人教版(2019)选择性必修二 4.3 无线电波的发射和接收
一、单选题
1.下列情景中关于电磁波特性和应用的描述,正确的是( )
A.手机通话时涉及的波既有电磁波又有声波
B. “CT”利用紫外线检查多种疾病
C. “B超” 中的超声波属于电磁波
D.遥控器发出的红外线有很高的穿透本领
2.无线电广播需要对电磁波进行调制的原因是( )
A.未经调制的高频电磁波无法向外界辐射
B.调制后的电磁波在空间传播的波长保持不变
C.调制后的电磁波在空间传播得更快
D.调制后的高频电磁波才能把要发射的信号传递出去
3.关于电磁波的发射和接收,下列说法中不正确的是( )
A.音频电流的频率比较低,不能直接用来发射电磁波
B.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
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
4.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
5.“4G改变生活,5G改变社会”。现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘,关于电磁波下列说法正确的是( )
A.赫兹首先预言了电磁波的存在
B.5G信号比4G信号在真空中的传播速度更大
C.划亮一根火柴,就形成了电磁波
D.空间只要有变化的电场存在,就一定能形成电磁波
6.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
7.上海人民广播电台发射一种电磁波的频率为990kHz,中央人民广播电台发射一种电磁波的频率是15.58MHz,两广播电台发射的电磁波相比,以下分析正确的是( )
A.两广播电台发射的电磁波,波速相同,但上海人民广播电台的波长较长
B.中央人民广播电台的波速大,两者的波长相等
C.中央人民广播电台的波速大,上海人民广播电台的波长较长
D.两广播电台发射的电磁波,波速相同,中央人民广播电台的波长较长
8.在抗击新冠疫情期间,流畅稳定的网络信号是保证同学们学习效果的关键,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
9.下列选项正确的是( )
A.电磁波的传播速度一定是
B.雷达探测物体的基本原理是利用了电磁波的衍射现象
C.变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场
D.麦克斯韦是证实电磁波理论的第一人
10.移动通信诞生于19世纪末,20世纪中叶以后,个人移动电话逐渐普及,下列关于移动电话功能的判别正确的是( )
A.移动电话是通过发射和接收电磁波来实现无线通信的
B.移动电话是通过发射和接收机械波来实现无线通信的
C.移动电话是一只“千里耳”,可以听到很远传来的微弱声音
D.移动电话是一只“千里眼”,可以接收到很远传来的红外线
11.下列关于电磁场和电磁波的叙述中,不正确的是( )
A.电磁场是相互联系在一起的变化的电场和变化的磁场
B.交替变化的电磁场传播出去形成了电磁波
C.太空舱外航天员与舱内航天员的通话利用了电磁波
D.所有雷达都是利用目标发射的电磁波来对目标进行定位的
12.卫星定位系统在日常生活中有广泛的应用,定位时,接收器需要获得卫星发送的信号,卫星发送的是( )
A.声波 B.电磁波 C.电流 D.电子
二、填空题
13.电谐振:当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率_________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_________。
(1)调谐:使接收电路产生_________的过程。
(2)解调:把声音或图像信号从_________中还原出来的过程。调幅波的解调也叫检波。
14.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0.50瓦/米2 . 若某一小型无线通讯装置的电磁辐射功率是1瓦,那么在距离该通讯装置________以外是符合规定的安全区域(已知球面面积为S=4πR2).
15.在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调谐( )
16.(1)下列关于电磁波的说法正确的是( )
A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B.电磁波在真空和介质中传播速度相同
C.只要有电场和磁场,就能产生电磁波
D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播
(2)目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内,请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题。
①雷达发射电磁波的波长范围是多少______?
②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离_______?
17.产生电磁波的电场方向和磁场方向相互垂直,即电磁波是_______________
三、解答题
18.人们通过研究仿生学,并且应用最新的技术和材料,终于使庞大的飞机(如图所示)也实现了“隐形”,也就是让雷达无法侦察到飞机的存在。充分发挥想象力,并结合本章所学的电磁波的知识,设计出可能让飞机“隐形”的方案。
19.国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一、在探月任务中,“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波,该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来,反射波回到“玉兔二号”的时间差为Δt。已知电磁波在月壤层中传播的波长为λ,求该月壤层的厚度d。
20.电感线圈的电流在内的变化为,线圈产生的感应电动势为,由该线圈和一电容器组成的振荡电路所辐射的无线电波的波长为36km,求电容器的电容。(感应电动势E与电感L的关系式为)
21.有4个容易混淆的名词:调制、调幅、调频、解调。请设计一个结构图来表明它们的关系,并说明调幅与调频的区别。
22.我国“嫦娥三号”探测器在进行首次软着陆和自动巡视勘察时,地面工作人员通过电磁波实现对月球车的控制。已知由地面发射器发射的电磁波的波长为λ=30km,地面上的工作人员通过测量发现该电磁波由发射到被月球车接收所用的时间为t=1.3s,电磁波的速度为c=3×108m/s。则在发射器与月球车之间的距离相当于多少个波长?
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.A
【详解】
A.手机通话时涉及的波既有电磁波又有声波,A正确;
B.“CT”利用X线束对身体部位进行扫描,检查多种疾病,B错误;
C.“B超” 中的超声波属于声波,C错误;
D.遥控器发出的红外线,频率比可见光低,波长长,穿透本领较弱,D错误;
故选A。
2.D
【详解】
A.未经调制的高频电磁波也能向外界辐射,但是传递目的地不确定,所以A错误;
B.调制后的电磁波不同频率在空间传播的波长不同,所以B错误;
C.电磁波在空间传播速度一般不变,所以C错误;
D.经过调制后的高频电磁波才能把要发射的信号传递出去,所以D正确;
故选D。
3.B
【详解】
A.音频电流的频率比较低,放大后搭载到高频电磁波上。A正确,不符合题意;
B.为了使振荡电路有效地向空间辐射能量,必须是开放电路,B错误,符合题意;
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,C正确,不符合题意;
D.检波就是从调频或调幅的高频信号中把音频、视频等调制讯号分离出来的过程。要使电视机的屏幕上有图像,必须要有检波过程。D正确,不符合题意。
故选B。
4.C
【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。
5.C
【详解】
A.预言了电磁波的存在的科学家是麦克斯韦,故A错误;
B.5G信号和4G信号在真空中的传播速度一样大,都等于光速,故B错误;
C.划亮一根火柴,产生热和光,光是电磁波,故C正确;
D.变化的电场不一定能产生磁场,只有交变的电场和交变的磁场在空间相互激发,才能在空间产生电磁波,故D错误。
故选C。
6.D
【详解】
选台就是调谐过程,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,使f固=f电磁波,在接收电路中产生电谐振激起的感应电流最强。故D正确ABC错误。
故选D。
7.A
【详解】
由于不同频率的电磁波的波速都相同,所以波长与频率成反比,上海台的频率小于中央台的频率,则上海台的波长比中央台的波长长,所以A正确,BCD错误。
故选A。
8.B
【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,故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,故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,故D错误;
故选B。
9.C
【详解】
A.电磁波的传播速度受介质影响,A错误;
B.雷达探测物体的基本原理是利用了电磁波的反射现象,B错误;
C.变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场, C正确;
D.赫兹是最早用实验证实麦克斯韦电磁波理论的科学家。D错误。
故选C。
10.A
【详解】
移动电话也叫无线电话,既是无线电发射台又是无线电接收台,两部移动电话间通过基地台转接,靠电磁波传递声音信号,故A正确,BCD错误。
故选A。
11.D
【详解】
A.变化的电场和变化的磁场是相互联系的,它们统称为电磁场,故A不符合题意;
B.周期性变化的电场产生磁场;故周期性变化的电磁场由近及远地向周围传播就形成了电磁波;故B不符合题意;
C.太空中由于没有传播声音的介质,故声音不能在真空中传播,所以宇航员要进行对话需借助电子通信设备进行交流,即电磁波,故C不符合题意;
D.雷达是利用自身发射的电磁波来对目标进行定位的,还可以运用多普勒效应测量速度,故D符合题意。
故选D。
12.B
【详解】
根据电磁波传播速度大,且在能真空中传播等特点,卫星定位系统在日常生活中有广泛的应用,定位时,接收器需要获得卫星发送的信号(加载在电磁波上),ACD错误,B正确。
故选B。
13. 相同 共振 电谐振 高频电流
略
14.0.4m
【详解】
设规定的安全区域距离为R,则球的面积为S=4πR2. (1)
则在1秒内球面获得的能量为E=Pt=1w×1s=1J (2)
在球面上单位面积的电磁辐射能量E0=E/S (3)
由于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0.50瓦/米2
所以E0 0.5瓦/米2(4)
由(1)(2)(3)(4)联式可得:R=0.4m
故答案为0.4m.
15.错误
【详解】
[1].在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制。故原题说法错误。
16. A 0.3~1.5m 能
【详解】
(1)[1]AC.如果电场(或磁场)是均匀变化的,产生的磁场(或电场)是恒定的,不能产生新的电场(磁场),因而不能产生电磁波,A正确,C错误;
B.电磁波的传播速度跟介质有关,频率由波源决定,同一频率的电磁波在不同介质中波长不等,由v=λf知不同介质中波的传播速度不同,B错误;
D.电磁波在同种均匀介质中才能沿直线传播,D错误。
故选A。
(2)①[2]由c=λf可得
λ1==m=1.5m
λ2==m=0.3m
故雷达发出的电磁波的波长范围是0.3~1.5m。
②[3]电磁波测距的原理就是通过发射和接收电磁波的时间间隔来确定距离,所以可根据
x=
确定雷达和目标间的距离。
17.横波
【详解】
[1]由于电场方向和磁场方向相互垂直,所以电磁波是横波。
18.雷达一般是指利用电磁波的反射来侦测目标的专用设备,因为普通的飞机能反射电磁波,所以很容易被雷达发现;为了达到“隐形”的目的,可把飞机的表面可用能够吸收雷达电磁波的材料和涂料制作,它可以有效吸收大部分电磁波:另外,它的机身可设计为菱形,能使部分反射的电磁波偏离接收它的雷达,从而让飞机“隐形”。
【详解】
雷达一般是指利用电磁波的反射来侦测目标的专用设备,因为普通的飞机能反射电磁波,所以很容易被雷达发现;为了达到“隐形”的目的,可把飞机的表面可用能够吸收雷达电磁波的材料和涂料制作,它可以有效吸收大部分电磁波:另外,它的机身可设计为菱形,能使部分反射的电磁波偏离接收它的雷达,从而让飞机“隐形”。
19.
【详解】
根据
解得
20.
【详解】
解:由
可得
而
解得
21.见解析
【详解】
把声音、图象等信号加载到高频电磁波上的过程,叫做调制;而调制共有两种方式:一是调幅,即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载;另一是调频,即通过改变频率来实现信号加载电磁波;解调是指接受电磁波时,将音频信号从高频载波信号中筛选出来的过程。
22.1.3×104个
【详解】
发射器与月球车之间的距离
x=ct=3.9×108m
相当于电磁波波长的个数
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