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解:
(1) 已知频率$f=50\ \mathrm{MHz}=50×10^{6}\ \mathrm{Hz}=5×10^{7}\ \mathrm{Hz}$
根据周期公式$T=\frac{1}{f},$可得周期$T=\frac{1}{5×10^{7}\ \mathrm{Hz}}=2×10^{-8}\ \mathrm{s}$
(2) 电磁波在真空中的速度$c=3×10^{8}\ \mathrm{m/s}$
根据$c=λ f,$可得波长$λ=\frac{c}{f}=\frac{3×10^{8}\ \mathrm{m/s}}{5×10^{7}\ \mathrm{Hz}}=6\ \mathrm{m}$
解:激光从地球到月球再返回地球的总路程$s=vt=3×10^{8}\ \mathrm{m/s}×2.563\ \mathrm{s}=7.689×10^{8}\ \mathrm{m}$
月球到地球的距离$d=\frac{s}{2}=\frac{7.689×10^{8}\ \mathrm{m}}{2}=3.8445×10^{8}\ \mathrm{m}$
(1) 卫星电话是通过电磁波传递信息的
(2) 解:信号传播的最短路程$s=2×36000\ \mathrm{km}=7.2×10^{7}\ \mathrm{m}$
根据$v=\frac{s}{t},$可得延迟时间$t=\frac{s}{v}=\frac{7.2×10^{7}\ \mathrm{m}}{3×10^{8}\ \mathrm{m/s}}=0.48\ \mathrm{s}$
【分析】
(1)要计算电磁波的周期,首先回忆周期与频率的关系公式$T=\frac{1}{f}$,题目给出频率是50MHz,需要先将单位换算为Hz,再代入公式计算周期。
(2)计算电磁波的波长,需用到电磁波在真空中的传播速度$c=3×10^{8}\ \mathrm{m/s}$,结合波速、波长与频率的关系公式$c=λf$,变形得到$λ=\frac{c}{f}$,代入已知的波速和换算后的频率即可求出波长。
【解析】
解:
(1) 已知频率$f=50\ \mathrm{MHz}=50×10^{6}\ \mathrm{Hz}=5×10^{7}\ \mathrm{Hz}$
根据周期与频率的关系公式$T=\frac{1}{f}$,可得:
$T=\frac{1}{5×10^{7}\ \mathrm{Hz}}=2×10^{-8}\ \mathrm{s}$
(2) 电磁波在真空中的传播速度$c=3×10^{8}\ \mathrm{m/s}$
根据波速、波长与频率的关系$c=λf$,变形得$λ=\frac{c}{f}$,代入数据可得:
$λ=\frac{3×10^{8}\ \mathrm{m/s}}{5×10^{7}\ \mathrm{Hz}}=6\ \mathrm{m}$
【答案】
(1) $2×10^{-8}\ \mathrm{s}$;(2) $6\ \mathrm{m}$
【知识点】
周期与频率的关系;电磁波波速、波长与频率的关系
【点评】
本题属于电磁波的基础计算题,主要考察对电磁波相关公式的掌握与应用,解题关键是注意单位的正确换算,以及牢记电磁波在真空中的传播速度。
【难度系数】
0.8
【分析】
要计算月球到地球的距离,首先需明确:激光从地球发射到月球再反射回地球,经过的路程是地球到月球距离的2倍。已知光速为$3×10^{8}\ \mathrm{m/s}$,激光往返总时间为2.563 s,根据速度公式$v=\frac{s}{t}$,先求出激光往返的总路程,再将总路程除以2,即可得到月球到地球的距离。
【解析】
1. 计算激光往返地球与月球的总路程:
根据速度公式$v=\frac{s}{t}$变形得$s=vt$,代入光速$v=3×10^{8}\ \mathrm{m/s}$、总时间$t=2.563\ \mathrm{s}$,可得:
$s=3×10^{8}\ \mathrm{m/s}×2.563\ \mathrm{s}=7.689×10^{8}\ \mathrm{m}$
2. 计算月球到地球的距离:
由于总路程是地球到月球距离的2倍,因此月球到地球的距离:
$d=\frac{s}{2}=\frac{7.689×10^{8}\ \mathrm{m}}{2}=3.8445×10^{8}\ \mathrm{m}$
【答案】
$3.8445×10^{8}\ \mathrm{m}$
【知识点】
速度公式的应用、往返路程的分析、光速的取值
【点评】
本题考查速度公式的实际应用,核心在于准确把握激光往返路程与地月距离的关系,避免忽略“往返”这一关键条件直接计算距离。题目结合激光测地月距离的科技场景,体现了物理知识在实际中的应用,属于基础应用型题目。
【难度系数】
0.8
【分析】
(1)思考信息传递的方式,太空属于真空环境,声音无法在真空中传播,而电磁波可以在真空中传播,卫星电话借助卫星作为中继站,因此是通过电磁波来传递信息的。
(2)要计算延迟时间,首先明确信号传播的最短路径:两人通过卫星电话通话时,信号从地面发射到卫星,再从卫星传到另一地面,所以最短路程是卫星到地球距离的2倍。已知电磁波的传播速度等于光速,再根据速度公式$v=\frac{s}{t}$的变形公式$t=\frac{s}{v}$,代入路程和速度的值即可计算出延迟时间。
【解析】
(1)卫星电话是通过电磁波传递信息的。
(2)解:信号传播的最短路程$s = 2×36000\ \mathrm{km} = 7.2×10^{7}\ \mathrm{m}$
电磁波的传播速度$v = 3×10^{8}\ \mathrm{m/s}$
根据速度公式$v=\frac{s}{t}$,可得延迟时间:
$t=\frac{s}{v}=\frac{7.2×10^{7}\ \mathrm{m}}{3×10^{8}\ \mathrm{m/s}}=0.48\ \mathrm{s}$
【答案】
(1)卫星电话是通过电磁波传递信息的;
(2)使用卫星电话通话的“延迟时间”至少为0.48秒。
【知识点】
电磁波的应用,速度公式的应用
【点评】
本题结合北斗导航卫星的科技热点,考查物理知识在实际通信中的应用,既需要掌握电磁波传递信息的原理,又要能熟练运用速度公式进行计算,注重理论联系实际,培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
【难度系数】
0.8