登录
13. 如图21-3所示为我国神舟十九号航天员在地面科研人员的配合支持下，完成舱外辅助设施安装的情景，航天员与地面科研人员通话时，下列说法正确的是（
图21-3
A.通话时声音通过声波传播，图像通过电磁波传播
B.通话时声音和图像都是通过光导纤维传播
C.通话时声音和图像都是通过电磁波传播
D.通话时声音和图像分别通过次声波或超声波传播
C
）图21-3
A.通话时声音通过声波传播，图像通过电磁波传播
B.通话时声音和图像都是通过光导纤维传播
C.通话时声音和图像都是通过电磁波传播
D.通话时声音和图像分别通过次声波或超声波传播
答案
13.C
解析
【分析】
要解决本题，需明确声音和电磁波的传播条件：声音的传播需要介质，真空无法传声；电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播。太空属于真空环境，结合各选项分析通信信号的传播方式是否符合实际。
【解析】
1. 分析选项A：声音的传播必须依赖介质，太空是真空环境，声波无法在真空中传播，因此通话时声音不能通过声波传播，A错误。
2. 分析选项B：光导纤维是有线传输介质，需要线路连接才能传输信号，太空环境中不存在这样的有线传输条件，因此声音和图像无法通过光导纤维传播，B错误。
3. 分析选项C：电磁波可以在真空中传播，航天员与地面的通信（声音和图像信号）都是通过电磁波实现的，C正确。
4. 分析选项D：次声波、超声波都属于声波，声波的传播需要介质，真空不能传声，因此无法通过次声波或超声波传输信号，D错误。
【答案】
C
【知识点】
电磁波的传播、声音的传播条件
【点评】
本题结合航天实际场景，考察声音与电磁波的传播条件，属于基础知识点的应用，难度较低，需明确两者传播的本质区别。
【难度系数】
0.7
要解决本题，需明确声音和电磁波的传播条件：声音的传播需要介质，真空无法传声；电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播。太空属于真空环境，结合各选项分析通信信号的传播方式是否符合实际。
【解析】
1. 分析选项A：声音的传播必须依赖介质，太空是真空环境，声波无法在真空中传播，因此通话时声音不能通过声波传播，A错误。
2. 分析选项B：光导纤维是有线传输介质，需要线路连接才能传输信号，太空环境中不存在这样的有线传输条件，因此声音和图像无法通过光导纤维传播，B错误。
3. 分析选项C：电磁波可以在真空中传播，航天员与地面的通信（声音和图像信号）都是通过电磁波实现的，C正确。
4. 分析选项D：次声波、超声波都属于声波，声波的传播需要介质，真空不能传声，因此无法通过次声波或超声波传输信号，D错误。
【答案】
C
【知识点】
电磁波的传播、声音的传播条件
【点评】
本题结合航天实际场景，考察声音与电磁波的传播条件，属于基础知识点的应用，难度较低，需明确两者传播的本质区别。
【难度系数】
0.7
14. 如图21-4所示是某手机充电示意图及其内部简化电路图。充电过程中某些时段的相关数据如表所示。
图21-5
(1)如图21-5所示，智能手机的“近场通信”“蓝牙”功能分别使用$1.356× 10^7\ \mathrm{Hz}$、$2.4× 10^9\ \mathrm{Hz}$这两个波段的电磁波进行通信。近场通信、蓝牙使用的电磁波
①都是无线电波
②都能在真空传播
③真空中传播的速度一样大
④蓝牙的波长比近场通信的大
(2)求0～10 min数据线和手机消耗的总电能。
(3)求D阶段流经数据线的电流。
(4)充电过程中数据线的电阻可认为是不变的，数据线在
图21-5
(1)如图21-5所示，智能手机的“近场通信”“蓝牙”功能分别使用$1.356× 10^7\ \mathrm{Hz}$、$2.4× 10^9\ \mathrm{Hz}$这两个波段的电磁波进行通信。近场通信、蓝牙使用的电磁波
①②③
。（选填序号）①都是无线电波
②都能在真空传播
③真空中传播的速度一样大
④蓝牙的波长比近场通信的大
(2)求0～10 min数据线和手机消耗的总电能。
(3)求D阶段流经数据线的电流。
(4)充电过程中数据线的电阻可认为是不变的，数据线在
A
阶段产生的热量最多。答案
14.(1)①②③
(2)解 0～5 min消耗的电能$W_A=P_A t_A=22\ \mathrm{W} × 5× 60\ \mathrm{s}=6.6× 10^3\ \mathrm{J}$
5～10 min消耗的电能$W_B=P_B t_B=18\ \mathrm{W} × 5× 60\ \mathrm{s}=5.4× 10^3\ \mathrm{J}$
0～10 min消耗的总电能$W=W_A+W_B=6.6× 10^3\ \mathrm{J}+5.4× 10^3\ \mathrm{J}=1.2× 10^4\ \mathrm{J}$
(3)解 $I=\dfrac{P_D}{U}=\dfrac{2.5\ \mathrm{W}}{5\ \mathrm{V}}=0.5\ \mathrm{A}$
(4)A(提示:根据$Q=I^2Rt$可知,当$R$、$t$一定时,$I$越大,$Q$越大,所以A阶段时间产生的热量最多)
(2)解 0～5 min消耗的电能$W_A=P_A t_A=22\ \mathrm{W} × 5× 60\ \mathrm{s}=6.6× 10^3\ \mathrm{J}$
5～10 min消耗的电能$W_B=P_B t_B=18\ \mathrm{W} × 5× 60\ \mathrm{s}=5.4× 10^3\ \mathrm{J}$
0～10 min消耗的总电能$W=W_A+W_B=6.6× 10^3\ \mathrm{J}+5.4× 10^3\ \mathrm{J}=1.2× 10^4\ \mathrm{J}$
(3)解 $I=\dfrac{P_D}{U}=\dfrac{2.5\ \mathrm{W}}{5\ \mathrm{V}}=0.5\ \mathrm{A}$
(4)A(提示:根据$Q=I^2Rt$可知,当$R$、$t$一定时,$I$越大,$Q$越大,所以A阶段时间产生的热量最多)
解析
【分析】
本题围绕手机充电的实际场景，分四个小问考查相关物理知识：
1. 第(1)问需掌握电磁波的性质：无线电波属于电磁波，电磁波都能在真空中传播，真空中传播速度均为光速；根据波长与频率的关系（$c=λ f$），频率越大波长越小，据此判断选项。
2. 第(2)问总电能为两个阶段消耗电能之和，利用电能公式$W=Pt$，注意时间单位需换算为秒，分别计算两个阶段电能后相加。
3. 第(3)问已知D阶段的功率和充电电压，利用电功率公式$P=UI$变形求电流，代入数值计算即可。
4. 第(4)问数据线电阻不变，根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，当电阻和时间一定时，电流越大产生热量越多，对比各阶段电流大小即可得出结论。
【解析】
(1) 电磁波的性质分析：
无线电波属于电磁波，电磁波都能在真空中传播，且真空中传播速度均为光速；根据公式$c=λ f$（$c$为光速，$λ$为波长，$f$为频率），频率越大波长越小。近场通信频率小于蓝牙频率，故蓝牙波长更小，因此④错误，正确选项为①②③。
(2) 0～10 min总电能计算：
A阶段（0～5 min）：功率$P_A=22\ \mathrm{W}$，时间$t_A=5\ \mathrm{min}=5×60\ \mathrm{s}=300\ \mathrm{s}$，消耗电能$W_A=P_A t_A=22\ \mathrm{W}×300\ \mathrm{s}=6.6×10^3\ \mathrm{J}$；
B阶段（5～10 min）：功率$P_B=18\ \mathrm{W}$，时间$t_B=5\ \mathrm{min}=300\ \mathrm{s}$，消耗电能$W_B=P_B t_B=18\ \mathrm{W}×300\ \mathrm{s}=5.4×10^3\ \mathrm{J}$；
总电能$W=W_A+W_B=6.6×10^3\ \mathrm{J}+5.4×10^3\ \mathrm{J}=1.2×10^4\ \mathrm{J}$。
(3) D阶段流经数据线的电流计算：
已知D阶段功率$P_D=2.5\ \mathrm{W}$，充电电压$U=5\ \mathrm{V}$，由$P=UI$得电流$I=\frac{P_D}{U}=\frac{2.5\ \mathrm{W}}{5\ \mathrm{V}}=0.5\ \mathrm{A}$。
(4) 数据线产热最多的阶段：
数据线电阻$R$不变，根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，当$R$、$t$一定时，电流$I$越大，产生的热量$Q$越多。对比各阶段电流，A阶段电流最大，故A阶段产生的热量最多。
【答案】
(1) ①②③
(2) $1.2×10^4\ \mathrm{J}$
(3) $0.5\ \mathrm{A}$
(4) A
【知识点】
电磁波的性质、电能的计算、焦耳定律
【点评】
本题结合手机充电的生活实例，将电磁波、电能、电功率、焦耳定律等知识点融入其中，注重物理知识与实际应用的结合，题目难度适中，能有效考查学生对基础知识点的掌握和应用能力。
【难度系数】
0.5
本题围绕手机充电的实际场景，分四个小问考查相关物理知识：
1. 第(1)问需掌握电磁波的性质：无线电波属于电磁波，电磁波都能在真空中传播，真空中传播速度均为光速；根据波长与频率的关系（$c=λ f$），频率越大波长越小，据此判断选项。
2. 第(2)问总电能为两个阶段消耗电能之和，利用电能公式$W=Pt$，注意时间单位需换算为秒，分别计算两个阶段电能后相加。
3. 第(3)问已知D阶段的功率和充电电压，利用电功率公式$P=UI$变形求电流，代入数值计算即可。
4. 第(4)问数据线电阻不变，根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，当电阻和时间一定时，电流越大产生热量越多，对比各阶段电流大小即可得出结论。
【解析】
(1) 电磁波的性质分析：
无线电波属于电磁波，电磁波都能在真空中传播，且真空中传播速度均为光速；根据公式$c=λ f$（$c$为光速，$λ$为波长，$f$为频率），频率越大波长越小。近场通信频率小于蓝牙频率，故蓝牙波长更小，因此④错误，正确选项为①②③。
(2) 0～10 min总电能计算：
A阶段（0～5 min）：功率$P_A=22\ \mathrm{W}$，时间$t_A=5\ \mathrm{min}=5×60\ \mathrm{s}=300\ \mathrm{s}$，消耗电能$W_A=P_A t_A=22\ \mathrm{W}×300\ \mathrm{s}=6.6×10^3\ \mathrm{J}$；
B阶段（5～10 min）：功率$P_B=18\ \mathrm{W}$，时间$t_B=5\ \mathrm{min}=300\ \mathrm{s}$，消耗电能$W_B=P_B t_B=18\ \mathrm{W}×300\ \mathrm{s}=5.4×10^3\ \mathrm{J}$；
总电能$W=W_A+W_B=6.6×10^3\ \mathrm{J}+5.4×10^3\ \mathrm{J}=1.2×10^4\ \mathrm{J}$。
(3) D阶段流经数据线的电流计算：
已知D阶段功率$P_D=2.5\ \mathrm{W}$，充电电压$U=5\ \mathrm{V}$，由$P=UI$得电流$I=\frac{P_D}{U}=\frac{2.5\ \mathrm{W}}{5\ \mathrm{V}}=0.5\ \mathrm{A}$。
(4) 数据线产热最多的阶段：
数据线电阻$R$不变，根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，当$R$、$t$一定时，电流$I$越大，产生的热量$Q$越多。对比各阶段电流，A阶段电流最大，故A阶段产生的热量最多。
【答案】
(1) ①②③
(2) $1.2×10^4\ \mathrm{J}$
(3) $0.5\ \mathrm{A}$
(4) A
【知识点】
电磁波的性质、电能的计算、焦耳定律
【点评】
本题结合手机充电的生活实例，将电磁波、电能、电功率、焦耳定律等知识点融入其中，注重物理知识与实际应用的结合，题目难度适中，能有效考查学生对基础知识点的掌握和应用能力。
【难度系数】
0.5
