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(shí)掌握知識(shí)點(diǎn)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(yuǎn)的地方互通信息。電視臺(tái)發(fā)射電視信號(hào)為什么要建高聳入云的發(fā)射塔呢？【答案】電視信號(hào)要有效地發(fā)射出去，必須采用高頻開放電路，電視信號(hào)所用電磁波的波長(zhǎng)比較短，以直線傳播為主，遇到障礙物會(huì)被阻擋，所以發(fā)射天線要架得高一些?！局R(shí)梳理】1．要有效地發(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(hào)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(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．【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(gè)特點(diǎn)：(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(hào)，要用高頻信號(hào)運(yùn)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(chǎng)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(hào)“加”到高頻等幅振蕩電流上，使載波隨各種信號(hào)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(hào)的強(qiáng)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(hào)的強(qiáng)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(tái)對(duì)“神舟十六號(hào)”飛船與“天和”核心艙自主快速交會(huì)對(duì)接過程進(jìn)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(jìn)行信號(hào)傳遞時(shí)，只能采用調(diào)頻一種方式進(jìn)行調(diào)制 D．電磁波能夠傳遞信號(hào)，但是不能傳播能量【解答】解：A．電磁波的傳播方向和振動(dòng)方向相互垂直是，所以電磁波是橫波，故A錯(cuò)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(jìn)行信號(hào)傳遞時(shí)，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(jìn)行調(diào)制，故C錯(cuò)誤；D．電磁波不僅能夠傳遞信號(hào)，也能傳播能量，故D錯(cuò)誤；故選：B。（多選）（2022秋?欒川縣校級(jí)期末）（多選）下列關(guān)于無線電廣播需要對(duì)電磁波進(jìn)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(qiáng) B．經(jīng)過調(diào)制后的電磁波波長(zhǎng)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(duì)方的信息傳遞出去【解答】解：調(diào)制是把低頻信號(hào)加到高頻電磁波上增強(qiáng)發(fā)射能力，頻率變大，即輻射本領(lǐng)更強(qiáng)；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(zhǎng)改變，調(diào)制后的高頻電磁波帶有低頻信號(hào)，能把我們要告知對(duì)方的信息傳遞出去，故AD正確，BC錯(cuò)誤．故選：AD。知識(shí)點(diǎn)二無線電波的接收【知識(shí)梳理】1．接收原理：電磁波在傳播時(shí)如果遇到導(dǎo)體，會(huì)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(gè)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(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫作電諧振，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．【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(qiáng)．(2)利用解調(diào)把接收電路中的有用信號(hào)分離出來．(3)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)分離出來的過程．（2021秋?珠海校級(jí)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(jī) B．電視機(jī) C．固定電話 D．移動(dòng)電話【解答】解：A、收音機(jī)只能接收電磁波。故A錯(cuò)誤。B、電視機(jī)只能接收電磁波。故B錯(cuò)誤。C、固定電話不是運(yùn)用電磁波。故C錯(cuò)誤。D、移動(dòng)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(jí)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【解答】解：A、可變電容器的動(dòng)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(tái)信號(hào)，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(tái)信號(hào)，故C錯(cuò)誤。故選：A。知識(shí)點(diǎn)三電視廣播的發(fā)射和接收【知識(shí)梳理】1．電視廣播信號(hào)是一種無線電信號(hào)，實(shí)際傳播中需要通過載波將信號(hào)調(diào)制成高頻信號(hào)再進(jìn)行傳播．2．高頻電視信號(hào)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(hào)的接收：電視機(jī)接收到的高頻電磁波信號(hào)經(jīng)過解調(diào)將得到的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像信號(hào)和伴音信號(hào)．模塊二鞏固提高（2023春?浦東新區(qū)校級(jí)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(shí)，波速不變、頻率和波長(zhǎng)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(chǎng)和電場(chǎng) D．赫茲預(yù)言了電磁波的存在，麥克斯韋最早證實(shí)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(shí)，頻率不變（頻率由波源決定），根據(jù)v＝λf可知波速、波長(zhǎng)發(fā)生改變，故A錯(cuò)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(cuò)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(chǎng)和電場(chǎng)，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(shí)了電磁波的存在，故D錯(cuò)誤。故選：C。（2023春?豐臺(tái)區(qū)校級(jí)期末）根據(jù)電磁場(chǎng)理論及電磁波的相關(guān)知識(shí)，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(shí)存在的，是一種假想的波 C．波長(zhǎng)越長(zhǎng)的電磁波，越容易繞過障礙物，便于遠(yuǎn)距離傳播 D．若測(cè)出雷達(dá)從發(fā)射電磁波到接收反射回來的電磁波的時(shí)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(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)和麥克斯韋電磁場(chǎng)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(cuò)誤；B.電磁波是由變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生的，電場(chǎng)和磁場(chǎng)都是物質(zhì)，因此電磁波也是一種物質(zhì)，是真實(shí)存在的，故B錯(cuò)誤；C.根據(jù)波發(fā)生明顯的衍射條件可知，電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯，越容易繞過障礙物，便于遠(yuǎn)距離傳播，故C正確；D.若測(cè)出雷達(dá)從發(fā)射電磁波到接收反射回來的電磁波的時(shí)間，可以測(cè)出障礙物的距離，故D錯(cuò)誤。故選：C。（2023春?南昌期末）電磁波的發(fā)現(xiàn)使得人類進(jìn)入無線電科學(xué)與技術(shù)的時(shí)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(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度互相垂直 C．電磁波的傳播需要介質(zhì) D．變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)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(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)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(cuò)誤；D、在振蕩電路中變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，有近及遠(yuǎn)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(kuò)音設(shè)備，隨著無線電技術(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)在教室中間說話，放在講臺(tái)上的擴(kuò)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(hào) B．麥克風(fēng)發(fā)出藍(lán)牙信號(hào)是因?yàn)槠渲杏泻愣娏鳟a(chǎn)生的磁場(chǎng) C．均勻變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng) D．麥克風(fēng)回路可通過減小發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)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(lán)牙屬于電磁波，則周圍空間存在其他電磁波信號(hào)，所以“小蜜蜂”不只接收到了來自麥克風(fēng)的信號(hào)，故A錯(cuò)誤；B．恒定的電流產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，由麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論可知，恒定的電場(chǎng)不能產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，故而也不能產(chǎn)生電磁波信號(hào)，故B錯(cuò)誤；C．均勻變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，但不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，故C錯(cuò)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(zhǎng)，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(jí)期中）手機(jī)通信系統(tǒng)主要由手機(jī)、基站和交換網(wǎng)絡(luò)組成，信號(hào)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(chǎng)和磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波 C．利用電磁波不能傳遞信號(hào)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(cuò)誤；B、只有周期性變化的電場(chǎng)和周期性變化的磁場(chǎng)，才能產(chǎn)生電磁波，故B錯(cuò)誤；C、利用電磁波能傳遞信號(hào)和能量，故C錯(cuò)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(jí)期中）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【解答】解：接收電臺(tái)廣播時(shí)先通過發(fā)生電諧振接收電磁波，即收音機(jī)調(diào)諧電路中產(chǎn)生的振蕩電流與接收到的電臺(tái)電磁波產(chǎn)生了電諧振，然后將聲音信號(hào)從高頻電流中還原出來。經(jīng)過調(diào)諧和檢波兩個(gè)過程，故D正確，ABC錯(cuò)誤。故選：D。（多選）（2023春?溫江區(qū)校級(jí)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(chǎng)一定可以產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)一定可以產(chǎn)生磁場(chǎng) C．電磁波和機(jī)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(zhǎng)大得多時(shí)，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(cuò)誤；B．根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，可知變化的磁場(chǎng)一定可以產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)一定可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，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(jī)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(zhǎng)相比相差不多或者比波長(zhǎng)小得多，將產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。故選：BC。（2023春?松江區(qū)校級(jí)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．