手机通信原理及使用安全gecs.docx

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1、手机、汽汽车相关关的综合合一、手机机（一）背背景综述述传统的电电话，是是靠导线线传送信信号的有有线电话话，发话话人与通通话人均均处在固固定的地地点。这这种固定定地点的的通信方方式很不不适应现现代生活活，如果果在网络络的车上上、航行行的飞机机上、轮轮船里，如如果也有有电话该该有多好好啊！119211年卖国国发现了了供警察察汽车通通信用的的移动电电话，这这种电话话于200世纪660年代代以后在在世界各各地得到到了较快快的发展展。200世界880年代代以后，我我国也有有了这种种轻巧、方方便、可可靠的通通信工具具移动动电话，俗俗称手机机。图1电话机电 话交换台基地台电话线电话线手机的通通信过程程是：使

2、使用手机机把语言言信号变变换成电电信号传传输到移移动通信信网络中中的基地地台，再再由基地地台把代代表语言言的电信信号变成成电磁频频谱，通通过在距距地面高高度为336000km的通通信卫星星辐射漫漫游传送送到受话话人的电电信网络络中，受受话人的的通信设设备接收收到无线线电波，转转换成语语言信号号。如图图所示，我我们可以以手持手手机，不不管走到到哪里，都都可与城城市电话话网的所所有用户户及本系系统移动动电话用用户进行行通话。它它们间的的通话是是经过系系统的基基地台发发射电磁磁波与接接收电磁磁波来实实现的。从从上述手手机通信信过程可可以看出出：手机机通信是是一个开开放的电电子通信信系统，只只要有相相

3、应的接接收设备备，就能能够截获获任何时时间、任任何地点点、任何何人的通通话信息息。目前，世世界一些些军事强强国已经经形成了了多层次次、全方方位、大大纵深、高高立体、覆覆盖全球球的电子子监听网网络系统统。他们们正是利利用这些些“网”广泛地地收集全全球各方方的信息息情报。小小小手机机事关国国家和军军队的信信息安全全。随着着信息时时代的到到来，有有关信息息通信保保密问题题越来越越多地在在不同领领域表现现出来。对对此，我我们必须须引起高高度警觉觉和重视视，必须须增强全全民国防防信息安安全观念念，经济济信息安安全观念念，以高高度的责责任感迎迎接信息息时代的的挑战。随着现代代科学技技术的发发展以及及人们的

4、的生活水水平的提提高，移移动电话话（手机机）的使使用已经经越来越越普及。它它的结构构、原理理等运用用了物理理、化学学基础知知识，其其产生的的电磁辐辐射对人人们的生生活、生生产等造造成的危危害涉及及到物理理、化学学和生物物等学科科基础知知识。（二）综综合练习习1、手机机通信是是靠电磁磁波传递递信息的的。从理理论上预预言电磁磁波存在在的物理理学家和和第一次次用实验验证实电电磁波存存在的物物理学家家分别是是（ D ）A法拉拉第、赫赫兹 B麦麦克斯韦韦、安培培 C赫兹兹、麦克克斯韦 DD麦克克斯韦、赫赫兹2、手机机的话筒筒和听筒筒所依据据的物理理学原理理，下述述说法正正确的是是（ A ）A话筒筒是按照

5、照电磁感感应原理理工作的的，听筒筒是由于于电流的的磁效应应工作的的B话筒筒是把电电能转换换成声能能，听筒筒是把声声能转换换成电能能C话筒筒是按照照电流的的磁效应应工作的的，听筒筒是按照照电磁感感应原理理工作的的D话筒筒是把声声音直接接转换为为电磁波波发射到到周围空空间，听听筒是把把周围的的电磁波波信号转转换为声声音NPFL图23、电磁磁场具有有能量，磁磁场中单单位体积积所具有有的能量量叫做磁磁场的能能量密度度，其值值式中BB是磁场场的磁感感应强度度，是磁介介质的磁磁导率，在在空气中中为一已已知常数数。为了了近似测测得条形形磁铁磁磁极端面面附近的的磁感应应强度BB，一学学生用一一根端面面面积为为

6、A的条条形磁铁铁吸住一一相同面面积的铁铁片P，再再用力将将铁片与与磁铁拉拉开一段段微小的的距离，并测测出拉力力F，如如图2所所示。因因为F所所做的功功等于间间隙中磁磁场的能能量，所所以由此此可得磁磁感应强强度B与与F、AA之间的的关系式式为（ C ）AB=BBB=CB=DDB=WBA提示：由由得B=4、空气气中的电电磁波对对人体健健康有一一定的影影响，使使用手机机不当，可可对人体体健康造造成一定定的损害害。按照照有关规规定，工工作场所所感受到到的电磁磁辐射强强度（单单位时间间内垂直直通过单单位面积积的电磁磁辐射能能量）不不得超过过0.550W/m2。若某某一小型型无线通通讯装置置的电磁磁辐射功

7、功率是11W，已已知球面面面积为为S=44R2那么在在距离该该通讯装装置多远远距离以以外是符符合规定定的安全全区域？（ B ）A4.0m B0.440m CC0.04mm DD400m 提示：设设在距离离该通讯讯装置RR处的电电磁辐射射强度是是=0.50WW/m22无线通讯讯装置的的电磁辐辐射功率率是P=1W，由由题意可可得P=4R2R=mm=0.4m 8、若若某种型型号的电电池容量量是1000mAh，由此此可知该该电池可可输出的的电量最最多为（ B ） A1100CC B3360CC CC36600CC D不不能确定定9、下述述说法正正确的是是 （BB）A. 变化的电电场一定定产生变变化的磁

8、磁场B. 在真空中中电磁波波的传播播速度与与真空中中光速相相等C. 空间中有有变化的的电场（或或变化的的磁场）存存在，就就一定能能形成电电磁波D. 电磁波由由真空进进入介质质传播时时，起频频率、波波长不变变。10、如如果你用用手机通通过同步步卫星转转发的无无线电话话与对方方通话，则则在你讲讲完话后后，至少少要等多多长时间间才能听听到对方方的回话话？已知知地球的的质量MM=6.010244kg，地地球半径径R=6604106m，万有有引力衡衡量G=606671011Nm2/ kkg。答：同步步卫星是是相对地地面静止止的卫星星，它绕绕地球运运动的周周期T=2436000S=8.664104S设卫星

9、距距离地面面的距离离为h，卫星星绕地球球做匀速速圆周运运动的向向心力是是地球对对卫星的的万有引引力，由由牛顿运运动定律律和万有有引力定定律，可可得G=m（）2（R+hh）解得得h=R代入数据据，可解解得h=3.66107m最短通信信时间是是发话人人和受话话人场在在同步卫卫星的区区方下，这这是无线线信号传传播到卫卫星上的的最短距距离为hh。受话话人听到到发话人人的信号号后立即即回话，信信号又需需传播22h距离离后才能能到达发发话人。由由此可知知最短时时间为t=00.488s11、有有两部上上机A和和B，AA的号码码为122345567220022，B的的号码为为2344567720008，当当用

10、A（或或B）拨拨打B（或或A）的的号码时时，既能能听到BB（或AA）的叫叫声，又又能看到到B（或或A）的的显示屏屏上显示示出A（或或B）的的号码。现现把A放放到一个个透明罩罩内，并并抽成真真空，再再用B拨拨打号码码12334566720002，则则以下说说法正确确的是（ B ）A. 既能听到到A的叫叫声，又又能看到到A显示示屏上显显示出112344567720008B. 不能听到到A的叫叫声，但但能看到到A显示示屏上显显示出112344567720008C. 不能听到到A的叫叫声，但但能看到到A显示示屏上显显示出112344567720002D. 既不能听听到A的的叫声，又又不能看看到A显显示

11、屏上上显示出出号码。12、移移动通信信中的手手机能使使用的电电磁波频频率为99108HZ，这这种电磁磁波（BBD）A波速速是1008m/ss B波长是是1/33mC要利利用空气气为介质质传播 DD它能能干涉和和衍射13.电电磁辐射射对电器器设备、飞飞机、建建筑物等等也可能能造成直直接破坏坏，此外外，在高高场强作作用下，电电磁波可可能引燃燃可燃性性油类，武武器弹药药等。在在正在运运行的飞飞机上禁禁止使用用手机，其其原因是是什么？答：如果果乘客都都在正在在运行的的飞机上上使用手手机，那那么，其其发射的的电磁波波将会组组成一个个干扰很很大的组组合波，污污染净空空环境，使使机场多多个管制制专用频频率受

12、到到影响，有有时甚至至使管制制员无法法与机组组人员进进行正常常对话，这这对保障障飞行安安全是非非常不利利的。因因此，在在正在运运行的飞飞机上禁禁止使用用手机。二、汽车车（一）几几种技术术1、遥控控技术题目 某某日，一一人汽车车被劫，此此时车主主迅速拿拿出一小小物件，对对着已逃逃出几十十米开外外的汽车车一按按按钮，只只见汽车车立即熄熄火停车车。你认认为这种种“遥控停停车装置置”最可能能的原理理是什么么?答：根据据燃烧三三要素，欲欲使摩托托车熄火火，可从从三个角角度考虑虑：一是是停止供供油，二二是停止止供空气气，三是是不点火火。两种种角度涉涉及到油油路或气气体通道道的机械械控制，遥遥控技术术复杂，

13、可可靠性差差，唯有有通过断断开火花花塞供电电电源使使之不能能点火最最简便易易行。据据此可简简答成：利用遥遥控器断断开火花花塞电源源，即可可停车。 2、缓缓冲技术术行驶中要要系好安安全带，防防止意外外事故.当汽车车冲撞障障碍物时时，汽车车几乎在在几十mms到几几百mss的极短短时间内内停止运运动.此此瞬间，乘乘员以撞撞车以前前的速度度仍向前前方移动动.若撞撞上仪表表盘、方方向盘或或前座位位背，会会产生很很大的冲冲力，造造成伤亡亡事故。 如果果某次事事故中汽汽车的速速度为335 mms-1，乘乘员冲向向气袋后后经0.5s停停止运动动.冲向向气袋的的人体质质量约为为40kkg，头头部和胸胸部作用用在

14、气袋袋上的面面积约为为2800cm22，求人人的头部部和胸部部受到的的平均压压强。答：F即作用力力大小为为28000N。平均压强强（二）几几个问题题安全问题题（1）惯惯性作用用 人从发发现情况况到采取取相应行行动需要要一定反反应时间间，不同同的人在在不同的的环境下下反应时时间长短短不同，反反应时间间越短反反应越灵灵敏.反反应时间间内车将将保持匀匀速直线线运动状状态，刹刹车后由由于惯性性车又要要向前运运动一段段距离，因因此必须须保持一一定车距距.题目 为为了安全全，在公公路上行行驶的汽汽车之间间应保持持必要的的距离.已知某某高速公公路的最最高限速速V1120kkmh-1.假假设前方方车辆突突然停

15、止止，后车车司机从从发现这这一情况况，经操操纵刹车车，到汽汽车开始始减速经经历的时时间(即即反应时时间)tt0.50ss.刹车车时汽车车受到阻阻力的大大小 FF阻为汽车车重量的的0.440倍.求该高高速公路路上汽车车间的距距离S的的最小值值.解 在在反应时时间内汽汽车做匀匀速运动动，运动动的距离离S1vtt. 设刹车车时汽车车的加速速度的大大小为aa，汽车车的质量量为m，有有F阻=maa则从刹刹车到停停止汽车车运动的的距离SS2=v2/2aa. 所求距距离S minn Sl+S21.6102m， 所以能能见度过过低时，高高速公路路必须关关闭.汽车在不不同路面面行驶，最最高限速速也不同同，特别别

16、是雨天天、风雪雪冰冻等等情况下下应降低低行驶速速度.由于雨雨水的润润滑作用用，潮湿湿路面的的摩擦因因数比干干燥路面面小，且且车速越越高动摩摩擦因数数越小，因因此最高高限速应应下调.（2）离离心作用用 汽车车转弯，慎慎防侧滑滑。汽车车在水平平公路上上行驶时时，转弯弯所需的的向心力力由车轮轮与路面面间的静静摩擦力力提供.如果转转弯时速速度过大大，所需需向心力力大于最最大静摩摩擦力，汽汽车将做做离心运运动而造造成交通通事故.因此，在在公路弯弯道处，行行驶车辆辆不允许许超过规规定的速速度.1、若一一辆汽车车在半径径为R的的水平弯弯道上行行驶，轮轮胎与地地面的最最大静摩摩擦系数数为s，求求车的最最大速度

17、度.2、在高高速公路路上所建建的高架架桥的顶顶部可以以看作是是一个圆圆弧，若若高架桥桥顶部的的圆弧半半径为1150mm，求车车在高速速公路高高架桥上上行驶时时的最高高限速.解 FF向maxx，mvv2Rsmgg，u 若s= 0.771，RR=300m 则则V0.771，及及300m，则则I14.6 mmS-l 在赛车车比赛中中，常有有车速过过快滑出出车道的的现象就就是这个个原因.在大弯弯道高速速公路上上超车时时，不能能猛打方方向盘使使转动过过大. 由 F向=mv22R可可知，半半径越小小需要的的向心力力越大.当半径径只220m，车车速提高高到400kmh-1时，已已能强烈烈地感受受到有向向外倾

18、覆覆的离心心作用.因此，为为了超越越车辆而而变更车车道时，虽虽必须采采取加速速措施，应应尽可能能采用大大的曲率率半径变变更车道道超车(如图22).另外摩擦擦力对车车质心产产生一个个转动力力矩 MM=FL=mmv2hR(hh是车的的重心离离地面的的高度)，因此此车的重重心越高高，车速速越快，转转弯时越越容易向向外侧翻翻倒.即使在在乎直公公路上行行驶，重重心越高高，车的的稳定性性越差，也也越容易易出现翻翻车事故故. 解：mg-F=mmv2/R，当当F=00时，车车与地面面的摩擦擦力为零零，车将将无法控控制。所所以必须须有mggmvv2/R，即即以上结果果是理论论值，其其实摩擦擦力较小小时车已已无法

19、控控制，因因此实际际车速应应更小些些才安全全。（3）重重心问题题 减速速增力，便便于上坡坡.每辆辆汽车都都有一个个最大功功率，即即油门开开足时的的功率如果汽汽车的载载质量比比较大，必必须把车车速换到到低挡才才能上坡坡，以降降低车速速来增大大牵引力力题目 设设某汽车车的最大大功率为为P，总总质量为为m，摩摩擦因数数为，上坡坡倾角为为，上坡坡车速最最大不能能超过多多少?解 ：牵牵引力 FF摩+mggsinnmgccos+mggsinn，所以 PFV= mgg(coss+siin)v，有有 所以汽汽车上坡坡的最大大车速不不能超过过上坡时还还有一个个问题也也应引起起重视，即即卡车载载货不能能过高。若若车的重重心过高高，重力力作用线线超过后后轮与地地面的接接触点就就要向后后翻倒。若若是下坡坡，重力力作用线线超过前前轮与地地面的接接触点，车车就要向向前翻倒倒.这种事事件经常常见诸报报端，因因此交通通法规规规定货车车载货最最高不能能超过44m.12