人教版(新教材)高中物理選擇性必修2學(xué)案：4 3 無線電波的發(fā)射和接收

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊(cè)PAGEPAGE13無線電波的發(fā)射和接收〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.知道有效地發(fā)射電磁波的兩個(gè)條件.2.了解調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、電諧振、調(diào)諧、解調(diào)在電磁波發(fā)射、接收過程中的作用．一、無線電波的發(fā)射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)弱而改變的調(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)弱而改變的調(diào)制方法．二、無線電波的接收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．三、電視廣播的發(fā)射和接收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)將得到的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像信號(hào)和伴音信號(hào)．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，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)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．(×)(4)調(diào)幅就是高頻電磁波的振幅隨信號(hào)的強(qiáng)弱而改變．(√)(5)解調(diào)就是使聲音或圖像信號(hào)從高頻電流中還原出來．(√)(6)要使電視機(jī)的屏幕上出現(xiàn)圖像，必須將電視機(jī)接收到的無線電信號(hào)解調(diào).(√)一、無線電波的發(fā)射導(dǎo)學(xué)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的表頭并固定在絕緣手柄上，如圖1所示．圖1(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，你看到了什么現(xiàn)象？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？〖答案〗(1)微安表的表頭指針偏轉(zhuǎn)，這說明絕緣手柄上的鋁管接收到了電磁波．(2)沒有裝鋁管時(shí)，微安表的表頭指針不偏轉(zhuǎn)，說明絕緣手柄上的鋁管沒有接收到電磁波．因?yàn)榘l(fā)射電磁波要有天線．知識(shí)深化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.圖22．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3所示．圖3②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4所示．圖4為了增大無線電臺(tái)向空間發(fā)射無線電波的能力，對(duì)LC振蕩電路的結(jié)構(gòu)可采用下列哪些措施()A．增大電容器極板的正對(duì)面積B．增大電容器極板的間距C．增大自感線圈的匝數(shù)D．提高供電電壓〖答案〗B〖解析〗要增大無線電波向空間發(fā)射電磁波的能力，必須提高其振蕩頻率，即減小L或減小C，要減小L，可通過減小線圈匝數(shù)、向外抽鐵芯的方法；要減小C，可采用增大板間距、減小極板正對(duì)面積、減小介電常數(shù)的辦法，故B正確．二、無線電波的接收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．調(diào)節(jié)收音機(jī)的調(diào)諧回路時(shí)，可變電容器的動(dòng)片從全部旋入到完全旋出仍接收不到某較高頻率的電臺(tái)信號(hào)，為接收到該電臺(tái)信號(hào)，則應(yīng)()A．加大電源電壓B．減小電源電壓C．增加諧振線圈的圈數(shù)D．減少諧振線圈的圈數(shù)〖答案〗D〖解析〗由于f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))，C越小、L越小，f越大．動(dòng)片旋出，正對(duì)面積S減小，C減小，S調(diào)到最小，即C最小時(shí)，f還未達(dá)到高頻率f0，則必須調(diào)節(jié)L減小，即減少諧振線圈的圈數(shù)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確；頻率f與電源電壓無關(guān)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．調(diào)諧電路的調(diào)節(jié)，要特別注意三個(gè)方面的問題(1)調(diào)節(jié)方向：由題中情景準(zhǔn)確判斷出電路的固有頻率應(yīng)該調(diào)大還是調(diào)小．(2)頻率公式f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))，根據(jù)(1)中的調(diào)節(jié)方向，可進(jìn)一步準(zhǔn)確判定電容C和電感L是該調(diào)大還是調(diào)?。?3)決定電容和電感大小的因素：決定電容大小的因素是極板正對(duì)面積S、極板間距d、介電常數(shù)εr；決定電感大小的因素是線圈匝數(shù)、線圈粗細(xì)、長(zhǎng)短、有無鐵芯．這樣就可以在(2)的基礎(chǔ)上做出最準(zhǔn)確的細(xì)微調(diào)節(jié)．針對(duì)訓(xùn)練在如圖5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5〖答案〗改變可變電容器C2的電容，使得C2為50pF1.78MHz〖解析〗發(fā)生電諧振時(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、電視廣播的發(fā)射和接收關(guān)于電視接收的原理，下列說法正確的是()A．電視接收天線接收到的電磁波中包括圖像信號(hào)和伴音信號(hào)B．電視接收天線接收到電磁波，天線上并不產(chǎn)生感應(yīng)電流C．電視機(jī)接收到電磁波，通過電子槍的掃描顯示電視節(jié)目的伴音信號(hào)D．電視機(jī)接收到電磁波，直接經(jīng)揚(yáng)聲器得到電視節(jié)目的伴音信號(hào)〖答案〗A〖解析〗電視信號(hào)中有圖像信號(hào)和伴音信號(hào)，即電視接收天線接收到的電磁波中包括圖像信號(hào)和伴音信號(hào)，A正確；電視接收天線收到電磁波，引起電磁感應(yīng)，天線上產(chǎn)生感應(yīng)電流，B錯(cuò)誤；電視機(jī)接收到電磁波，然后經(jīng)過解調(diào)還原出圖像信號(hào)，通過電子槍的掃描顯示電視節(jié)目的圖像信號(hào)，C錯(cuò)誤；電視機(jī)接收到電磁波，通過電諧振得到需要的信號(hào)，再經(jīng)過解調(diào)還原出伴音信號(hào)，然后送到揚(yáng)聲器得到電視節(jié)目的伴音信號(hào)，D錯(cuò)誤．1．(無線電波的發(fā)射)(多選)關(guān)于電磁波的發(fā)射過程，下列說法正確的是()A．必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制B．必須使信號(hào)產(chǎn)生電諧振C．必須把傳輸信號(hào)加到高頻電流上D．必須使用開放電路〖答案〗ACD〖解析〗電磁波的發(fā)射過程中，一定要對(duì)低頻輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，把傳輸信號(hào)加到高頻電流上，為了有效地向外發(fā)射電磁波，必須使用開放電路，A、C、D正確．而產(chǎn)生電諧振是在接收過程，B錯(cuò)誤．2．(無線電波的發(fā)射)(多選)關(guān)于調(diào)制的作用，下列說法正確的是()A．調(diào)制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)制的作用是把低頻信號(hào)的信息加載到高頻電磁波的振幅上去C．調(diào)制的作用是把低頻信號(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.(無線電波的接收)(2019·河北保定一中期中)在如圖6所示的LC振蕩電路中，已知線圈的電感不變，電容器為可調(diào)電容器，開始時(shí)電容器的電容為C