4.3無線電波的發射和接收

課程標準物理素養

1.知道有效發射電磁波的

兩個條件.

2.了解無線電波的特點及物理觀念：了解調制、調幅、調頻、調諧、解調、電諧振的概念及其相互關

傳播規律.系。

3.了解調制(調幅、調頻)、科學思維：能解釋無線電波發射、接收的過程。

電諧振、調諧、解調在電科學探究：了解電視廣播的發射與接收的原理與過程。

磁波發射、接收過程中的科學態度與責任：領會高頻電磁波在無線電發射與接收中的重要作用。

作用．

（一）課前研讀課本，梳理基礎知識：

一、無線電波的發射

1．要有效地發射電磁波，振蕩電路必須具有的兩個特點：

(1)要有足夠高的，頻率越，發射電磁波的本領越大．

(2)振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，因此采用電路．

2．實際應用中的開放電路，線圈的一端用導線與相連，這條導線叫作地線；線圈的另一端與高高地

架在空中的相連．

3．電磁波的調制：在電磁波發射技術中，使載波隨各種而改變的技術．調制分為調幅和調頻．

(1)調幅(AM)：使高頻電磁波的隨信號的強弱而變的調制方法．

(2)調頻(FM)：使高頻電磁波的隨信號的強弱而變的調制方法．

二、無線電波的接收

1．接收原理：電磁波在傳播時如果遇到，會使導體中產生感應電流，空中的導體可以用來接收電磁波，

這個導體就是．

2．電諧振：當接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率時，接收電路中產生的振蕩電流最強，這種

現象叫作電諧振，相當于機械振動中的．

(1)調諧：使接收電路產生的過程．

(2)解調：把聲音或圖像信號從中還原出來的過程．調幅波的解調也叫檢波．

三、電視廣播的發射和接收

1．電視廣播信號是一種無線電信號，實際傳播中需要通過載波將信號調制成信號再進行傳播．

2．高頻電視信號的三種傳播方式：地面傳輸、有線網絡傳輸以及傳輸．

3．電視信號的接收：電視機接收到的高頻電磁波信號經過將得到的電信號轉變為圖像信號和伴音信號．

【題型一】無線電波的發射

1．有效發射電磁波的條件

要有效地向外發射電磁波，振蕩電路必須具有的兩個特點：

(1)要有足夠高的振蕩頻率．頻率越高，振蕩電路發射電磁波的本領越大，如果是低頻信號，要用高頻信號

運載才能將其更有效地發射出去．

(2)采用開放電路．采用開放電路可以使振蕩電路的電磁場分散到盡可能大的空間，如圖．

2．調制

(1)概念：把要傳遞的信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，使載波隨各種信號而改變.

(2)調制的分類

①調幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而改變的調制技術，如圖所示．

②調頻：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而改變的調制技術，如圖所示．

【典型例題1】實際發射無線電波的過程如圖甲所示，高頻振蕩器產生高頻等幅振蕩如圖乙所示，人對著話

筒說話時產生低頻信號如圖丙所示．則發射出去的電磁波圖像應是()

【對點訓練1】1886年，赫茲做了如圖所示實驗，關于該實驗，以下說法正確的是（）

A．實驗證實了電磁波的存在

B．實驗證實了法拉第的電磁場理論

C．實驗可以說明電磁波是一種縱波

D．在真空環境下進行實驗，仍能觀察到明顯的火花放電

【題型二】無線電波的接收

1．無線電波的接收原理

利用電磁感應在接收電路產生和電磁波同頻率的電流．

2．方法

(1)利用調諧產生電諧振，使接收電路的感應電流最強．

(2)利用解調把接收電路中的有用信號分離出來．

(3)調諧和解調的區別：調諧就是一個選臺的過程，即選攜帶有用信號的高頻振蕩電流，在接收電路中產生

最強的感應電流的過程；解調是將高頻電流中攜帶的有用信號分離出來的過程．

【典型例題2】如圖甲所示為收音機的調諧電路，改變可變電容器C的電容，進而改變調諧電路的頻率。若

“調頻”后，電路中的最強的高頻電流i隨時間t的變化規律為圖乙所示的正弦曲線。下列說法或做法正確的

是（）

A．改變電容器C的電容的目的是使調諧電路的固有頻率跟接收的電磁波頻率相同

B．將可變電容器的電容減小，電路將接收到波長更大的電信號

C．在t1~t2時間內，電容器C正在放電

D．電路中電場能隨時間變化的周期等于t4

【對點訓練2】“小蜜蜂”是老師上課常用的擴音設備，隨著無線電技術的應用，很多老師用上了藍牙“小蜜

蜂”（藍牙是利用電磁波來傳遞信息的），麥克風與擴音器不用導線連接，老師拿著麥克風在教室中間說話，

放在講臺上的擴音器就能傳出老師的聲音。下列說法正確的是（）

A．“小蜜蜂”只能接收到來自麥克風的信號

B．“小蜜蜂”接收電磁波時，通過解調來使接收電路中出現電諧振現象

C．麥克風中只要有變化的電場，就一定能發出電磁波信號

D．麥克風回路可通過增大發射電磁波的頻率來提高發射電磁波的本領

【基礎強化】

1．2023年8月，華為隆重推出可直接撥打衛星電話的Mate60手機，強力回擊了美國封鎖中國高端芯片的

企圖。Mate60手機信號上傳到衛星接收器的速度約為（）

A．4105m/sB．4104m/sC．3108m/sD．3107m/s

2．關于電磁波，下列說法正確的是（）

A．麥克斯韋首先預言了電磁波的存在，法拉第最先用實驗證實了電磁波的存在

B．周期性變化的電場和磁場可以相互激發，形成電磁波

C．在真空中，頻率越高的電磁波傳播速度越大

D．利用電磁波傳遞信號可以實現無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸

3．下圖是中國載人航天工程辦公室官方發布的神舟十四號乘組航天員在軌拍攝的攝影作品之一，這些作品

是通過電磁波傳輸到地面接收站，下列關于電磁波說法正確的（）

A．長波、中波、短波可以用于廣播及其他信號的傳輸

B．除可見光外，我們看不到其他電磁波，所以電磁波不具有能量

C．空間站離地面高約400km，圖片從空間站傳回地面最少需要0.013s

D．麥克斯韋預言并通過實驗驗證了電磁波，為無線電技術發展開拓了道路

4．我國北斗導航系統的電磁波頻率約1561MHz，家用WiFi的電磁波頻率約5725MHz。則（）

A．這兩種電磁波不會產生偏振現象

B．北斗導航系統的電磁波更容易產生明顯的衍射現象

C．家用WiFi的電磁波穿墻壁進入另一個房間時頻率會減小

D．家用WiFi與北斗導航的電磁波疊加時將會產生干涉現象

5．關于機械波和電磁波，下列說法正確的是（）

A．機械波都是橫波，電磁波都是縱波B．機械波和電磁波都可以在真空中傳播

C．機械波和電磁波都可以傳遞信息和能量D．機械波能發生衍射現象，電磁波不能發生衍射現象

6．關于無線電波的發射和接收，下列說法正確的是（）

A．無線電波發射時，應使信號產生電諧振

B．天線在接收到電磁波時，天線上不會產生感應電流

C．要使電視機的屏上有圖像，必須要有解調過程

D．音頻信號在發射時，調頻是調制的唯一方法

【素養提升】

7．（多選）黑匣子是分析飛機事故的重要裝置。如圖甲所示為搜索黑匣子的原理圖，黑匣子以一定的頻率

自動發出信號，搜索人員利用探測儀查找黑匣子發出的電磁波信號就能確定黑匣子的位置。若某時刻黑匣

子中電磁波發射電路中的LC電磁振蕩電路如圖乙所示。則下列關于LC電磁振蕩電路的說法中正確的是（）

A．該時刻電容器的電荷量正在增加

B．該時刻線圈的自感電動勢正在減少

C．若減小發射端線圈的自感系數L，則發射電磁波的頻率增大

D．若減小發射端線圈的自感系數L，為了更好的接收到黑匣子發出的電磁波信號，則可在接收端減小可

調電容器兩極板間的距離

8．（多選）電磁波的發射、傳播及接收過程如圖所示，下列說法正確的是（）

A．信號源發射出的電磁波是由自由電子周期運動而產生的

B．電磁波發射裝置主要由振蕩器和開放電路兩部分組成。振蕩器的作用是產生高頻振蕩電流和對開放

電路供給能量

C．能直接穿過電離層，以空間波的形式進行直線傳播是短波，這種直線傳播受大氣的干擾小、能量損

失少、信號強

D．調節頻道主要是在調節LC電路中的電容C，改變其固有頻率而產生“電諧振”現象

9．（多選）關于無線電波的傳播，下列敘述正確的是（）

A．頻率越高，越適合沿地面傳播

B．頻率越高，越接近直線傳播

C．無線電波遇到導體，就可以在導體中激起同頻率的振蕩電流

D．只要有三顆同步衛星在赤道上空傳遞微波，就可把信號傳遍全世界

10．（多選）關于電磁波的發射和接收，下列說法中正確的是（）

A．音頻電流的頻率比較低，不能直接用來發射電磁波

B．為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量，電路必須是閉合的

C．當接收電路的固有頻率與接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路產生的振蕩電流最強

D．要使電視機的屏幕上有圖像，必須要有解調過程

11．（多選）第五代移動通信技術（簡稱5G）是最新一代蜂窩移動通信技術，5G的性能目標是高數據速率、

減少延遲、大規模設備連接等。與4G相比，5G使用的電磁波頻率更高。下列說法中正確的是（）

A．4G比5G使用的電磁波發生衍射現象更明顯

B．5G和4G使用的電磁波在真空中的傳播速度相同

C．5G和4G使用的電磁波都可以發生干涉和衍射現象

D．在真空中5G使用的電磁波波長比4G的長

12．（多選）以聲波作為信息載體的水聲通信是水下長距離通信的主要手段。水聲通信目前還面臨鏈路質量

差。極端多普勒效應等棘手問題，但我國在該領域已達到世界領先水平。2020