電磁學(xué)與信息技術(shù)試卷一、選擇題（每題3分，共30分）下列關(guān)于電磁波的說法中，正確的是（）A.電磁波只能在真空中傳播B.電磁波在同種介質(zhì)中的傳播速度保持不變C.手機通話時利用微波傳遞信息，其頻率高于可見光D.電磁波的頻率越高，相同時間內(nèi)傳遞的信息量越大光纖通信中，激光在光纖內(nèi)的傳播方式是（）A.沿直線傳播，不受光纖彎曲影響B(tài).在內(nèi)芯與包層的界面處僅發(fā)生反射C.同時發(fā)生反射和折射，折射光攜帶信息D.依賴光纖材料的導(dǎo)電性傳遞電信號關(guān)于衛(wèi)星通信的特點，下列描述錯誤的是（）A.通信距離遠(yuǎn)，覆蓋范圍廣B.信號傳輸受地形、氣候影響較大C.需使用微波進行信號中繼D.可用于全球定位、電視廣播等場景5G技術(shù)相比4G的顯著優(yōu)勢是（）A.僅提升下載速度，延遲無變化B.采用聲波傳輸，抗干擾能力增強C.支持海量設(shè)備連接，低延遲高可靠D.信號穿透能力更強，無需基站覆蓋下列設(shè)備中，利用電磁感應(yīng)原理工作的是（）A.微波爐加熱食物B.動圈式話筒錄音C.手機無線充電底座D.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)于電磁輻射的說法，正確的是（）A.所有電磁波都對人體有害，應(yīng)避免接觸B.電磁輻射強度隨距離增加而線性減弱C.合理使用電子設(shè)備可將輻射控制在安全范圍D.光纖通信因傳輸光信號，不存在電磁輻射某光纖的內(nèi)芯折射率為1.5，包層折射率為1.4，當(dāng)光從內(nèi)芯射向包層時，臨界角的正弦值為（）A.1.4/1.5B.1.5/1.4C.√(1.52-1.42)D.1.42/1.52移動通信中“蜂窩網(wǎng)絡(luò)”的設(shè)計目的是（）A.減少基站數(shù)量，降低建設(shè)成本B.增大單基站覆蓋面積，提升信號強度C.通過頻率復(fù)用提高頻譜利用率D.避免手機信號對衛(wèi)星通信的干擾下列關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)與電磁波關(guān)系的說法，錯誤的是（）A.光纖是互聯(lián)網(wǎng)長距離傳輸?shù)暮诵慕橘|(zhì)B.Wi-Fi信號屬于電磁波中的微波頻段C.互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)僅通過電磁波進行傳輸D.海底光纜是跨洋通信的主要載體關(guān)于電磁學(xué)在信息技術(shù)中的應(yīng)用，下列說法正確的是（）A.磁帶錄音利用了電流的磁效應(yīng)記錄模擬信號B.信用卡磁條通過變化的電場存儲信息C.硬盤讀寫頭利用電磁感應(yīng)讀取數(shù)字信號D.激光唱片（CD）通過磁場變化記錄數(shù)據(jù)二、填空題（每空2分，共30分）電磁波在真空中的傳播速度為______m/s，我國5G通信使用的毫米波頻率范圍約為24GHz-100GHz，其對應(yīng)的波長范圍是______mm（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）。光纖通信中，激光作為載波信號的優(yōu)勢是______和______，一根光纖可同時傳輸______路電話信號（填數(shù)量級）。微波通信中，中繼站的作用是______，其建設(shè)間隔通常為______km，這是因為微波______的傳播特性。移動通信的基站天線通常架設(shè)較高，目的是減少______損耗；5G采用的MassiveMIMO技術(shù)通過增加______數(shù)量提升通信容量。電磁屏蔽技術(shù)利用______材料阻止電磁波傳播，常用于______等場景（舉一例）。電度表通過檢測______計算電能消耗，而電磁爐的加熱原理是______在金屬鍋底產(chǎn)生渦流。三、實驗題（共20分）實驗一：探究光在光纖中的傳播特性實驗器材：多模光纖束（長度2m）、紅色激光筆、黑色遮光紙、量角器、可彎曲支架。實驗步驟：將光纖一端固定，另一端連接光屏，用激光筆從固定端垂直入射，觀察光屏光斑亮度。逐漸彎曲光纖，每彎曲10°記錄一次光斑亮度變化，直至光纖形成90°夾角。在光纖中段包裹遮光紙，重復(fù)步驟2，對比光斑亮度差異。問題：（1）解釋步驟2中光斑亮度隨彎曲角度增大而減弱的原因（4分）。（2）步驟3中遮光紙未導(dǎo)致光斑消失，說明光纖通信的哪項優(yōu)勢（3分）？（3）若改用單模光纖重復(fù)實驗，彎曲對光斑亮度的影響會更顯著還是更微弱？分析原因（5分）。實驗二：電磁波屏蔽效果測試實驗?zāi)康模罕容^不同材料對手機信號的屏蔽能力。實驗材料：金屬盒、塑料盒、紙盒、智能手機、信號檢測儀。設(shè)計要求：（1）寫出實驗步驟，確?？刹僮餍院蛿?shù)據(jù)準(zhǔn)確性（4分）。（2）預(yù)期實驗現(xiàn)象及結(jié)論（4分）。四、計算題（共10分）某同步通信衛(wèi)星距離地面高度為36000km，地球半徑取6400km，電磁波在真空中的傳播速度為3×10?m/s。（1）計算電磁波從地面站到衛(wèi)星再返回地面站的單程傳播時間（保留兩位小數(shù)，5分）。（2）若該衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的電視信號帶寬為8MHz，理論上每秒可傳輸多少個二進制比特（忽略調(diào)制效率，5分）？五、綜合應(yīng)用題（共10分）隨著“雙碳”目標(biāo)推進，新能源汽車無線充電技術(shù)成為研究熱點。其原理是：電網(wǎng)交流電經(jīng)整流、逆變后，通過發(fā)射線圈產(chǎn)生交變磁場，接收線圈因電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流，經(jīng)整流后為電池充電。（1）簡述無線充電系統(tǒng)中“電磁兼容（EMC）”設(shè)計的核心挑戰(zhàn)（4分）。（2）若發(fā)射線圈與接收線圈的耦合系數(shù)為0.2，發(fā)射功率為5kW，計算接收端的最大理論功率（2分）。（3）從電磁學(xué)角度分析，為何無線充電時手機需放置在充電板特定區(qū)域（4分）？參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)（部分）一、選擇題D2.B3.B4.C5.B6.C7.A8.C9.C10.A二、填空題3×10?；3.0-12.5（或3.0~12.5）頻率單一；方向性好；數(shù)十萬（或10?）接收并放大信號；50；沿直線傳播繞射（或障礙物）；天線陣列導(dǎo)電（或金屬）；涉密會議室（或微波爐腔體）渦流相互作用；交變磁場四、計算題（1）單程距離(r=36000km+6400km=42400km=4.24×10?m)傳播時間(t=\frac{r}{c}=\frac{4.24×10?}{3×10?}≈0.14s)（2）根據(jù)香農(nóng)公式(C=B\log_2(1+SNR))，理想情況下(SNR→∞)時(C≈B)，故每秒傳輸比特數(shù)約為(8MHz×10?×1=8×10?)bit/s（或8Mbps）命題說明：試卷覆蓋電磁學(xué)核心原理（電磁波、電磁感應(yīng)、電磁屏蔽等）與信息技術(shù)應(yīng)用（光纖、衛(wèi)星、移動通信等）的結(jié)合點，強調(diào)理論聯(lián)系實際。題