第二十一章 电磁波及其应用（复习课件）-2025-2026学年九年级物理全一册（人教版2024）

物理九年级全一册 •人教版2024单元复习第二十一章 电磁波及其应用 　　2020 年 7 月 23 日，长征五号遥四运载火箭搭载着中国火星探测器天问一号从海南文昌航天发射场升空。经过半个多小时的飞行，探测器成功与火箭分离，并进入地火转移轨道，开启了奔向火星的旅程。在数亿千米的漫长旅途中，天问一号探测器多次调整姿态和改变轨道，还要向遥远的地球发回照片。科学家通过电磁波控制探测器的航行，探测器也是通过电磁波与遥远的地面联络、传递信号的。下面，我们就来研究这神奇的电磁波吧！1.了解电磁波的产生和传播，知道电磁波的波长、频率和电磁波在真空中的传播速度。初步了解不同频率范围的电磁波及其应用。能利用电磁波的相关知识解释生活中的有关现象。2.经历电磁波的产生和传播的演示实验过程，培养实验观察与分析解释的能力。3.了解无线电广播信号、电视信号和移动通信信号发射和接收的大致过程，能解释利用电磁波通信中的有关现象。4.初步了解卫星通信和光纤通信的原理，能解释有关现象。11.经历水流导光的实验过程，发展科学探究能力。12.了解通信方式的变革为人类生活带来的便利，体会物理学对社会发展的促进作用。电磁波及其应用电磁波的海洋电磁波的产生迅速变化的电流会在空间激起电磁波广播、电视和移动通信卫星通信和光纤通信特征波长频率波速光是一种电磁波。不需要介质，真空也能传播。电磁波的传播电磁波大家族电磁波谱不同频率范围的电磁波及其应用电磁波可以用于传递信息和能量。无线电广播信号的发射和接收电视信号的发射和接收移动通信信号的发射和接收信号的发射：广播电台信号的接收：收音机图像信号的传播和接收声音信号的传播和接收移动电话的工作原理基地台无线电话卫星通信光纤通信微波通信微波的波长范围和频率范围微波中继站微波通信的优缺点卫星通信同步卫星三颗同步卫星实现全球通信卫星通信光导纤维光在光导纤维中传播光纤通信的优点谢谢聆听第1节 电磁波的海洋电磁波是怎样产生的1.实验：体验电磁波的产生实验器材收音机、钢锯条、导线、灯泡、电池、 电流表等实验原理收音机能接收到电台发出的电磁波，也可以接收其它元件产生的电磁波。当收音机发声时，如果接收到了其他电磁波，此时接收到的电台的声音就会被干扰。实验过程　　将电池组、灯泡利用导线串联起来，将钢尺以1.5cm 为间隔贴上电工胶布。打开收音机，在调幅（AM）模式下，调至无节目的位置，调大音量。用夹子将导线一端与钢锯条头部夹住，导线另一端在钢尺表面反复滑过。观察灯泡亮灭的变化，仔细听收音机，感知声音的变化及其规律。实验分析实验结论1.电流连续不变时，收音机_____(选填有”或“没有”)接收到电磁波。2.电流迅速变化时，收音机发出咔咔声，说明收音机____(选填“有”或“没有”)接收到电磁波。没有有导线中电流的迅速变化，会在空间产生电磁波。　　与水波、声波的形成类似，上面的实验中导线与电池时断时续地接触，产生迅速变化的电流，电能生磁、磁能生电，变化的电流在空间激起（产生）电磁波。2.电磁波的产生电磁波是怎样传播的1.电磁波的电磁波的几个要素①波长：在一列水的传播中，凸起的最高处叫做 。凹下的最低处叫做　　。临近的两个波峰(或波谷)的距离叫做 ，用字母λ表示，单位：米（m）。②频率：1s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少，用字母 f 表示。a. 单位：赫兹(Hz)　　千赫(kHz)　　兆赫(MHz)b. 换算关系：1MHz = 　 kHz 　　1kHz = 　 Hz波峰波谷波长103103③波速：用来描述波传播快慢的物理量叫作　　 。单位：米/秒。电磁波的传播速度用字母c来表示。真空中传播速度为：c =2.99792458 ×108 m/s；空气中传播速度为：接近真空光速。波速2.实验：真空罩中的手机能接到电话吗？　　把一部手机放在真空罩中，抽掉空气后，给这部手机打电话。这部手机能接到电话吗？实验现象手机在真空中，仍然可以通话，说明其仍然可以接收到罩外传给它的电磁波。实验结论电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质。1.电磁波谱2.不同频率范围的电磁波及其应用电磁波可以用于传递 和 。信息能量【例题1】如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量调大。取一节干电池和一根导线，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极快速摩擦，使它们时断时续地接触，会听到收音机中传出“喀喀”声。关于这个实验，下列说法错误的是（　　）A．这个实验对电池有损害，最好用旧电池来做B．迅速变化的电流能够产生电磁波C．收音机可以接收电磁波信号D．收音机接收的是导线的另一端与电池的正极快速摩擦而产生的声音D解：A、将导线的一端与电池的负极相连，另一端与电池的正极快速摩擦，使它们时断时续地接触，这样会损伤电池，故A正确；B、先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与正极摩擦，使它们时断时续地接触，电路中有时断时续的电流出现，迅速变化的电流产生了电磁波，产生的电磁波被收音机接收到，听到“咔咔”的声音，故B正确；C、收音机接收到的声音是通过电磁波传播的，故C正确；D、收音机接收的是导线的另一端与电池的正极快速接触而产生的电流变化，即电磁波，故D错误。故选：D。【例题2】如图所示是课本中的四个实验，关于其对应的实验结论，下列说法中正确的是（　　）①通电导体周围有磁场②乙图说明重力势能和动能可相互转化③丙图说明通电导体在磁场受到力的作用④丁图说明超声波的存在A．①③ B．②④ C．①② D．只有③正确C解：①图中是奥斯特实验，说明通电导体周围有磁场，故①正确；②滚摆是重力势能和动能相互转化的机械，通过实验可知重力势能和动能可以相互转化，故②正确；③此装置是研究闭合电路的一部分导体在做切割磁感线运动时，会产生感应电流，是电磁感应现象，不是通电导体在磁场受到力的作用，故③错误；④将导线一端与干电池一极固定，用导线另一端在干电池另一极上摩擦，会在收音机中听到噪音，说明产生了电磁波，不是超声波；故此图是研究电磁波产生条件的实验，故④错误。综上所述：①②正确，③④错误。故选：C。【例题3】（2025•绵阳二模）我国于2018年和2024年先后发射了鹊桥号和鹊桥二号中继星，“架起了”地球与月球背面通信的“天桥”。相比于鹊桥号，鹊桥二号距月球更近（如图所示），采用了反射率更高的镀金钥丝天线。鹊桥号、鹊桥二号进行信号传输利用的是（　　）A．超声波 B．红外线 C．紫外线 D．电磁波D解：地月之间距离很长，鹊桥号要时刻与地球保持通信，需要鹊桥二号中继卫星进行信号转发，该通信利用电磁波传递信息，故ABC不符合题意，D符合题意。故选：D。【例题4】2018年6月18日，在北京海淀区的京东上地配送站，无人车取代了配送小哥开始运送商品，无人车在送货过程中，由雷达+传感器进行360度环境监测，自动规避道路障碍与往来车辆行人，能识别红绿灯信号并做出反应，如图所示，下列说法中正确的是（　　）A．无人车工作时提供动力的电动机，其工作原理是与汽油机相同B．其雷达+传感器与终端服务器和客户联系靠的是超声波C．无人机内部的核心“芯片”是用半导体材料制作的D．无人机前面的两只“大眼睛”相当于放大镜C解：A、电动机的工作原理是通电导线在磁场中受到力运动，汽油机是将内能转化为机械能的机械，两者原理不同，故A错误；B、雷达传感器是利用发射电磁波和接收障碍物反射回来电磁波的时间差来测定障碍物距离的，故B错误；C、无人机内部的核心“芯片”是用半导体材料制作的，故C正确；D、无人机前面的两只“大眼睛”是摄像机，相当于照相机的镜头，故D错误。故选：C。变化的电场会产生磁场（即电流会产生磁场），变化的磁场则会产生电场。电磁波的产生变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波。1. 电磁波产生的条件：迅速变化的电流的周围会产生电磁波。2. 电磁波产生的原理：电磁波的传播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。广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的。注意对比，通常听到的声音是通过空气这种介质传播的。【例题5】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、微波和无线电波都是电磁波B．人眼可以看到波长为5.70×10-7m的电磁波C．相比紫外线，红外线更容易被物体吸收并转化为内能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D解：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；B．由图可知，可见光的光谱在400nm～700nm之间，波长为5.70×10-7m=570nm,在可见光的光谱范围之内，所以人眼可以看到波长为5.70×10-7m的电磁波，故B正确；C．红外线显著的作用是热作用，相比紫外线，红外线更容易被物体吸收，转化为物体的内能，故C正确；D．由图可知，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。故选：D。【例题6】图1为可见光的波段示意图。某款光敏电阻（LDR）在无光照时的电阻为R，在波长为540nm的光照射时的阻值只有无光照时的百分之一，将两个这样的LDR连接成图2电路，则（　　）A．通过R1的电流比R2的电流小B．波长为540nm的光比红光的频率高C．R1的功率比R2的功率小D．波长为540nm的光在真空中传播速度比红光快空中传播速度比红光快B解：AC．两电阻串联，根据串联电路的电流的规律，通过R1的电流等于R2的电流，由光照射时的阻值只有无光照时的百分之一，故R1的电阻大于R2的电阻，根据P=I2R可知，R1的功率比R2的功率大，故AC错误；B．根据图表可知，红光的频率在622～760nm之间，根据c=λf,即速度一定时，波长与频率成反比，故波长为540nm的光比红光的频率大，故B正确；D．光的传播速度只与介质有关，与频率无关，故波长为540nm的光在真空中传播速度与红光相同，故D错误。故选：B。【例题7】英国科学家研究发现，用特定波长的红光持续照射人体背部15min,可明显刺激人体线粒体，增加葡萄糖消耗，降低血糖水平。该技术有望用来帮助糖尿病患者通过非药物方式降低血糖。该红光的波形图如图所示，已知OA=AB=BC=CD=335nm,则该红光的波长为（　　）A．335nm,合3.35×10-4m B．335nm,合3.35×10-7mC．670nm,合6.70×10-4m D．670nm,合6.70×10-7mD解：波长指的是振动一个完整周期时，在传播方向上移动的距离。在图像上，波长为OB的长度，即335nm×2=670nm。而1nm=10-9m,代入得到670nm=6.70×10-7m。故选：D。电磁波家族及其应用1.分类：电磁波按波长可分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。2.无线电波：通常用于广播、电视和移动电话的频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫做无线电波。无线电波又可以分为长波、中波、短波和微波。3.应用：无线电波：用于广播、电视和移动电话无外线：家电的遥控器微波：可用来加热食品紫外线：杀菌X射线：医学上用来做透视检查γ射线：金属探伤电磁波的波长、波速、频率1.不同电磁波在真空中的波速相同，波长与频率成反比。2.任何频率的电磁波都能在真空中传播，且传播速度都等于光速。3.电磁波的波长、频率、波速的含义与声波的相同，但数值不相等，传播条件不同，理解时切勿混淆。第2节 广播、电视和移动通信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　　　　 完成。广播电台高频振荡器：产生高频电流。　　　调制器：将音频电信号加载到高频电流上。话筒：将声信号转换成电信号。　　天线：产生电磁波将高频载波信号发射到空中。2. 无线电广播信号的接收由　　　完成。收音机调谐器：选择需要电台的载波信号。　解调器：产从载波信号中复原音频信号。天线：接收各种各样的电磁波。　　　扬声器：将音频信号转换成声音。电视信号的发射和接收1.电视信号的发射过程摄像机：把图像转换成电信号。　解调器：发射机：把电信号加载到高频电流上。话筒：将声信号转换成电信号。　天线：产生电磁波将高频载波信号发射到空中。2.电视信号的接收过程接收机：把图像转换成电信号。　　　显示器：把图像信号还原成图像。移动通信信号的发射和接收1. 手机既是无线电发射台又是无线电接收台。①工作原理：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：移动电话发射频率不大，它和其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接，这种固定的电台叫做基站。2. 手机和手机之间以及手机和座机之间的交流3.无绳电话座机和手机间没有电话线相连，靠无线电波沟通，座机接在市话网上，相当于一个小型基站，手机不能离座机太远。 【例题8】2017年3月，在北京人民大会堂召开的全国两会圆满结束，“开放的大门不关，改革的脚步不停”，这是今年全国人民两会上最强的声音，全国人民通过收听广播、观看电视了解两会的消息，倍感振奋。关于广播和电视信号，下列说法正确的是（　　）A．广播信号是超声波 B．广播信号是次声波C．电视信号是电磁波 D．电视信号是声波C解：广播信号和电视信号都是利用电磁波来传递信息的，故C正确，ABD错误。故选：C。【例题9】舞蹈诗剧《只此青绿》舞绘“千里江山图“，以翩跹舞姿勾勒出了如诗如画的山河图景，讲述了一段跨越古今的艺术传奇。“静待”“望月”“落云”“垂思”“独步”“险峰”“卧石”等造型动作铺陈在舞台，一呼一吸，尽是山河。下列说法中正确的是（　　）A．舞台下的观众听到的舞曲是通过空气传播的B．舞台下的观众主要通过音调判断出古琴的伴奏声C．节目的画面和声音通过超声波传递给电视机D．电视机前的观众利用了光的反射看到节目的画面A解：A、舞台下的观众听到的舞曲是通过空气传播的，故A正确；B、舞台下的观众主要通过音色判断出伴奏是古琴演奏的，故B错误；C、节目的画面和声音通过电磁波传递给电视机，故C错误；D、打开的电视机本身是光源，不是靠反射光，因此，电视机前的观众能从不同的方向看到舞者是因为光的直线传播形成的，故D错误。故选：A。无线电广播信号的发射和接收 无线电广播的发射由广播电台完成；接收由收音机完成。①发射过程话筒：把播音员的声音信号转换成电信号。调制器：把音频电信号加载到高频电流上。天线：通过天线发射到空中。②接收过程天线：接收到各种各样的电磁波。调谐器：转动调谐器的旋钮，即选台，可以从中选出特定频率的信号。检波器：收音机内的电子电路再把音频信号从中取出来。扬声器：把音频信号转换成声音。电视信号的发射和接收电视用电磁波传递图象信号和声音信号。①声音信号的产生、传播、接收跟无线电广播的工作过程相似。②图象信号的工作过程是：a. 发射摄像机：把图象变成电信号。发射机：把电信号加载到频率很高的电流上。天线：能过发射天线发射到空中。b. 接收天线：电视机的接收天线把这样的高频信号接收下来。电视机：通过电视机把图象信号取出并放大。显像管：把它还原成图象。第3节 卫星通信和光纤通信卫星通信1.微波通信微波波长较短，频率较高。一定时间内可以传递更多信息。①微波的波长范围和频率范围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。微波的频率在30MHz~3×105MHz之间。②微波中继站由于微波大致沿直线传播，所以要想让它沿地球表面传播就要设　　　。通常每隔　　　左右就要建设一个微波中继站，把上一站传来的微波信号处理后，再发射到下一站去，这就像接力赛跑一样，一站传一站，经过很多中继站可以把信息传递到远方。 50km中继站③微波通信的优缺点2. 同步卫星①同步卫星：地球同步卫星是指在地球同步轨道上自西向东运行的人造卫星。从地面上看，它们好像悬挂在空中静止不动。②三颗同步卫星就可以实现全球通信天线A向卫星发射电磁波；卫星作为中继站，将接收到的电磁波进行处理，发送给天线 B，并转发给另一颗卫星；另一颗卫星再发送给天线C。通过这个通信网络，地球上几乎任意一个地方都可以将信息即时发往世界各地，在一瞬间传遍全球。3.卫星通信利用卫星来发射和接收电磁波信号的应用非常广泛。且拥有远距离传递信息、通信容量大、干扰小、质量好、功效高等优点。　　光也是一种电磁波。与短波、微波相比，光的频率更高。从理论上讲，如果用光来通信，相同时间可以传递更多的信息。这个设想直到激光器诞生后才得以实现。1960年，美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生频率单一、方向高度集中的光——激光。光纤通信1.光导纤维通信用的激光，为了避免干扰和减少能量的损失，要在用专门材料制造的一种纤维中传播，这种纤维称为光导纤维，简称光纤。2.光在光导纤维中传播　　光纤是利用光波（即可见光）传播信号的，光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射后从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。3.光纤通信的优点　　光纤通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。①传输频带极宽，通信容量很大；②光纤衰减小，无中继设备，传输距离远；③频率稳定，信号传输质量高；④光纤抗电磁干扰，保密性好。 【例题10】科技是立国之本，不仅是推动社会进步和经济增长的重要因素，也是国家竞争力的重要体现。下列选项中说法错误的是（　　）A．钱学森被誉为“中国航天之父”，火箭升空——利用了物体间力的作用是相互的B．南仁东被誉为“天眼之父”，天眼是世界上最大口径的射电望远镜——利用了光的折射原理C．孙家栋被誉为“北斗之父”，北斗卫星导航系统——通过接受和反射电磁波传递信息D．袁隆平被誉为“杂交水稻之父”，“稻花香里说丰年”——分子不停地做无规则运动B解：A．火箭点火向下喷出气体，给气体一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，火箭受到一个向上的力，所以火箭向上运动，故A正确；B．天眼是世界上最大口径的射电望远镜——“中国天眼”相当于一个巨大的凹面镜，对光线有会聚作用，利用了光的反射原理，故B错误；C．北斗卫星导航系统——通过接受和反射电磁波传递信息，故C正确；D．“稻花香里说丰年”——属扩散现象，是香气的分子在空气中做无规则运动引起的，故D正确。故选：B。【例题11】2024年是中国全面接入互联网30周年，也是AI引领科技变革爆发的元年。关于卫星互联网通讯。下列说法正确的是（　　）A．卫星通信是利用超声波传递信息的B．电磁波不能在真空中传播C．光纤通信是利用光在光纤中进行多次反射来传递信息的D．电磁波在空气中的传播速度为340m/sC解：A.卫星通信是利用电磁波传递信息的，故A错误；B.电磁波可以在真空中传播，故B错误；C.光纤通信是利用光在光纤中进行多次反射来传递信息的，故C正确；D.电磁波在空气中的传播速度为3×108m/s,故D错误；故选：C。【例题12】生活中物理知识无处不在，例如：在光纤通信中，激光信号经漫长而曲折的线路，从发射端靠光纤壁持续地　　　（选填“直线传播”、“反射”或“折射”）到达接收端，这样就把信息传到远方；LED灯是一种新型的高效节能光源，它的核心元件是发光二极管，二极管是由　　 　材料制成的。 反射 半导体解：在光纤通信中，激光信号经漫长而曲折的线路，从发射端靠光纤壁持续地反射到达接收端，这样就把信息传到远方；LED灯是一种新型的高效节能光源，它的核心元件是发光二极管，二极管是由半导体材料制成的。故答案为：反射；半导体。【例题13】我国光缆通讯发展十分迅速。光从光导纤维的一端射入，从另一端射出，这样就可以把它携带的信息传到远方（如图），其原理应用了光的（　　）A．色散 B．折射 C．反射 D．直线传播 C解：光从光导纤维的一端射入，从另一端射出，这样就可以把它携带的信息传到远方（如图），其原理应用了光的全反射，故C符合题意，ABD不符合题意。故选：C。1.概念：利用地球同步通信卫星作微波中继站，把地面站送来的信号接收，并进行放大，然后转发给另外的地面站，实现信息的传递。2.卫星通信系统由通信卫星、地面站、和传输系统组成，在地球周围均匀地布置3颗同步卫星，就可以实现全球通信。卫星通信1.概念：利用携带信息的激光从光导纤维的一端射入，经内壁多次反射，从另一端射出．这样就把它携带的信息传递到了远方，这种通信方式叫做光线通信。2.光导纤维：是很细的玻璃丝，它有内、外两层，由于内外层的折射本领不一样，光在光纤中通过时，发生全反射，光就不会跑到外层了。光纤通信复习思路总结电磁波的产生和传播。无线电广播及电视信号的发射和接收过程。卫星通信与光纤通信认识·数字通信和模拟通信。·电磁波的波长、波速和频率。·光纤通信的原理。理解运用电磁波的应用。广播和电视信号的发射接收。谢谢聆听谢谢聆听