课程解读

一、学习目标：

1. 了解电话的工作原理及信号转化；

2. 了解电磁波的产生和传播；

3. 知道电磁波在真空中的传播速度及电磁波的波长、频率和波速的关系；

4. 了解卫星通信、光纤通信、网络通信的基本原理；

5. 了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。

二、重点、难点：

电磁波的传播和应用

三、考点分析

此部分内容在中考物理中的要求如下（本讲内容在中考中不是“必考内容”，常隔年考查）：

知识点	考纲要求	题型	分值
电话的工作原理	知道	填空、选择题	1~4分
电磁波的传播	知道	填空、选择题
电磁波的波长、频率和波速的关系	知道	填空、选择题
电磁波的应用	知道	填空、选择题

知识梳理

一、电话：

组成	话筒、听筒
原理	①话筒：电磁感应；声信号转化为电信号；
	②听筒：电流的磁效应、磁场对电流的作用；电信号转化为声信号；

【说明】1. 电话工作的流程图为：

2. 两大信号：

模拟信号：信号电流的频率、振幅变化情况与声音的频率、振幅变化情况完全一样，模仿声信号的电信号。（一般的电视机、收音机、电话等信号的传输）

缺点：在传输、放大、加工的过程中易失真，从而使传递的信息发生变化。

数字信号：利用数字的组合来代表信息的信号。（数字电视、互联网传输等）

特点：一般只有两个数字，在传输、放大、加工的过程中很稳定，容易编辑。

【补充】了解：电话的发展历程：

【物理人物志】八年级篇：

贝尔：电话； 爱迪生：电灯； 瓦特：蒸汽机；

奥斯特：电生磁； 法拉第：磁生电； 牛顿：光的色散；

伽利略：望远镜； 沈括：磁偏角； 墨子：小孔成像；

安培：安培定则； 焦耳：焦耳定律； 欧姆：欧姆定律；

高锟（美籍华人，2009年诺贝尔物理学奖得主）：首先提出光纤可以用于通讯传输的设想……

二、电磁波的产生与传播

产生	变化的电流产生电磁波
传播	在很多介质中均可传播，在真空中也能传播
速度	在真空中的传播速度用c表示：c＝3×10^8m/s
波长与 频率	c＝λf，其中：λ表示波长，单位是m；f表示频率，单位是Hz；c为真空中的光速c＝3×10^8m/s

【说明】光（包括不可见光）属于电磁波的一种．在真空中电磁波传播得最快，这是宇宙中的极限速度．

【注意】1. 由于真空中的电磁波的速度是个常数，所以波长与频率的关系是：频率越高，波长越短；频率越低，波长越长．

2. 电磁波的频率一般很大，所以常用的频率单位有：KHz和MHz ；1 MHz=10⁶Hz.电磁波的波长有长有短，常用单位有：km 、nm；1nm = 10^－6m。

三、电磁波的应用

1. 电磁波能够传递信息：如卫星电视、互联网、手机、雷达、无线广播等；

【说明】一切无线电都是利用了电磁波来传递信息，特别要注意互联网通过光纤来传递信号，用激光作载体，光属于电磁波的一种，所以光纤（光缆）也是利用电磁波来工作的．

2. 电磁波能够传递能量：如太阳光传递能量、激光手术等．

【补充回顾】看不见的光：

A. 红外线：加热、遥控；

B. 紫外线：杀菌、荧光反应。

四、信息技术与现代通信

现代通信网络主要包括微波通信、卫星通信和光缆（光纤）通信．这些通信方式都是利用电磁波来传递信息的．

【易错点】判断一种通信方式是否是利用电磁波来工作的，一个简单的方法就是看它是否为无线通信（光缆通信除外）．固定电话、有线（闭路）电视从工作站到用户端，是利用电流来传递信息，而不是电磁波．

典型例题

知识点一：电话

例1. 电话机话筒的工作原理:振动引起膜片振动→碳粒疏密变化→ →电流________变化；电话机听筒的工作原理：信号→电磁波 →对膜片的引力大小变化→膜片 →发出声音。

解析：电话机的话筒是将声音信号转化为电流信号的过程，声音信号要转变为变化的电流信号，所以要用声音来改变电路的阻值从而改变电流，以达到声音信号转变为变化的电流信号目的；听筒将对方传来的电流信号转化为声音信号，即扬声器的原理，变化的电流经过线圈产生磁性，与线圈旁的永磁体作用而受力，因电流大小变化导致受力大小变化，扬声器振动的大小不同，把声音还原出来。

答案：话筒的电阻变化 大小 变化 振动

【针对练习1】如图所示是生活中常见的电话机，它主要由_ __和_ _ _组成。现代电话机都使用 信号代替以前的 信号。

解析：本题考查电话机的基本结构：话筒和听筒；电话机之间的联系需通过程控交换机完成连接，数字信号与模拟信号相比，传输时信号不易失真。

答案：话筒 听筒 数字 模拟

【针对练习2】我国是世界上手机用户最多的国家。关于手机，下列说法正确的是（ ）

A. 手机是利用超声波来传递信息的

B. 听筒是利用电磁感应原理工作的

C. 作振动用的电动机利用了磁场对电流有力的作用

D. 手机周围没有磁场不会对别的磁体造成影响

答案：C

知识点二：电磁波及其应用

例2. 在证明磁场的存在时，我们将小磁针放到磁体附近，可以观察到小磁针受到磁场力的作用，其北极所指的方向发生了偏转，由此我们说磁体周围存在着磁场．如何证明电磁波的产生，小墨同学列出以下几种现象，你认为正确的是（ ）

A. 高高耸立的中央电视塔上的天线

B. 在电话机中可以听到对方的声音

C. 电视机上安装的天线

D. 在电池两端用导线迅速通断，可在打开的收音机中听到“咔哒”声

解析：电磁波是看不见摸不着的，我们可从接收到电磁波的仪器所产生的现象来证明电磁波的存在．电视塔上的天线是发射电磁波的；电视机上的天线是接收电磁波的；在电话机中可以听到对方的声音是利用导线中的电流来传递信息；在收音机里听到“咔哒”声，是因为在导线与电池组成的电路中产生了快速变化的电流，变化的电流产生了电磁波，收音机接收了这一电磁波，并把它放大转换成声音，这就是我们听到的“咔哒”声．

答案：D

【针对练习1】下列关于电磁波的说法中，正确的是（ ）

A. 电磁波只能在有介质的空间传播，不能在真空中传播

B. 电磁波在空气中的传播速度约为3×10⁸m/s

C. 由c=λf可知：电磁波的传播速度与频率成正比

D. 电冰箱是利用电磁波来工作的

答案：B

【针对练习2】下列四种波中，哪种波和其余三种波不是同一家族（ ）

A. 光波 B. 电磁波 C. 超声波 D. 无线电波

答案：C

【针对练习3】光是一种 波．图中是某电磁波的波形图，其波长为 m．探月卫星距地球指挥中心约3.9×10⁵km，地球指挥中心向探月卫星发射的指令，经 s到达卫星．

解析：图中显示3个波长为1.5m，所以一个波长为0.5m．根据t=s/v，光的速度为3×10⁸ m/s，得t=1.3s．

答案：电磁 0.5 1.3

知识点三：信息传递

例3. 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. 移动电话的发射功率非常大，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

解析：每一个移动电话都是一个无线电台，它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中；同时它又相当于一个收音机，捕捉空中的电磁波，使用户接收到通话对方送来的信息．移动电话既能接收电磁波，也能发射电磁波；移动电话的体积很小，发射功率不大；它的天线也很简单，灵敏度不高．因此，它和其他用户的通话要靠较大的固定无线电台（基地台）转接；且移动电话是用微波信号与电话网络联系的．

答案：B

【针对练习】如图所示为北斗卫星导航系统示意图,该系统在传递信息的过程中主要依靠（ ）

A. 电磁波 B. 超声波 C. 次声波 D. 光导纤维

答案：A

提分技巧

1. 在传递信息中，电磁波与声波的主要区别为：能否在真空中传播、传播的速度不同；

2. 电磁波的波长、波速和频率的关系为：c=λf ，其中波速c被认为是不变且已知的。

预习导学

初中物理电学综合复习（一）

同步练习

（答题时间：50分钟）

1. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ）

A. 电磁波不能在真空中传播

B. 电磁波在空气中的传播速度约为340m/s

C. 电磁波具有能量

D. 电磁波的频率越低，其波长越短

2. 如图所示,在建国60周年期间,各地群众通过多种方式了解国庆大阅兵的信息．下列各种信息传递方式中,运用电磁波传递信息的是（ ）

A. 声呐和无线电广播电视

B. 卫星通信和光纤通讯

C. 有线电话和无线电广播电视

D. 两人之间面对面相互交谈

3. 2010年1月17日零时12分，中国第三颗北斗导航卫星成功发射，它标志着我国卫星导航工程又取得了重大进展．卫星导航在传递信息的过程中主要依靠（ ）

A. 光导纤维 B. 超声波 C. 次声波 D. 电磁波

4. 在光纤通信中，光信号是怎样经过漫长而又曲折的线路，从一端传到另一端的呢?（ ）

A. 是靠光纤壁不断地反射而向前传播

B. 就像电流沿弯曲导线那样传播

C. 就像水流沿弯曲水管流动那样传播

D. 是靠光纤壁不断地折射而向前传播

5. 下列说法中正确的是（ ）

A. 光波、电磁波、声波都可以在真空中传播

B. 光和电磁波都能够传递信息，声音不能传递信息

C. 中央电视台与扬州电视台发射的电磁波在空气中的传播速度不同

D. 我们生活的空间里充满着电磁波

6. 关于电磁波和现代通信，下列叙述不正确的是（ ）

A. 光是一种电磁波，电磁波可以在真空中传播

B. 电磁波的频率越高，在空气中传播的速度就越大

C. 同步通信卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同

D. 光纤通信具有传输信息量大、光能损耗小等优点

7. 下列说法不正确的是（ ）

A. 声、光和电磁波都能传递信息

B. 固定电话、移动电话、广播和电视都是利用导线中的电流传递信息的

C. 微波炉是利用电磁波来加热食品的

D. 根据公式c=λf可以推断，频率越高的电磁波，波长越短

8. 关于磁场、电磁波，下列说法正确的是 （ ）

A. 电磁波在真空中传播的速度是3×10⁵m/s

B. 通电直导线周围存在磁场，通电弯曲导线周围不存在磁场

C. 光纤通信是利用光经多次反射来传输光信号的

D. 发电机是利用磁场对电流作用的原理进行工作的

9. 医生通过听诊器可以了解病人心脏的工作状况，这是利用了声能够传递_______的原理；心脏的跳动声是心脏_______而发出的。手机不宜挂在胸前，是因为手机发射出的_______会对人的心脏造成不良影响。

10. 探究电磁波特性的实验过程如下：（1）将手机的“背景灯光提示”功能打开后放在真空罩中，用抽气机抽去罩中空气，打电话呼叫罩中手机，这时，手机背景灯光闪烁．这个事实表明：电磁波________（选填“能”或“不能”）在真空中传播．（2）将手机放在金属容器中（手机不与金属容器壁接触），打电话呼叫金属容器中的手机，这时手机__________（选填“能”或“不能”）接收到信号．

11. 上海世博会的盛况可以利用卫星，通过 波向世界各地传播；也可以利用 ，通过光波（激光）向世界各地传播。

12. 如图所示是动圈式话筒的结构示意图。当你对着话筒说话或唱歌时，人的声带由于_________产生的声音，通过 传播到膜片，使与膜片相连的线圈跟着一起 ，线圈在磁场中的这种运动，能产生随声音的变化而变化的 ，经放大后，通过扬声器（喇叭）还原成声音。线圈在运动中能量的转化情况是 。

13. 运用声呐系统可以探测海洋深度。在与海平面垂直的方向上，声呐向海底发射超声波。如果经4s接收到来自大海底部的回波信号，则该处的海深为__________m（海水中的声速是1500m/s）．但是，超声波声呐却不能用于太空测距（如地球与月球间的距离）．这是因为____________________。请说出一种你知道或你设想的太空测距仪器或方法：____________________．

14. 某电磁波的波形如图所示．则该电磁波的波长是 ，频率是 ．

15. 刘晶家有一个12波段的收音机，其中的一个波段频率是7.5MHz-8.0MHz，则该波段的波长范围是 （电磁波的速度为3×10⁸m/s）

试题答案

1. C

2. B

【解析】声呐和有线电话传递信息时不是利用的电磁波,无线电广播、卫星通信和光纤通讯传递信息时都是利用的电磁波．

3. D

4. A

【解析】光纤通信是利用光的反射，使光在光纤（又叫光缆）中多次反射，从而传向远处，它的优点是信号高保真、容量大，缺点是需要有光纤，不能无线通讯．

5. D

6. B

7. B

8. C

9. 信息 振动 电磁波

10. 能 不能

【解析】光波是一种电磁波，能在真空中传播，声波不能在真空中传播．

11. 电磁（微） 光纤（光缆）

12. 振动；空气；振动（或运动）；电流；机械能转化为电能

13. 3000 真空不能传声 电磁波发射和接收装置

14. 0.04m 7.5×10⁹Hz

15. 40m～37.5m

【解析】λ₁=c/f₁=（3×10⁸m/s）/（7.5×10⁶Hz）=40m；λ₂=c/f₂=（3×10⁸m/s）/（8.0×10⁶Hz）=37.5m