无线电波的发射和接收-高二物理新教材基础+巩固+提升三级跳.docx

新教材 基础 巩固 提升三级跳
第四章 电磁振荡与电磁波
4. 3 无线电波的发射和接收
基础知识
知识点梳理：
知识点一、电磁波的发射
(1)要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有两个特点：第一，要有足够高的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大。第二，应采用开放电路，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，这条导线叫做地线，线圈的另一端高高地架在空中，叫做天线。
(3)无线电技术：使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制。调制的方法有两种，一是调幅，使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变；另一种叫调频，使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变。
知识点二、无线电波的接收
(1)接收原理：电磁波能使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这个导体就是接收天线。
(2)电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相等时，接收电路里产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振。
(3)调谐：使电路中产生电谐振的过程叫做调谐。
(4)解调：使声音或图像信号从接收到的高频电流中还原出来，这个过程是调制的逆过程，叫做解调。
(5)无线电波：波长大于1 mm(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。不同波段所用的设备和技术不同，因此有不同的用途
【重难点探究】
一、有效地发射电磁波的两个条件
1．高频电路：理论研究证明了发射电磁波的功率与振荡频率的四次方成正比，频率越高，发射电磁波的本领就越大，所以采用高频电路。
2．开放电路：振荡电路中的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。实际的开放电路由天线、线圈和地线组成，天线相当于电容器的一个极板，大地是另一个极板，这样做有两个好处，一是满足开放的条件，让电场和磁场尽可能地分散到更大的空间，二是电容器的电容非常小，可以产生高频率。
二、对电谐振及其作用的理解
世界上有许许多多的无线电台、电视台及各种无线电信号，如果不加选择全部接收下来，那必然是一片混乱，分辨不清。因此接收信号时，首先要从各种电磁波中把我们需要的选出来，通常叫选台。在无线电技术中利用电谐振(类似于机械振动中的共振)达到目的。

使接收电路中产生电谐振的过程叫调谐，能够调谐的接收电路叫调谐电路。如图所示，调节电容器的电容，当该LC振荡电路的固有频率与某电台的频率相同时，这个电台的电磁波在电路中激起的感应电流最强，这样就选出了这个电台。收音机一般是通过改变电容来调谐，而电视机一般通过改变电感来调谐。
三、无线电波的分类
λ>1 mm的电磁波叫无线电波。无线电波可以分成若干波段。
波段
波长/m
频率/MHz
传播方式
主要用途
长波
30 000～3 000
0.01～0.1
地波
调幅(AM)广播、导航
中波
3 000～200
0.1～1.5
地波和天波
调幅(AM)广播、电报、通信
中短波
200～50
1.5～6
短波
50～10
6～30
天波
微波
米波(VHF)
10～1
30～300
近似直线传播
调频(FM)广播、电视、导航
分米波
(UHF)
1～0.1
300～3 000
直线传播
电视、雷达、导航

预习基础：
一、填空题
1．雷达:
（1）雷达是利用______来测定物体位置的无线电设备。
（2）雷达既是电磁波的____端,又是电磁波的_____端。

（3）原理:雷达用直线性好的微波定位。无线电波的传播速度是c,测出从发射无线电波到接收反射波的时间t,就可以确定障碍物的距离L= 。实际上,障碍物的距离等数据由电子电路自动计算并在荧光屏上显示。
2．实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与_________相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的_________相连。
3．我们用一些常见的家用电器,如电视机、遥控器、收音机、无绳电话、手机、微波炉、电动剃须刀、验钞器等,做许多关于电磁波的小实验。可以显示出电磁的_________、____________、__________、___________、__________等现象。
4．一台收音机，把它的调谐电路中的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一较高频率的电台信号，要想收到该电台信号。应该__________（填“增加”或“减少”）电感线圈的匝数。
5．1999年11月20日我国成功发射和回收了“神舟”号实验飞船,标志着我国的航天技术和运载火箭技术水平已跻身于世界先进行列。

（1）如图所示，图中A为某火箭发射场，B为山区，C为城市。发射场正在进行某型号火箭的发射试验。该火箭起飞时质量为2.20×105kg，起飞推力2.75×106N，火箭发射塔高100m，则该火箭起飞时的加速度大小为_______m/s2。在火箭推力不变的情况下，若不考虑空气阻力及火箭质量的变化，火箭起飞后，经_______s飞离火箭发射塔。（参考公式及常数：F合=ma，v1=v0+at，，g取9.8m/s2），
（2）为了转播火箭发射的实况，在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号。已知传输无线电广播所用的电磁波波长为550m，而传输电视信号所用的电磁波波长为0.566m，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发________（选填“无线电广播信号”或“电视信号”）。这是因为：_________。
巩固所学
二、单选题
6．某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某较高频率电台发出的信号。要收到该电台的信号，应采用的方法是（　　）
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．减小电源电压
7．2021年10月16日，“神舟十三号”载人飞船成功发射，将3名航天员送入中国空间站开展为期6个月的科学实验。在空间站，航天员与地面通信采用的是（　　）
A．超声波 B．无线电波 C．有线通信 D．声波
8．“小蜜蜂”是老师上课常用的扩音设备，随着无线电技术的应用，很多老师用上了蓝牙“小蜜蜂”（蓝牙属于电磁波），麦克风与扩音器不用导线连接，老师拿着麦克风在教室中间说话，放在讲台上的扩音器也能工作。下列说法正确的是（　　）
A．“小蜜蜂”直接接收到了来自麦克风的声波信号
B．为了将信号发射出去，先要进行解调
C．“小蜜蜂”接收电磁波时，要使接收电路中出现电谐振现象，称为调谐
D．载波频率越高，经调制后发射出来的电磁波传播的越快
9．“4G改变生活，5G改变社会”。现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，关于电磁波下列说法正确的是（　　）
A．赫兹首先预言了电磁波的存在
B．5G信号比4G信号在真空中的传播速度更大
C．划亮一根火柴，就形成了电磁波
D．空间只要有变化的电场存在，就一定能形成电磁波
10．手机A拨叫手机B时，手机B发出铃声且屏上显示A的号码。若将手机A置于一真空玻璃罩中，用手机B拨叫手机A，则（　　）
A．能听到A发出的铃声，并看到A显示B的号码
B．不能听到A发出的铃声，但能看到A显示B的号码
C．能听到A发出的铃声，但不能看到A显示B的号码
D．既不能听到A发出的铃声，也不能显示B的号码
11．以下说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在
B．电磁波是横波，磁场方向与电场方向同向均与传播方向垂直
C．均匀变化的电场或均匀变化的磁场不能对外辐射电磁波
D．利用氧气的摩尔质量、密度以及阿伏加德罗常数就可以算出一个氧气分子的体积
能力提升
三、多选题
12．在飞机上使用下列哪些物品会干扰飞机的通讯系统（　　
A．手机 B．MP3 C．手提电脑 D．单放机
13．下列说法中，正确的是（   ）
A．电磁波不能在真空中传播
B．无线电通信是利用电磁波传输信号的
C．电磁波在真空中的传播速度等于光速
D．无线电广播与无线电视传播信号的原理相似
14．关于电磁波及其应用，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波的传播需要传播介质
B．均匀变化的磁场能在周围空间产生电磁波
C．电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大
D．红外线温度计是根据体温不同发射的红外线的强度不同这一原理来测量体温的
15．关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波在真空和介质中的传播速度相同
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波谱中的无线电波与可见光相比，更容易产生显著的衍射现象
D．电磁振荡可以产生电磁波，若波源的电磁振荡停止，其发射到空间的电磁波随即消失
E．反射电磁波是为了用它传递某种信号，载有信号的电磁波可以在真空中传播也可以通过光缆传输

参考答案：
1．     无线电波     发射     接收
【来源】2021-2022学年高二物理10分钟课前预习练（人教版2019必修第三册）13.4 电磁波的发现及应用
【详解】（1）[1]雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备。
（2）[2][3]雷达既是电磁波的发射端,又是电磁波的接收端。
2．     大地     天线
【来源】2021人教版选择性必修第二册 第四章 4.3 无线电波的发射和接收 导学案
【解析】略
3．     发射     接收     干扰     屏蔽     反射
【来源】沪科版 高二下学期阶段测试（三）---基础练习
【详解】[1][2][3][4][5]我们用一些常见的家用电器,如电视机、遥控器、收音机、无绳电话、手机、微波炉、电动剃须刀、验钞器等,做许多关于电磁波的小实验。可以显示出电磁的发射、接收、干扰、屏蔽、反射等现象。
4．减少
【来源】2019沪教版选择性必修第二册 第4章 4.3 无线电通信
【详解】调谐电路的固有频率和被接收电台的频率相同时，发生电谐振，才能收到电台信号。由公式可知，电感L、电容C越小，频率f越大。当调节电容C达不到目的时，就应减小电感L，因此要减少匝数。
5．     2.5     8.94     电视信号     电视信号的波长短，沿直线传播，受山坡阻挡，不易衍射
【来源】2010年福建古田五中高二下学期期末测试物理
【详解】（1）[1][2]设火箭起飞的加速度大小为a，则由牛顿第二定律有

解得

设火箭起飞后经t时间飞离发射塔，由匀变速直线运动规律有

解得

（2）[3][4]城市中的居民要收听和收看实况，就要使用电视信号因为电视信号所用的电磁波的波段为微波，波长短，只能沿直线传播，此处受山地阻挡，因此必须在山顶建立转发站，把微波传出去。
6．C
【来源】2023高考领航大一轮复习 第十一章 第 3讲　电磁场与电磁波
【详解】可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一较高频率的电台信号，因此需要改变调谐电路的固有频率，若改变电感线圈匝数，必须是减小。只有减小线圈匝数，导致自感系数减小，从而导致固有频率增大，由电磁振荡的频率可知，与电源的电压无关。
故选C。
7．B
【来源】湖北省咸丰春晖学校2021-2022学年高二下学期3月物理试题
【详解】空间站与地面之间有段距离没有空气，声波、超声波不能够传播；地面和太空之间距离太远，也不可能通过有线的方式来通信，只能通过电磁波（无线电波）来通信。
故选B。
8．C
【来源】江苏省盐城市东台创新高级中学2021-2022学年高二下学期5月检测物理试题
【详解】A．无线麦克风含有一个无线电发射装置，可以把声音信号转化成电磁波信号，再发射出去，故A错误；
B．为了将信号发射出去，需要把声音信号加到高频电磁波中，这个过程叫调制，故B错误；
C．“小蜜蜂”接收电磁波时，需要使接收电磁波的LC振荡电路的固有频率与电磁波的频率相同，从而发生电谐振，这个过程叫调谐，故C正确；
D．真空中任何频率电磁波的速度都等于光速，故D错误；
故选C。
9．C
【来源】湖北省武昌首义学院附属高级中学2021-2022学年高二下学期3月物理试题
【详解】A．预言了电磁波的存在的科学家是麦克斯韦，故A错误；
B．5G信号和4G信号在真空中的传播速度一样大，都等于光速，故B错误；
C．划亮一根火柴，产生热和光，光是电磁波，故C正确；
D．变化的电场不一定能产生磁场，只有交变的电场和交变的磁场在空间相互激发，才能在空间产生电磁波，故D错误。
故选C。
10．B
【来源】4.2电磁场与电磁波（练习）—2022-2023学年高二物理课后培优分级练人教版（2019）选择性必修第二册
【详解】声波是机械波，不能在真空中传播，当手机B拨叫真空玻璃罩中手机A时，不能听到A发出的铃声；而电磁波能在真空中传播，因此电磁信号可以被手机A接收到，能看到A显示B的号码。
故选B。
11．C
【来源】安徽省合肥市第一中学2021-2022学年高二下学期期中考试物理试题
【详解】A．赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在，故A错误；
B．电磁波是横波，在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者相互垂直，故B错误；
C．均匀变化的电场周围将产生恒定的磁场，均匀变化的磁场周围将产生恒定的电场，不能对外辐射电磁波，故C正确；
D．利用氧气的摩尔质量、密度和阿伏加德罗常数，可以算出氧气分子运动占据的空间的体积，不能算出一个氧气分子的体积，故D错误。
故选C。
12．AC
【来源】2021-2022学年高二物理精讲精练（新粤教版必修第三册）-第六章 电磁现象与电磁波总结提升
【详解】飞机通讯系统依靠电磁波来工作，手机、手提电脑在使用时，也会辐射较强的电磁波，所以手机、手提电脑不可用。
故选AC。
13．BCD
【来源】2015-2016学年广东仲元中学高二上期期中物理卷（文）
【详解】A．电磁波可以在真空中传播，故A错误；
BD．电磁波在日常生活中应用非常广泛，其中一个重要的应用就是用来传递信息，我们现在生活中的移动通信、无线电广播、电视信号的传递，都是通过电磁波来完成的，故BD正确；
C．电磁波在真空中的传播速度等于光速，故选项C正确。
故选BCD。
14．CD
【来源】湖南省湘西州2021-2022学年高二下学期期末质量检测物理试题
【详解】A．电磁波的传播不需要介质，A错误；
B．均匀变化的磁场在周围产生的是稳定的电场，不能产生电磁波，B错误；
C．电磁波频率越高，相同时间内可承载的信息量越大，C正确；
D．红外线温度计是根据体温不同发射的红外线强度不同的原理来测量体温的，D正确。
故选CD。
15．BCE
【来源】2018-2020年四川省物理高考各地模拟试题分类（15）——光
【详解】A．电磁波在不同介质中的速度不同，故A错误；
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，故B正确；
C．电磁波谱中的无线电波与可见光相比，因波长较长，故更容易产生显著的衍射现象，故C正确；
D．电磁波本身是种能量形式，波源的电磁振荡停止，其发射到空间的电磁波仍可以继续传播，故D错误；
E．电磁波可以传递信息，反射电磁波是为了用它传递某种信号，载有信号的电磁波可以在真空中传播也可以通过光缆传输，故E正确。
故选BCE。