人教版高中物理选择性必修第二册第四章电磁振荡与电磁波4-3无线电波的发射和接收练习含答案
展开第四章 电磁振荡与电磁波
3 无线电波的发射和接收
【基础巩固】
1.下列哪些设备内部只有电磁波接收装置而没有电磁波发射装置 ( )
A.发报机 B.对讲机
C.收音机 D.雷达
解析:收音机只能接收电磁波,不能发射电磁波.
答案:C
2.用一台简易收音机收听某一电台的广播,必须经过的两个过程是 ( )
A.调制和解调 B.调谐和解调
C.检波和解调 D.调频和调幅
解析:首先要选出与此电台对应的高频电磁波,此过程叫调谐或选台;选出后将高频电磁波与低频音频信号分开,叫解调.
答案:B
3.电台将播音员的声音转换成如图甲所示的电信号,再加载到如图乙所示的高频载波上,使高频载波的振幅随电信号改变,如图丙所示.这种调制方式称为 ( )
A.调幅 B.调谐
C.调频 D.解调
解析:使高频电磁波的振幅随信号变化的调制方式叫调幅.
答案:A
4.下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是( )
A.经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强
B.经过调制后的电磁波在空间传播得更快
C.经过调制后的电磁波在空间传播波长不变
D.以上说法都不正确
解析:调制是把要发射的低频电信号“加”到高频电磁波上去,电磁波的频率越高,传播信息能力越强,选项A正确.电磁波在空气中以接近光速传播,选项B错误.由v=λf得波长与波速和频率有关,选项C错误.
答案:A
5.关于电磁波,下列说法正确的是 ( )
A.发射电磁波要使用振荡器、调谐器和天线
B.接收电磁波要使用天线、调制器、检波器和喇叭
C.电磁波只能传递声音信号,不能传递图像信号
D.电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s
解析:电磁波发射时要把各种电信号加载到高频振荡电流上,这个过程叫作调制,而不是调谐,调谐的通俗讲法就是选台,它发生在接收过程,选项A、B错误.电磁波既能传递声音信号,也能传递图像信号,选项C错误.电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s,选项D正确.
答案:D
6.(多选)用一平行板电容器和一个线圈组成LC振荡电路,要增大发射电磁波的波长,可采用的做法是 ( )
A.增大电容器两极板间的距离
B.减小电容器两极板间的距离
C.减小电容器两极板间的正对面积
D.在电容器两极板间加入电介质
解析:由λ=可知,要增大发射电磁波的波长,必须减小振荡电路的振荡频率f.由f=可知,在保证L不变时,要减小f,就必须增大平行板电容器的电容C.由C=可知,要增大C,可以减小电容器两极板间的距离或在电容器两极板间加入电介质或增大两极板间的正对面积.故选项B、D正确.
答案:BD
7.下图是一台收音机的屏板示意图,当向右调指针(图中黑块)时,所接收的电磁波 ( )
A.频率变大,波长变大
B.频率变大,波长变小
C.频率变大,波长不变
D.频率变小,波长变大
解析:从题图可看出,图中数据代表收音机接收电磁波的频率,当向右调指针时,接收频率变大,再根据v=λf(v为电磁波在介质中的传播速度,是个不变量)可判断波长变小.
答案:B
8.下图为某收音机的接收电路,其线圈电感系数L=10-3 mH,为了接收波长为500 m的电磁波,其电容器的电容C应调到多少微法?已知电磁波在空气中的传播速度c=3×108 m/s.
解析:该电磁波的频率为
f== Hz=6×105 Hz,
该电路的固有频率也应调到f=6×105 Hz.
由电磁振荡的频率公式f=得C=,
代入数据得C=7.04×10-2 μF.
答案:7.04×10-2 μF
9.波长分别为290 m、397 m、566 m的电磁波同时传向收音机的接收天线,把收音机调谐电路的频率调到756 kHz.电磁波在空气中的传播速度为c=3.0×108 m/s.
(1)哪种波长的电磁波在收音机中产生的振荡电流最强?
(2)如果想接收到波长为290 m的电磁波,应该把调谐电路中可变电容器的动片旋进一些还是旋出一些?
解析:(1)设波长分别为290 m、397 m、566 m的电磁波的频率分别为f1、f2、f3,根据公式f=有
f1== Hz=1 034 kHz,
f2== Hz=756 kHz,
f3== Hz=530 kHz,
所以波长为397 m的电磁波在收音机中产生的振荡电流最强.
(2)要接收到波长为290 m的无线电波,应增大调谐电路的固有频率,根据f=和C=得应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些.
答案:(1)波长为397 m的电磁波. (2)旋出一些.
【拓展提高】
10.(多选)如图所示,甲、乙两图是发射和接收无线电波的过程示意图,关于无线电波的发射和接收,下列说法正确的是 ( )
甲
乙
A.甲图是无线电波的发射过程,乙图是无线电波的接收过程
B.甲图是无线电波的接收过程,乙图是无线电波的发射过程
C.甲图中波形①到②的过程叫解调,乙图中③到④的过程叫调制
D.接收到的无线电波的波形是④,发射的无线电波波形是⑤
解析:观察发现,甲图是接收无线电波后经过处理后转换为声音的过程,乙图是将声音经过处理后转换为无线电波发射的过程,故选项A错误,选项B正确;甲图是无线电波的接收过程,①到②的过程叫解调,乙图是无线电波的发射过程,乙图中③到④的过程叫调制,故选项C正确;波形③和波形⑤经过调制后,形成波形④,发射的无线电波波形是④,故选项D错误.
答案:BC
11.某收音机的调谐电路采用改变电容器电容的方式来改变回路的固有频率.若该收音机能接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍,则电容器的最大电容与最小电容之比为 ( )
A.3∶1 B.9∶1 C.1∶3 D.1∶9
解析:调谐电路的固有频率f=,当接收的电磁波的频率为固有频率时,调谐电路发生电谐振,接收的电磁波的波长λ==c·2π,可见在L不变时,λ与成正比.因为λmax∶λmin=3∶1,所以Cmax∶Cmin=9∶1,选项B正确.
答案:B
12.(多选)在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制,调制分调幅和调频两种,其示意图如图甲、乙所示.在收音机电路中天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分,经放大后把高频成分和低频成分分开,只让低频成分输入下一级,该过程采用图丙所示的电路,图中虚线框a和b内只用一个电容器或电感器.下列关于电磁波的发射和接收的说法正确的是 ( )
甲 乙 丙
A.在电磁波的发射技术中,图甲是调幅波
B.在电磁波的发射技术中,图乙是调幅波
C.图丙中a是电容器,用来通高频阻低频,b是电感器,用来阻高频通低频
D.图丙中a是电感器,用来阻交流通直流,b是电容器,用来阻高频通低频
解析:调幅即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载,故甲为调幅波,乙为调频波,选项A正确,选项B错误.根据交流电路中电容器的通高频阻低频和电感线圈的通低频阻高频作用可知,元件a让高频信号通过,阻止低频信号通过,故元件a是电容器;元件b让低频信号通过,阻止高频信号通过,故元件b是电感器,故选项C正确,选项D错误.
答案:AC
13.一台无线电接收机,当接收频率为535 kHz的信号时,调谐回路里电容器的电容是360 pF.如果调谐回路里的电感线圈保持不变,要接收频率为 1 605 kHz的信号时,调谐回路里电容器的电容应改变为( )
A.40 pF B.120 pF
C.1 080 pF D.3 240 pF
解析:由f=得,f1=535×103 Hz=,f2=1 605×103 Hz=,解得C=40×10-12 F=40 pF,选项A正确.
答案:A
14.电脑、电视、手机、微波炉、电磁炉等用电器在工作时产生的电磁波对人体健康有一定的影响,按照规定,人们在工作场所接收到的电磁波辐射功率密度(微波在单位面积上的辐射功率)不得超过0.5 W/m2.若某一小型无线电通信装置的电磁波辐射功率是4 W,已知球面面积为S=4πR2,则符合规定的安全区域与通信装置的距离至少为 ( )
A.0.4 m B.0.8 m C.2 m D.8 m
解析:半径为R的球面上,均匀辐射出的电磁波功率为4 W,设离该无线通信装置距离为R以外为安全区域,据题意 W/m2≤0.5 W/m2,计算得R≥0.8 m.
答案:B
【挑战创新】
15.某收音机接收电磁波的波长范围在182~577 m之间,该收音机调谐电路的可变电容器的动片完全旋出时,回路的电容为39 pF,电磁波在空气中的传播速度c=3.0×108 m/s.
(1)求该收音机接收电磁波的频率范围.
(2)该收音机的可变电容器动片完全旋入定片间,回路中的电容是多大?
解析:(1)由λ=得f=,代入数据可解得该收音机接收电磁波的频率范围为5.2×105~1.6×106 Hz.
(2)动片完全旋出时,电容器电容最小,C1=39 pF,调谐电路振荡周期最小,对应接收的电磁波的波长最短,λ1=182 m.
动片完全旋入时,电容器电容最大,设其为C2,调谐电路振荡周期最大,对应接收的电磁波的波长最长,λ2=577 m.
由f==得=,
故C2=C1=2×39 pF=392 pF.
答案:(1)5.2×105~1.6×106 Hz (2)392 pF
