高中物理滬科版1第四章電磁波與現(xiàn)代通信 2023版第4章4．2無(wú)線電波與現(xiàn)代通信

4．2無(wú)線電波與現(xiàn)代通信1．(3分)關(guān)于電磁波的下列說(shuō)法中正確的是()A．法拉第第一次通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在B．電磁波不能在空氣中傳播C．麥克斯韋第一次通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在D．電磁波可以在真空中傳播【解析】赫茲第一次通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，故A，C項(xiàng)錯(cuò)誤．電磁波既可以在真空中傳播，也可在介質(zhì)中傳播，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．【答案】D2．(3分)(多選)在電磁波譜中()A．各種電磁波有明顯的頻率和波長(zhǎng)區(qū)域界限B．γ射線的頻率一定高于X射線的頻率C．X射線的波長(zhǎng)有可能等于紫外線的波長(zhǎng)D．可見(jiàn)光波長(zhǎng)一定比無(wú)線電波波長(zhǎng)短【解析】各種不同頻率的電磁波，雖然產(chǎn)生的機(jī)理不同，但無(wú)線電波和紅外線，紫外線和X射線，X射線和γ射線，它們的波長(zhǎng)或頻率有交叉重疊部分，故C、D正確．【答案】CD3．(4分)某雷達(dá)工作時(shí)，發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)為λ＝20cm，每秒鐘脈沖數(shù)n＝5000，每個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間t＝μs.問(wèn)：電磁波的頻率是多少？最大的偵察距離是多少？【解析】由于電磁波的波長(zhǎng)、頻率和波速之間滿足關(guān)系v＝λf，真空中電磁波的傳播速度等于光速，一般在空氣中傳播，電磁波的速度認(rèn)為等于光速，即v＝×108m/s，因此f＝eq\f(v,λ)＝×109Hz，即電磁波的頻率為×109Hz.雷達(dá)工作時(shí)發(fā)射電磁波脈沖，每個(gè)脈沖持續(xù)t＝μs，在兩個(gè)脈沖時(shí)間間隔內(nèi)，雷達(dá)必須接收到反射回來(lái)的電磁波脈沖，否則會(huì)與后面的電磁波脈沖重疊而影響測(cè)量，設(shè)最大偵察距離為s，則：2s＝v·Δt，而Δt＝eq\f(1,5000)s＝200μs?μs(脈沖時(shí)間可以略去不計(jì))，所以s＝v·eq\f(Δt,2)＝×104m.【答案】×109Hz×104m課標(biāo)導(dǎo)思1.了解無(wú)線電通信的歷程．2．知道四種常見(jiàn)的通信方式的基本特征，了解它們各自的用途．3．了解互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程，體會(huì)它對(duì)人們生產(chǎn)生活方式產(chǎn)生的巨大影響．同時(shí)關(guān)注互聯(lián)網(wǎng)的負(fù)面影響.一、無(wú)線通信百年回眸1．1895年波波夫改進(jìn)了赫茲的實(shí)驗(yàn)裝置，制作了一臺(tái)裝有天線的接收機(jī)，成功地實(shí)現(xiàn)了短距離無(wú)線通信．2．1901年馬可尼用自己建造的大功率發(fā)射臺(tái)，成功進(jìn)行了跨越大西洋的通信實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志著穿越時(shí)空傳遞信息時(shí)代的到來(lái)．3．1904年，弗萊明制成真空二極管，提高了檢波效應(yīng)．4．1906年，德福雷斯特研制出真空三極管，成為無(wú)線電技術(shù)中重要的元件．5．1947年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們研制出世界上第一只晶體管，使電子學(xué)發(fā)生了根本性的變化．6．無(wú)線電波的發(fā)射與接收(1)電磁波譜中的無(wú)線電波段主要用于無(wú)線通信，無(wú)線電波的波長(zhǎng)從幾毫米到幾十千米，通常分為長(zhǎng)波、中波、短波、微波等幾個(gè)波段．(2)用無(wú)線電波傳播聲音及其他信號(hào)，需要解決兩個(gè)問(wèn)題：一是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；二是要提高電信號(hào)的傳播距離．(3)提高電磁波的頻率，增大電磁波的能量，電磁波傳播的距離就越遠(yuǎn)．(4)由天線發(fā)射出去的無(wú)線電波向四面八方傳播，在傳播途中，遇到接收天線(導(dǎo)體)，就會(huì)在接收回路中產(chǎn)生頻率相同的感應(yīng)電流接收機(jī)通過(guò)調(diào)諧電路，選擇所需要頻率的電波，經(jīng)過(guò)檢波電路將載波與音頻信號(hào)分開(kāi)，把音頻信號(hào)放大并通過(guò)揚(yáng)聲器播放出來(lái)．二、有線無(wú)線交相輝映1．微波通信：優(yōu)點(diǎn)是通信容量大、傳輸穩(wěn)定、抗災(zāi)能力強(qiáng)；缺點(diǎn)是只能采用空間波傳播，必須用中繼站的方法增加通信距離．2．衛(wèi)星通信：優(yōu)點(diǎn)是覆蓋面大、通信距離長(zhǎng)，速度快、容量大，幾乎不受地理環(huán)境限制．3．光纖通信：優(yōu)點(diǎn)是方向性好、容量大、中繼距離長(zhǎng)、抗干擾性好、保密性強(qiáng)等.一、對(duì)通信技術(shù)的理解1．微波通信：靠中繼站接力來(lái)實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸．(1)中繼站的功能：接收前站傳來(lái)的信號(hào)，加上能量經(jīng)放大后向下一站發(fā)射．(2)微波通信的特點(diǎn)：通信容量大、傳輸穩(wěn)定、抗災(zāi)能力強(qiáng)等．(3)數(shù)字微波通信的特點(diǎn)：噪聲小、頻帶寬、上下話路方便、更加經(jīng)濟(jì)可靠．2．衛(wèi)星通信：通信衛(wèi)星系統(tǒng)由衛(wèi)星和衛(wèi)星通信地球站組成，同步衛(wèi)星在地球赤道上空36000km，相對(duì)地面靜止．(1)衛(wèi)星作為中繼站，將地面?zhèn)鱽?lái)的微波信號(hào)放大后再發(fā)射回地球．理論上只需三顆等距離同步衛(wèi)星就可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋．(2)衛(wèi)星通信的特點(diǎn)：覆蓋面大、通信距離長(zhǎng)、不受地理環(huán)境限制、投資少、見(jiàn)效快等．(3)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)①GPS是利用6個(gè)軌道上24顆衛(wèi)星組成的全球定位、導(dǎo)航及授時(shí)系統(tǒng)．②我國(guó)的“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)將于2023年首先具備覆蓋亞太地區(qū)的定位、導(dǎo)航和援時(shí)以及短報(bào)文通信服務(wù)能力．3．光纖通信：把信號(hào)加在激光上在光導(dǎo)纖維中傳輸．(1)光纖通信的原理：使用激光技術(shù)和全反射技術(shù)．采用可高速調(diào)制的激光光源，利用被調(diào)制的激光在用高純度的石英玻璃制成的細(xì)如發(fā)絲的光纖材料內(nèi)不斷發(fā)生全反射，將信號(hào)傳向終端．(2)光纖通信的特點(diǎn)：頻帶寬、容量大、中繼距離長(zhǎng)、抗干擾性好、保密性強(qiáng)、成本低、傳輸質(zhì)量高等．二、無(wú)線電波的發(fā)射和接受1．無(wú)線電波的發(fā)射(1)發(fā)射電磁波的條件①要有足夠高的振蕩頻率．理論研究表明，振蕩電路向外輻射能量的本領(lǐng)，即單位時(shí)間內(nèi)輻射出去的能量與頻率的四次方成正比，頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大．②開(kāi)放電路．只有使振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分散到盡可能大的空間，才能有效地把電磁場(chǎng)的能量傳播出去．用開(kāi)放電路可以把電磁波發(fā)射出去．(2)發(fā)射電磁波的電路特點(diǎn)在如圖4-2-1所示的實(shí)際發(fā)射無(wú)線電波的裝置中，由閉合電路變成開(kāi)放電路變化的過(guò)程．圖4-2-1在實(shí)際發(fā)射無(wú)線電波的裝置中，在開(kāi)放電路旁還需加一個(gè)振蕩器電路與之耦合(如圖4-2-1(e)，振蕩電路產(chǎn)生的高頻振蕩電流通過(guò)L1和L2的互感作用，使L1也產(chǎn)生同頻率的振蕩電流，振蕩電流在開(kāi)放電路中激發(fā)無(wú)線電波，向四周發(fā)射．【特別提醒】無(wú)線電波的發(fā)射過(guò)程如下：eq\x(產(chǎn)生高頻交變電流的振蕩電路)→eq\x(載波和調(diào)制)→eq\x(能夠把電磁波發(fā)射出去的振蕩電路)2．無(wú)線電波的接收(1)選臺(tái)與電諧振①選臺(tái)：接收電磁波時(shí)．從諸多的電磁波中把我們需要的選出來(lái)，通常叫選臺(tái)．②電諧振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫電諧振．(2)調(diào)諧與調(diào)諧電路①調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫做調(diào)諧．②調(diào)諧電路：能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路．(3)解調(diào)從接收到的高頻電磁波中“檢”出所攜帶的信號(hào)，叫做檢波，也叫解調(diào)，它是調(diào)制的逆過(guò)程．(4)無(wú)線電波的接收天線收到的所有的電磁波，經(jīng)調(diào)諧選擇出所需要的電磁波，再經(jīng)過(guò)檢波取出攜帶的信號(hào)，放大后還原成聲音或圖像的過(guò)程．【特別提醒】(1)無(wú)線電波的接收過(guò)程如下：eq\x(無(wú)線電波的接收)→eq\x(調(diào)諧)→eq\x(電諧振)→eq\x(檢波).(2)在電磁波發(fā)射和接收的過(guò)程中要明確調(diào)制、調(diào)諧的含義，不能混淆．一、關(guān)于通信方式的理解與應(yīng)用關(guān)于同步衛(wèi)星，以下說(shuō)法中正確的是()A．同步衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動(dòng)周期和地球的自轉(zhuǎn)周期相同B．同步衛(wèi)星和月球一樣每天繞地球一周C．同步衛(wèi)星固定在空中一直不動(dòng)D．同步通信衛(wèi)星作為傳播微波的中繼站，地球上只要有兩顆就能覆蓋全世界【解析】所謂地球同步衛(wèi)星，即指衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同，與地球同步轉(zhuǎn)動(dòng)，且在赤道上空的某地，站在地球上觀看(以地球本身為參照物)它在空中的位置是固定不動(dòng)的，所以它可以代替微波中繼站來(lái)進(jìn)行電磁波的中轉(zhuǎn)作用．全世界只要有三顆這樣的衛(wèi)星(當(dāng)然位置要選定好)就可以滿足全世界的需求，正確答案只有選項(xiàng)A.【答案】A1．下列各種通信方式不屬于現(xiàn)代通信的是()A．衛(wèi)星通信B．互聯(lián)網(wǎng)(有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò))C．戰(zhàn)場(chǎng)上的八百里加急D．光纖通信【解析】選項(xiàng)C是一種古代通信方式．【答案】C二、無(wú)線電波的發(fā)射與接收關(guān)于無(wú)線電波的發(fā)射和接收，下列說(shuō)法正確的是()A．為了將信號(hào)發(fā)送出去，先要進(jìn)行解調(diào)B．為了從各個(gè)電臺(tái)發(fā)出的電磁波中將需要的電磁波選出來(lái)，就要進(jìn)行解調(diào)C．為了從高頻電流中取出聲音信號(hào)，就要進(jìn)行調(diào)頻D．由開(kāi)放電路可以有效地把電磁波發(fā)射出去【解析】為了將信號(hào)發(fā)送出去，首先要進(jìn)行調(diào)制；從各個(gè)電臺(tái)發(fā)出的電磁波中將需要的電磁波選出來(lái)，要進(jìn)行調(diào)諧；從高頻電流中取出聲音信號(hào)，需要解調(diào)；利用開(kāi)放電路可以有效地發(fā)射電磁波．故只有D正確．【答案】D調(diào)制和調(diào)諧的區(qū)別(1)調(diào)制是無(wú)線電波發(fā)射時(shí)將要傳遞的信號(hào)加入高頻電磁波上的過(guò)程，有調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式．(2)調(diào)諧是無(wú)線電波接收時(shí)將需要的信號(hào)選出來(lái)的過(guò)程．2．如圖4-2-2所示，為電視接收過(guò)程示意圖，其工作過(guò)程順序正確的是()圖4-2-2A．解調(diào)——放大——調(diào)諧——顯示B．調(diào)諧——放大——解調(diào)——顯示C．調(diào)諧——解調(diào)——放大——顯示D．放大——調(diào)諧——解調(diào)——顯示【解析】電視接收機(jī)首先利用電諧振通過(guò)調(diào)諧把空間高頻電流選出來(lái)，然后解調(diào)，取下信號(hào)，最后經(jīng)放大后再傳給顯像管顯像，所以正確的順序是C.【答案】C1．發(fā)明電話的是()A．莫爾斯 B．愛(ài)迪生C．赫茲 D．貝爾【答案】D2．比較下列各類傳遞信息的方法，在相同時(shí)間內(nèi)能傳遞信息最多的是()A．電話 B．電報(bào)C．書(shū)信 D．可視電話【解析】電話只傳遞聲音，電報(bào)、書(shū)信只傳遞文字，可視電話聲音、文字、圖象均可傳送，所以可視電話傳遞信息最多．【答案】D3．(多選)光纖通信具有的優(yōu)點(diǎn)是()A．頻帶寬，容量大B．中繼距離長(zhǎng)C．抗干擾性好，保密性強(qiáng)D．成本低，傳輸質(zhì)量高【解析】光纖通信由于具有頻帶寬、容量大、中繼距離長(zhǎng)、抗干擾性好，保密性強(qiáng)、成本低、傳輸質(zhì)量高等許多優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)今世界最有發(fā)展前途的通信技術(shù)，故A、B、C、D均正確．【答案】ABCD4．簡(jiǎn)單的、比較有效的電磁波的發(fā)