初中物理电磁波的传播与应用试题

祝融飞天

2021年5月22日10时40分，中国第一辆火星车“祝融号”安全驶离着陆平台，成功“打卡”火星表面，正式开启火星探测之旅。你知道吗，其实“祝融号”火星巡航速度非常的慢，仅每小时40米，而这也是有原因的。

早在5月15日，天问一号着陆巡视器就已成功软着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，“祝融号”火星车建立了对地通信。当天问一号着陆，“祝融号”火星车就直接向家人报告“我已着陆，感觉良好”，并用随身携带的相机拍了一些照片，为了应对火星表面的低气压以及昼夜温差，研制团队为火星车配置了两套集热器，并采用了纳米气凝胶保温。火星沙尘沉积将影响太阳电池阵发电，为此，研制团队专门针对光照、沙尘等情况，设计了蝶形四展太阳翼，配置了特殊的电池等。

（1）祝融号在火星上的巡航速度大约与 　　最相似。

A．蜗牛的爬行速度   B．人行走的速度   C．汽车在高速公路上行驶的速度

（2）因为火星上的昼夜温差较大，所以能量的损耗也比较大，中国科学家因此制造了一个和“祝融号”相似的“双胞胎”，模拟它登陆火星时的情况，确认登陆方式是安全的时，才让“祝融号”正式在火星上登陆，这是运用了 　　方法。

A．控制变量法 B．等效替代法

（3）祝融号将拍摄到的照片传回地球通过 　　方式。

A．电磁波 B．超声波

（4）“祝融号”安全驶离着陆平台过程中，“祝融号”相对着陆平台是 　　的（选填“运动”或“静止”）。

（5）请从上述材料中找出“祝融号”可能在火星上遇到的问题，模仿范例格式，写出对应的物理问题和方案（任写一条）。

问题	解决方案
火星上会有比较坚硬的石块，祝融号的轮子可能会受到损害	用硬度大的材料做祝融号的车轮

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无人机作为空中平台，以高分辨率高速摄像机、轻型光学相机、激光扫描仪等设备获取信息，用计算机对图象信息进行处理，并按照一定精度要求制作成图象。无人机航拍影像具有高清晰、高现实性的优点。下表是某小型无人机的部分参数：

参数名称	最大飞行 半径 $/\mathit{km}$	最大巡航速度 $/\mathit{km}·h^{-l}$	电池电压 $/V$	电池容量 $/\mathit{mAh}$	电动机额定功率 $/W$	拍摄速度 $/$帧 $·$秒 ${}^{-1}$
数据	5	50	24	2500	20	11000

（电池容量 $=$放电电流 $\times$放电时间，例如， $1\mathit{mAh}$是指以 $1\mathit{mA}$的电流能连续工作 $1h$。帧 $·$秒 ${}^{-1}$是指每秒拍摄的画面数）

（1）人们是利用遥控器通过　　传输信息操控无人机的，其有效操控距离至少为　　 $\mathit{km}$。

（2）小轿车在高速公路上限速 $120\mathit{km}/h$。如图甲所示，交警部门利用无人机进行高速公路通行情况的实时监测。一辆小轿车在通行 $0.5m$的过程中，高速摄像机拍摄帧数为110帧，据此判断小轿车是否超速？　　（是 $/$否）。

（3）如图乙，是无人机竖直向上运动的 $v-t$图象，由图象可知，在 $0~5s$内，无人机受到的升力　　 $(>/=/<)$重力。

（4）电动机是控制无人机飞行状态的关键动力设备，当它正常工作时， $12s$内消耗的电能是　　 $J$．已知电动机消耗的功率是电源总功率的 $50\%$，则无人机在空中以额定功率飞行的时间不能超过　　 $h$。

（5）为增大小型无人机的巡航时间，请从研制方面，提出一条合理化建议：　　。

随着时代的发展和社会的进步，小轿车已经逐步进入普通百姓的家庭。去年寒假，小明家新买了一辆国产小轿车，当天天气晴朗，爸爸带他一起去试车，小明拿着汽车使用说明书想要了解汽车的功能。

（1）说明书上提到该汽车上的导航系统采用的是令国人骄傲的北斗导航系统，该系统通过　       　（选填“超声波”或“电磁波”）实现卫星和汽车之间的信号传输。

（2）汽车启动后，爸爸不小心碰到了方向盘旁边的一个手柄，导致玻璃水喷到前挡风玻璃的外侧，雨刮器自动工作，刮去了玻璃水。小明想，这么冷的天，玻璃水为什么不会凝固呢？应该是这款玻璃水的凝固点比普通水的凝固点　        　（选填“高”或“低”）的缘故。

（3）爸爸刚把车开出不久，车窗上出现了“哈气”，雨刮器　       　（选填“能”或“不能”）将“哈气”快速刮去。

（4）车内空调既能调节温度，又能调节风速，还能调节出风口的吹风方向。小明结合所学知识判断，如果要快速提高车内整体温度，除了调节好温度和风速之外，出风口最好是向　        　（选填“上”或“下”）吹暖风。

（5）说明书上提到了“驾驶员疲劳提示”的功能，小明经仔细阅读说明书得知，在高速公路上行驶时，汽车会智能地分析出司机的疲劳程度。如果发现司机打瞌睡，车内会立即响起警报声警示司机。如果司机连续驾驶达到 $2h$，仪表盘上会亮起一盏提示灯，提示司机休息。

①小明回家后，根据说明书对这个功能的介绍，设计了一个“驾驶员疲劳提示”的模拟电路，如图所示。当司机打瞌睡时，相当于只有开关 $S_1$闭合，铁片被电磁铁 $A$吸引向左偏，电铃响起（相当于警报声响起）：当司机连续驾驶达到 $2h$时，相当于只有开关 $S_2$闭合，铁片被电磁铁 $B$吸引向右偏，灯泡亮起（相当于提示灯亮起）。图中虚线框内电源的一端已经与铁片相连，还有一根导线没有画出，请你用笔画线代替导线，完成模拟电路的设计。

②小明按照设计，正确连接电路，上述功能均已在测试中实现。但由于两个电磁铁完全相同，在开关 $S_1$和 $S_2$同时闭合时，两个电磁铁吸引铁片的力也相同，导致铁片处于原中间位置静止不动，虚线框内电路无法接通，电铃和灯泡都不工作。这相当于司机连续驾驶 $2h$的同时又恰好打瞌睡，但警报系统不工作，无法起到警示作用。结合学过的“电磁铁磁性强弱与哪些因素有关”的知识，小明只在原电路中又连入了一个阻值合适的定值电阻，就解决了这个问题。请你在后面横线处写出这个定值电阻是与哪个电磁铁如何连接的：　                                         　。

智能机器人目前已能够为人类在很多方面进行高效率、高精准度的服务，在图书馆领域，机器人可以辅助或替代图书馆员的工作，提供整理图书、读者咨询等服务。下表是某智能机器人图书馆员"小 $i$ "（如图甲）的部分参数：

参数名称	电源电压 $/V$	最大负重 $/\mathit{kg}$	提升重物最大高度 $/m$	机器人车轮直径 $/\mathit{cm}$	充电功率 $/W$
数据	48	20	0.6	10	2.5

（1）读者与"小 $i$ "对话，咨询某图书所在的位置，"小 $i$ "需将读者的声音信号转化为电流信号，这与 　　的原理相同。（发电机 $/$ 电动机）

（2）在阳光充足的时候，"小 $i$ "可以通过将 　　能转化为电能的方式实现无线充电。

（3）"小 $i$ "也提供无线上网服务，它与互联网之间通过 　　来传递信息。

（4）"小 $i$ "每天需将 $1944\mathit{kg}$ 图书从借阅处分批搬回书架上，每次放回需将图书提高 $0.5m$ ，则每天搬书上书架做功 　　 $J$ ，若充电效率为 $90\%$ ，则每天应至少充电 　　 $h$ ． $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

（5）如图乙所示为"小 $i$ "承受图书重力的过载保护电路原理图，图中 $R$ 为压力传感器，阻值随所受压力变化图象如图丙所示，图乙触发器的电阻忽略不计，通过的电流超过 $0.5A$ 时就触发电动机停止工作，放弃执行搬书指令，以免"小 $i$ "受损伤。因此为保护"小 $i$ "，电阻箱 $R_0$ 的阻值至少应为 　　 $\Omega$ ；"小 $i$ "长时间工作后，为减轻其最大负重，应将电阻箱 $R_0$ 的阻值适当 　　（增大 $/$ 减小）。

（6）图书馆管理人员发现，"小 $i$ "经过斜面时，爬坡打滑爬不上去，在不改变智能机器人硬件情况下，为了让"小 $i$ "能爬坡，可采用的方法是① 　　，② 　　。

湖南大学的博士生马超民及其团队发明了“汽车中控手势控制套件”。该套件通过内置的摄像关采集手势并进行图像识别，进而转化成各种指令来控制中控设备，如图所示，汽车安装该套件后，驾驶员通过轻拍、抓取等手势就能实现接听和挂断电话、GPS导航等功能。当汽车在水平路面上匀速行驶时，下列说法正确的是（     ）

A．汽车所受牵引力与阻力是一对相互作用力

B．汽车受到的重力与它对地面的压力是一对平衡力

C．车载GPS导航设备是通过电磁波来传递信息的

D．采集手势用的摄像头相当于一个凹透镜

“会说话的汤姆猫”是一款手机宠物类应用（如图）．游戏时，当你对着它讲话，它就会模仿你的腔调学舌，非常好玩．针对这一现象，下面说法正确的是（    ）

A．手机发出声音时，是由于手机中的猫的声带振动而产生的。

B．“汤姆猫”和人说出的话虽然语义相同，但两种声音的音色不同，所以能够区别出来。

C．当对着手机用很小的音量说话时，“汤姆猫”没有反应．说明需要发出足够高的频率才能使手机接收到声音信号。

D．你发出的和手机发出的声音都是通过空气传到人的耳朵中，但传播速度各不相同。

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隐形飞机
隐形飞机之所以能“隐身”，主要是通过降低飞机的电、光、声这些可探测特征，使雷达等防空探测器不能够早期发现来实现的。
为了减弱飞机电、光、声这些可探测特征，这种飞机在外形设计上采用了非常规布局，消除小于或等于90°的外形夹角，减小飞机的横截面，同时改变外形减少雷达回波。发动机进气口置于机身背部或机翼上面，采用矩形设计并朝上翻。在材料使用上，大量采用宽波段吸波性轻质耐热复合材料，并在表面涂覆放射性同位素涂层，吸收雷达波和红外辐射，而造成雷达测量上的误差，从而达到“隐身”的效果。
此外，发动机还常采用了楔形二元喷管。外壳、机匣采用蜂窝状结构，使红外辐射降低90%，噪声也大为减小，真正做到不见其身、不闻其声。
（1）在晴好天气无遮挡情况下人眼的观察范围是2km，若此时空中一架距人1500m的隐身战机，仅凭人眼    (能/不能)发现。
（2）下列飞机中，从外形来说隐身效果最差的是    。

A                B                  C                D
（3）发动机进气口置于机身背部或机翼上面，主要是为了减少雷达对    (红外线/紫外线)的探测。
（4）隐形战机的噪声是在    减弱的。
（5）隐形飞机的机身材料选择时，下列考虑不正确的是

A．熔点高

B．密度小

C．反射能力强

D．热辐射弱

2013年12月12日，我国成功发射“嫦娥三号” 登月探测器，携月球车一起登陆月球，进行月面巡视勘察．
（1）由于月球上没有大气．温度的变化完全由阳光直接决定．月球表面白天温度可达150℃，而夜间会降至一180℃，昼夜温差高达330℃，即使在白天，照亮区域与阴影区域的温差同样高达300℃．月球车的零件应使用热胀冷缩较________ （填“明显”或“微弱”）的材料制作；
（2）月球上物体的重力约为地球—上的1／6，这导致月球表面的土壤远比地球上的松软，使得在月球上行走远比在地球上容易打滑，月球车的车轮表面应做得很      ________ （填“光滑”或“粗糙”）；
（3）月球车可使用     ___  （填“汽油机”或“柴油机”或“电动机”）驱动，当前方3 m处有高于25 cm的障碍物时，月球车上的障碍探测器就会发出预警，障碍物探测器是利用      （填 “电磁波”或“超声波”）的反射来工作。

有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的表面有一层特殊材料，这种材料能够      （填“增强”或“减弱”）对电磁波吸收作用，秘密之二在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够      （填“增强”或“减弱”）电磁波反射回雷达设备。

如图是一台收音机的屏板，当向右调指针（图中黑块）时，所接收的电磁波频率，波长。（两空均填"变大"、"变小"或"不变"）

在青海玉树抗震救灾过程中，救援队利用国产导航仪与北斗卫星之间的信号传输来确定自身所在的位置．导航仪与北斗卫星之问传输的信号属于

A．超声波

B．次声波

C．电磁波

D．可见光

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

手机接收到来电信号时，指示灯发光并发出声音（或振动）；拨打别人的手机，如对方接收不到信号，会听到“您拨打的用户暂时无法接通”的提示。现用两部手机、硬纸鞋盒和金属点心盒做“探究不同材料对接收电磁波的影响”实验：将一部手机先后放到鞋盒和点心盒内（盖严盒盖），再用另一部手机拨打盒内手机，参见图 。在下列判断盒内手机能否接收到信号的方法中，不可靠的是

A．听是否有“暂时无法接通”的提示

B．盒内手机设为振动，触摸盒子感觉是否振动

C．盒内手机设为响铃，听是否传出声音

D．在盒盖上开一个小孔，看盒内手机指示灯是否发光

“嫦娥一号”卫星接收地面指挥中心的运行指令进行变轨而奔向月球是通过一种波来实现的，这种波是

A．微波

B．可见光

C．超声波

D．次声波