人教版(新教材)高中物理选择性必修2学案：4 3 无线电波的发射和接收

人教版(新教材)高中物理选择性必修第二册PAGEPAGE13无线电波的发射和接收〖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、电谐振、调谐、解调在电磁波发射、接收过程中的作用．一、无线电波的发射1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点：(1)要有足够高的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大．(2)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．2．实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连．3．电磁波的调制：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术．调制分为调幅和调频．(1)调幅(AM)：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制方法．(2)调频(FM)：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制方法．二、无线电波的接收1．接收原理：电磁波在传播时如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，空中的导体可以用来接收电磁波，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，这种现象叫作电谐振，相当于机械振动中的共振．(1)调谐：使接收电路产生电谐振的过程．(2)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．三、电视广播的发射和接收1．电视广播信号是一种无线电信号，实际传播中需要通过载波将信号调制成高频信号再进行传播．2．高频电视信号的三种传播方式：地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输．3．电视信号的接收：电视机接收到的高频电磁波信号经过解调将得到的信号转变为图像信号和伴音信号．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，振荡周期越大，越容易辐射电磁波．(×)(2)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．(√)(3)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．(×)(4)调幅就是高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变．(√)(5)解调就是使声音或图像信号从高频电流中还原出来．(√)(6)要使电视机的屏幕上出现图像，必须将电视机接收到的无线电信号解调.(√)一、无线电波的发射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的表头并固定在绝缘手柄上，如图1所示．图1(1)接通感应圈电源，把手柄上两铝管平行靠近感应圈上的两铝管，你看到了什么现象？为什么？(2)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)微安表的表头指针偏转，这说明绝缘手柄上的铝管接收到了电磁波．(2)没有装铝管时，微安表的表头指针不偏转，说明绝缘手柄上的铝管没有接收到电磁波．因为发射电磁波要有天线．知识深化1．有效发射电磁波的条件要有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点：(1)要有足够高的振荡频率．频率越高，振荡电路发射电磁波的本领越大，如果是低频信号，要用高频信号运载才能将其更有效地发射出去．(2)采用开放电路．采用开放电路可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间，如图2.图22．调制(1)概念：把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使载波随各种信号而改变.(2)调制的分类①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制技术，如图3所示．图3②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制技术，如图4所示．图4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．增大自感线圈的匝数D．提高供电电压〖答案〗B〖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．二、无线电波的接收1．无线电波的接收原理利用电磁感应在接收电路产生和电磁波同频率的电流．2．方法(1)利用调谐产生电谐振，使接收电路的感应电流最强．(2)利用解调把接收电路中的有用信号分离出来．(3)调谐和解调的区别：调谐就是一个选台的过程，即选携带有用信号的高频振荡电流，在接收电路中产生最强的感应电流的过程；解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程．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．增加谐振线圈的圈数D．减少谐振线圈的圈数〖答案〗D〖解析〗由于f＝eq\f(1,2π\r(LC))，C越小、L越小，f越大．动片旋出，正对面积S减小，C减小，S调到最小，即C最小时，f还未达到高频率f0，则必须调节L减小，即减少谐振线圈的圈数，选项C错误，D正确；频率f与电源电压无关，选项A、B错误．调谐电路的调节，要特别注意三个方面的问题(1)调节方向：由题中情景准确判断出电路的固有频率应该调大还是调小．(2)频率公式f＝eq\f(1,2π\r(LC))，根据(1)中的调节方向，可进一步准确判定电容C和电感L是该调大还是调小．(3)决定电容和电感大小的因素：决定电容大小的因素是极板正对面积S、极板间距d、介电常数εr；决定电感大小的因素是线圈匝数、线圈粗细、长短、有无铁芯．这样就可以在(2)的基础上做出最准确的细微调节．针对训练在如图5所示的电路中，C1＝200pF，L1＝40μH，L2＝160μH，怎样才能使回路2与回路1发生电谐振？发生电谐振的频率是多少？图5〖答案〗改变可变电容器C2的电容，使得C2为50pF1.78MHz〖解析〗发生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f2＝f1，即eq\f(1,2π\r(L2C2))＝eq\f(1,2π\r(L1C1))C2＝eq\f(L1C1,L2)＝eq\f(40×200,160)pF＝50pF.发生电谐振时的频率f1＝eq\f(1,2π\r(L1C1))≈1.78×106Hz＝1.78MHz.三、电视广播的发射和接收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，再经过解调还原出伴音信号，然后送到扬声器得到电视节目的伴音信号，D错误．1．(无线电波的发射)(多选)关于电磁波的发射过程，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．必须使用开放电路〖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，把传输信号加到高频电流上，为了有效地向外发射电磁波，必须使用开放电路，A、C、D正确．而产生电谐振是在接收过程，B错误．2．(无线电波的发射)(多选)关于调制的作用，下列说法正确的是()A．调制的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波上去B．调制的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波的振幅上去C．调制的作用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.(无线电波的接收)(2019·河北保定一中期中)在如图6所示的LC振荡电路中，已知线圈的电感不变，电容器为可调电容器，开始时电容器的电容为C