1选择题
我国自主研制的某深空探测器在远离地球的太空中工作，地面测控站通过无线电波向它发送控制指令。下列关于这条信息传递链路的说法，正确的是（ ）
- A. 无线电波必须借助空气等介质才能传到探测器，所以探测器与地球之间的真空地带是信息传递的障碍
- B. 电磁波可以在真空中传播，其传播速度与光速相同，约为 3×10⁸ m/s
- C. 电磁波的频率越高，波长越长，所以高频率信号更容易绕过障碍物
- D. 电磁波在真空中的传播速度随频率增大而增大，因此不同频率的信号到达探测器有先有后
答案：B
解析：电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，真空中（以及空气中）波速约为 c＝3×10⁸ m/s，与光速相同，故 B 正确。A 错在认为电磁波传播需要介质，这与声波混淆了；声波不能在真空中传播，电磁波可以。C 错在把波长与频率的关系记反了：由 c＝λf 可知，波速一定时，频率 f 越高，波长 λ 越短，即 λ＝c/f。D 错在认为波速随频率变化：真空中各种频率的电磁波波速都相同，均为 c，故同时出发的不同频率信号几乎同时到达。易错点：①把「电磁波不需要介质」与「声波需要介质」混为一谈；②波长与频率的反比关系记反。故选 B。
2选择题
某地新建的 5G 基站采用频率为 3.5×10⁹ Hz 的电磁波与手机通信，而该基站与核心机房之间改用光纤传输信号。下列有关说法正确的是（ ）
- A. 该 5G 信号在空气中的波长约为 8.6×10⁻² m；光纤通信利用光在光纤内壁上的多次反射把信息传向远方，具有容量大、损耗小的优点
- B. 该 5G 信号的波长约为 1.05×10¹⁸ m；光纤通信利用电流在光纤中的传导来传递信息
- C. 该 5G 信号的频率越高，波长越长；微波通信、卫星通信、光纤通信都是利用电磁波在真空中传播来传递信息的
- D. 该 5G 信号在空气中的波长约为 8.6×10⁻² m；光纤通信是利用光沿直线传播把信息传出去的，与反射无关
答案：A
解析：由 c＝λf 得 λ＝c/f＝(3×10⁸ m/s)÷(3.5×10⁹ Hz)≈8.6×10⁻² m，A 中波长数值正确。光纤通信的原理是光在光纤纤芯与包层界面上发生全反射（初中阶段表述为光的反射），使光信号沿光纤传播，因此容量大、损耗小，A 后半句也正确。B 中波长算错（把 c×f 当成波长，量级荒谬），且光纤传的是光信号而非电流。C 前半句把波长与频率的关系记反（应是频率越高波长越短）；后半句混淆了通信方式：光纤通信依靠光在光纤中的反射传输，并非靠电磁波在真空中传播。D 波长正确，但说光纤通信「与反射无关」错误。易错点：①波长与频率关系记反；②三种通信方式（微波、卫星、光纤）的原理混淆。故选 A。
3选择题
我国自主研制的某型卫星通信系统采用Ka频段电磁波与地面站进行数据传输，其下行信号频率约为2.0×10¹⁰Hz。下列关于该系统所用电磁波的说法中，正确的是（ ）
- A. 该电磁波只能在空气中传播，不能在真空中传播
- B. 该电磁波在真空中的传播速度约为3×10⁸m/s，其波长约为0.015m
- C. 频率越高，电磁波的波长越长，因此Ka频段信号波长比广播电台的中波信号更长
- D. 光纤通信是利用电磁波在光纤中不断折射把信息传到远方的，其容量小、损耗大
答案：B
解析：本题考查电磁波的传播特点、c=λf 的应用及三种通信方式的辨析。
A项：电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播（卫星通信正是依靠电磁波穿越真空实现的），故A错误。
B项：电磁波在真空中的传播速度等于光速，约为 c=3×10⁸m/s；由 c=λf 得 λ=c/f=3×10⁸m/s ÷ 2.0×10¹⁰Hz=0.015m，故B正确。
C项：由 c=λf 可知，波速一定时，频率越高，波长越短，选项中「频率越高波长越长」把波长与频率的关系记反了；且中波频率约10⁵～10⁶Hz，远低于Ka频段，其波长更长，故C错误。
D项：光纤通信是利用光在光纤内壁上不断发生反射（全反射）来传输信息的，具有容量大、损耗小的优点，选项中「折射」「容量小、损耗大」均错误，故D错误。
易错点：①把波长与频率的关系记反；②混淆微波通信、卫星通信与光纤通信的原理与特点。故选B。
4填空题
我国自主研制的“北斗”卫星导航系统通过电磁波向地面用户传递信号。已知某导航信号在真空中的传播速度为 3×10⁸ m/s，其频率为 1.5×10⁹ Hz。
（1）该电磁波______（选填“能”或“不能”）在真空中传播，其传播速度约为______m/s；
（2）由 c=λf 可得，该信号的波长 λ=______m；
（3）若换用频率更高的信号，其波长将______（选填“变长”“变短”或“不变”）；
（4）光纤通信利用光在光纤内不断发生______来传输信息，具有容量大、损耗小的优点。
答案：（1）能；3×10⁸
（2）λ=c/f=3×10⁸ m/s ÷ 1.5×10⁹ Hz=0.2 m
（3）变短
（4）反射
解析：（1）电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播，真空中的传播速度等于光速，约为 3×10⁸ m/s。易错点：误认为电磁波传播需要介质（与声波混淆）。
（2）由 c=λf 得 λ=c/f=3×10⁸÷1.5×10⁹=0.2 m。易错点：公式变形出错，误算成 c×f；或单位未换算导致数量级错误。
（3）波速 c 一定时，由 c=λf 知频率 f 越高，波长 λ 越短。易错点：把波长与频率的关系记反，误答“变长”。
（4）光纤通信是利用光在光纤内不断发生反射（全反射）向前传输的，不是靠折射或直线传播。易错点：混淆光纤通信与微波、卫星通信的原理。
5填空题
某新能源汽车的无线充电装置利用电磁波的谐振原理为车载电池充电，其工作频率为8.5×10⁶Hz。已知电磁波在空气中的传播速度约为3×10⁸m/s，则该电磁波的波长约为______m；若将该装置改用频率为1.7×10⁷Hz的电磁波工作，其波长将变为约______m，可见在波速一定时，频率越高，波长越______（选填「长」或「短」）。若该车某次充电过程中，电池获得的有用能量为2.4×10⁷J，而充电装置消耗的电能为3.0×10⁷J，则该充电过程的能量利用效率为______%。
答案：35；17.5；短；80。
（1）由 c=λf 得 λ=c/f=3×10⁸m/s ÷ 8.5×10⁶Hz≈35m；
（2）λ′=c/f′=3×10⁸m/s ÷ 1.7×10⁷Hz=17.5m；
（3）波速一定时，频率变为原来的2倍，波长变为原来的1/2，故频率越高，波长越短；
（4）效率 η=W有用/W总×100%=2.4×10⁷J ÷ 3.0×10⁷J ×100%=80%。
解析：本题把「信息的传递」中的 c=λf 与波长、频率的定性关系，同「热机效率」的计算思路（η=W有用/Q总×100%，此处为能量利用效率）结合在科技创新情境中。
第（1）（2）空易错点：①公式变形错误，误写成 λ=c×f；②10⁶、10⁷等指数运算出错，8.5×10⁶Hz对应波长约35m（不是0.35m），1.7×10⁷Hz对应17.5m。
第（3）空易错点：把「频率越高波长越短」记反，写成「长」；正确结论是波速一定时频率与波长成反比。
第（4）空易错点：①误将效率公式写成 η=W总/W有用，得到125%的荒谬结果；②计算时忘记乘100%，只写成0.8而漏掉百分号。正确结果为80%。
6解答题
“天问一号”火星探测器在距地球约 3×10¹¹ m 时，通过无线电波（一种电磁波）向地球测控站传送遥测数据，信号在真空中以 3×10⁸ m/s 的速度传播。测控站同时利用一条铺设好的光缆（光纤）把数据转发给指挥中心，光在光纤中的传输利用了光的反射原理。
（1）求探测器发出的信号传到地球测控站所需的时间；
（2）已知该遥测信号的波长为 15 m，请计算它的频率；
（3）小明说：“因为火星与地球之间是真空，所以电磁波无法传回地面，必须借助空气。”请你判断小明的说法是否正确，并说明理由；
（4）指挥中心的工程师说：“光缆通信容量大、损耗小，适合远距离大容量传输。”请指出光纤通信与微波通信在传输介质上的主要区别。
答案：（1）由 v=s/t 得：t=s/v=3×10¹¹ m ÷ 3×10⁸ m/s=1000 s。
（2）由 c=λf 得：f=c/λ=3×10⁸ m/s ÷ 15 m=2×10⁷ Hz。
（3）小明的说法不正确。电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，其在真空中的传播速度等于光速（约 3×10⁸ m/s）；正是由于火星与地球之间大部分是真空，电磁波才能以最大速度直线传播到地球，探测器与地面的通信恰恰依赖电磁波。
（4）光纤通信以光为载体，光在光导纤维（玻璃纤维）内部经多次反射传输，传输介质是光纤；微波通信以微波（频率较高的电磁波）为载体，在空气或真空中沿直线传播，需要中继站或通信卫星转发，传输介质是空间（大气或真空）。
解析：（1）考查速度公式与科学记数法计算。易错点：指数运算出错，把 3×10¹¹÷3×10⁸ 误算成 10¹¹；或将时间单位误写成 h。
（2）考查 c=λf 的变形。易错点：变形错误写成 f=λ/c；或代入时把 15 m 与 3×10⁸ 直接相乘。
（3）本问是概念辨析重点：易错点是把声波“传播需要介质”的结论搬到电磁波上。正确结论是电磁波可以在真空中传播，这也是卫星通信、深空通信得以实现的原因。
（4）考查三种通信方式（微波通信、卫星通信、光纤通信）的区别。易错点：混淆“光纤通信靠光的反射”与“微波通信靠中继站/卫星转发”，或误认为光纤里传播的是电流。
7解答题
我国自主研发的某深空探测器在距离地球约3.6×10⁸ m的轨道区域执行任务，地面测控站通过无线电波（电磁波）向探测器发送控制指令，探测器接收到指令后再把拍摄到的科学数据以电磁波形式传回地球。
已知信息：电磁波可以在真空中传播，其传播速度约等于光速，c=3×10⁸ m/s；波速、波长、频率的关系为 c=λf；某次通信使用的载波频率为 f=200 MHz（1 MHz=10⁶ Hz）。
（1）测控站发出的控制指令传到探测器，需要多长时间？
（2）求该载波的波长 λ。
（3）若改用频率更高的载波进行通信，请判断其波长是变长还是变短，并说明理由。
（4）探测器所在的太空可近似看成真空，请判断：控制指令能否传到探测器？并说明依据。
答案：（1）电磁波在真空中以 c=3×10⁸ m/s 传播，由 v=s/t 得
t=s/c=3.6×10⁸ m ÷ (3×10⁸ m/s)=1.2 s。
（2）f=200 MHz=2×10⁸ Hz，由 c=λf 得
λ=c/f=3×10⁸ m/s ÷ (2×10⁸ Hz)=1.5 m。
（3）波长变短。理由：由 λ=c/f 可知，电磁波的传播速度 c 一定，频率 f 越高，波长 λ 越短，即波长与频率成反比。
（4）能传到探测器。依据：电磁波可以在真空中传播，不需要介质，其传播速度等于光速，故地面发出的指令可以穿越真空到达探测器。
解析：本题考查电磁波的传播与 c=λf 的应用。
（1）易错点：把电磁波速度当作声速 340 m/s 计算，或把距离与速度单位弄混；电磁波在真空中速度恒为 3×10⁸ m/s。
（2）易错点：忘记把 MHz 换算成 Hz，直接用 200 代入会得到错误数量级；λ=c/f 的分子分母易写反。
（3）核心概念辨析：c 一定时 λ 与 f 成反比，「频率越高、波长越短」是最易记反的一点，不能想当然认为频率高波长也长。
（4）概念辨析：电磁波传播不需要介质，可在真空中传播，这与声波必须靠介质传播形成对比，二者不能混淆。
另注意：本题中 3.6×10⁸ m 是电磁波单程传播距离，不要误算成往返时间。
8解答题
为提升偏远山区学校的网络教学质量，某工程队实施了「光纤入校」改造工程，并在山顶建设了一座微波中继站和一颗教育通信卫星作为备份链路。工程验收会上，几位同学对通信技术提出了如下看法：
甲：光纤通信是利用光在光纤内壁不断发生反射来传递信息的，光纤容量大、传输损耗小。
乙：卫星通信是把地面站发出的电磁波经通信卫星转发后送到另一地面站，卫星处于地球大气层外的真空中，电磁波可以在真空中传播。
丙：微波通信、卫星通信、光纤通信是目前主要的通信方式，它们传递信息都离不开电磁波。
丁：光导纤维是用金属导线制成的，靠电流的通断来传递光信号。
已知信息：光纤通信利用光的反射（全反射）在光纤里传输信息，容量大、损耗小；广播、电视、移动通信都靠电磁波传递信息。
（1）甲、乙两位同学的说法是否正确？请分别说明理由。
（2）丙、丁两位同学的说法是否正确？请判断并纠正其中的错误。
（3）若学校改用频率为 3×10¹⁴ Hz 的激光作为光纤中的光信号，求该激光的波长（已知光速 c=3×10⁸ m/s，光属于电磁波）。
答案：（1）甲正确：光纤通信正是利用光在光纤内壁不断发生反射（全反射）来传输信息的，具有容量大、损耗小的优点。
乙正确：通信卫星位于大气层外的真空环境中，而电磁波可以在真空中传播，故地面站发出的电磁波能经卫星转发到达另一地面站。
（2）丙不完全正确：微波通信、卫星通信传递信息靠的是电磁波，但光纤通信传递信息靠的是光在光纤中的反射传输；严格地说，光本身也是电磁波，但「光纤靠光的反射传输信息」，不能简单说成与微波、卫星一样直接以无线电波形式在空间传播。丁错误：光导纤维不是金属导线，它是用玻璃（石英）等透光材料制成的细丝，靠光在其中不断反射来传递信息，而不是靠电流的通断。
（3）由 c=λf 得
λ=c/f=3×10⁸ m/s ÷ (3×10¹⁴ Hz)=1×10⁻⁶ m=1 μm。
解析：本题以「光纤入校」工程为情境，重点考查三种通信方式的原理辨析。
（1）易错点：把光纤通信误认为靠电流或靠电磁波在空气中直线传播；记住关键词——光的反射、容量大、损耗小。卫星通信的关键在于「电磁波可在真空中传播」。
（2）易错点：混淆三种通信方式的传信息载体与原理（这正是命题提示的两大易错之一）；把光导纤维当成金属导线是典型错误，光纤是玻璃纤维，靠光的反射传信号。
（3）计算注意单位换算与数量级：f=3×10¹⁴ Hz 代入 λ=c/f，易把分子分母写反，或把 10⁸÷10¹⁴ 误算成 10⁶；正确结果为 10⁻⁶ m，即 1 μm。
概念小结：c=λf，频率越高波长越短；电磁波传递信息，可在真空中传播。