粤教版(2019)选择性必修二 4.3 电磁波的发射、传播和接收
一、单选题
1.晓君学习了“电磁波的发射和接收”一节后,发现有三个名词“调制”、“调谐”、“解调”经常混淆,为此他设计了一个方框图来明确它们的关系。下列设计中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
2.近场通信(NFC)是一种短距高频的无线电技术,其主要结构就是线圈和电容组成的类似LC振荡电路的并联谐振电路,其终端有主动、被动和双向三种模式,最常见的被动模式广泛应用于公交卡、门禁卡、校园一卡通等,刷卡时,电路发生电谐振,给电容器充电,达到一定电压后,在读卡设备发出的射频场中响应,被读或写入信息。下列说法正确的是( )
A.LC电路的电容器在充电时,电流增大
B.如果增大LC电路中电容器两极板间距离,振荡周期将增大
C.LC电路中,电容器充电时,线圈中自感电动势增大
D.电磁波发射时,使电磁波随各种信号而改变的技术叫电谐振
3.电视机的室外天线能把电信号接收下来,原因是( )
A.天线处于变化的电磁场中,产生的电流输送给LC回路
B.天线只处于变化的电场中,产生的电流输送给LC回路
C.天线只是有选择地接收某电台信号,而其他电台信号不接收
D.天线将电磁波传输到电视机内
4.雷达可以用来探测台风、雷雨、云层,在军事上可以用来发现飞机、舰艇等目标。雷达工作时利用了下列哪种电磁波( )
A.可见光 B.紫外线
C.无线电波 D.射线
5.下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法中正确的是( )
A.经过调制后的高频电磁波向外辐射的能量更强
B.经过调制后的电磁波在空间传播得更快
C.经过调制后的电磁波在空间传播波长不变
D.经过调制后的电磁波在空间传播波长变长
6.有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜,它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置.下列有关电磁波的说法,正确的是( )
A.恒定电场可以在其周围产生电磁波
B.麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
C.电磁波的传播不需要介质
D.电磁波具有能量,但没有质量
7.关于无线电波的发射和接收,下列说法中正确的是( )
A.为了将信号发射出去,先要进行调谐
B.为了从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来,就要进行调制
C.为了从高频电流中取出声音信号,就要进行调频
D.为了将信号发射出去,必须使用开放电路
8.如图所示为电视接收过程示意图,其工作过程顺序正确的是( )
A.解调——放大——调谐——显示
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
9.关于无线电波的发射和接收,下列说法正确的是( )
A.为了将信号发送出去,先要进行调谐
B.为了从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来,就要进行调制
C.为了从高频电流中取出声音信号,就要进行调制
D.由开放电路可以有效地把电磁波发射出去
10.关于电磁波及其应用,下列说法不正确的是( )
A.紫外线能使很多物质发出荧光,具有杀菌作用
B.雷达是通过发射和接收无线电波来判断远处物体的方位
C.射线有较强的穿透能力,是一种电磁波
D.射线的穿透力很强,在工业中可用来探伤或流水线的自动控制
11.网络信号的稳定传输通常需要用到光纤和Wi-Fi无线路由器,下列表述正确的是( )
A.光纤通讯利用光纤来传输包含信息的电流信号
B.光纤通讯利用光的全反射原理传输包含信息的光信号
C.Wi-Fi无线路由器发射包含信息的超声波信号
D.Wi-Fi无线信号可以绕过障碍物传播是利用了波的干涉原理
12.发射电视信号时通常采用波长较短的米波,在高楼密集的城市楼群中,电视机上经常出现重影,当电视天线接收到强信号后,接着又接收到弱信号,屏幕上出现强弱交替的影像,这是由于( )
A.电磁波的干涉 B.电磁波的衍射 C.电磁波的反射 D.电磁波的折射
13.如图所示是LC回路中电容器带的电荷量随时间变化的图象。在1×10-6 s到2×10-6 s内,关于电容器的充(或放)电过程及由此产生的电磁波的波长,正确的结论是( )
A.充电过程,波长为1 200 m B.充电过程,波长为1 500 m
C.放电过程,波长为1 200 m D.放电过程,波长为1 500 m
14.2021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
15.以下说法正确的是( )
A.麦克斯韦预言了电磁波的存在,楞次通过实验证实了电磁波存在
B.只有高温物体才能辐射出红外线,红外线具有热效应
C.在电磁波的发射过程,必须对信号进行调制
D.在LC振荡电路放电过程中电流增大,电场能增大,磁场能减小
二、填空题
16.接收原理:电磁波在传播时如果遇到_________,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_________。
17.我国500米口径球面射电望远镜被誉为“中国天眼”,如图(1)所示。其主动反射面系统是一个球冠反射面,球冠直径为,由4450块三角形的反射面单元拼接而成。它能探测到频率在之间的电磁脉冲信号(,)。
(1)计算探测到的电磁脉冲信号的波长,并根据图(2)判断对应哪种电磁波___________;
(2)为了不损伤望远镜球面,对“中国天眼”进行维护时,工作人员背上系着一个悬在空中的氦气球,氦气球对其有大小为人自身重力的、方向竖直向上的拉力作用,如图(3)所示。若他在某处检查时不慎从距底部直线距离处的望远镜球面上滑倒(球面半径)。
①若不计人和氦气球受到的空气阻力,氦气球对人的竖直拉力保持不变,估算此人滑到底部所用的时间并写出你的估算依据___________;
②真实情况下需要考虑人和氦气球受到的空气阻力,简单判断此人滑到底部所用的时间如何变化___________。
18.现代通信主要有卫星通讯、网络通信、________通信和________通信四种方式 ,用________颗同步卫星可以实现全球通信.发射频率为AM1000kHz的电磁波长为________m
19.请你将正在放音的收音机,放入一个真空罩和一个金属网中,观察收音机的音量变化。
(1)当把收音机放入真空罩内(在收音机外壳撒一些泡沫小球)时,我们会看到泡沫小球_______(选填“会”或“不会”)跳动,但是______(选填“会”或“不会”)听到声音,此实验说明________。
(2)当把收音机放入一个金属网中时,我们将_______(选填“会”或“不会”)听到声音,若将正在放音的录音机放入金属网中则_________(选填“会”或“不会”)听到声音,原因是_______。(提示:金属网有屏蔽电磁波的作用)
三、解答题
20.无线电波有哪些传播途径 这些途径分别适用传播什么波段的无线电波
21.如图所示为某雷达的显示屏,屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10-4 s,雷达天线朝东方时,屏上的波形如图甲;雷达天线朝西方时,屏上的波形如图乙。问:雷达在何方发现了目标?目标与雷达相距多远?(真空中的光速c=3.0×108 m/s)
22.科学技术是一把双刃剑,电磁波的应用也是这样。电磁波在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用——电磁污染。按照有关规定,工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过。如果小型无线通信装置的电磁辐射功率是,那么在距离该通信装置多少米以外是符合规定的安全区域?已知球的表面积。
23.一个雷达向远处发射无线电波,每次发射的时间为1 μs,两次发射的时间间隔为100 μs,在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示,已知图中刻度ab=bc,则障碍物与雷达之间的距离是多大?
24.利用雷达不但可以发现目标,还可以测量目标的速度大小。
(1)如图所示为某雷达的荧光屏,屏上标尺的最小刻度对应的时间为,雷达天线朝东方时,屏上的波形如图1中甲所示;雷达天线朝西方时,屏上的波形如图1中乙所示,雷达在何方发现了目标?目标与雷达相距多远?
(2)某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方水平匀速飞来,已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为,某时刻雷达显示屏上显示的波形如图中甲所示,A脉冲为发射波,B脉冲为目标反射波,经后雷达向正上方发射和被反射的波形如图2中乙所示,则该飞机的飞行速度约为多大?(结果保留整数)
试卷第1页,共3页
试卷第2页,共2页
参考答案:
1.A
【解析】
【详解】
要将信号发射出去,首先要调制在传播,接收电路要经过接收、调谐,选出需要的信号,再经过解调将信号还原出来,故A正确,BCD错误。
故选A。
2.C
【解析】
【详解】
A.LC电路的电容器在充电时,电流减小,故A错误;
B.增大LC电路中电容器两极板间距离,电容器的电容会变小,根据可知,LC电路的振荡周期将减小,故B错误;
C.LC电路中,电容器充电时,电流减小得越来越快,线圈中的自感电动势增大,故C正确;
D.电磁波发射时,使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制,故D错误。
故选C。
3.A
【解析】
【分析】
【详解】
室外天线处于空间变化的电磁场中,天线中产生了感应电流,此电流通过馈线输送给LC电路,此电流中空间各电台信号激起的电流均存在,但只有频率与调谐电路频率相等的电信号对应电流最强,然后再通过解调处理输入后面电路。
故选A。
4.C
【解析】
【详解】
雷达是利用自身发射的无线电波来对目标进行定位的,故选C。
5.A
【解析】
【分析】
【详解】
调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力,频率变大,穿透能力更强,即辐射本领更强;电磁波的波速接近光速,所以传播速度不变;据c=λf可知,频率变大,波长变短,故A正确BCD错误。
故选A。
6.C
【解析】
【详解】
A.由电磁场理论可知,周期性变化的电场在空间引起周期性变化的磁场,这个变化的磁场又引起变化的电场,于是变化的电场和变化的磁场交替产生,由近及远向周围传播,产生电磁波,因此恒定电场不可以在其周围产生电磁波,A错误;
B.麦克斯韦建立了电磁场理论,赫兹用电火花实验证实了电磁波的存在,B错误;
C.由电磁波可以脱离电荷独立存在可知,不需要借助媒质传播,因此电磁波的传播不需要介质,可在真空中传播,C正确;
D.电场和磁场本身就是一种物质,因此电磁波是一种物质,具有能量,由质能方程可知,电磁波也有质量,D错误。
故选C。
7.D
【解析】
【分析】
【详解】
要将信号发射出去,必须使用开放电路,且先要进行调制;要从各个电台发出的电磁波中将需要的信号选出来,要进行的是调谐;要从高频电流中把声音信号取出来,要进行的是解调。
故选D。
8.C
【解析】
【详解】
天线接收电磁波;调谐器选出某一频率的电磁波;经高频放大后,从高频电磁波中取出音频电信号,经检波器后送到扬声器;扬声器把音频电信号转换成声音,故接收过程的顺序为调谐→解调→放大→显示
故选C。
9.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.为了将信号发送出去,首先要进行调制,A错误;
B.从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来是调谐,B错误;
C.从高频电流中取出声音信号,要进行解调,C错误;
D.利用开放电路可以有效地把电磁波发射出去,D正确。
故选D。
10.C
【解析】
【详解】
A. 紫外线是波长比可见光短的电磁波,它有显著的化学效应和荧光效应,还具有杀菌作用,医院里的病房就利用紫外线消毒,故A不合题意;
B.雷达是利用电磁波测定物体位置的无线电设备;发射电磁波对目标进行照射并接收其回波,由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息,故B不合题意;
C. 射线能贯穿几毫米厚的铝板,有较强的穿透能力,是原子核发生衰变释放出的高速电子流,故C符合题意;
D.射线是原子核发出的,是频率很高的电磁波,它的穿透力很强,在工业中可用来探伤或流水线的自动控制,也可在医院里用射线来杀死癌细胞,故D不合题意。
故选C。
11.B
【解析】
【分析】
【详解】
AB.光纤通讯利用光的全反射原理传输包含信息的光信号,通信中的光波主要是激光,不是电流信号,A错误B正确;
C.Wi-Fi无线路由器发射包含信息的电磁波信号,C错误;
D.Wi-Fi无线信号可以绕过障碍物传播是利用了波的衍射原理,D错误。
故选B。
12.C
【解析】
【分析】
【详解】
根据题意可知,出现重影时是因为我们又收到弱信号,此信号只能是通过楼群反射的信号;
故选C。
【点睛】
13.A
【解析】
【分析】
【详解】
由题图可知,在1×10-6 s到2×10-6 s内,电容器C带的电荷量由0增加到最多,因此是充电过程。电磁振荡周期等于所发射的电磁波的周期,那么电磁波的波长为
故选A。
14.B
【解析】
【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。
15.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波存在,选项A错误;
B.任何物体都能辐射出红外线,物体的温度越高,辐射出的红外线越强,红外线具有热效应,选项B错误;
C.在电磁波的发射过程,必须对信号进行调制,选项C正确;
D.在LC振荡电路放电过程中电流增大,磁场能增大,电场能减小,选项D错误。
故选C。
16. 导体 天线
【解析】
略
17. 无线电波 ,见解析 变长
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]根据电磁波的波速与频率关系
可得
根据图(2)判断,此波段内的电磁脉冲信号对应无线电波;
(2)①[2]将此工作人员简化为质点,多个单元拼接而成的反射面等效为一个光滑且平滑的球冠内部,把他沿球面下滑的过程类比为单摆的摆动过程,摆角
摆角小于,沿球面下滑的过程可视为简谐振动,摆长l为球半径,,等效重力加速度
g取
说明:若学生用沿倾角的光滑斜面静止下滑这一模型计算
②[3]考虑人和氦气球受到的空气阻力,对人的运动有阻碍作用,滑到底部所用的时间变长。
18. 微波 光纤 三 300
【解析】
【分析】
(1)要解答本题需掌握:微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通讯组成了现代的通信网络.三颗同步卫星可以实现全球通信.
(2)根据公式波速=波长×频率(c=λf)可进行计算,注意波速c=3×108m/s.
【详解】
现在的通信方式很多,主要有微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通讯等,这些通信方式组成了现代的通信网络.
在卫星通讯中,用三颗同步卫星可以实现全球通信.
因为波速=波长×频率(c=λf),波速c=3×108m/s.则波长:.
【点睛】
本题主要考查学生对:现代网络通讯的了解和掌握,是一道基础题.对电磁波公式的熟练应用是本题的难点.
19. 会 不会 电磁波可以在真空中传播,声音不能在真空中传播; 不会 会 金属网可屏蔽电磁波
【解析】
【详解】
(1)[1][2][3]电磁波可以在真空中传播,所以当把收音机放入真空罩内时,收音机能接收到电磁信号,喇叭能振动发声,我们会看到泡沫小球会跳动,但由于真空不能传声,所以听不到声音,此实验现象说明了电磁波可以在真空中传播,声音不能在真空中传播;
(2)[4][5][6]金属网对电磁波有屏蔽作用,当把收音机放入金属网中时,收音机接收不到电磁波,不能正常工作,所以不会听到声音;录音机不用靠接收电磁波工作,所以录音机能正常工作,发出声音;产生此现象的原因是金属网可屏蔽电磁波;
20.见解析
【解析】
【分析】
【详解】
无线电波的传播方式有:地波传播、直射波(空间波)传播和天波传播。
地波传播:沿地球表面空间传播的无线电波叫地波,由于地波在传播过程中能量逐渐被大地吸收,因此传播距离不远,由于不受天气影响,可靠性高,超长波、长波、中波的无线电信号一般利用地波传播。
直射波传播:直射波的传播距离一般在视距范围内,传播过程中强度衰减较慢,一般用于超短波和微波。
天波传播:由于大气电离层只对短波波段的电磁波产生反射,天波传播一般主要用于短波远距离通信。
21.西方,300 km
【解析】
【分析】
【详解】
当雷达天线朝东方时,显示屏上只有发射信号而无反射信号;雷达天线朝西方时,显示屏上既有发射信号也有反射信号,因此雷达在西方发现了目标。由题图可知
t=2×10-4 s×10=2×10-3 s
目标与雷达之间的距离
x=ct=×3.0×108×2×10-3m=300km
22.0.4m
【解析】
【详解】
设以通信装置为球心,半径为R的球面以外是符合规定的安全区域,则球的面积为
则在1秒内球面获得的能量为
在球面上单位面积的电磁辐射能量
由题意可知
联立解得
R=0.4m
23.7.5×103 m
【解析】
【详解】
图中a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的,b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的,由ab=bc可知,无线电波从发射到返回所用时间为50 μs.
设雷达离障碍物的距离为s,无线电波来回时间为t,波速为c,由2s=ct得
s= m=7.5×103 m.
24.(1)西方,300km;(2)306m/s
【解析】
【分析】
【详解】
(1)雷达向东方发射电磁波时,没有反射回来的信号,说明东方没有发现目标;雷达向西方发射时,有反射回来的信号,所以目标在西方。
由题图1中乙可知
目标到雷达的距离
(2)由题图2中信息知,比较远时
脉冲波显示的距离为
当飞机到达雷达正上方后
脉冲波显示的距离为
由于开始时飞机在斜上方后来飞机到达正上方由
解得飞机的速度为
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页