2017-2018学年同步备课套餐之物理人教版选修3-4讲义：第十四章电磁波3~4

3电磁波的发射和接收4电磁波与信息化社会［学习目标］1.知道有效地发射电磁波的两个条件.2.了解调制、调幅、调频、调谐、解调、知识探究电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用.3.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用.知识探究一、电磁波的［导学探究］将两根铝管固定在感应圈的两极上，另两根铝管接微安表头并固定在绝缘手柄上，如图1所示.■图^1w*——―-⑴接通感应圈电源，把手柄上两铝管平行靠近感应圈上的赢管,，你看到什么现象了？为什HuMI47产⑵当把感应圈两极上的铝管拆掉后，把手柄靠近感应圈有什么现象？为什么？答案(1)微安表头指针偏转，这说明绝缘手柄上的铝管收到了电磁波．(2)没有装铝管时，微安表头指针不偏转，说明绝缘手柄上的铝管没有收到电磁波．因为发射电磁波要有天线．［知识梳理］电磁波的发射条件及发射过程.要有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点：⑴要有足够高的振荡频率：频率越高，发射电磁波的本领越大.⑵振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，因此采用开放电路..实际应用中的开放电路：线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫做地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连..电磁波的调制：在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术.调制包括：(1)调幅(AM)：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制方法.(2)调频(FM)：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制方法.［即学即用］判断下列说法的正误.

（1）各种频率的电磁振荡都能辐射电磁波，只是辐射的能量所占振荡总能量的比例不同罢了，振荡周期越大，越容易辐射电磁波.（X）⑵为了有效向外辐射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率.（J）⑶调制就是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去.（X）（4）调幅就是把低频信号的信息加载到高频信号的振幅变化上去.（J）二、电磁波的接收［导学探究］按图2甲，用两个莱顿瓶（附矩形发射框和带氖泡的矩形接收框）、感应圈和直流电源连成电路.如图乙所示，发射框上的铜球与莱顿瓶上的铜球相距约1〜2厘米，氖泡两端分别接莱顿瓶的内壁和外壁金属箔．感应圈高压加在铜球和莱顿瓶上，使铜球间发生火花放电．调节接收框上的可移动的竖直金属滑动杆，使它从最右端慢慢向左移动，观察接收框上的氖泡发光有什么变化？并说明产生这种变化的原因．金属球笳泡莱顿瓶滑动杆笳泡莱顿瓶滑动杆接收电路

金属球接收框.滑动杆接收框.滑动杆答案滑动杆向左滑动的过程中，氖泡先变亮后变暗，一当矩形接收框与发射框的大小差不多时氖泡最亮.当两框大小相等时，两框的自感系数接近相等,与莱顿瓶组.成的Lc振荡电路的固有频率接近相同，发射电路与接收电路发生电谐振，接收框接收到的信号最强,所以氖泡最亮.『识梳理］电磁波的接收原理及接收过程乙.接收原理：电磁波在传播时遇到导体，会使导体中产生感应电流，导体可用来接收电磁波，这个导体就是接收天线..电谐振：接收电路的固有频率跟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，相当于机械振动中的共振.⑴调谐：使接收电路产生电谐振的过程.⑵解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程.调幅波的解调也叫检波.［即学即用］判断下列说法的正误．⑴调谐就是把接收到的电磁波的频率调到某一特定的值.（X）⑵当电磁波的频率与接收电路的固有频率相等时，发生电谐振.（J）⑶检波就是从天线接收到的众多频率的电磁波中选择出某一特定频率的波.（J）（4）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.（X）⑸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.（J）三、电磁波与信息化社会［导学探究］无线电视、雷达和手机都是通过电磁波传递信息的，请你从它们自身是否是发射端或接收端来看，它们有什么不同？答案电视仅仅是接收端，它接收来自电视台的无线电信号；雷达自身发射信号，遇到障碍物反射回来，通过接收反射波来确定物体的位置，因此雷达既是发射端又是接收端．手机接收来自基站的信号，同时它又向基站发射信号，它既是接收端也是发射端．［知识梳理］.电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可以实现无线传输.电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大.光的频率比无线电波的频率高，因此光缆可以传递大量信息..摄像管的作用是摄取景物的图像并将其转换为电信号.电视接收机接收电视信号，天线接收到高频信号以后，经调谐、解调，将得到的图像信号送到显像管，伴音信号经解调后送到扬声器.摄像机与电视接收机中电子束扫描频率相等..雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备.波长短的电磁波，由于衍射现象不明显，传播的直线性好，有利于用电磁波定位，因此雷达用的是微波.雷达确定物体位置的方法：通过测定微波从发射到接收回来的时间来确定障碍物的距离l=ct2，再结合微波的方向和仰角确定目标的位置.乙.移动电话是无线电台，同时又相当于一台收音机，既能发射信号，也能接收对方发射的电磁波.［即学即用］判断下列说法的正误.⑴电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大.（J）⑵现在大量采用光缆传递信号，是因为光传播速度更快.（X）⑶无线电视机天线接收到信号经放大后直接送到显像管还原为图象.（X）（4）雷达是通过接收障碍物发出的电磁波来确定物体位置的.（X）⑸甲同学与乙同学通过手机交流时，两部手机均发射信号并接收对方的信号.（X）

题型探究一、电磁波的发产1口要想有效的发射电磁波，应增大电磁波的频率，且使电磁场分布到尽可能大的空间，实际应用中常用地线和天线形成敞开的电容器，和线圈组成高频振荡电路．2．为发射有用信号,需对电磁波进行调制,把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上,使电磁波随各种信号而改变.其中使高频振荡电流的振幅随调制信号而改变叫做调幅(AM)；使高频振荡电流的频率随调制信号而改变叫做调频(FM).［例1］为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构可采用下列哪些措施()A．增大电容器极板的正对面积B．增大电容器极板的间距C．A．增大电容器极板的正对面积B．增大电容器极板的间距C．增大自感线圈的匝数D．提高供电电压答案解析要增大无线电波向空间发射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，即减小L或减小C，要减小L，可通过减小线圈匝数、向外抽铁芯的方法；要减小C,可采用增大板间距、减小极板正对面积、减小介电常数的办法.故B正确.解析、电磁波的接收1．调谐实际上就是从众多电磁波中选出我们所需要的电磁波的过程，解调就是把有用信号从调频电流中取出来的过程．2．无线电波的发射和接收过程如图3所示：，一解调病［例2］，一解调病［例2］在图4所示的电路中，C1=200pF,L1=40gH路1发生电谐振？发生电谐振的频率是多少？L2=160gH,怎样才能使回路2与回

答案改变可变电容器。2的电容，使得C答案改变可变电容器。2的电容，使得C2为50pF1.78MHz解析电谐振时两电路的固有频率相同.为使回路发生电谐振，可以改变可变电容器C2，使即2n11L2c2=2nLC1LC40X200C广丁二16^PF=50PF.2发生电谐振时的频率f二c心1.78X106Hz=1.78MHz712nL1C1三、电磁波与信息化社会雷达侦察问题的解决方法⑴电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光速c,由波速、波长和频率三者间的关系可求得频率．(2)根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔,即可求得侦察距离,为此反射波必须在下一个发射波发出前到达雷达接收器．(3)雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的间隔时间内传播距离的一半．[例3](多选)目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz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0.3m至1.5m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解析o3解析o3X108由公式o-f可得，A.一f一

minf1000X106

maxo3X108m=0.3m，Amax=T~=200X106m=L5m，

minA正确；电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的，B错误；由雷达的工作原理可知C正确；波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强，D正确.M检测召为了有效地把能量以M检测召为了有效地把能量以选为了以电磁波形式发射到尽可能大的空间，除了使用敞露空间的电路，还可以()A.增大电容器极板间的距离B.减小电容器极板的面积C.减小线圈的匝数D.采用低频振荡电流答案ABC解析采用开放电路和提高发射频率是提高电磁波发射能力的两种有效方法：由f二c)「、2nLC&\C=4k可知，选项A、B、C正确.2．(多选)关于调制器的作用，下列说法正确的是()A.调制器的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波上去B.调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频电磁波的振幅上去C调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频电磁波的频率上去D.调制器的作用是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去答案ABC3．世界各地有许多无线电台同时广播，用收音机一次只能收听到某一电台的播音，而不是同时收听到许多电台的播音，其原因是()A.因为收听到的电台离收音机最近B.因为收听到的电台频率最高C.因为接收到的电台电磁波能量最强D.因为接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的频率相同，产生了电谐振答案D解析选台就是调谐过程，使f固二f电磁波，在接收电路中产生电谐振激起的感应电流最强.4．(多选)下面关于电视的说法中正确的是()A.电视信号的发射、接收过程：景物一电信号一电磁波一电信号一图像B.摄像机在一秒钟内要传递24张画面C.显像管是将电信号还原成景物图像的关键部分D.由于画面更换迅速和视觉暂留现象使人们看到的是活动的景象答案ACD一、选择题1．为了使需要传递的信息(如声音、图像等)加载到电磁波上发射到远方，必须对振荡电流进行()A.调谐B.放大C.调制D.检波答案C解析声音、图像信号的频率很低，不能直接发射出去，只有高频电磁波才能向外发射，所以要用高频电磁波携带着低频信号才能向外发射出去，而把低频信号加到高频电磁波上去的过程叫调制．2.在无线电广播的接收中，调谐和检波是两个必须经历的过程，下列关于接收过程的顺序，正确的是()A.调谐一高频放大一检波一音频放大B.检波f高频放大f调谐f音频放大C.调谐一音频放大一检波一高频放大D.检波一音频放大一调谐一高频放大答案A解析调谐是从众多的电磁波中选出所需频率的高频信号，然后进行高频放大，再从放大后的高频信号中“检”出高频信号所承载的低频声音信号，最后将这些低频声音信号放大后通过扬声器播放出来，综上所述，A对..(多选)关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是()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，必须要有检波过程答案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，必须通过检波过程，把有效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..(多选)关于无线电波的传播，下列说法正确的是()A.发射出去的电磁波，可以传到无限远处

B.无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流C.波长越短的电磁波，越接近直线传播D.移动电话是利用无线电波进行通信的答案BCD解析无线电波在传播过程中，遇到障碍物就会被吸收一部分，遇到导体，会在导体内产生涡流(同频率的振荡电流)，故A错误，B正确.波长越短，传播方式越接近直线传播，移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段，故C、D正确.5．如果收音机调谐电路是采用改变电容的方式来改变回路的固有频率．当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时，则电容的最大电容与最小电容之比为()A.3：1B.9：1C.1：3D.1：9答案B6．如图1所示为电视接收过程示意图，其工作过程顺序正确的是()A．A．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．(多选)调谐电路的可变电容器的动片从完全旋出到完全旋入仍接收不到较高频率的电台发出的电信号，要收到该电台的信号，可采用下列何种办法()A.增加调谐电路中线圈的匝数.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解析当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时发生电谐振才能接收到电台信号.由题意知收不到电信号的原因是调谐电路固有频率低，由f=c1r「可知，在C无法再2nLC

调节的前提下，可减小自感系数L，即可通过选项C、D的操作升高调谐电路的固有频率.8．无线电广播要对电磁波进行调制的原因是（）A.只有经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领才能更强.只有经过调制后的电磁波在空间才能传播得更快C.只有经过调制后的电磁波在空间传播的波长才能不变D.只有经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号传递过去答案D解析调制是把要发射的信号“加”到高频振荡电磁波上去，频率越高，传播信息的能力越强，对电磁波进行调制的原因是要把传递的低频信号传递出去．其辐射能量的本领并没有改变，故A错，D正确；电磁波在空气中以接近光速的速度传播，速度不变，B错；由。二f,知波长与波速和频率有关，C错..收音机中的调谐电路线圈的自感系数为L，要想接收波长是丸的电台信号，应把调谐电路中电容器的电容调至（c为光速）（）41A2nLeB.2nLc入42D.42D.4n2Le2C.2nLe2答案D442解析由T=2nLC,在真空中e=亍得，C=4n2LC2.10．（多选）图2中甲为一个调谐接收电路，图乙、丙、丁为电路中的电流随时间变化的图象，则（）i1是4中的电流图象i1是L2中的电流图象i2是L2中的电流图象i3是流过耳机的电流图象答案ACD解析4中由于电磁感应，产