初中物理电磁波的传播与应用综合题

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 　　。

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。

手机已成为人们沟通交流和生活娱乐的重要工具，华为、小米等自主品牌的手机越来越受到国内外用户的青睐．
（1）手机既是一个无线电发射台，又是一个无线电  台，手机是利用电磁波传输  （填“模拟”或“数字”）信号实现通讯的，通话时声音信息在空中是以  m/s的速度传递给对方的．
（2）小红手机中有一张她站在湖边的照片，小红在水中的“倒影”清晰可见，当时的“倒影”是由于光的  形成的，小红的“倒影”和小红本身的大小  （填“相等”或“不等”），照片中小红的倒影部分  （填“是”或“不是”）实际光线进入手机镜头形成的．
（3）“小米4”手机的散热材料是石墨烯晶体，石墨烯  （填“有”或“没有”）固定的熔点，用石墨烯做散热材料是因为它具有优良的  （填“导热”或“导电”）性能．石墨烯的比热容为1.4×10³J/（kg•℃），则0.1kg的石墨烯温度升高10℃，吸收的热量是  J．
（4）“华为P8”手机的电池标有“标称电压3.7V”、“电池容量 2680mA•h”的字样，“标称电压”是指手机工作时的电压，该电压对人体  （填“属于”或“不属于”）安全电压，“电池容量”是指电池所能容纳的最大电荷量，1mA•h=1mA×1h，则1mA•h=  A•s（安•秒），若手机通话时电流为268mA，则充满电后的手机最多可通话  h，手机一次充满电可储存的电能为  kW•h（保留两位小数）．

如图所示，是著名设计师杨明洁先生操刀的 508 E-BIKE 智能电动单车。车身质量为25.7kg，后轮车架部分安装了250W中心曲柄结构电力发动装置，内置36V锂电池。前轮内置有发电花鼓，电动单车在骑行时可支持车灯照明、导航设备、扬声器、手机充电等功能。可GPS导航，内置传感器，可同步到手机APP，实现防盗、定位、报警以及健康等多项功能。请你结合文字介绍及图片信息指出与它有关的结构或使用所涉及的物理知识(不得与示例重复)
示例：

物理现象：智能电动单车把手上刻有凹凸不平的花纹；
物理知识：通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
物理现象：                                      ；
物理知识：                                      。

微波炉是现代家庭中的烹饪工具．接通电源后微波炉内的磁控制管能产生频率很高波长很短的电磁波，故称为微波．微波有以下重要特性：①微波的传播速度等于光速．②微波遇到金属物体，会像光透过玻璃一样顺利通过，因此可以用铁制器皿盛装食物放进微波炉．③微波遇到含水的食品，能够被其大量吸收，引起食品内部分子发生剧烈的振动，达到加热食品的目的．④过量的微波照射对人体有害．
（1）对于微波的上述重要特性中，你认为正确的是（　　）

A．①②③

B．①③④

C．②③④

D．①②③④

（2）微波在真空中传播的速度是________m／s．
（3）若一微波束与微波炉底板成30°角射向微波炉底板，反射时反射角为________．
（4）为了防止微波泄露对人体造成伤害，在微波炉门内侧应安装________（填“金属网”或“绝缘板”）．
（5）小明家使用的微波炉功率为1000W，小明用该微波炉加热质量为2000g、初温为20℃的水，用时8.4min，若微波炉的效率为100％，则这段时间内水的温度上升至多少摄氏度？[c_水＝4.2×10³J／（kg·℃），盛水容器吸热不计，气压为1标准大气压]

嫦娥探月
2013年12月2日，“嫦娥三号”发射成功，实现了中华民族千年的“登月梦”．15日“嫦娥”成功落月，如图所示是“玉兔”告别“嫦娥”的情景，月球车开始在月面上巡视勘察，踏出了“中国脚印”…

月球周围的环境与地球周围的环境有许多不同之处，比如：欲求月球表面昼夜温差很大；月球上没有空气，近似真空；同一物体在月球表面受到的重力约等于它在地球表面受到重力的六分之一；月球周围没有磁场…
（1）“玉兔”号月球车在地球上重1200N，它在月球表面上方竖直下落3m，则它在月球表面受到的重力对它做的功为  J．
（2）月球车上的探测器是利用  （填“超声波”或“电磁波”）的反射来工作的．
（3）在月球上，下列四种情况不能做到的是  ．

A．用指南针定向

B．用红外线测距

C．用温度计测温度

D．用弹簧测力计测力．

阅读短文，回答问题．
Quaranta是当前问世的外表最圆润同时也最富动感的太阳能汽车之一（如图甲所示）.其前风窗玻璃和顶盖玻璃皆采用防太阳辐射的层压玻璃制作而成，车身轻便灵活.电池完全由太阳能供能——通过安装在车顶和前端的电池板收集太阳能.某辆太阳能汽车接收太阳光能的面板面积S=8m²，太阳照射时产生U=120V的电压，并对整车提供最大为10A的电流，机车最大可获得800W的机械功率.设太阳光照射到地面上1平方米面积上的辐射功率P₀=1.0×10³W. 该车加速性能优越，从静止开始加速100m的路程最短仅需5s.

（1）车载导航系统是利用      来传递信息的；车窗玻璃能有效防止来自太阳的辐射，主要是能阻挡太阳光中的     ．
（2）若设计Quaranta车身的材料应具有强度高且轻便的特点，则下表所列的材料中，最为理想的是     ．

材料 技术指标	锰钢	铝合金	钛合金	碳纤维
性能（强度）	强	较弱	较强	强
密度/kg·m^-3	7.9×10^3	3.0×10^3	4.5×10^3	1.6×10^3

（3）Quaranta从静止加速100m路程的过程中可以达到的最大平均速度为   m/s．
（4）太阳能属于   （选填“一次”或“二次”）能源；太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为     ．
（5）若该汽车在水平路面上以最大机械功率P运动，一段时间后再将功率减小到P₁，并保持此功率运动，其运动的速度时间图线如图乙所示，设运动过程中小车所受阻力恒定不变．则阻力为   N.P₁=   W.

常年4月~10月是广东省强对流天气多发期，为提高公众应急避险和应急救助能力，广东省人民政府应急管理办公室(www.gdemo.gov.cn)于4月10~25日举办《广东省应急避险和应急救助知识竞赛》，请你用物理学知识补充完整下列内容：
(1)遇到洪灾应该迅速登上牢固的高层建筑避险，因为洪水具有较大的__________，很容易摧毁一些不牢固的建筑；
(2)发生洪灾时要注意收集各种漂浮物，木盆、木桶都不失为逃离险境的好工具，这是利用了___________小于水的物体所受到的浮力；
(3)发现高压线铁塔倾倒、电线低垂或断折，要远离避险，不可触摸或接近。因为洪水中含有大量的杂质，它是__________，如果靠近电线可能造成触电；
(4)救援队利用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间通过___________传输信息的。

阅读短文，解答问题．
如图甲所示是我国第一艘太阳能混合动力游船“尚德国盛号”。其最具特色的太阳翼采用高效晶硅异型太阳能电池板拼装而成，整艘船最多可容纳170位旅客，排水量为60吨．“尚德国盛号”驾驶室里有—个GPS(全球卫星定位系统)接收器装置，全船照明均采用节能型灯泡及LED灯，大大降低能源损耗，“尚德国盛号”年发电量可达1.7 ×10⁴ kW·h，相当于每年节约标准煤约6.2×10³kg，每年可减少二氧化碳排放量约15.7t．
（1）卫星通过发射      向GPS接收器传送信息．
（2）如果该船满载乘客从东海驶入黄浦江，游船所受到的浮力      ，船体排开水的体积将      (选填“减小”、“增大”或“不变”)．(已知ρ_海水>ρ_江水)．
（3）太阳能是      (选填“一次”或“二次”)能源、清洁无污染；LED灯可以将电能直接转化为光能，小明对LED灯很感兴趣，拆开了自己新买的LED节能手电筒，发现灯头里有2只相同规格的LED灯泡。请你帮小明判断一下2只LED灯泡是怎样连接的，写出判断方法。                。                      
（4）某次运行中游船以300kW的恒定功率启动并保持该恒定功率沿直线运行，行驶过程中所受阻力不变，速度由零逐渐增大至最大值而保持匀速直线运动．运动过程中牵引力F与速度的倒数(1/v)的关系图线如图乙中的实线所示，则游船运动的最大速度为
      m／s，游船运行过程中所受阻力为      N.

（5）若仅采用标准煤给“尚德国盛号”提供电能，为使其仍达到现行的年发电量，求完全燃烧标准煤产生的内能转化成电能的效率是多大?(已知标准煤的热值为3.0×10⁷J／kg)

如图所示，左图为“嫦娥一号”卫星发射，火箭升空时的照片。右图为“嫦娥一号”卫星的运行路线图。 
 　　
（1）运载火箭将“嫦娥一号”平地托起，直冲云天。火箭在加速上升过程中，机械能            （填“增大”、“减小”或“不变”），它是利用向后喷出气流而使自身受力前进的，这是运用了力学中                     的规律。
（2）卫星运载火箭在飞行中，地面的指令是通过         发送给火箭的. (填“超声波”或“电磁波”)，当火箭离地300 km时,地面发出的指令经过         秒可传送到火箭
（3）“嫦娥一号”卫星发射后，首先将被送入一个椭圆轨道，这一轨道离地面最近距离为500km，最远为7×10⁴ km，从远地点到近地点运行的过程中，飞船的速度将             ，势能将            。(填“变大”、“变小”或“不变”).

阅读短文，回答文中问题。
2008年9月25日21时10分，随着火箭发动机的轰鸣，长征二号F运载火箭将我国载人航天飞船“神舟七号”送入太空，27日翟志刚成功实施首次空间出舱活动，第一次把中国人的足迹留在了茫茫太空。
（1）为了模拟太空中的失重状态，宇航员在地面训练时常要在水中进行。这时宇航员处于的状态是（  ）
A．漂浮      B．悬浮      C．下沉      D．浮力大于重力
（2）从“神七”发回的图片中，我们看到太空是那样清澈美妙。不过，若将太空作为人的生存环境则是十分恶劣的。由于失去大气层的防护，进入太空的宇航员易遭受宇宙射线等高能粒子的辐射，还易受到太空尘埃和太空垃圾的撞击。即使极小的太空颗粒，因其速度极高，因此它也能具有极高的      能。
宇航员所面临的主要问题还有低气压、大温差等等。因此，人类进入太空一定要进行必要的防护，飞船的船体就能起到一定的防护作用。宇航员进行太空行走时，一定要穿具有多种防护功能的舱外航天服。
①太空中的温差很大，最高可达250℃以上，而最低能降到-100℃以下，由此我们可以猜想，宇航员太空行走所穿的太空服（  ）
A．具有调节宇航服内内能的性质                B．具有增加内能，隔热能力好的性质
C．具有降低内能，隔热能力好的性质       D．具有增加内能，热传递能力好的性质
②太空中的气压极低，宇航员如果无防护地直接进入太空，就会因血液沸腾而丧生。这是因为（  ）
A．各地的沸点不同                    B．太空中的沸点高
C．太空中压强极低，导致沸点很低      D．太空中没有物质，也就没有沸点
（3）“神七”传回了宇航员太空行走的图像信息。该信息传回地球的载体是（  ）
A．超声波     B．电磁波     C．光导纤维     D．次声波
（4）由于受到大气阻力的作用，飞船在进入大气层以后，速度会迅速下降。到距离地球表面约15 km时，飞船速度由超音速下降到亚音速，稳定在200 m/s左右。如果飞船以这样的速度冲向地面，飞船落到地面仅仅需要     s的时间。飞船减速首先依靠降落伞；当飞船距离地面大约1 m时，安装在返回舱底部的4台反推火箭还将点火工作，利用向下喷出气流而使自身受力减速的，使返回舱速度一下子降到2 m/s以内。这是运用了力的作用是      的道理。

打开收音机的开关，将旋钮调到没有电台的位置，并将音量开大．取一节旧的干电池和一根导线，靠近收音机，将导线的一端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断时续地接触，如图所示，会听到收音机发出“咔咔”声，这一现象验证了________的存在．现将收音机放入玻璃罩中，用抽气机抽去罩中的空气，重复以上实验，却发现听不到收音机发出的“咔咔”声，试分析：
（1）收音机放在真空玻璃罩中听不到“咔咔”声的原因是________________________．
（2）谢老师在一次乘坐电梯时，发现性能完好的手机接收不到信号，请问这是什么原因．答：________________________________________．
请设计一个实验验证你的判断：________________________________________________．

随着生产和技术的发展，人们已经开始将太阳能转化为其它形式的能加以利用。目前直接利用太阳能的方式有两种，一种是用吸光性好的材料制成太阳能集热器，实现给水或其它介质加热；另一种是利用半导体材料制成太阳能电池，这种电池目前已用于人造地球卫星、太阳能汽车等。

太阳能作为一种新能源，具有来源丰富、不需运输、不会对环境造成污染等优点。但由于能量比较分散且受季节、气候和昼夜变化的影响很大，又给大规模利用太阳能带来新的技术课题。

如图是试验中的无人驾驶太阳能汽车，利用太阳能电池提供能源。

（1）太阳能电池工作时，是将太阳能转化为 　    　。

（2）技术人员可以通过 　    　远程操控汽车（选填"超声波"、"次声波"或"电磁波"）。

（3）太阳能属于 　    　能源（选填"可再生"或"不可再生"）。

（4）太阳能汽车的外形做成流线型，上表面弯曲，下表面比较平。汽车高速行驶时对地面的压力 　    　汽车静止时对地面的压力（选填"大于"、"等于"或"小于"）。

（5）请你说出太阳能的一条优点： 　    　。