新教材2025版高中物理第四章電磁振蕩與電磁波3.無線電波的發(fā)射和接收學(xué)生用書新人教版選擇性必修第二冊(cè)

3.無線電波的放射和接收【素養(yǎng)目標(biāo)】1.能知道電磁波的放射、傳播和接收的過程．(物理觀念)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．(科學(xué)思維)3．通過赫茲試驗(yàn)，體會(huì)理論預(yù)言在科學(xué)發(fā)展中的作用，以及試驗(yàn)證據(jù)對(duì)新理論的支持作用．(科學(xué)看法與責(zé)任)必備學(xué)問·自主學(xué)習(xí)——突出基礎(chǔ)性素養(yǎng)夯基一、無線電波的放射1．要有效地放射電磁波，振蕩電路必需具有如下兩個(gè)特點(diǎn)：要有足夠高的振蕩頻率；振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必需________________，低頻信號(hào)要加載到高頻電磁波上放射這樣才能有效地把能量輻射出去．2．用來攜帶信號(hào)的高頻電磁波叫作________．在電磁波放射技術(shù)中，使載波隨各種信號(hào)而變更的技術(shù)叫作________．一種調(diào)制的方法是使高頻電磁波的振幅隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變，這種調(diào)制叫作________；另一種調(diào)制的方法是使高頻電磁波的頻率隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變，這種調(diào)制叫作________．二、無線電波的接收1．當(dāng)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)，這種現(xiàn)象叫作________，相當(dāng)于機(jī)械振動(dòng)中的共振．2．使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作調(diào)諧．把線圈固有頻率調(diào)成與電磁波頻率相等3．把聲音或圖像信號(hào)從高頻電流中還原出來，這個(gè)過程是調(diào)制的逆過程，所以叫作________．調(diào)幅波的解調(diào)也叫________．4．電視廣播的放射和接收(1)目前，高頻電視信號(hào)的傳播方式主要有三種，即______________、______________以及________．不同的傳播方式運(yùn)用不同頻率范圍的電磁波，實(shí)行不同的調(diào)制方式．(2)在電視接收端，接收到________________以后，經(jīng)過解調(diào)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_______．接收天線收到的電磁波除了載有圖像信號(hào)外，還有伴音信號(hào)，伴音信號(hào)經(jīng)解調(diào)后送到揚(yáng)聲器．還原出電磁波所攜帶的信號(hào)走進(jìn)科學(xué)“神舟號(hào)”系列飛船的勝利放射及正常運(yùn)行，載人航天測(cè)控通信系統(tǒng)立下了很大的功勞，它通過國(guó)內(nèi)外的地面測(cè)控站和遍布三大洋的4艘遠(yuǎn)洋測(cè)量船，保證地面指揮員剛好與飛船取得聯(lián)系．你知道各測(cè)控站點(diǎn)是通過什么途徑對(duì)飛船傳遞指令的嗎？關(guān)鍵實(shí)力·合作探究——突出綜合性素養(yǎng)形成探究一電磁波的放射【情境探究】將兩根鋁管固定在感應(yīng)圈的兩極上，另兩根鋁管接微安表頭并固定在絕緣手柄上，如圖所示．(1)接通感應(yīng)圈電源，把手柄上兩鋁管平行靠近感應(yīng)圈上的兩鋁管，你看到什么現(xiàn)象了？為什么？(2)當(dāng)把感應(yīng)圈兩極上的鋁管拆掉后，把手柄靠近感應(yīng)圈有什么現(xiàn)象？為什么？【核心歸納】1.放射電磁波的條件(1)要有足夠高的振蕩頻率．理論探討表明，振蕩電路向外輻射能量的本事，即單位時(shí)間內(nèi)輻射出去的能量，與振蕩頻率親密相關(guān)，頻率越高，放射電磁波的本事越大．(2)開放電路，要使振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必需分散到盡可能大的空間．2．電磁波的放射示意圖(如圖所示)【應(yīng)用體驗(yàn)】題型1無線電波的調(diào)制例1(多選)下列關(guān)于無線電廣播對(duì)電磁波進(jìn)行調(diào)制的緣由的說法正確的是()A．經(jīng)過調(diào)制后的高頻電磁波與低頻信號(hào)相比向外輻射能量的本事更強(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告知對(duì)方的信號(hào)有效地傳遞出去[試解]題型2無線電波的放射例2(多選)關(guān)于無線電波的放射過程，下列說法正確的是()A．必需對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制B．必需使信號(hào)產(chǎn)生電諧振C．必需把傳輸信號(hào)加到高頻電流上D．必需運(yùn)用開放回路[試解]【針對(duì)訓(xùn)練】1.實(shí)際放射無線電波裝置如圖甲所示，高頻振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩電流如圖乙所示，人對(duì)著話筒說話產(chǎn)生低頻振蕩電流如圖丙所示，依據(jù)乙、丙兩個(gè)圖像可知，經(jīng)過調(diào)幅的振蕩電流的波形圖像應(yīng)是下列選項(xiàng)中的()探究二電磁波的接收【情境探究】世界上有許很多多的無線電臺(tái)、電視臺(tái)及各種無線電信號(hào)，假如不加選擇全部接收下來，那必定是一片混亂，辨別不清．在城市里我們可以望見聳立在高樓頂上的天線，它的作用是什么呢？我們應(yīng)當(dāng)如何從眾多信號(hào)中選出所須要的信號(hào)呢？【核心歸納】1.原理利用電磁感應(yīng)在接收電路中產(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)分別出來．(3)調(diào)諧和解調(diào)的區(qū)分：調(diào)諧就是一個(gè)選臺(tái)的過程，也就是使攜帶有用信號(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)分別出來的過程．【應(yīng)用體驗(yàn)】例3某同學(xué)自己繞制天線線圈，制作一個(gè)簡(jiǎn)潔的收音機(jī)，用來收聽中波無線電廣播，初步制作后發(fā)覺有一個(gè)頻率最高的中波電臺(tái)接收不到，但可以接收其他中波電臺(tái)，適當(dāng)調(diào)整后，去戶外運(yùn)用．假設(shè)空間中存在波長(zhǎng)分別為290m、397m、566m的無線電波，下列說法正確的是()A．為了能收到頻率最高的中波電臺(tái)，應(yīng)增加線圈的匝數(shù)B．為更好接收290m的無線電波，應(yīng)把收音機(jī)的調(diào)諧頻率調(diào)到756kHzC．使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作解調(diào)D．為了能接收到長(zhǎng)波，應(yīng)把電路中電容器的電容調(diào)大一點(diǎn)[試解]【針對(duì)訓(xùn)練】2.(多選)關(guān)于電磁波的接收，下列說法正確的是()A．當(dāng)處于電諧振時(shí)，全部的電磁波仍能在接收電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流B．當(dāng)處于電諧振時(shí)，只有被接收的電磁波才能在接收電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流C．由調(diào)諧電路接收的感應(yīng)電流，再經(jīng)過耳機(jī)就可以聽到聲音了D．由調(diào)諧電路接收的感應(yīng)電流，再經(jīng)過檢波、放大，通過揚(yáng)聲器才可以聽到聲音探究三電視廣播的放射和接收【情境探究】人類歷史經(jīng)驗(yàn)了農(nóng)業(yè)社會(huì)、工業(yè)社會(huì)，現(xiàn)正在步入信息社會(huì)．在信息社會(huì)，信息作為一種重要的資源和財(cái)寶，影響著人們的生活，加速了社會(huì)的運(yùn)轉(zhuǎn)．依據(jù)你的了解和理解，你認(rèn)為信息化社會(huì)有哪些特征？【核心歸納】1.電視廣播的放射和接收過程攝像管：攝取景物的圖像并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)?調(diào)制和發(fā)射?天線接收高頻信號(hào)，調(diào)諧，解調(diào)?顯像管：熒光屏上還原出與攝像管相同的圖像2．雷達(dá)的工作原理雷達(dá)利用無線電波遇到障礙物的反射現(xiàn)象來測(cè)定物體位置．依據(jù)放射無線電波到接收反射波的時(shí)間t，確定障礙物的距離s＝ct2【應(yīng)用體驗(yàn)】例4(多選)下列說法正確的是()A．?dāng)z像機(jī)事實(shí)上是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置B．電視機(jī)事實(shí)上是將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)的裝置C．由于畫面更換快速和視覺暫留現(xiàn)象使人們看到的是活動(dòng)的圖像D．電視機(jī)接收到的畫面是連續(xù)的[試解]【針對(duì)訓(xùn)練】3.電視機(jī)的室外天線能把電信號(hào)接收下來，是因?yàn)?)A．天線處于變更的電磁場(chǎng)中，天線中產(chǎn)生感應(yīng)電流，相當(dāng)于電源，輸送給LC電路B．天線只處于變更的電場(chǎng)中，天線中產(chǎn)生感應(yīng)電流，相當(dāng)于電源，輸送給LC電路C．天線只是有選擇地接收某電臺(tái)信號(hào)，而其他電視臺(tái)信號(hào)則不接收D．天線將電磁波傳輸?shù)诫娨暀C(jī)內(nèi)隨堂演練·達(dá)標(biāo)自測(cè)——突出創(chuàng)新性素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.(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)加載到高頻電磁波上去B．調(diào)制器可以把低頻信號(hào)加載到高頻電磁波的振幅上去C.調(diào)制器可以把低頻信號(hào)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)，再放大后干脆放射出去2.(多選)WiFi(標(biāo)識(shí)如圖所示)實(shí)質(zhì)是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在肯定范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號(hào)．下列關(guān)于WiFi的說法，正確的是()A．WiFi信號(hào)實(shí)質(zhì)是一種電磁波B．WiFi信號(hào)不行能在真空中傳輸C．WiFi信號(hào)限于短程傳輸，是因?yàn)槠洳ㄩL(zhǎng)太短D．WiFi信號(hào)限于短程傳輸，是因?yàn)樵趥鬏斶^程中存在能量損失3．如圖所示為電視信號(hào)接收過程示意圖，其工作過程依次正確的是()A．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4．上海人民廣播電臺(tái)放射的一種電磁波頻率為990kHz，中心人民廣播電臺(tái)放射的一種電磁波頻率是15.58MHz，兩廣播電臺(tái)放射的電磁波相比，以下分析正確的是()A．兩廣播電臺(tái)放射的電磁波，波速相同，但上海人民廣播電臺(tái)放射的電磁波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)B．中心人民廣播電臺(tái)放射的電磁波波速大，兩者的波長(zhǎng)相等C．中心人民廣播電臺(tái)放射的電磁波波速大，上海人民廣播電臺(tái)放射的電磁波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)D．兩廣播電臺(tái)放射的電磁波波速相同，中心人民廣播電臺(tái)放射的電磁波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)5．手機(jī)間的通信過程如圖所示，從提高通信質(zhì)量角度來看移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)當(dāng)怎樣設(shè)定基站．3．無線電波的放射和接收必備學(xué)問·自主學(xué)習(xí)一、1．分散到盡可能大的空間2．載波調(diào)制調(diào)幅調(diào)頻二、1．電諧振3．解調(diào)檢波4．(1)地面無線電傳輸有線網(wǎng)絡(luò)傳輸衛(wèi)星傳輸(2)高頻電磁波信號(hào)圖像信息走進(jìn)科學(xué)提示：各測(cè)控站點(diǎn)和飛船之間通過放射和接收載有指令信號(hào)的電磁波實(shí)現(xiàn)對(duì)飛船的測(cè)控．關(guān)鍵實(shí)力·合作探究探究一情境探究提示：(1)微安表頭指針偏轉(zhuǎn)，這說明絕緣手柄上的鋁管收到了電磁波．(2)沒有裝鋁管時(shí)，微安表頭指針不偏轉(zhuǎn)，說明絕緣手柄上的鋁管沒有收到電磁波．因?yàn)榉派潆姶挪ㄒ刑炀€．應(yīng)用體驗(yàn)[例1]解析：A對(duì)：調(diào)制是把低頻信號(hào)加到高頻電磁波上增加放射實(shí)力，也就是把含有信息的低頻信號(hào)加載到高頻電磁波上，頻率變大，即輻射能量的本事變強(qiáng)，易于向外放射．B錯(cuò)：電磁波的傳播速度與是否經(jīng)過調(diào)制無關(guān)．C錯(cuò)：依據(jù)c＝λf可知，頻率不變的狀況下，速度變更，則波長(zhǎng)必定變更．D對(duì)：要把電磁波有效地放射出去，必需有足夠高的頻率，經(jīng)過調(diào)制之后的電磁波具有較高頻率，從而把我們要告知對(duì)方的信號(hào)有效地傳遞出去．答案：AD[例2]解析：A、C、D對(duì)：電磁波的放射過程中，肯定要對(duì)低頻輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，用開放電路放射．B錯(cuò)：產(chǎn)生電諧振的過程是在接收電路．答案：ACD針對(duì)訓(xùn)練1．解析：高頻振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩．當(dāng)我們對(duì)著話筒說話時(shí)，振蕩電流的振幅就隨著聲音信號(hào)而變更，可知，把聲音信號(hào)加到高頻等幅振蕩電流上后的波形圖像如選項(xiàng)B所示．答案：B探究二情境探究提示：天線用以接收空中的電磁波；通過調(diào)諧電路選出所須要的信號(hào)．應(yīng)用體驗(yàn)[例3]解析：A錯(cuò)：為了能收到頻率最高的中波電臺(tái)，應(yīng)增大調(diào)諧電路的固有頻率，依據(jù)f＝12πLC可知應(yīng)減小線圈的電感L，即削減線圈的匝數(shù)．B錯(cuò)：為更好接收290m的無線電波，應(yīng)把收音機(jī)的調(diào)諧頻率調(diào)到f＝cλ＝3.0×108答案：D針對(duì)訓(xùn)練2．解析：當(dāng)處于電諧振時(shí)，全部的電磁波仍能在接收電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，只是頻率跟調(diào)諧電路固有頻率相等的電磁波在接收電路中激發(fā)的感應(yīng)電流最強(qiáng)；由調(diào)諧電路接收的感應(yīng)電流，要再經(jīng)過檢波、放大，通過揚(yáng)聲器才可以聽到聲音，A、D正確．B、C錯(cuò)誤．答案：AD探究三情境探究提示：信息化社會(huì)具有“四化”——智能化、電子化、全球化、非群體化，而且還有“四性”——綜合性、競(jìng)爭(zhēng)性、滲透性、開放性．應(yīng)用體驗(yàn)[例4]解析：通過攝像機(jī)攝到景物的光信號(hào)，再通過特別裝置轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，在1s內(nèi)傳遞25幅畫面；電視機(jī)通過顯像管將接收到的電信號(hào)再轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，最終還原為圖像和景物，每秒要接收到25幅畫面，由于畫面更換快速和視覺暫留，我們感覺到的便是活動(dòng)的圖像，所以A、B、C選項(xiàng)正確．答案：ABC針對(duì)訓(xùn)練3．解析：室外天線處于空間變更的電磁場(chǎng)中，天線中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，此電流輸送給LC電路，在電路中各電臺(tái)信號(hào)激起的電流均存在，但只有頻率與調(diào)諧電路頻率相等的電磁波對(duì)應(yīng)的電流最強(qiáng)，然后再通過解調(diào)處理輸入后面電路，故A正確，B、C、D均錯(cuò)誤．答案：A隨堂演練·達(dá)標(biāo)自測(cè)1．解析：調(diào)制器的作用是把低頻信號(hào)加載到高頻電磁波上去，假如高頻電磁波的振幅隨低頻信號(hào)的變更而變更，則是調(diào)幅，假如高頻電磁波的頻率隨低頻信號(hào)的變更而變更，則是調(diào)頻，A、B、C正確，D錯(cuò)誤．答案：ABC2．解析：WiFi信號(hào)實(shí)質(zhì)是由放射器發(fā)出的一種電磁波，可以在真空中傳輸，因?yàn)槠淠芰刻?，在傳輸中存在能量損失，所以不能遠(yuǎn)程傳播．答案：AD3．解析：電視信號(hào)接收過程是天線接收電磁波，調(diào)諧器選出某一頻率的電流，經(jīng)檢波器后從高頻電流中取出音、