太空授课的画面通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A．法拉第根据电磁场理论预言了电磁波存在
B．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在
C．电视机、收音机和手机接受的信号都属于电磁波
D．电磁波不可以在真空中传播
【答案】C
【解析】A．麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波存在，故A错误；
B．德国物理学家赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故B错误；
C．电视机、收音机和手机接受的信号都属于电磁波，故C正确；
D．电磁波可以在真空中传播，故D错误。
12．无线电波的发射和接收离不开天线。如图甲、乙、丙所示，LC振荡电路逐步成为开放电路，电场和磁场就可以分散到更大的空间，这样就形成了天线。手机作为常用的通讯工具同样也需要天线来接收和发射信号。早期的手机有长长的天线，现在逐渐内置到手机内部。实践中发现当天线的长度大约等于无线电波波长的时，收发电磁波的能力最好。曾经有手机将外壳的金属边框设计成天线，既提升收发信号效果，又节省了手机的内部空间。随着5G时代的来临，信号频率进一步提升，对天线设计的要求更加复杂。下列关于手机发射与接收无线电波的说法正确的是（ ）
A．只有特定频率的无线电波才能在天线上产生振荡电流
B．与4G相比，5G使用的电磁波传播速度更大
C．手机信号的频率估计在10MHz左右
D．手机天线在发射信号时，天线上会有电荷出现，且周期性变化
【答案】D
【解析】A．手机对特定频率的无线电波产生的振荡电流最大，其他频率的产生的振动频率较小，A错误；
B．电磁波的传播速度与光速相同，与电磁波的频率无关，B错误；
C．手机金属边框长度几十厘米，因此无线电波长在几米数量级，根据
可知手机信号的频率估计在100MHz左右数量级，C错误；
D．手机天线在发射信号时，天线上会形成LC振荡电路，因此会有电荷出现，且周期性变化，D正确。
13．5G技术是“第五代移动通信技术”的简称，采用了3300~5000MHz（1M=106）频段的无线电波，某发射5G无线电波的LC电磁振荡电路如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．无线电波的频率越大，在真空中传播的速度越大
B．5G通信技术采用的无线电波属于毫米波
C．图示时刻，电感线圈储存的磁场能正在增加
D．图示时刻，电容器两极板带的电荷量正在增加
【答案】D
【解析】A．无线电波在真空中传播的速度都等于光速，故A错误；
B．5G通信技术采用了3300~5000MHz（1M=106）频段的无线电波，由可知5G通信技术采用的无线电波属于厘米波，故B错误；
CD．图示时刻，电容器正在充电，磁场能转化为电场能，所以电感线圈储存的磁场能正在减小，电容器两极板带的电荷量正在增加，故C错误，D正确。
14．5G是指第五代通信技术，采用频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是。5G相比4G技术而言，其数据传输速度提升了数十倍，容量更大，时延大幅度缩短到1毫秒以内，为产业革命提供技术支撑。根据以上内容结合所学知识，判断下列说法正确的是（ ）
A．4G信号是纵波，5G信号是横波
B．4G信号和5G信号相遇能发生干涉
C．4G信号比5G信号更容易发生衍射
D．4G信号比5G信号在真空中的传播速度更小
【答案】C
【解析】AD．无论是4G信号还是5G信号，都是电磁波，都是横波，且在真空中的传播速度都为光速，AD错误；
B．4G信号和5G信号的频率不同，则相遇时不能发生干涉，B错误；
C．4G信号的频率较小，由
波长较长，则4G信号比5G信号更容易发生衍射，C正确。
15．关于电磁波的发射和接收，下列说法中不正确的是（ ）
A．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波
B．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的
C．当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强
D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程
【答案】B
【解析】A．音频电流的频率比较低，需放大后搭载到高频电磁波上，故A正确，不符合题意；
B．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是开放电路，故B错误，符合题意；
C．当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强，故C正确，不符合题意；
D．解调就是从调频或调幅的高频信号中把音频、视频等调制信号分离出来的过程，要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程，故D正确，不符合题意。
本题选错误的，故选B。
16．隐形飞机的原理是在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击。根据你所学的物理知识，判断下列说法正确的是（ ）
A．运用隐蔽色涂层，无论距你多近的距离，你也不能看到它
B．使用吸收雷达电磁波的材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现
C.使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流
D．主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现和攻击
【答案】B
【解析】A.雷达向外发射电磁波，当电磁波遇到飞机时就要发生反射，雷达通过接收反射回来的电磁波，就可以测定飞机的位置，飞机运用隐蔽色涂层后还要反射电磁波，故A错误；
B．使用吸收雷达电磁波的材料，可以减少电磁波的反射，故B正确；
C．使用吸收雷达电磁波涂层后，机翼为导体，根据电磁感应知识可知，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上仍会产生感应电流，故C错误；
D．发动机、喷气尾管等采取隔热、降温等措施后仍会反射电磁波，故D错误。
17．最新车载GPS导航仪通过与导航卫星互相传递信息，确定汽车所处的准确位置，并在电子地图上显示出来（如图所示），为汽车驾驶员导航，下列有关说法正确的是（ ）
A．导航卫星发射的电磁波比光的传播速度慢
B．导航仪上的移动电话通过电流传递信息
C．导航卫星发射的电磁波不能在真空中传播
D．导航仪与导航卫星通过电磁波传递信息
【答案】D
【详解】A．电磁波和光的传播速度是一样的，选项A错误；
B．导航仪上的移动电话也是通过电磁波来传递信息的，选项B错误；
C．电磁波可以在真空中传播，选项C错误；
D．导航仪和导航卫星是通过电磁波来传递信息的，选项D正确。
18．2022年3月23日“天宫课堂”第二课在我国空间站开讲。信息从空间站到地面的传输采用（ ）
A．光纤B．无线电波C．声音D．红外线
【答案】B
【解析】太空中为真空，信息从空间站到地面的传输采用无线电波。故ACD错误，B正确。
二、多选题
19．如今共享单车随处可见，与大多山地自行车相比，共享单车具有以下特点：①质量更小更轻便；②科技含量更高，携带GPS模块和SIM卡便于定位和传输信息；③每辆车自带二维码，以方便手机扫描进行连接；④自行车可通过车轮转动给车内电池进行充电。根据以上信息，下列说法不正确的是（ ）
A．共享单车比山地自行车惯性更大更容易改变运动状态
B．App上定位共享单车位置信息须通过人造通讯卫星
C．共享单车和手机之间是靠电磁波传递信息
D．共享单车内部电源的充电是利用电磁感应原理实现的
【答案】BCD
【解析】A．共享单车质量小，惯性小。A错误；
B．GPS模块通过人造卫星定位，所以App上定位共享单车位置信息须通过人造通讯卫星。B正确；
C．共享单车和手机之间是靠电磁波传递信息。C正确；
D．自行车可通过车轮转动给车内电池进行充电，利用电磁感应原理将动能转化为电能。D正确。
20．图为小罗同学用手机收听“FM97.5衢州交通音乐广播”的软件界面截图，下列说法正确的是（ ）
A．FM97.5电磁波的波长约为
B．真空中的电磁波比的电磁波传播速度更快
C．FM97.5在信号调制的过程中载波的振幅不变
D．为了能接收到FM107.5的信号，在其他条件不变的情况下需要增大接收模块的电容
【答案】AC
【解析】A．根据波速公式得
A正确；
B．真空中的电磁波与的电磁波传播速度一样，均是光速。B错误；
C．FM97.5在信号调制的过程中，载波的频率变化，振幅不变。C正确；
D．信号频率增大，根据振荡电路频率公式 可知，需要减小接收模块的电容。D错误。
21．有一种多功能LED限速牌，如图所示，没有车通过的时候，它显示出该路段的限速值。当有车通过时，它显示出该车的车速，并根据该车是否超速给出提示，这是雷达在生活中的一种应用。下列说法正确的是（ ）
A．该雷达只需发送一次电磁脉冲就能知道车的速度
B．该雷达至少要发送两次电磁脉冲才能知道车的速度
C．该雷达只需发送一次电磁脉冲就能知道车离雷达的距离
D．该雷达必须发送两次电磁脉冲才能知道车离雷达的距离
【答案】BC
【解析】CD．电磁脉冲测距的基本原理是，在测距点向被测目标发射一束短而强的电磁脉冲，电磁脉冲到达目标后会反射回一部分被光功能接收器接收，假设目标距离为L，电磁脉冲往返的时间间隔为t，光速为c，则测距公式为，故C正确，D错误；
AB．电磁脉冲测速是基于测距原理实现，即以一定时间间隔连续测量目标距离，用两次目标距离的差值除以时间间隔就可得知目标的速度值，故该雷达至少要发送两次电磁脉冲才能知道车的速度，故A错误，B正确；
22．以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波
B．“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波
C．“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现
D．“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程
【答案】BD
【解析】A．由题知，“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声音通信，由下而上，故信息载体属于纵波，故A错误；
B．由题知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过水声音通信，由左向右，故信息载体属于横波，故B正确；
C．因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁通信来实现，故C错误；
D．在传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D正确。
23．下面甲乙两图是发射和接收无线电波的过程示意图，关于无线电波的发射和接收，下列说法正确的是（ ）
A．甲图是无线电波的发射过程，乙图是无线电波的接收过程
B．甲图是无线电波的接收过程，乙图是无线电波的发射过程
C．甲图中波形①到②的过程叫解调，乙图中③到④的过程叫调制
D．接收到的无线电波的波形是④，发射的无线电波波形是⑤
【答案】BC
【解析】AB．观察发现，甲图是接收电波后经过处理后转化为声音的过程，乙图是将声音经过处理后转化为电波发射的过程，故A错误，B正确；
C．甲图是无线电波的接收过程，①到②的过程叫解调，乙图是无线电波的发射过程，乙图中③到④的过程叫调制，故C正确；
D．波形③和波形⑤经过调制后，形成波形④，发射的无线电波波形是④，故D错误。
24．在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，调制分调幅和调频两种。如图甲所示有A、B两幅图，在收音机电路中天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送到下一级，需要把高频成分和低频成分分开，只让低频成分输入下一级，如果采用如图乙所示的电路，图中虚线框a和b内只用一个电容器或电感器。以下关于电磁波的发射和接收的说法中，正确的是（ ）
A．在电磁波的发射技术中，图甲中A是调幅波
B．在电磁波的发射技术中，图甲中B是调幅波
C．图乙中a是电容器，用来通高频，阻低频，b是电感器，用来阻高频，通低频
D．图乙中a是电感器，用来阻交流，通直流，b是电容器，用来通高频，阻低频
【答案】AC
【解析】AB．调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载，故题图A、B中A为调幅波，B为调频波，故A正确，B错误；
CD．根据交流电路中电容器的通高频阻低频和电感线圈的通低频阻高频作用可知，元件a要让高频信号通过，阻止低频信号通过，故元件a是电容较小的电容器，元件b要让低频信号通过，阻止高频信号通过，故元件b是高频扼流圈，故C正确，D错误。