人教高中物理同步講義選擇性必修二4.3 無線電波的發(fā)射與接收（解析版）

4.3無線電波的發(fā)射與接收模塊一知識掌握知識點一無線電波的發(fā)射【情境導(dǎo)入】1895年，一位年輕的意大利人馬可尼(公元1874－1937年)發(fā)明了無線電通信技術(shù)。從此，攜帶了人類信息的電磁波開始在空間自由旅行，人們不必依賴電線，就可以在遙遠的地方互通信息。電視臺發(fā)射電視信號為什么要建高聳入云的發(fā)射塔呢？【答案】電視信號要有效地發(fā)射出去，必須采用高頻開放電路，電視信號所用電磁波的波長比較短，以直線傳播為主，遇到障礙物會被阻擋，所以發(fā)射天線要架得高一些?！局R梳理】1．要有效地發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有的兩個特點：(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)振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，因此采用開放電路．2．實際應(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)線叫作地線；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，使載波隨各種信號而改變的技術(shù)．調(diào)制分為調(diào)幅和調(diào)頻．(1)調(diào)幅(AM)：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變的調(diào)制方法．(2)調(diào)頻(FM)：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變的調(diào)制方法．【重難詮釋】1．有效發(fā)射電磁波的條件要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有的兩個特點：(1)要有足夠高的振蕩頻率．頻率越高，振蕩電路發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大，如果是低頻信號，要用高頻信號運載才能將其更有效地發(fā)射出去．(2)采用開放電路．采用開放電路可以使振蕩電路的電磁場分散到盡可能大的空間，如圖．2．調(diào)制(1)概念：把要傳遞的信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，使載波隨各種信號而改變.(2)調(diào)制的分類①調(diào)幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而改變的調(diào)制技術(shù)，如圖所示．②調(diào)頻：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而改變的調(diào)制技術(shù)，如圖所示．（2023春?和平區(qū)期末）2023年5月30日，中央電視臺對“神舟十六號”飛船與“天和”核心艙自主快速交會對接過程進行了直播，直播畫面通過電磁波傳送到千家萬戶。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）A．有些電磁波是橫波，有些電磁波是縱波 B．直播過程中傳送的電磁波屬于電磁波譜中的無線電波 C．發(fā)射電磁波進行信號傳遞時，只能采用調(diào)頻一種方式進行調(diào)制 D．電磁波能夠傳遞信號，但是不能傳播能量【解答】解：A．電磁波的傳播方向和振動方向相互垂直是，所以電磁波是橫波，故A錯誤；B．直播過程中傳送的電磁波屬于電磁波譜中的無線電波，故B正確；C．發(fā)射電磁波進行信號傳遞時，不能將圖像和語音直接發(fā)送傳遞，可以采用調(diào)頻、調(diào)幅二種方式進行調(diào)制，故C錯誤；D．電磁波不僅能夠傳遞信號，也能傳播能量，故D錯誤；故選：B。（多選）（2022秋?欒川縣校級期末）（多選）下列關(guān)于無線電廣播需要對電磁波進行調(diào)制的原因，正確的是（）A．經(jīng)過調(diào)制后的電磁波向外界輻射能量的本領(lǐng)更強 B．經(jīng)過調(diào)制后的電磁波波長不變 C．經(jīng)過調(diào)制后的電磁波在空間才能傳播得快 D．經(jīng)過調(diào)制后的電磁波才能把我們要告知對方的信息傳遞出去【解答】解：調(diào)制是把低頻信號加到高頻電磁波上增強發(fā)射能力，頻率變大，即輻射本領(lǐng)更強；電磁波的波速接近光速，傳播速度不變；根據(jù)c＝λf，調(diào)制后波的頻率改變，則波長改變，調(diào)制后的高頻電磁波帶有低頻信號，能把我們要告知對方的信息傳遞出去，故AD正確，BC錯誤．故選：AD。知識點二無線電波的接收【知識梳理】1．接收原理：電磁波在傳播時如果遇到導(dǎo)體，會使導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，空中的導(dǎo)體可以用來接收電磁波，這個導(dǎo)體就是接收天線．2．電諧振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強，這種現(xiàn)象叫作電諧振，相當(dāng)于機械振動中的共振．(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．【重難詮釋】1．無線電波的接收原理利用電磁感應(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．(2)利用解調(diào)把接收電路中的有用信號分離出來．(3)調(diào)諧和解調(diào)的區(qū)別：調(diào)諧就是一個選臺的過程，即選攜帶有用信號的高頻振蕩電流，在接收電路中產(chǎn)生最強的感應(yīng)電流的過程；解調(diào)是將高頻電流中攜帶的有用信號分離出來的過程．（2021秋?珠海校級期末）在下列裝置中，既能發(fā)射又能接收電磁波的是（）A．收音機 B．電視機 C．固定電話 D．移動電話【解答】解：A、收音機只能接收電磁波。故A錯誤。B、電視機只能接收電磁波。故B錯誤。C、固定電話不是運用電磁波。故C錯誤。D、移動電話既能發(fā)射電磁波，又能接收電磁波。故D正確。故選：D。（2022春?青山區(qū)校級期中）調(diào)諧電路的可變電容器的動片從完全旋出到完全旋入仍接收不到較低頻率電臺發(fā)出的信號，要收到該電臺的信號，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【解答】解：A、可變電容器的動片從完全旋出到完全旋入，仍然收不到某一較低頻率的電臺信號，因此需要改變調(diào)諧電路的固有頻率，由電磁振蕩的頻率f=12πBD、由電磁振蕩的頻率公式f=12πC、將調(diào)諧電路線圈中的鐵芯抽走，自感系數(shù)減小，從而導(dǎo)致固有頻率增大，更收不到較低頻率的電臺信號，故C錯誤。故選：A。知識點三電視廣播的發(fā)射和接收【知識梳理】1．電視廣播信號是一種無線電信號，實際傳播中需要通過載波將信號調(diào)制成高頻信號再進行傳播．2．高頻電視信號的三種傳播方式：地面無線電傳輸、有線網(wǎng)絡(luò)傳輸以及衛(wèi)星傳輸．3．電視信號的接收：電視機接收到的高頻電磁波信號經(jīng)過解調(diào)將得到的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像信號和伴音信號．模塊二鞏固提高（2023春?浦東新區(qū)校級期末）關(guān)于電磁波及其應(yīng)用，下列說法正確的是（）A．同一種電磁波在不同介質(zhì)中傳播時，波速不變、頻率和波長發(fā)生改變 B．用理療“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得更快，這里的“神燈”是利用紫外線的化學(xué)作用C．教室里亮著的日光燈周圍空間必有磁場和電場 D．赫茲預(yù)言了電磁波的存在，麥克斯韋最早證實了電磁波的存在【解答】解：A．同一種電磁波在不同介質(zhì)中傳播時，頻率不變（頻率由波源決定），根據(jù)v＝λf可知波速、波長發(fā)生改變，故A錯誤；B．“神燈”又稱紅外線燈，利用的是紅外線的熱效應(yīng)，使人體局部殺菌消毒，故B錯誤；C．亮著的日光燈中通的是交變電流，在其周圍產(chǎn)生交變磁場和電場，故C正確；D．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲最早證實了電磁波的存在，故D錯誤。故選：C。（2023春?豐臺區(qū)校級期末）根據(jù)電磁場理論及電磁波的相關(guān)知識，下列說法正確的是（）A．電磁波的頻率越高，在真空中的傳播速度越大 B．電磁波不是真實存在的，是一種假想的波 C．波長越長的電磁波，越容易繞過障礙物，便于遠距離傳播 D．若測出雷達從發(fā)射電磁波到接收反射回來的電磁波的時間，就可以確定障礙物的體積【解答】解：A.根據(jù)愛因斯坦狹義相對論的兩個基本假設(shè)和麥克斯韋電磁場理論可知，電磁波在真空中的傳播速度都是相同的，等于光在真空中傳播的速度，故A錯誤；B.電磁波是由變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生的，電場和磁場都是物質(zhì)，因此電磁波也是一種物質(zhì)，是真實存在的，故B錯誤；C.根據(jù)波發(fā)生明顯的衍射條件可知，電磁波的波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，越容易繞過障礙物，便于遠距離傳播，故C正確；D.若測出雷達從發(fā)射電磁波到接收反射回來的電磁波的時間，可以測出障礙物的距離，故D錯誤。故選：C。（2023春?南昌期末）電磁波的發(fā)現(xiàn)使得人類進入無線電科學(xué)與技術(shù)的時代。下列有關(guān)電磁波的說法不正確的是（）A．光是電磁波 B．電磁波在真空中傳播時，電場強度與磁感應(yīng)強度互相垂直 C．電磁波的傳播需要介質(zhì) D．變化的電場和磁場由近及遠地向周圍傳播，形成了電磁波【解答】解：A、麥克斯韋提出電磁場理論后，預(yù)言了電磁波的存在，并且預(yù)言光是一種電磁波，故A正確；B、電磁波是橫波，在電磁波的傳播方向上電場強度與磁感應(yīng)強度相互垂直，故B正確；C、電磁波本身是一種物質(zhì)波，電磁波可以在真空中傳播，故C錯誤；D、在振蕩電路中變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，有近及遠的傳播就是電磁波，故D正確。本題是選不正確的，故選：C。（2023春?武漢期中）“小蜜蜂”是老師上課常用的擴音設(shè)備，隨著無線電技術(shù)的應(yīng)用，很多老師用上了藍牙“小蜜蜂”（藍牙屬于電磁波），麥克風(fēng)與擴音器不用導(dǎo)線連接，老師拿著麥克風(fēng)在教室中間說話，放在講臺上的擴音器也能工作。下列說法正確的是（）A．“小蜜蜂”只能接收來自麥克風(fēng)的信號 B．麥克風(fēng)發(fā)出藍牙信號是因為其中有恒定電流產(chǎn)生的磁場 C．均勻變化的電場可以產(chǎn)生勻強磁場 D．麥克風(fēng)回路可通過減小發(fā)射電磁波的波長來提高LC振蕩電路發(fā)射電磁波的本領(lǐng)【解答】解：A．由題可知，藍牙屬于電磁波，則周圍空間存在其他電磁波信號，所以“小蜜蜂”不只接收到了來自麥克風(fēng)的信號，故A錯誤；B．恒定的電流產(chǎn)生恒定的電場，由麥克斯韋的電磁場理論可知，恒定的電場不能產(chǎn)生變化的磁場，故而也不能產(chǎn)生電磁波信號，故B錯誤；C．均勻變化的電場可以產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，但不是勻強磁場，故C錯誤；D．LC振蕩電路發(fā)射電磁波的本領(lǐng)與頻率有關(guān)，頻率越高，其本領(lǐng)越大，而麥克風(fēng)回路可通過減小發(fā)射電磁波的波長，即麥克風(fēng)回路可提高頻率，則麥克風(fēng)回路可以提高LC振蕩電路發(fā)射電磁波的本領(lǐng)，故D正確。故選：D。（2023春?荔灣區(qū)校級期中）手機通信系統(tǒng)主要由手機、基站和交換網(wǎng)絡(luò)組成，信號通過電磁波傳播。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）A．電磁波在空氣中不能傳播 B．只要有變化的電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波 C．利用電磁波不能傳遞信號和能量 D．要有效發(fā)射電磁波，振蕩電路要有足夠高的振蕩頻率【解答】解：A、電磁波在空氣中也能傳播，故A錯誤；B、只有周期性變化的電場和周期性變化的磁場，才能產(chǎn)生電磁波，故B錯誤；C、利用電磁波能傳遞信號和能量，故C錯誤；D、要有效發(fā)射電磁波，振蕩電路要有足夠高的振蕩頻率，故D正確。故選：D。（2023春?海淀區(qū)校級期中）世界各地有許多無線電臺同時廣播，用收音機一次只能收聽到某一電臺的播音，而不是同時收聽到許多電臺的播音，其原因是（）A．因為收聽到的電臺離收音機最近 B．因為收聽到的電臺頻率最高 C．因為接收到的電臺電磁波能量最強 D．因為接收到的電臺電磁波與收音機調(diào)諧電路的頻率相同，產(chǎn)生了電諧振【解答】解：接收電臺廣播時先通過發(fā)生電諧振接收電磁波，即收音機調(diào)諧電路中產(chǎn)生的振蕩電流與接收到的電臺電磁波產(chǎn)生了電諧振，然后將聲音信號從高頻電流中還原出來。經(jīng)過調(diào)諧和檢波兩個過程，故D正確，ABC錯誤。故選：D。（多選）（2023春?溫江區(qū)校級期中）下列說法中正確的是（）A．只要振蕩電路有足夠高的頻率就可以有效的向外發(fā)射無線電波 B．變化的磁場一定可以產(chǎn)生電場，變化的電場一定可以產(chǎn)生磁場 C．電磁波和機械波都能產(chǎn)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象 D．當(dāng)障礙物或孔的尺寸比波長大得多時，將產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象【解答】解：A．要向外發(fā)射電磁波，除振蕩電路有足夠高的頻率外，還必須采用開放電路，才可以有效的向外發(fā)射無線電波，故A錯誤；B．根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，可知變化的磁場一定可以產(chǎn)生電場，變化的電場一定可以產(chǎn)生磁場，故B正確；C．反射、折射、干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象，所以電磁波和機械波都能產(chǎn)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象，故C正確；D．根據(jù)產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，可知當(dāng)障礙物或孔的尺寸與波長相比相差不多或者比波長小得多，將產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，故D錯誤。故選：BC。（2023春?松江區(qū)校級期末）關(guān)于電磁波的發(fā)射和接收，下列說法中不正確的是（）A．音頻電流的頻率比較低，不能直接用來發(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．