同步備課套餐之物理人教浙江專3-4講義：第十四章電磁波 3~4

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精3電磁波的發(fā)射和接收4電磁波與信息化社會(huì)知識(shí)內(nèi)容電磁波的發(fā)射和接收電磁波與信息化社會(huì)考試要求必考加試電磁波的發(fā)射和接收/b電磁波與信息化社會(huì)/a課時(shí)要求1。知道有效發(fā)射無線電波的兩個(gè)條件。2。知道調(diào)制、調(diào)諧、解調(diào)的含義,了解調(diào)幅和調(diào)諧的主要區(qū)別。3。知道電磁波在現(xiàn)代信息傳輸中的作用，了解電視信號(hào)、移動(dòng)電話信號(hào)的傳輸過程．知道電磁波頻率越高，相同時(shí)間內(nèi)傳遞的信息量越大．知道雷達(dá)測(cè)定物體位置的工作原理。一、電磁波的發(fā)射[導(dǎo)學(xué)探究]1．如今在我們周圍的空間充滿了各種頻率不同、傳遞信息各異的電磁波,這些電磁波是如何發(fā)射出去的呢？收音機(jī)、電視機(jī)、手機(jī)又是如何檢索出需要的電磁波呢?答案電磁波由巨大的開放電路發(fā)射出去,通過調(diào)諧選擇出需要的電信號(hào)，通過解調(diào)還原出聲音或圖象．2．電臺(tái)發(fā)射的信號(hào)，如聲音信號(hào)，為什么不直接將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)發(fā)射出去，而是加載到高頻信號(hào)中發(fā)射呢？答案因?yàn)槁曇粜盘?hào)頻率較低，而電臺(tái)要向遠(yuǎn)處發(fā)射電磁波，要有足夠高的頻率．實(shí)踐證明，只有提高發(fā)射頻率才能提高發(fā)射能力，高頻電磁波就是那些有用的低頻信號(hào)的“載體”，而把頻率較低的信號(hào)加載到高頻電磁波上去的過程就是調(diào)制過程．［知識(shí)梳理]電磁波的發(fā)射條件及發(fā)射過程1。要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有的兩個(gè)特點(diǎn)：(1）要有足夠高的振蕩頻率：頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大．（2)振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間，因此采用開放電路．2．實(shí)際應(yīng)用中的開放電路:線圈的一端用導(dǎo)線與大地相連，這條導(dǎo)線叫做地線；線圈的另一端與高高地架在空中的天線相連．3．電磁波的調(diào)制:在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)．調(diào)制包括:(1)調(diào)幅（AM)：使高頻電磁波的振幅隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變的調(diào)制方法．（2）調(diào)頻(FM）：使高頻電磁波的頻率隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變的調(diào)制方法．［即學(xué)即用］判斷下列說法的正誤．（1)各種頻率的電磁振蕩都能輻射電磁波,只是輻射的能量所占振蕩總能量的比例不同罷了，振蕩周期越大，越容易輻射電磁波．（×)(2)為了有效向外輻射電磁波,振蕩電路必須采用開放電路,同時(shí)提高振蕩頻率．(√）（3）調(diào)制就是將低頻信號(hào)變成高頻信號(hào)，再放大后直接發(fā)射出去．(×）(4)調(diào)幅就是把低頻信號(hào)的信息加載到高頻信號(hào)的振幅變化上去．(√)二、電磁波的接收[導(dǎo)學(xué)探究]按圖1甲,用兩個(gè)萊頓瓶（附矩形發(fā)射框和帶氖泡的矩形接收框）、感應(yīng)圈和直流電源連成電路．如圖乙所示,發(fā)射框上的銅球與萊頓瓶上的銅球相距約1～2厘米,氖泡兩端分別接萊頓瓶的內(nèi)壁和外壁金屬箔．感應(yīng)圈高壓加在銅球和萊頓瓶上，使銅球間發(fā)生火花放電．調(diào)節(jié)接收框上的可移動(dòng)的豎直金屬滑動(dòng)桿,使它從最右端慢慢向左移動(dòng)，觀察接收框上的氖泡發(fā)光有什么變化？并說明產(chǎn)生這種變化的原因．圖1答案滑動(dòng)桿向左滑動(dòng)的過程中，氖泡先變亮后變暗，當(dāng)矩形接收框與發(fā)射框的大小差不多時(shí)氖泡最亮．當(dāng)兩框大小相等時(shí)，兩框的自感系數(shù)接近相等，與萊頓瓶組成的LC振蕩電路的固有頻率接近相同,發(fā)射電路與接收電路發(fā)生電諧振，接收框接收到的信號(hào)最強(qiáng)，所以氖泡最亮．[知識(shí)梳理］電磁波的接收原理及接收過程(1)接收原理：電磁波在傳播時(shí)遇到導(dǎo)體，會(huì)使導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)體可用來接收電磁波，這個(gè)導(dǎo)體就是接收天線．（2)電諧振：接收電路的固有頻率跟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)，相當(dāng)于機(jī)械振動(dòng)中的共振．①調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程．②解調(diào)：把聲音或圖像信號(hào)從高頻電流中還原出來的過程．調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢波．［即學(xué)即用]判斷下列說法的正誤．（1）調(diào)諧就是把接收到的電磁波的頻率調(diào)到某一特定的值．(×）(2）當(dāng)電磁波的頻率與接收電路的固有頻率相等時(shí)，發(fā)生電諧振．（√）（3）檢波就是從天線接收到的眾多頻率的電磁波中選擇出某一特定頻率的波．(√）(4）由調(diào)諧電路接收的感應(yīng)電流,再經(jīng)過檢波、放大,通過耳機(jī)才可以聽到聲音．（√)三、電磁波與信息化社會(huì)［導(dǎo)學(xué)探究］無線電視、雷達(dá)和手機(jī)都是通過電磁波傳遞信息的，請(qǐng)你從它們自身是否是發(fā)射端或接收端來看,它們有什么不同？答案電視僅僅是接收端，它接收來自電視臺(tái)的無線電信號(hào)；雷達(dá)自身發(fā)射信號(hào)，遇到障礙物反射回來，通過接收反射波來確定物體的位置，因此雷達(dá)既是發(fā)射端又是接收端．手機(jī)接收來自基站的信號(hào),同時(shí)它又向基站發(fā)射信號(hào)，它既是接收端也是發(fā)射端．[知識(shí)梳理］1．電磁波可以通過電纜、光纜進(jìn)行有線傳輸，也可以實(shí)現(xiàn)無線傳輸．電磁波的頻率越高，相同時(shí)間內(nèi)傳遞的信息量越大．2．?dāng)z像管的作用是攝取景物的圖像并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)．電視接收機(jī)接收電視信號(hào)，天線接收到高頻信號(hào)以后,經(jīng)調(diào)諧、解調(diào)，將得到的圖像信號(hào)送到顯像管，伴音信號(hào)經(jīng)解調(diào)后送到揚(yáng)聲器．?dāng)z像機(jī)與電視接收機(jī)中電子束掃描頻率相等．3．雷達(dá)是利用微波遇到障礙物的反射現(xiàn)象來測(cè)定物體位置，根據(jù)發(fā)射無線電波到接收反射波的時(shí)間t，確定障礙物的距離l＝eq\f(ct,2)，再根據(jù)發(fā)射無線電波的方向和仰角，可以確定障礙物的位置．4．移動(dòng)電話、因特網(wǎng)也是利用電磁波來傳輸信息的．[即學(xué)即用］判斷下列說法的正誤．(1）無線電視機(jī)天線接收到信號(hào)經(jīng)放大后直接送到顯像管還原為圖象．（×）（2）雷達(dá)是通過接收障礙物發(fā)出的電磁波來確定物體位置的．(×)(3)甲同學(xué)與乙同學(xué)通過手機(jī)交流時(shí)，兩部手機(jī)均發(fā)射信號(hào)并接收對(duì)方的信號(hào)．(×)一、電磁波的發(fā)射1．要想有效的發(fā)射電磁波，應(yīng)增大電磁波的頻率，且使電磁場(chǎng)分布到盡可能大的空間,實(shí)際應(yīng)用中常用地線和天線形成敞開的電容器，和線圈組成高頻振蕩電路．2．為發(fā)射有用信號(hào)，需對(duì)電磁波進(jìn)行調(diào)制，把要傳遞的信號(hào)“加”到高頻等幅振蕩電流上，使電磁波隨各種信號(hào)而改變．其中使高頻振蕩電流的振幅隨調(diào)制信號(hào)而改變叫做調(diào)幅（AM)；使高頻振蕩電流的頻率隨調(diào)制信號(hào)而改變叫做調(diào)頻（FM)．例1要提高LC振蕩電路輻射電磁波的本領(lǐng)，應(yīng)該采取的措施是(）A．增加輻射波的波長(zhǎng)B．使振蕩電容的正對(duì)面積足夠小C．盡可能使電場(chǎng)和磁場(chǎng)分散開D．增加回路中的電容和電感答案B解析理論證明，電磁波發(fā)射本領(lǐng)與f成正比，電磁場(chǎng)應(yīng)盡可能擴(kuò)散到周圍空間,形成開放電路．由f＝eq\f（1，2π\(zhòng)r（LC）),C＝eq\f（εrS，4πkd）可知，要使f增大,應(yīng)減小L或C，只有B符合題意．二、電磁波的接收1．調(diào)諧實(shí)際上就是從眾多電磁波中選出我們所需要的電磁波的過程,解調(diào)就是把有用信號(hào)從調(diào)頻電流中取出來的過程．2．無線電波的發(fā)射和接收過程如圖2所示:圖2例2在圖3所示的電路中，C1＝200pF，L1＝40μH，L2＝160μH，怎樣才能使回路2與回路1發(fā)生電諧振？發(fā)生電諧振的頻率是多少？圖3答案改變可變電容器C2的電容，使得C2為50pF1.78MHz解析電諧振時(shí)兩電路的固有頻率相同．為使回路發(fā)生電諧振，可以改變可變電容器C2，使f2＝f1，即eq\f（1,2π\(zhòng)r(L2C2）)＝eq\f(1，2π\(zhòng)r（L1C1）)C2＝eq\f（L1C1,L2）＝eq\f（40×200,160)pF＝50pF。發(fā)生電諧振時(shí)的頻率f1＝eq\f(1，2π\(zhòng)r(L1C1))≈1。78×106Hz＝1。78MHz三、電磁波與信息化社會(huì)例3(多選)關(guān)于電磁波,下列說法正確的是（）A．電磁波可能是橫波，也可能是縱波,而且能發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象B．由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知，振蕩電場(chǎng)一定會(huì)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)C．電視機(jī)天線接收到高頻信號(hào)后，依次經(jīng)過解調(diào)、調(diào)諧，再將圖像信號(hào)送到顯像管D．雷達(dá)利用無線電波的微波波段來測(cè)定物體位置，它利用了微波的反射性質(zhì)答案BD解析電磁波是橫波,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知，振蕩電場(chǎng)一定會(huì)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)，選項(xiàng)B正確；電視機(jī)天線接收到高頻信號(hào)后，要先調(diào)諧，后解調(diào)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；雷達(dá)利用無線電波的微波波段來測(cè)定物體位置，利用了微波可以發(fā)生反射的性質(zhì)，選項(xiàng)D正確．1．(多選)為了有效地把能量以電磁波形式發(fā)射到盡可能大的空間，除了使用敞露空間的電路，還可以()A．增大電容器極板間的距離B．減小電容器極板的面積C．減小線圈的匝數(shù)D．采用低頻振蕩電流答案ABC解析采用開放電路和提高發(fā)射頻率是提高電磁波發(fā)射能力的兩種有效方法:由f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC））、C＝eq\f(εrS,4πkd)可知,選項(xiàng)A、B、C正確．2．(多選)關(guān)于調(diào)制器的作用，下列說法正確的是()A．調(diào)制器的作用是把低頻信號(hào)的信息加載到高頻電磁波上去B．調(diào)制器的作用可以是把低頻信號(hào)的信息加載到高頻電磁波的振幅上去C．調(diào)制器的作用可以是把低頻信號(hào)的信息加載到高頻電磁波的頻率上去D．調(diào)制器的作用是將低頻信號(hào)變成高頻信號(hào),再放大后直接發(fā)射出去答案ABC3．世界各地有許多無線電臺(tái)同時(shí)廣播，用收音機(jī)一次只能收聽到某一電臺(tái)的播音,而不是同時(shí)收聽到許多電臺(tái)的播音，其原因是（)A．因?yàn)槭章牭降碾娕_(tái)離收音機(jī)最近B．因?yàn)槭章牭降碾娕_(tái)頻率最高C．因?yàn)榻邮盏降碾娕_(tái)電磁波能量最強(qiáng)D．因?yàn)榻邮盏降碾娕_(tái)電磁波與收音機(jī)調(diào)諧電路的頻率相同，產(chǎn)生了電諧振答案D解析選臺(tái)就是調(diào)諧過程,使f固＝f電磁波，在接收電路中產(chǎn)生電諧振激起的感應(yīng)電流最強(qiáng)．4．（多選）下面關(guān)于電視的說法中正確的是()A．電視信號(hào)的發(fā)射、接收過程：景物→電信號(hào)→電磁波→電信號(hào)→圖像B．?dāng)z像機(jī)在一秒鐘內(nèi)要傳遞24張畫面C．顯像管是將電信號(hào)還原成景物圖像的關(guān)鍵部分D．由于畫面更換迅速和視覺暫留現(xiàn)象使人們看到的是活動(dòng)的景象答案ACD選擇題1．為了使需要傳遞的信息(如聲音、圖像等）加載到電磁波上發(fā)射到遠(yuǎn)方，必須對(duì)振蕩電流進(jìn)行（）A．調(diào)諧B．放大C．調(diào)制D．檢波答案C解析聲音、圖像信號(hào)的頻率很低,不能直接發(fā)射出去，只有高頻電磁波才能向外發(fā)射，所以要用高頻電磁波攜帶著低頻信號(hào)才能向外發(fā)射出去，而把低頻信號(hào)加到高頻電磁波上去的過程叫調(diào)制．2．(2016·仙居縣宏大中學(xué)高二第二學(xué)期期中）從接收到的高頻振蕩電流中分離出所攜帶的有用信號(hào)的過程叫做（）A．調(diào)頻B．解調(diào)C．調(diào)幅D．調(diào)諧答案B解析解調(diào)是從攜帶信息的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)信息的過程．所以從調(diào)諧電路接受到的高頻振蕩電流中,還原出聲音信號(hào)的過程叫解調(diào)．故B正確,A、C、D錯(cuò)誤．3．在無線電廣播的接收中，調(diào)諧和檢波是兩個(gè)必須經(jīng)歷的過程，下列關(guān)于接收過程的順序，正確的是（）A．調(diào)諧→高頻放大→檢波→音頻放大B．檢波→高頻放大→調(diào)諧→音頻放大C．調(diào)諧→音頻放大→檢波→高頻放大D．檢波→音頻放大→調(diào)諧→高頻放大答案A解析調(diào)諧是從眾多的電磁波中選出所需頻率的高頻信號(hào)，然后進(jìn)行高頻放大,再?gòu)姆糯蠛蟮母哳l信號(hào)中“檢”出高頻信號(hào)所承載的低頻聲音信號(hào)，最后將這些低頻聲音信號(hào)放大后通過揚(yáng)聲器播放出來，綜上所述，A對(duì)．4．（多選)關(guān)于電磁波的發(fā)射和接收，下列說法中正確的是（)A．為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量，電路必須是閉合的B．音頻電流的頻率比較低，不能直接用來發(fā)射電磁波C．當(dāng)接收電路的固有頻率與收到的電磁波的頻率相同時(shí),接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)D．要使電視機(jī)的屏幕上有圖像，必須要有檢波過程答案BCD解析有效發(fā)射電磁波，必須采用開放電路和高頻發(fā)射；一般的音頻電流的頻率較低，不能直接用來發(fā)射電磁波；電磁波接收原理是一種叫電諧振的現(xiàn)象,與機(jī)械振動(dòng)中的共振有些相似;電視機(jī)顯示圖像時(shí),必須通過檢波過程,把有效的信號(hào)從高頻調(diào)制信號(hào)中取出來，否則就不能顯示．故A錯(cuò)誤，B、C、D正確．5．關(guān)于雷達(dá),下列說法中正確的是()A．雷達(dá)是早在發(fā)現(xiàn)電磁波之前就有的設(shè)備B．雷達(dá)是利用電磁波能產(chǎn)生折射的特性工作的C．雷達(dá)可用來發(fā)現(xiàn)飛機(jī)、艦艇，探測(cè)臺(tái)風(fēng)、雷雨D．雷達(dá)在能見度低的黑夜將無法使用答案C6．(多選）關(guān)于無線電波的傳播，下列說法正確的是（）A．發(fā)射出去的電磁波,可以傳到無限遠(yuǎn)處B．無線電波遇到導(dǎo)體，就可以在導(dǎo)體中激起同頻率的振蕩電流C．波長(zhǎng)越短的電磁波，越接近直線傳播D．移動(dòng)電話是利用無線電波進(jìn)行通信的答案BCD解析無線電波在傳播過程中,遇到障礙物就會(huì)被吸收一部分，遇到導(dǎo)體，會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流（同頻率的振蕩電流)，故A錯(cuò)誤，B正確．波長(zhǎng)越短，傳播方式越接近直線傳播，移動(dòng)電話發(fā)射或接收的電磁波屬于無線電波的高頻段,故C、D正確．7．如圖1所示為電視接收過程示意圖,其工作過程順序正確的是（)圖1A．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)-—顯示答案C8．（多選）(2016·泰順高二檢測(cè)）一臺(tái)簡(jiǎn)單的無線電收音機(jī)，除了天線外，至少必須具備的電路是()A．調(diào)制電路 B．調(diào)諧電路C．檢波電路 D．等幅振蕩電路答案BC解析調(diào)制電路是將聲音信號(hào)加載到電磁波上,A錯(cuò)誤;調(diào)諧電路是接收相同頻率的電磁波，B正確；檢波電路是將聲音信號(hào)從電信號(hào)中分離出來，C正確;振蕩電路是發(fā)射裝置的組成部分,D錯(cuò)誤．9．（多選）調(diào)諧電路的可變電容器的動(dòng)片從完全旋出到完全旋入仍接收不到較高頻率的電臺(tái)發(fā)出的電信號(hào)，要收到該電臺(tái)的信號(hào),可采用下列何種辦法（)A．增加調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù)B．加大電源電壓C．減少調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù)D．將線圈中的鐵芯取走答案CD解析當(dāng)調(diào)諧電路的固有頻率等于電臺(tái)發(fā)出信號(hào)的頻率時(shí)發(fā)生電諧振才能接收到電臺(tái)信號(hào)．由題意知收不到電信號(hào)的原因是調(diào)諧電路固有頻率低，由f＝eq\f（1，2π\(zhòng)r（LC）)可知,在C無法再調(diào)節(jié)的前提下，可減小自感系數(shù)L，即可通過選項(xiàng)C、D的操作升高調(diào)諧電路的