2023年新教材高中物理第4章电磁振荡与电磁波3无线电波的发射和接收课件新人教版选择性必修第二册

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第四章　电磁振荡与电磁波3　无线电波的发射和接收课前·自主预习1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有两个特点：第一，要有__________的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大．第二，应采用__________，振荡电路的电场和磁场必须分散到足够大的空间．2．开放电路：实际的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作________，线圈的另一端高高地架在空中，叫作________．无线电波的发射足够高　开放电路　地线　天线　3．无线电技术：使电磁波随各种信号而改变的技术叫作________．调制的方法有两种，一是调幅，使高频电磁波的________随信号的强弱而改变；另一种叫调频，使高频电磁波的________随信号的强弱而改变．调制　振幅　频率　开放电路是如何形成的？【答案】在LC振荡电路中减小电容器的极板面积，增大极板间距，使电容器变成两条长的直线，一条竖立在高空成为天线，另一条接入地下成为地线，使电场完全暴露在空中，形成开放电路． (多选)下列关于无线电波的叙述中，正确的是 (　　)A．无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波B．无线电波在任何介质中传播速度均为3.0×108 m/sC．无线电波不能产生干涉和衍射现象D．无线电波由真空进入介质传播时，波长变短【答案】AD　1．接收原理：电磁波能使________中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这个导体就是接收________．2．电谐振：当接收电路的______________跟接收到的电磁波的______相等时，接收电路里产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振．3．调谐：使电路中产生________的过程叫作调谐．无线电波的接收导体　天线　固有频率　频率　电谐振　4．解调：使声音或图像信号从接收到的__________中还原出来，这个过程是调制的逆过程，叫作解调．5．无线电波：波长大于__________(频率低于300 GHz)的电磁波称作无线电波．并按波长分成若干个波段，像长波、中波、短波、微波等．每个段所用的设备和技术不同，因此有不同的用途．高频电流　1 mm　电磁波可以通过什么方式进行传播？用光缆通信有何特点？【答案】可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可以进行无线传输．光缆通信，因为光的频率高，所以承载的信息量大，同时光缆传输还有抗干扰能力强、损耗小、通讯质量高的特点． 关于电视接收的原理，下列说法正确的是 (　　)A．电视接收天线接收到的电磁波中包括图像信号和伴音信号B．电视接收天线接收到电磁波，天线上并不产生感应电流C．电视机接收到电磁波，通过电子枪的扫描显示电视节目的伴音信号D．电视机接收到电磁波，直接经扬声器得到电视节目的伴音信号【答案】A　【解析】电视信号中有图像信号和伴音信号，即电视接收天线接收到的电磁波中包括图像信号和伴音信号，A正确；电视接收天线收到电磁波，引起电磁感应，天线上产生感应电流，B错误；电视机接收到电磁波，然后经过解调还原出图像信号，通过电子枪的扫描显示电视节目的图像信号，C错误；电视机接收到电磁波，通过电谐振得到需要的信号，然后经过解调还原出伴音信号，再经过功率放大器，最后通过扬声器得到电视节目的伴音信号，D错误．1．电视：能传递活动的图像．在电视的发射端，把景物的光信号转换成________信号的过程叫摄像．在电视接收端，将电信号还原成图像的过程由电视机的________完成，电视的应用很广泛，发展也很快．2．目前，高频电视信号的传播方式主要有三种，即____________传输、________传输以及________传输．电视广播的发射和接收电　显像管　地面无线电　有线网络　卫星　 上海人民广播电台发射一种电磁波的频率为990 kHz，中央人民广播电台发射一种电磁波的频率是15.58 MHz，两广播电台发射的电磁波相比，以下分析正确的是 (　　)A．两广播电台发射的电磁波，波速相同，但上海人民广播电台的波长较长B．中央人民广播电台的波速大，两者的波长相等C．中央人民广播电台的波速大，上海人民广播电台的波长较长D．两广播电台发射的电磁波，波速相同，中央人民广播电台的波长较长【答案】A　【解析】因为不同频率的电磁波在空气中的传播速度都相同，B、C错误；由于波速都相同，所以波长与频率是成反比的，上海人民广播电台的电磁波频率小于中央人民广播电台电磁波的频率，则上海人民广播电台的波长比中央人民广播电台的波长长，A正确，D错误．课堂·重难探究1．发射电磁波的条件．(1)要有足够高的振荡频率．理论研究表明，振荡电路向外辐射能量的本领，即单位时间内辐射出去的能量，与振荡频率密切相关，频率越高，发射电磁波的本领越大．(2)开放电路，要使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间．无线电波的发射2．电磁波的发射示意图．例1　(多选)关于无线电波的发射过程，下列说法正确的是 (　　)A．必须对信号进行调制B．必须使信号产生电谐振C．必须把传输信号加到高频电流上D．必须使用开放回路【答案】ACD　【解析】电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制，用开放电路发射；为了有效地向外发射电磁波，必须把传输信号加到高频电流上，选项A、C、D正确．而产生电谐振的过程是在接收电路，B错误．变式1　简单的、比较有效的电磁波的发射装置，至少应具备以下电路中的 (　　)①调谐电路　②调制电路　③高频振荡电路　④开放振荡电路A．①②③　　 B．②③④　　　　C．①④　　 D．①②④【答案】B　【解析】比较有效的电磁波的发射装置应该有调制电路、高频振荡电路和开放振荡电路．调制电路是把需要发射的信号装载在高频电磁波上才能发射出去，高频振荡电路能产生高频电磁波，开放振荡电路能把电磁波发射得更远．而调谐电路是在接收端需要的电路．故B正确．1．电磁波的接收原理．(1)电磁波在空间传播时，如果遇到导体，就会使导体产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同．因此利用放在电磁波传播空间中的导体，就可以接收到电磁波．(2)当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强．无线电波的接收2．接收电路．(1)调谐：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象叫作电谐振．使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐．(2)解调：又称“反调制”，是从已调波中重现调制信号的过程．例2　调节收音机的调谐回路时，可变电容器的动片从全部旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率的电台信号，为接收到该电台信号，则应 (　　)A．加大电源电压 B．减小电源电压C．增加谐振线圈的匝数 D．减少谐振线圈的匝数【答案】D　变式2　(多选)如图所示，共享单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等，便于监控单车在路上的具体位置．用户仅需用手机上的客户端软件(App)扫描二维码，即可自动开锁，骑行时手机App上能实时了解单车的位置；骑行结束锁车后App就显示计时、计价、里程等信息．此外，单车能够在骑行过程中为车内电池充电，满足定位和自动开锁等过程中的用电．根据以上信息，下列说法正确的是 (　　)A．单车和手机之间是利用声波传递信息的B．单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位确定的C．单车是利用电磁感应原理实现充电的D．由手机App上的显示信息，可求出骑行的平均速度【答案】BC　【解析】单车和手机之间没有电路连接，是利用电磁波传递信息的，A错误；单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位确定的，B正确；单车在骑行过程中通过电磁感应将机械能转化为电能，从而实现充电，C正确；手机App上的里程表示路程，而平均速度为位移与时间的比值，只知道路程不知道位移，只能求出骑行的平均速率，D错误．1．电磁波的传输．可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现无线传输．电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大．电视广播的发射和接收2．电视广播的发射和接收过程．例3　如图所示为电视接收过程示意图，其工作过程顺序正确的是 (　　)A．解调—放大—调谐—显示B．调谐—放大—解调—显示C．调谐—解调—放大—显示D．放大—调谐—解调—显示【答案】C　【解析】电视接收机先利用电谐振通过调谐把空间高频电流选出来，然后解调，取下信号，最后经放大后再传给显像管显像，所以正确的顺序是C．变式3　(多选)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内．下列关于雷达和电磁波的说法正确的是 (　　)A．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C．测出从发射电磁波到接收到反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D．波长越短的电磁波，反射性能越强【答案】ACD　核心素养应用无线电波的发射和接收过程例4　(多选)关于电磁波的发射和接收，下列说法正确的是 (　　)A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的B．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程【答案】BCD　【解析】有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图像时，必须通过解调过程，把有用的信号从高频调制信号中取出来，否则就不能显示．故A错误，B、C、D正确．小练·随堂巩固1．(多选)要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是 (　　)A．增加辐射波的波长 B．增加辐射波的频率C．使振荡电容的正对面积足够小D．尽可能使电场和磁场分散开【答案】BC　2．转换电视频道，选择电视节目，称为 (　　)A．调谐　　 B．调制　　C．调频　　 D．调幅【答案】A　【解析】转换频道是为了使电视的接收电路的频率与某电台的频率相同，产生电谐振，故为调谐，A正确．3．(多选)调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号．要收到电信号，可采取下列哪些措施 (　　)A．增加调谐电路中线圈的匝数B．加大电源电压C．减少调谐电路中线圈的匝数D．将线圈中的铁芯取走【答案】CD　【解析】4．(多选)关于电磁波的接收，下列说法正确的是 (　　)A．当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流B．当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流C．由调谐电路接收的感应电流，再经过耳机就可以听到声音了D．由调谐电路接收的感应电流，再经过检波、放大，通过耳机才可以听到声音【答案】AD　【解析】当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流，只不过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波，在接收电路中激发的感应电流最强．由调谐电路接收的感应电流，要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大，通过耳机才可以听到声音，故选A、D．5．电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为 (　　)A．天线处于变化的电磁场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC回路B．天线处于变化的电场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC回路C．天线只是有选择地接收某电台的信号，而其他电视台信号则不接收D．天线将电磁波传输到电视机内【答案】A　【解析】根据无线电波的接收原理，可知A正确．