【講與練】高中物理人教版(2019)選擇性必修2：4.3 無(wú)線電波的發(fā)射和接收課件

第四章電磁振蕩與電磁波3．無(wú)線電波的發(fā)射和接收課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動(dòng)探究課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升課堂小結(jié)目標(biāo)體系構(gòu)建1．了解有效發(fā)射電磁波的兩個(gè)條件。2．能正確區(qū)分調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧、解調(diào)等概念，了解它們?cè)陔姶挪òl(fā)射接收過程中的作用。3．了解電視廣播發(fā)射和接收的基本原理。1．物理觀念：電諧振、調(diào)諧、調(diào)制、解調(diào)。2．科學(xué)思維：調(diào)制與解調(diào)中互逆的思想。3．科學(xué)探究：探究調(diào)制與解調(diào)；探究電諧振發(fā)生的本質(zhì)。4．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：能應(yīng)用電磁波的接收原理解釋日常生活中的電磁波的調(diào)諧、檢波問題。課前預(yù)習(xí)反饋

無(wú)線電波的發(fā)射

知識(shí)點(diǎn)

11．要有效地發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有兩個(gè)特點(diǎn)第一，要有_________的振蕩頻率，頻率_______，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大。第二，應(yīng)采用___________，振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到足夠大的空間。2．開放電路：實(shí)際的開放電路，線圈的一端用導(dǎo)線與大地相連，這條導(dǎo)線叫作_______，線圈的另一端與高高地架在空中的_______相連。足夠高越高開放電路地線天線3．調(diào)制：在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使_______隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)。4．調(diào)制的方法(1)調(diào)幅：使高頻電磁波的_______隨信號(hào)的強(qiáng)弱而改變；(2)調(diào)頻：使高頻電磁波的_______隨信號(hào)的強(qiáng)弱而改變。載波振幅頻率『判一判』(1)只要是電磁波信號(hào)，都可以直接用LC電路進(jìn)行發(fā)射。()(2)調(diào)節(jié)電容器的電容就可以使接收的信號(hào)增強(qiáng)。()(3)電磁波的傳播速度與介質(zhì)無(wú)關(guān)。()(4)調(diào)制的兩種方法是調(diào)諧和調(diào)頻。()×√××無(wú)線電波的接收2

知識(shí)點(diǎn)

21．接收原理：電磁波能使_______中產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以導(dǎo)體可用來(lái)接收電磁波，這個(gè)導(dǎo)體就是接收_______。2．電諧振：當(dāng)接收電路的__________跟接收到的電磁波的_______相等時(shí)，接收電路里產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫作電諧振。3．調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生_________的過程叫作調(diào)諧。4．解調(diào)：使聲音或圖像信號(hào)從接收到的___________中還原出來(lái)，這個(gè)過程是調(diào)制的逆過程，叫作解調(diào)。5．檢波：調(diào)幅波的解調(diào)。導(dǎo)體天線固有頻率頻率電諧振高頻電流電視廣播的發(fā)射和接收

知識(shí)點(diǎn)

3(1)電視廣播信號(hào)也是一種無(wú)線電信號(hào)。在現(xiàn)代電視發(fā)射系統(tǒng)中，首先通過攝像機(jī)的感光器件將景物的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)開____信號(hào)。(2)這種電信號(hào)通過線路直接傳輸時(shí)失真、損耗嚴(yán)重，需要通過_______將信號(hào)調(diào)制成高頻信號(hào)再進(jìn)行傳播。(3)高頻電視信號(hào)的傳播方式主要有三種，即地面無(wú)線電傳輸、有線網(wǎng)絡(luò)傳輸以及___________。(4)在電視接收端，接收到高頻電磁波信號(hào)以后，經(jīng)過_______處理，就可以將得到的電信號(hào)通過顯示設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)開______信息。電載波衛(wèi)星傳輸解調(diào)圖像『判一判』(5)接收天線必須利用導(dǎo)體材料制作。()(6)利用接收天線接收到的信號(hào)可以直接還原成聲音或圖像。()『選一選』關(guān)于電磁波的發(fā)射和接收，下列說(shuō)法中不正確的是()A．音頻電流的頻率比較低，不能直接用來(lái)發(fā)射電磁波B．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C．當(dāng)接收電路的固有頻率與接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，必須要有解調(diào)過程√×B解析：音頻電流的頻率比較低，需放大后搭載到高頻電磁波上，故A正確，不符合題意；為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量，必須是開放電路，故B錯(cuò)誤，符合題意；當(dāng)接收電路的固有頻率與接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)，故C正確，不符合題意；解調(diào)就是從調(diào)頻或調(diào)幅的高頻信號(hào)中把音頻、視頻等調(diào)制信號(hào)分離出來(lái)的過程，要使電視機(jī)的屏幕上有圖像，必須要有解調(diào)過程，故D正確，不符合題意。故選B?！合胍幌搿淮蜷_收音機(jī)，在收音機(jī)旁邊放置一個(gè)正在工作的手機(jī)或者電動(dòng)剃須刀，調(diào)節(jié)收音機(jī)的方位和距離，看看會(huì)發(fā)生什么情況，并解釋其中的原因。解析：在收音機(jī)旁邊放置一個(gè)正在工作的手機(jī)，調(diào)節(jié)收音機(jī)的方位和距離，會(huì)聽到刺耳的噪音；將正在工作的電動(dòng)剃須刀放在收音機(jī)旁邊也會(huì)聽到“咔咔”的噪音；原因是手機(jī)和電動(dòng)剃須刀工作時(shí)都會(huì)發(fā)出電磁波，被收音機(jī)接收后就會(huì)發(fā)出聲音。課內(nèi)互動(dòng)探究探究

電磁波的發(fā)射我們說(shuō)話的聲音一般只能傳幾十米，最多只有幾百米，而當(dāng)我們的聲音通過無(wú)線電廣播卻可以傳幾千米以外，甚至傳遍全球，為什么？情|境|導(dǎo)|入提示：我們說(shuō)話的聲音是在空氣中傳播的聲波，能量很低，而且在空氣中的損耗很大，傳播不太遠(yuǎn)的距離就損耗殆盡了，而無(wú)線電廣播中的聲音信號(hào)是搭載在高頻電磁波上的，高頻電磁波的能量很高，而且在空氣中損耗很小，因而能傳播很遠(yuǎn)的距離。1．發(fā)射電路的兩個(gè)特點(diǎn)①發(fā)射頻率足夠高。②應(yīng)用開放電路。2．調(diào)制(1)使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫作調(diào)制。(2)調(diào)制方法調(diào)幅：使高頻電磁波的振幅隨信號(hào)的強(qiáng)弱而改變。調(diào)頻：使高頻電磁波的頻率隨信號(hào)的強(qiáng)弱而改變。要|點(diǎn)|提|煉3．無(wú)線電波的發(fā)射由振蕩器(常用LC振蕩電路)產(chǎn)生高頻振蕩電流，用調(diào)制器將需傳送的電信號(hào)調(diào)制到振蕩電流上，再耦合到一個(gè)開放電路中激發(fā)出無(wú)線電波，向四周發(fā)射出去。(多選)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．增大電容器極板間距B．使振蕩電容器的正對(duì)面積足夠大C．盡可能使電場(chǎng)和磁場(chǎng)向外部空間分散開D．增加回路中的電容和電感典例1典|例|剖|析AC有效發(fā)射電磁波的條件(1)要有足夠高的振蕩頻率。理論研究證明，振蕩電路向外界輻射能量的本領(lǐng)與振蕩頻率密切相關(guān)，頻率越高，振蕩電路發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大。(2)采用開放電路。振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間，天線和地線也可組成開放電路，如圖所示。由閉合電路變成開放電路(多選)下列對(duì)無(wú)線電廣播要對(duì)電磁波進(jìn)行調(diào)制的原因的說(shuō)法正確的是()A．經(jīng)過調(diào)制后的高頻電磁波向外輻射能量的本領(lǐng)更強(qiáng)B．經(jīng)過調(diào)制后的電磁波在空間傳播得更快C．經(jīng)過調(diào)制后的電磁波在空間傳播，波長(zhǎng)才能不變D．經(jīng)過調(diào)制后的高頻電磁波才能把我們要傳遞的信號(hào)傳遞出去解析：調(diào)制是把要發(fā)射的信號(hào)“加”到高頻等幅振蕩上去，頻率越高，傳播信息能力越強(qiáng)，A、D正確；電磁波在空氣中以接近光速傳播，B錯(cuò)誤；由v＝λf，知波長(zhǎng)與波速和傳播頻率有關(guān)，C錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?AD探究

電磁波的接收在一些村莊中，我們經(jīng)?？匆姺胖糜谖蓓斏细鞣N形狀的天線，它的作用是什么呢？應(yīng)該如何從眾多信號(hào)中選出我們所需要的信號(hào)呢？情|境|導(dǎo)|入提示：天線用以接收空中的電磁波；通過調(diào)諧電路選出我們所需要的信號(hào)。1．原理利用電磁感應(yīng)在接收電路產(chǎn)生和電磁波同頻率的電流。2．方法(1)利用調(diào)諧產(chǎn)生電諧振，使接收電路的感應(yīng)電流最強(qiáng)。(2)利用解調(diào)把接收電路中的有用信號(hào)分離出來(lái)。3．無(wú)線電波的接收：天線接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)解調(diào)取出攜帶的信號(hào)，放大后再還原成聲音或圖像的過程。要|點(diǎn)|提|煉4．調(diào)諧和解調(diào)的區(qū)別：調(diào)諧就是一個(gè)選臺(tái)的過程，即選攜帶有用信號(hào)的高頻振蕩電流，在接收電路中產(chǎn)生最強(qiáng)的感應(yīng)電流的過程；解調(diào)是將高頻電流中攜帶的有用信號(hào)分離出來(lái)的過程。5．無(wú)線電波的發(fā)射和接收過程如圖所示(多選)關(guān)于無(wú)線電波的接收，下列說(shuō)法中正確的是()A．當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波頻率相同時(shí)，該電磁波在接收電路中激起的感應(yīng)電流最大B．使接收電路中產(chǎn)生電諧振的過程叫作調(diào)諧C．收音機(jī)的接收電路是LC振蕩回路D．從接收到的高頻率振蕩電流中“檢”出所攜帶的信號(hào)，叫作調(diào)諧典例2典|例|剖|析ABC思路引導(dǎo)：要理解調(diào)制、調(diào)諧、檢波等概念，并能清楚地區(qū)分它們。解析：接收電路與電磁波發(fā)生電諧振時(shí)，即接收電路的固有頻率等于電磁波的頻率時(shí)，電路中激起的感應(yīng)電流最大，選項(xiàng)A正確；根據(jù)調(diào)諧概念可知，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤；收音機(jī)的接收電路是LC回路，選項(xiàng)C正確。需要傳送的電信號(hào)必須經(jīng)過調(diào)制才能向外發(fā)射，接收到的電磁波必須經(jīng)過解調(diào)才能還原。(2023·湖北武漢市高二期中)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低頻率電臺(tái)發(fā)出的信號(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．將調(diào)諧電路線圈中的鐵芯抽走D．減小電源電壓對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?

A課堂小結(jié)核心素養(yǎng)提升移動(dòng)電話與電磁干擾在現(xiàn)代生活中，手機(jī)已成為人們生活的必需品，深入到千家萬(wàn)戶，它所具有的強(qiáng)大功能也已經(jīng)觸及了現(xiàn)代生活的方方面面，你幾乎無(wú)法想象沒有手機(jī)陪伴的日子將是怎樣的狀態(tài)。手機(jī)全稱“移動(dòng)電話”或“無(wú)線電話”。手機(jī)要打電話，首先要有信號(hào)，這個(gè)信號(hào)就是指無(wú)線信號(hào)，還要有固定的無(wú)線電臺(tái)轉(zhuǎn)接，這種固定的電臺(tái)叫作基地臺(tái)或者基站，手機(jī)通過無(wú)線信號(hào)與移動(dòng)網(wǎng)的基站連接，基站再通過線纜與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的其他網(wǎng)元連接。在城市中，移動(dòng)通信基地臺(tái)的天線建在高大建筑物上(如圖)。每一部移動(dòng)電話都是一個(gè)無(wú)線電臺(tái)，它可以將用戶的聲音轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l電信號(hào)發(fā)射到空中，同時(shí)又相當(dāng)于一臺(tái)收音機(jī)，捕捉到空中的電磁波，使用戶接收到通話對(duì)方發(fā)送來(lái)的信號(hào)，我們知道有許多地方都有禁止使用移動(dòng)電話的標(biāo)志(如圖)，比如在加油站，為了防止失火，禁止使用移動(dòng)電話；在起飛的飛機(jī)上，接打電話時(shí)，手機(jī)會(huì)發(fā)射出電磁高頻信號(hào)，對(duì)正在工作的敏感元件產(chǎn)生“電磁干擾”，使之無(wú)法正常工作，影響飛機(jī)的飛行，為防止電磁干擾，在飛機(jī)上也禁止使用移動(dòng)電話。

下圖為手機(jī)信號(hào)屏蔽器。手機(jī)信號(hào)屏蔽器主要針對(duì)各類考場(chǎng)、加油站、軍事重地等禁止使用手機(jī)的場(chǎng)所。手機(jī)工作時(shí)，是在一定頻率范圍內(nèi)，手機(jī)和基站通過無(wú)線電波聯(lián)系起來(lái)，完成數(shù)據(jù)和聲音的傳輸。針對(duì)這種通訊原理，手機(jī)信號(hào)屏蔽器在工作過程中以一定的速度從手機(jī)通信所使用的頻率的底端向高端掃描，在掃描過程中向手機(jī)發(fā)送一定頻率的電磁波信號(hào)，使手機(jī)不能與基站建立正常的聯(lián)系，從而對(duì)手機(jī)形成干擾。對(duì)于手機(jī)信號(hào)屏蔽器的工作過程，下列說(shuō)法中正確的是()案例DA．手機(jī)信號(hào)屏蔽器是利用靜電屏蔽的原理來(lái)工作的B．手機(jī)信號(hào)屏蔽器是利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)工作的C．手機(jī)信號(hào)屏蔽器工作時(shí)能阻止基站發(fā)出的電磁波傳播到限制場(chǎng)所內(nèi)D．手機(jī)信號(hào)屏蔽器是通過發(fā)射電磁波干擾手機(jī)工作來(lái)達(dá)到目的解析：手機(jī)信號(hào)屏蔽器是利用屏蔽器發(fā)出的信號(hào)去干擾手機(jī)從基站傳過來(lái)的信號(hào)，從而起到屏蔽作用。因此手機(jī)信號(hào)屏蔽器是通過發(fā)射電磁波干擾手機(jī)工作來(lái)達(dá)到目的。故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)一、無(wú)線電波的發(fā)射1．(多選)用一平行板電容器和一個(gè)線圈組成LC振蕩電路，要增大發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)，可采用的做法是()A．增大電容器兩極板間的距離B．減小電容器兩極板間的距離C．減小電容器兩極板正對(duì)面積D．在電容器兩極板間加入電介質(zhì)BD2．(2023·江蘇徐州高二期中)5G網(wǎng)絡(luò)使用的無(wú)線電波通信頻率是3.0GHz以上的超高頻段和極高頻段，比目前通信頻率在0.3GHz～3.0GHz間的特高頻段的4G網(wǎng)絡(luò)擁有更大的帶寬和更快的傳輸速率，如圖所示5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率是4G網(wǎng)絡(luò)的50～100倍。與4G網(wǎng)絡(luò)相比()A．5G信號(hào)的波長(zhǎng)更長(zhǎng)B．5G信號(hào)的傳播速度更大C．5G信號(hào)相同時(shí)間內(nèi)能傳遞更大的信息量D．5G信號(hào)的衍射更明顯，因此5G基站搭建更稀疏C解析：因5G信號(hào)的頻率更高，則波長(zhǎng)更小，故A錯(cuò)誤；任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速，故傳播速度相同，故B錯(cuò)誤；5G信號(hào)的帶寬更大，并且由于5G信號(hào)頻率更高，波長(zhǎng)更短，故相同時(shí)間內(nèi)傳遞的信息量比4G更大，故C正確；由于5G信號(hào)的頻率更高，則波長(zhǎng)小，其衍射更不明顯，因此5G基站搭建更密集，故D錯(cuò)誤。3．(2022·山西太原五中高二階段練習(xí))關(guān)于電磁波的發(fā)射和接收，下列說(shuō)法中正確的是()A．在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使載波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫作調(diào)諧B．發(fā)射電磁波的LC振蕩電路，由閉合電路變成開放電路才能有效地把電磁波發(fā)射出去C．接收電磁波時(shí)，通過調(diào)制來(lái)使接收電路中出現(xiàn)電諧振現(xiàn)象D．接收電磁波時(shí)，通過解調(diào)使接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)

B解析：在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使載波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫作調(diào)制，A錯(cuò)誤；發(fā)射電磁波的LC振蕩電路，由閉合電路變成開放電路才能有效地把電磁波發(fā)射出去，振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間，這樣才能有效地把能量輻射出去，B正確；接收電磁波時(shí)，通過調(diào)諧來(lái)使接收電路中出現(xiàn)電諧振現(xiàn)象。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)，發(fā)生電諧振，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)。將信號(hào)從電磁波上下載下來(lái)的過程稱為解調(diào)，又稱為檢波，C、D錯(cuò)誤。4．(2022·湖南高二期中)“小蜜蜂”是老師上課常用的擴(kuò)音設(shè)備，隨著無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用，很多老師用上了藍(lán)牙“小蜜蜂”(藍(lán)牙屬于電磁波)，麥克風(fēng)與擴(kuò)音器不用導(dǎo)線連接，老師拿著麥克風(fēng)在教室中間說(shuō)話，放在講