PAGEPAGE113電磁波的放射和接收4電磁波與信息化社會學問內容選考要求課時要求電磁波的放射和接收b1.知道有效放射無線電波的兩個條件．2．知道調制、調諧、解調的含義，了解調幅和調頻的主要區分．3．知道電磁波在現代信息傳輸中的作用，了解電視信號、移動電話信號的傳輸過程．知道電磁波頻率越高，相同時間內傳遞的信息量越大．知道雷達測定物體位置的工作原理.電磁波與信息化社會a一、電磁波的放射1.要有效地向外放射電磁波，振蕩電路必需具有的兩個特點：(1)要有足夠高的振蕩頻率，頻率越高，放射電磁波的本事越大．(2)振蕩電路的電場和磁場必需分散到盡可能大的空間，因此采納開放電路．2．實際應用中的開放電路，線圈的一端用導線與大地相連，這條導線叫做地線；線圈的另一端與高高地架在空中的天線相連．3．電磁波的調制：在電磁波放射技術中，使電磁波隨各種信號而變更的技術．調制包括(1)調幅(AM)：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變更的調制方法．(2)調頻(FM)：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變更的調制方法．二、電磁波的接收1．接收原理：電磁波在傳播時遇到導體，會使導體中產生感應電流，導體可用來接收電磁波，這個導體就是接收天線．2．電諧振：接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強，相當于機械振動中的共振．(1)調諧：使接收電路產生電諧振的過程．(2)解調：把聲音或圖象信號從高頻電流中還原出來的過程．調幅波的解調也叫檢波．三、電磁波與信息化社會1．電磁波的傳輸：電磁波可以通過電纜、光纜進行有線傳輸，也可實現無線傳輸．電磁波的頻率越高，相同時間內傳遞的信息量越大．光的頻率比無線電波的頻率高得多，因此光纜可以傳遞大量信息．2．電磁波的應用實例(1)電視：攝像管攝取景物的圖像并將其轉換為電信號．用信號電流調制高頻電流，通過天線把帶有信號的電磁波放射出去．電視接收機收到高頻信號以后，經調諧、解調，將得到的圖像信號送到顯像管．伴音信號經解調后送到揚聲器．(2)雷達：利用無線電波來測定物體位置的無線電設備．工作原理：利用電磁波遇到障礙物發生反射的特性工作．(3)移動電話：每一部移動電話既是一個無線電臺，將用戶的聲音轉變為高頻電信號放射到空中；又相當于一臺收音機，接收信息．(4)因特網．推斷下列說法的正誤．(1)調制就是將低頻信號變成高頻信號，再放大后干脆放射出去．(×)(2)當處于電諧振時，只有被接收的電磁波才能在接收電路中產生感應電流．(×)(3)解調就是使聲音或圖像信號從高頻電流中還原出來．(√)(4)雷達是通過接收障礙物發出的電磁波來確定物體位置的．(×)一、電磁波的放射將兩根鋁管固定在感應圈的兩極上，另兩根鋁管接微安表頭并固定在絕緣手柄上，如圖所示．(1)接通感應圈電源，把手柄上兩鋁管平行靠近感應圈上的兩鋁管，你看到了什么現象？為什么？(2)當把感應圈兩極上的鋁管拆掉后，把手柄靠近感應圈有什么現象？為什么？答案(1)微安表頭指針偏轉，因為絕緣手柄上的鋁管接收到了電磁波．(2)沒有裝鋁管時，微安表頭指針不偏轉，說明絕緣手柄上的鋁管沒有接收到電磁波．因為放射電磁波要有天線．1．要想有效地放射電磁波，應增大電磁波的頻率，且使電磁場分布到盡可能大的空間，實際應用中常用地線和天線形成放開的電容器，和線圈組成高頻振蕩電路．2．為放射有用信號，需對電磁波進行調制，把要傳遞的信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，使電磁波隨各種信號而變更．其中使高頻振蕩電流的振幅隨調制信號而變更的調制方法叫做調幅(AM)；使高頻振蕩電流的頻率隨調制信號而變更的調制方法叫做調頻(FM)．例1為了增大無線電臺向空間放射無線電波的實力，對LC振蕩電路的結構可采納下列哪些措施()A．增大電容器極板的正對面積B．增大電容器極板的間距C．增大自感線圈的匝數D．提高供電電壓答案B解析要增大無線電波向空間放射電磁波的實力，必需提高其振蕩頻率，即減小L或減小C，要減小L，可通過減小線圈匝數、向外抽鐵芯的方法；要減小C，可采納增大板間距、減小極板正對面積、減小相對介電常數的方法，故B正確．二、電磁波的接收按圖甲，用兩個萊頓瓶(附矩形放射框和帶氖泡的矩形接收框)、感應圈和直流電源連成電路．如圖乙所示，放射框上的銅球與萊頓瓶上的銅球相距約1～2厘米，氖泡兩端分別接萊頓瓶的內壁和外壁金屬箔．感應圈高壓加在銅球和萊頓瓶上，使銅球間發生火花放電．調整接收框上的可移動的豎直金屬滑動桿，使它從最右端漸漸向左移動，視察接收框上的氖泡發光有什么變更？并說明產生這種變更的緣由．答案滑動桿向左滑動的過程中，氖泡先變亮后變暗，當矩形接收框與放射框的大小差不多時氖泡最亮．當兩框大小相等時，兩框的自感系數近似相等，與萊頓瓶組成的LC振蕩電路的固有頻率近似相同，放射電路與接收電路發生電諧振，接收框接收到的信號最強，所以氖泡最亮．1．調諧事實上就是從眾多電磁波中選出我們所須要的電磁波的過程，解調就是把有用信號從高頻電流中還原出來的過程．2．無線電波的放射和接收過程如圖1所示：圖1例2在如圖2所示的電路中，C1＝200pF，L1＝40μH，L2＝160μH，怎樣才能使回路2與回路1發生電諧振？發生電諧振的頻率是多少？圖2答案變更可變電容器C2的電容，使得C2為50pF1.78MHz解析發生電諧振時兩電路的固有頻率相同．為使回路發生電諧振，可以變更可變電容器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.發生電諧振時的頻率f1＝eq\f(1,2π\r(L1C1))≈1.78×106Hz＝1.78MHz.對概念的理解：(1)“調幅”和“調頻”都是調制過程，解調是調制的逆過程．(2)電諧振相當于機械振動中的“共振”．(3)調諧與電諧振不同，電諧振是一個物理現象，而調諧則是一個操作過程．三、電磁波與信息化社會無線電視、雷達和手機都是通過電磁波傳遞信息的，請你從它們自身是否是放射端或接收端進行比較，它們有什么不同？答案無線電視僅僅是接收端，它接收來自電視臺的無線電信號；雷達自身放射信號，遇到障礙物反射回來，通過接收反射波來確定物體的位置，因此雷達既是放射端又是接收端．手機接收來自基站的信號，同時它又向基站放射信號，它既是接收端也是放射端．雷達偵察問題的解決方法(1)電磁波在空中的傳播速度可認為等于真空中的光速c，由波速、波長和頻率三者間的關系可求得頻率．(2)依據雷達熒光屏上放射波形和反射波形間的時間間隔，即可求得偵察距離，為此反射波必需在下一個放射波發出前到達雷達接收器．(3)雷達的最大偵察距離應等于電磁波在雷達放射相鄰兩個脈沖的間隔時間內傳播距離的一半．例3(多選)目前雷達放射的電磁波頻率多在200MHz至1000MHz的范圍內．下列關于雷達和電磁波的說法正確的是()A．真空中上述雷達放射的電磁波的波長范圍在0.3m至1.5m之間B．電磁波是由恒定不變的電場或磁場產生的C．測出從放射電磁波到接收到反射波的時間間隔可以確定雷達和目標的距離D．波長越短的電磁波，反射性能越強答案ACD解析由公式v＝λf可得，λmin＝eq\f(v,fmax)＝eq\f(3×108,1000×106)m＝0.3m，λmax＝eq\f(v,fmin)＝eq\f(3×108,200×106)m＝1.5m，A正確；電磁波是由周期性變更的電場或磁場產生的，B錯誤；由雷達的工作原理可知，C正確；波長越短的電磁波，傳播的直線性越好，反射性能越強，D正確．[學科素養]例3考查了雷達的相關學問，在題目中，串聯了相關物理概念和規律，熬煉了從物理學視角對客觀事物的內在規律及相互聯系相識的實力，體現了“物理觀念”與“科學思維”的學科素養.1．(電磁波的放射)(多選)關于電磁波的放射過程，下列說法正確的是()A．必需對信號進行調制B．必需使信號產生電諧振C．必需把傳輸信號加到高頻電流上D．必需運用開放電路答案ACD解析電磁波的放射過程中，肯定要對低頻輸入信號進行調制，把傳輸信號加到高頻電流上，為了有效地向外放射電磁波，必需運用開放電路，A、C、D正確．而產生電諧振是在接收過程，B錯誤．2．(電磁波的接收)一臺收音機可接收中波、短波兩個波段的無線電波，打開收音機后蓋，在磁棒上能看到兩組線圈，其中一組是用細線密繞匝數多的線圈，另一組是用粗線疏繞匝數少的線圈，由此可以推斷()A．匝數多的電感大，使調諧電路的固有頻率較小，故用于接收中波B．匝數多的電感小，使調諧電路的固有頻率較大，故用于接收短波C．匝數少的電感小，使調諧電路的固有頻率較小，故用于接收中波D．匝數少的電感大，使調諧電路的固有頻率較大，故用于接收短波答案A解析依據匝數多密繞的線圈電感大、匝數少疏繞的線圈電感小，可解除B、D選項；依據f＝eq\f(1,2π\r(LC))，電感越大，回路固有頻率越小，可解除C選項；依據c＝fλ，頻率越小，波長越長，可知A選項是正確的．3．(電磁波與信息化社會)(多選)雷達是利用無線電波來探測目標方向和距離的一種裝置，雷達的天線如同喊話筒，能使電脈沖的能量集中向某一方向放射；接收機的作用則與人耳相仿，用以接收雷達放射機所發出電脈沖的回波．測速雷達主要是利用多普勒效應，可由回波的頻率變更數值，計算出目標與雷達的相對速度．以下說法正確的是()A．雷達放射的是不連續的電磁波B．雷達用的是微波波段的無線電波C．目標離雷達天線而去時，反射信號頻率將高于放射信號頻率D．目標向雷達天線靠近時，反射信號頻率將高于放射信號頻率答案ABD解析雷達放射的是不連續的電磁波，采納微波進行放射．依據多普勒效應，當目標離雷達天線而去時反射信號頻率低于放射信號頻率，當目標向雷達天線靠近時反射信號頻率高于放射信號頻率，故選項A、B、D對，選項C錯．4.(電磁波與信息化社會)(多選)2024年底以來，共享單車風靡全國各大城市，如圖3所示，單車的車鎖內集成了嵌入式芯片、GPS模塊和SIM卡等，便于監控單車在路上的詳細位置．用戶僅需用手機上的客戶端軟件(APP)掃描二維碼，即可自動開鎖，騎行時手機APP上能實時了解單車的位置；騎行結束關鎖后APP就顯示計時、計價、里程等信息．此外，單車能夠在騎行過程中為車內電池充電，滿意定位和自動開鎖等過程中的用電．依據以上信息，下列說法正確的是()圖3A．單車和手機之間是利用聲波傳遞信息的B．單車某個時刻的精確位置信息是借助通信衛星定位確定的C．單車是利用電磁感應原理實現充電的D．由手機APP上的顯示信息，可求出騎行的平均速度答案BC解析單車和手機之間沒有電路連接，是利用電磁波傳遞信息的，A錯誤；單車某個時刻的精確位置信息是借助通信衛星定位確定的，B正確；單車在騎行過程中通過電磁感應將機械能轉化為電能，從而實現充電，C正確；手機APP上的里程表示路程，而平均速度為位移與時間的比值，只知道路程不知道位移，無法求出騎行的平均速度，D錯誤．考點一電磁波的放射和接收1．(多選)為了有效地把能量以電磁波形式放射到盡可能大的空間，除了運用開放電路，還可以()A．增大電容器極板間的距離B．削減電容器極板的正對面積C．減小線圈的匝數D．采納低頻振蕩電流答案ABC解析采納開放電路和提高放射頻率是提高電磁波放射實力的兩種有效方法：由f＝eq\f(1,2π\r(LC))、C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，選項A、B、C正確．2．(多選)關于調制的作用，下列說法正確的是()A．調制的作用是把低頻信號的信息加載到高頻電磁波上去B．調制可以把低頻信號的信息加載到高頻電磁波的振幅上去C．調制可以把低頻信號的信息加載到高頻電磁波的頻率上去D．調制是將低頻信號變成高頻信號，再放大后干脆放射出去答案ABC3．(2024·諸暨中學期中)電臺將播音員的聲音轉換成如圖1甲所示的電信號，再加載到如圖乙所示的高頻載波上，使高頻載波的振幅隨電信號變更(如圖丙所示)．這種調制方式稱為()圖1A．調頻B．調諧C．調幅D．解調答案C解析使電磁波隨各種信號而變更的技術叫做調制，而調制共有兩種方式：一種是調幅，即通過變更電磁波的振幅來實現信號加載；另一種是調頻，即通過變更電磁波的頻率來實現信號加載．由題意可知高頻載波的振幅隨電信號變更，故為調幅，故選C.4．在無線電廣播的接收中，調諧和檢波是兩個必需經驗的過程，下列關于接收過程的依次，正確的是()A．調諧→高頻放大→檢波→音頻放大B．檢波→高頻放大→調諧→音頻放大C．調諧→音頻放大→檢波→高頻放大D．檢波→音頻放大→調諧→高頻放大答案A解析調諧是從眾多的電磁波中選出所需頻率的高頻信號，然后進行高頻放大，再從放大后的高頻信號中“檢”出高頻信號所承載的低頻聲音信號，最終將這些低頻聲音信號放大后通過揚聲器播放出來，綜上所述，A對．5．(多選)(2024·泰順高二檢測)一臺簡潔的無線電收音機，除了天線外，至少必需具備的電路是()A．調制電路 B．調諧電路C．檢波電路 D．等幅振蕩電路答案BC解析調制電路是將聲音信號加載到電磁波上，A錯誤；調諧電路是接收相同頻率的電磁波，B正確；檢波電路是將聲音信號從電信號中分別出來，C正確；振蕩電路是放射裝置的組成部分，D錯誤．6．(2024·宏大中學高二其次學期期中)從接收到的高頻振蕩電流中分別出所攜帶的有用信號的過程叫做()A．調頻B．解調C．調幅D．調諧答案B解析解調是從攜帶信息的已調信號中復原信息的過程．所以從調諧電路接收到的高頻振蕩電流中，還原出有用信號的過程叫解調．故B正確，A、C、D錯誤．7．(多選)調諧電路的可變電容器的動片從完全旋出到完全旋入仍接收不到較高頻率的電臺發出的電信號，要收到該電臺的信號，可采納下列何種方法()A．增加調諧電路中線圈的匝數B．加大電源電壓C．削減調諧電路中線圈的匝數D．將線圈中的鐵芯取走答案CD解析當調諧電路的固有頻率等于電臺發出信號的頻率時發生電諧振才能接收到電臺信號．由題意知收不到電臺信號的緣由是調諧電路的固有頻率低，由f＝eq\f(1,2π\r(LC))可知，在C無法再調整的前提下，可減小自感系數L，即可通過選項C、D的操作上升調諧電路的固有頻率．8．(多選)(2024·嘉興高二檢測)下列說法正確的是()A．電磁波信號須要經過“調諧”，加到高頻的等幅電磁波(載波)上才能有效地放射出去B．一部手機既是電磁波放射裝置，同時又是電磁波接收裝置C．“檢波”就是“調諧”D．電視的圖像信號和聲音信號是通過電視臺的放射天線同時放射的答案BD解析電磁波信號須要經過“調制”過程，加到高頻的等幅電磁波(載波)上才能有效地放射出去，A錯誤；手機既能放射電磁波，也可以接收電磁波，所以一部手機既是電磁波放射裝置，同時又是電磁波接收裝置，B正確；“檢波”是將音頻信號或視頻信號從高頻信號(無線電波)中分別出來，也叫解調；“調諧”是將電路頻率調整到電諧振狀態的過程，特指通過變更自感系數、電容來實現頻率的變更，以使接收設備(如收音機)的頻率與所接收的信號發生電諧振的一種頻率調整，C錯誤；電視的圖像信號和聲音信號是通過電視臺的放射天線同時放射的，D正確．考點二電磁波與信息化社會9．(多選)下列說法正確的是()A．攝像機事實上是一種將光信