第二十一章 信息的传递

第一节 现代顺风耳----电话

1、图21.1-9是老式电话机的原理图。炭粒话筒相当于一个变阻器，膜片振动把炭粒压紧和放松时，相当于图中膜片带动滑动头左右移动，使滑动变阻器的电阻发生周期性变化，引起电路中的电流发生相应的周期变化。听筒中有一个电磁铁，当线圈中的电流周期性变化时，它对旁边铁质膜片的引力也随着改变，使膜片来回运动。因此，听筒中膜片往返运动的频率跟话筒膜片振动的频率相同，这样听筒中就听到了对方说话的声音。请具体分析：当话筒膜片由静止向左、向右运动时，听筒中原来静止的膜片会怎样运动？

答案：当话筒膜片由静止向左时，膜片振动把炭粒压紧，相当于图中膜片带动滑动头向左移动，使变阻器的电阻变大，引起电路中电流变小，听筒中的电磁铁磁性就减弱，对旁边铁质膜片的引力也随之减小，所以听筒中原来静止的膜片会向右运动;反之，当话筒膜片由静止向右时，听筒中原来静止的膜片会向左运动。

2、现在常用的动圈式耳机，它的构造跟图20.5-10扬声器相同，不过耳机的体积小很多。图20.5-12是动圈式话筒，其构造也和动圈式耳机类似。因此，用两只动圈式耳机就可以做一部最简单的电话：一只耳机当话筒，另一只当听筒，两耳机之间用一对导线连起来，对着一只耳机说话，在另一只耳机里就能听到说话声。这部电话是没有电池的，从能量转化的角度看，一只耳机是磁生电，另一只耳机是电生磁。请问：磁生电和电生磁的两只耳机，哪个是话筒？哪个是听筒？

答案：话筒是磁生电，听筒是电生磁。

3、如果图21.1-7电码中的点和划分别用数字0和1表示，现要根据图21.1-8的汉字电报码表示一个“学”字，其数字码是怎样的？ 答案：01111 00011 00011 01111 第二节 电磁波的海洋

1、现在家中使用的电器很多，如电冰箱、洗衣机、微波炉、空调，还有收音机、电视机、手机等，你知道哪些会发出电磁波？有什么事实支持你的说法？

答案：这些家用电器中，微波炉、手机以及空调和电视机的遥控器会发出电磁波。 微波炉工作时，食物不跟加热装置直接接触就可以被加热，就是因为微波的能量被食物中的

分子（主要是水分子）吸收。另外，微波炉门上有金属屏蔽网，可以用来减少微波的泄漏。 手机既是无线电发射台，又是接收台，手机与固定电话不同之处在于它通过发射和接收电磁波传递信息。

空调和电视机的遥控器可以在一定范围内进行远距离控制，这是通过发射红外线完成的。 2、图21.2-6是一台收音机的刻度板，表明它能接受电磁波的频率范围。广播电台靠迅速变化的电流而发射电磁波。当广播电台发射图中最高频率的电磁波时，线路中的电流方向每秒钟变化多少次？

答案：线路中的电流方向每秒钟变化2.16×10次。

提示：从收音机的刻度板上看能接收电磁波的频率范围是AM160～53×10kHz，FM108～76MHz，所以广播电台发射图中最高频率的电磁波是108MHz,此时线路中的电流方向每秒钟变化108×106×2=2.16×108次。

3、在电磁波家族中，红外线也是其中一员，红外线的传播速度等于电磁波的速度。如果能测得红外线传播某一段距离所用的时间，就可以根据电磁波的速度计算这段距离的长度，红外线测距仪就是根据这一原理设计的。用红外线测距仪对准某一目标，发出一束红外线，经目标反射后红外线返回仪器时又被探测到。仪器测得红外线往返时间为2.8×10ms，这时目标与仪器之间的距离是多少？电磁波的速度取3×10km/s。 答案：目标与仪器之间的距离s=vt=3×10m/s×1/2×2.8×10s=42m. 第三节 广播、电视和移动通信

1、小晶用收音机收听中央人民广播电台1008kHz频道的播放的钢琴节目，某时刻他听到演员弹奏频率为440Hz的“6”的音。问：

（1）在该时刻，射频电流的频率是多少、音频电流的频率是多少？ （2）此时收音机接收到空中电磁波的频率是多少？

答案：（1）射频电流的频率是1008kHz，音频电流的频率是440Hz。 （2）此时收音机接收到空中电磁波的频率是1008kHz。

2、张伟和刘浩都在北京工作，用的是北京的手机号。他们同时出差来上海，在上海他们用手机通话时，为什么通话费就高了很多？请从“移动电话的工作方式”进行回答。 答案：提示 张伟和刘浩在上海用他们在北京的手机号通话时，由于增加了北京到上海的有线光缆通信及两个城市电话交换机之间的数据交换，因此通话费就高了很多。可以鼓励对此问题有兴趣的学生在课外查阅相关资料，并与同学交流。

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第四节 越来越宽的信息之路

1、现在许多长途电话是以地球同步卫星做中继站的。打这种长途电话时，会感到对方的反应有些延迟。造成这种延迟的原因之一，是无线电波在射向卫星和从卫星返回时需要一定的时间。假设某人造卫星与地球的距离是36000km，请你估算延迟的时间。为什么打市内电话时没有这种延迟？ 答案：延迟0.24s；

打市内电话没有这种延迟的原因是：由于电磁波传播的速度非常快，市内电话相互之间的距离近，电磁波传播造成的延迟时间非常短，人们根本感觉不到。

2、我们的生活已经离不开信息的传递。我们不知不觉地把各种通信方式融入自己的生活和工作之中。请想一想：自己哪些地方用到了微波通信、卫星通信、光纤通信和网络通信？各举一个例子。

答案：微波通信：可以用于各种电信业务的传送，如电话、传真以及彩色电视等均可通过微波电路传输。

卫星通信：卫星电视、卫星导航等。 光纤通信：宽带网络。 网络通信：电子邮件。

3、微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信，这些通信方式是从不同的视角进行分类的：微波通信按加载信号的电磁波的波长来分类；卫星通信、光纤通信按传播介质或设备来分类，网络通信按通信者之间的联络关系来分类。网络通信也可以采用光纤通信方式，微波通信也可以通过卫星传播，这些分类是可以重叠的。请你把以上通信方式和你知道的其他通信方式，设计一个通信方式分类图，并在图中侧重说明以上四种方式的优点。 答案：提示：

通信方式的分类方法有多种形式，分类图就有更多形式。请同学自由发挥。现在提供通信方式的一些方法供参考。

（1） 按通信信号的传输特点分为：有线传输和无线传输两大类。 （2） 按通信手段分：

有线通信手段方面有：有线电话、有线电视、计算机网络通信和光纤通信等； 无线通信手段有：卫星通信、移动通信、微波中继通信、短波通信、地波通信，等等。 （3） 按信号本身的特点分为：模拟通信、数字通信。 四种通信方式的优点是：

微波通信：具有良好的抗灾性能，对水灾、风灾以及地震等自然灾害，微波通信一般都不受影响。

卫星通信：通信范围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，从任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响（可靠性高）；只要设置地球站电路即可开通（开通电路迅速）；同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信（多址特点）。

光纤通信：传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，有利于资源合理使用；绝缘、抗电磁干扰性能强；还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点，可在特殊环境或军事上使用。

网络通信：数字化、宽带化、高速化、智能化、综合化、网络化

第22章 能源与可持续发展 第一节 能源

1、以下列出了各种形式的能源：柴薪、煤、石油。天然气、风能、水能、电能、太阳能、地热能。在这些能源中哪些是化石能源？哪些是一次能源？哪些是二次能源？请填在以下表格中。 一次能源 二次能源 化石能源 答案： 一次能源 二次能源 化石能源

2、蒸汽机的发明对人类利用能源有什么意义？电能的广泛使用对人类利用能源有什么意义？

答案：蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑，人类从此逐步以机械动力代替人力和畜力，主要能源由柴薪转向煤炭。电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。现代社会离不开各种各样的用电器，这些用电器可以很方便地将电能转化为人类所需要的其他各种形式的能量。并且电能便于输送和转化。

3、根据你的了解，说出你家庭近几十年能源使用的变化。要求说明能源形式的变迁情况和

柴薪、煤、石油、天然气、风能、水能、地热能、太阳能 电能 煤、石油、天然气

人均能源消耗数量的变化情况。

答案：根据不同家庭情况回答。例如：能源使用从柴薪到煤炭、天然气、电能，再到新能源，利用能源形式在转换，人均能源消耗数量也日益增多。 第二节 核能

1、原子、原子核、电子、中子、质子，它们之间有什么关系？哪些是不带电的？哪些是带电的？带的是哪种电？

答案：原子由原子核和电子组成，原子核又是由质子和中子组成的。中子是不带电的，质子带正电，原子核带正电，而电子带负电。

2、原子和原子核的尺寸究竟有多大？研究表明，若把它们都看成一个球体，原子半径数量级为10-10m，原子核半径的数量级为10-15m.。打个比方，如果原子的大小跟北京奥运会“鸟巢”体育场一样大，那么原子核该有多大？是相当于篮球、垒球、乒乓球？或者是蚕豆、还是绿豆？

答案：北京奥运会主体育场“鸟巢”的南北约333m，如果把原子比作“鸟巢”，原子核只有绿豆那么大。

3、核反应堆和原子弹都是释放核能的装置，它们释放核能的过程有什么相同？有什么不同？ 答案：它们都是利用原子核的裂变，核反应堆利用的是可控的链式反应，而原子弹利用的是不可控的链式反应。

4、什么是原子核的聚变？人类关于核聚变的应用已经取得的成就是什么？还有什么问题急需解决？

答案：将某些质量很小的原子核，在超高温下结合成新的原子核，也会释放出巨大的核能，这就是聚变。氢弹是人类利用聚变制造的一种核武器。目前人类需要解决的技术问题是如何实现可控的聚变反应获取核能，当今研究的热点是磁约束的方法。

5、以下是核电站工作情况的方框图、请在空白的方框内填写装置的种类，并在下面的括弧内填写这种装置中发生了怎样的能量转化。

（核能转化为 （ ） （ ） 蒸汽的内能） 答案：

核反应堆 汽机 轮 发机 电 输电线输出电能 核反应堆 机 机 输电线输出电能 （核能转化为 蒸汽内能）（蒸汽内能转化为轮片动能 ） （ 转子动能转化为电能 ）