4.3无线电波的发射和接收 练习（word版含答案）

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．关于波和波的现象解释，下列说法中正确的有（　　）
A．电磁波的传播速度恒为
B．雷达工作时利用了声波的反射
C．增透膜使得两列反射光波相消，但透射光强并没有增加
D．声源与观察者相对靠近时，观察者按收到的频率大于声源发出的频率
2．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
3．“神舟十三号”载人飞船于2021年10月16日凌晨成功发射，发射过程中，地面测控站对飞船进行跟踪测量与控制时，传输信号所使用的是电磁波谱中的（　　）
A．红外线 B．微波 C．紫外线 D．X射线
4．高原冰雪探测雷达系统简称为雪深雷达，是2020珠峰高程测量的主力设备之一，主要利用天线发射和接收高频电磁波来探测地面雪深。通过雪深雷达探测获得珠峰峰顶冰雪层厚度，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．雷达利用电磁波的干涉特性工作
B．电磁波从空气进入冰雪层，传播速度会变大
C．电磁波从空气进入冰雪层，频率会减小
D．在电磁波中，电场和磁场随时间和空间做周期性变化
5．太赫兹波是一种电磁波，波长在3mm-0.03mm之间，不少专家确信太赫兹波将颠覆未来绝大多数行业，甚至还有人认为太赫兹波将是6G或者7G通信的基础，因为太赫兹波波长短，穿透力强于雷达波。下列说法正确的是（　　）
A．当观察者不动，波源朝着观察者运动时，波源的频率增大
B．使电磁波接收电路产生电谐振的过程叫解调，是调制的逆过程
C．变化的电场必能产生变化的磁场，变化的磁场必能产生变化的电场，这样交替产生电磁波
D．雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备，是利用微波波长短，衍射不明显的特点，太赫兹波有望用于测定物体的位置
6．手机信息的接收和发射、对讲机信息的接收和发射都靠电磁波，则关于手机和对讲机发射的两列电磁波，下列叙述正确的是（　　）
A．频率一定相等 B．波长一定相等
C．能量一定相等 D．波速一定相等
7．关于高频电视信号的发射和接收，下列说法中不正确的是（　　）
A．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程
B．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波
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．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路
8．在如图所示的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C0，要发生电谐振应使振荡电路的固有频率加倍，则电容器的电容应变为（　　）
A．4C0 B．2C0 C．C0 D．C0
9．关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是（　　）
A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，振荡电路的频率越低越好
B．使高频振荡信号振幅随发射的信号而改变叫调频
C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最弱
D．要使电视机的屏上有图像，必须要有解调过程
10．过强的电磁辐射对人体有害，影响人的身心健康。根据有关规定，工作人员所在处的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.5W/m2。如果一个人距离无线电发射器为10m远的位置，为了保证此人的安全，则要求该无线电发射器的电磁辐射的功率最大不得超过（计算时，可以将该无线电发射器视为发出球面电磁波的波源）（　　）
A．157W B．314kW
C．628W D．1256W
11．关于电磁波及其应用，下列说法正确的是（　　）
A．同一种电磁波在不同介质中传播时，波速不变、频率和波长发生改变
B．用理疗“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得更快，这里的“神灯”是利用X射线具有很强的贯穿力
C．实验室亮着的日光灯和工作时的电磁打点计时器周围空间必有磁场和电场
D．赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦最早证实了电磁波的存在
12．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
二、填空题
13．2011年3月日本本州岛海域发生里氏9.0级地震，地震引发海啸，瞬间扑向几乎日本全部沿海地区，继而造成日本福岛核电站核泄露。

海啸冲向陆地 福岛核电站发生爆炸
（1）强烈地震全面瘫痪了日本震区的地面交通，利用卫星遥感技术可及时了解震区的受灾情况。如图所示拍摄到的照片是通过____________传回地面。
（2）海啸时产生的“水墙”速度很大，具有很大的___________能，破坏力很强。
（3）核电站是利用_________能转化为_________能再转化为___________能再转化为__________能来发电的，目前核电站利用的核反应是__________（裂变/聚变）；
（4）由于海啸，用于核电站冷却水循环系统的发电机出现异常，使反应堆温度过高，在这样的高温下，燃料棒中的错和水发生化学反应，放出大量氢气。氢气泄漏到安全壳和核电站外部结构之间和空气混合，最终导致爆炸。产生氢气过程中，是________能转化为___________能。
（5）福岛核事故达到了七级，请你说出两点核辐射造成的危害：①____________;②____________________
14．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___________。
15．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_________信号再进行传播。
16．为了转播火箭发射的实况，在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号。如图所示，已知传输无线电广播信号所用的电磁波波长为，而传输电视信号所用的电磁波波长为，为了不让山脉挡住信号的传播，城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发________（填“无线电广播信号”或“电视信号”），原因是______________________________。
17．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_________的振荡频率，频率越_________，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_________电路。
三、解答题
18．某同学自己绕制天线线圈，制作一个最简单的收音机，用来收听中波的无线电广播。他发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。为了收到这个电台，他应该增加还是减少线圈的匝数？说明理由。
19．请向你的同学描述：调幅波（经调幅后的电磁波）图像的形状是怎样的？描述时，要求用到“载波”“音频信号”这两个名词。
20．如图所示是演示电磁波的发射与接收的实验装置。
(1)当甲的振子、间产生电火花时，乙的氖灯是否一定发光？
(2)如果乙的氖灯发光，其能量是如何得到的？
21．从地球向某星球发射电磁波，经过2.56s就能在地球上接收到反射回来的电磁波，试求该星球与地球之间的距离。
22．（1）静电场可以用电场线和等势面形象描述．
a．请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；
b．点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S 、S 到点电荷的距离分别为r 、r ．我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小．请计算S 、S 上单位面积通过的电场线条数之比N1/N2．
（2）观测宇宙中辐射电磁波的天体，距离越远单位面积接收的电磁波功率越小，观测越困难．为了收集足够强的来自天体的电磁波，增大望远镜口径是提高天文观测能力的一条重要路径．2016年9月25日，世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST在我国贵州落成启用，被誉为“中国天眼”．FAST直径为500 m，有效提高了人类观测宇宙的精度和范围．
a．设直径为100 m的望远镜能够接收到的来自某天体的电磁波功率为P ，计算FAST能够接收到的来自该天体的电磁波功率P ；
b．在宇宙大尺度上，天体的空间分布是均匀的，仅以辐射功率为P的同类天体为观测对象，设直径为100 m望远镜能够观测到的此类天体数目是N0，计算FAST能够观测到的此类天体数目N．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．电磁波在真空中的传播速度恒为，在其它介质中传播速度并不相等，A错误；
B．雷达工作时利用了电磁波的反射，B错误；
C．反射光相消就是透射光增强，因为两个光的光程差是一样的，但一个肯定有另一个肯定没有半波损失，把薄膜厚度设计成反射光相消，透射光就增强，C错误；
D．根据多普勒效应，声源与观察者相对靠近时，观察者按收到的频率大于声源发出的频率，D正确。
故选D。
2．D
【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。
3．B
【详解】
A、红外线常用电视机遥控、夜视仪、热谱仪等等，不符合题意，A错误；
B、微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”， 具有易于集聚成束、高度定向性以及直线传播的特性，可用来在无阻挡的视线自由空间传输高频信号，符合题意，B正确；
C、紫外光的频率比可见光高，但是比X射线低，常用于杀菌、进行透视或鉴定的工作，不符合题意，C错误；
D．X射线，是一种频率极高，波长极短、能量很大的电磁波，常应用于医学诊断，在工业上也用得着X射线来做工业探伤，不符合题意，D错误。
故选B。
4．D
【详解】
A．电磁波和声波一样，遇到障碍物反射，雷达利用电磁波的反射特性工作，故A错误；
B．电磁波在空气中的传播速度大于在冰雪中的传播速度，故B错误；
C．电磁波的频率由波源决定，与介质无关，故C错误；
D．电磁波电场和磁场随时间和空间做周期性变化，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．多普勒效应，声源频率不变，观察者接受到的频率发生改变，故A错误；
B．使电磁波接收电路产生电谐振的过程叫调谐，解调是调制的逆过程，故B错误；
C．均匀变化的电场产生恒定的磁场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，故C错误；
D．雷达测物体位置就是利用无线电波中的微波，波长短，衍射不明显，有利于波的直线传播，有利于确定物体位置，太赫兹波，波长更短，可能有利于测物体位置，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
电磁波的频率、波长和能量均由波源决定，而电磁波在相同介质中的传播速度相同，D正确ABC错误。
故选D。
7．D
【详解】
A．电视机显示图像时，必须通过检波过程，把有效的信号从高频信号中取出来，否则就不能显示，故A不符题意；
B．一般的音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波，故B不符题意；
C．电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似，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，故C不符题意；
D．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须采用开放电路和高频发射，故D符合题意；
故选D。
8．D
【详解】
由题意，固有频率变为原来的2倍，即周期变为原来的，由
知，L不变，只有时符合要求。
故选D。
9．D
【详解】
A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，振荡电路的频率越高越好，选项A错误；
B．使高频振荡信号振幅随发射的信号而改变叫调幅，选项B错误；
C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，会产生电谐振，此时接收电路中产生的振荡电流最强，选项C错误；
D．要使电视机的屏上有图像，必须要有解调过程，选项D正确。
故选D。
10．C
【详解】
人距离无线电发射器为10m远，要使电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.5W/m2，则有
解得
因此该无线电发射器的电磁辐射的功率最大不得超过628W。
故选C。
11．C
【详解】
A．同一种电磁波在不同介质中传播时，频率不变（频率由波源决定），波速、波长发生改变，故A错误；
B．“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，故B错误；
C．亮着的日光灯，工作时的电磁打点计时器中通的均是交变电流，在其周围产生交变磁场和电场，故C正确；
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹最早证实了电磁波的存在，故D错误。
故选C。
12．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。
13． 电磁波 机械 核 内 机械 电 裂变 内 化学 污染空气 污染水
【详解】
（1）[1]卫星通信范围大而卫星通信就是利用电磁波进行传递信息；
（2）[2]物体由于运动而具有的能量，称为物体的动能。它的大小定义为物体质量与速度平方乘积的一半。所以海啸产生的水墙具有很大的动能；
（3）[3][4][5][6][7]核电站是利用核能转化为内能再转化为机械能再转化为电能来发电的，目前的核电站都是利用核分裂反应而发电；
（4）[8][9]在高温条件下，燃料棒中的锆和水发生化学反应，放出大量氢气，消耗了内能得到了化学能，因此内能转化为了化学能；
（5）[10][11]核辐射造成的危害很多，可以严重污染环境、污染水、导致物种变异等等。
14． 无线电波 ，见解析 变长
【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。
15．高频
略
16． 电视信号 电视信号的波长短，沿直线传播，受山坡阻挡
【详解】
[1][2]传输无线电广播信号所用的电磁波波长为，而传输电视信号所用的电磁波波长为，两者相比较，传输电视信号所用的电磁波更不容易绕过一般高度的山头，则要让城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须转发波长较短的电视信号。
17． 足够高 高 开放
略
18．减小线圈匝数
【详解】
收不到高频率的电台信号，因此需要增加调谐电路的固有频率，根据
可知，减小线圈匝数，会导致自感系数减小，从而导致固有频率增加，即应该减小线圈的匝数。
19．调幅波就是让载波的振幅随音频信号的波形改变而改变。
【详解】
调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载，波形如图；
即调幅波就是让载波的振幅随音频信号的波形改变而改变。
20．(1)不一定，甲和乙的金属滑动杆离莱顿瓶的距离必须相同，氖灯才会发光；(2)乙的氖灯发光的能量是甲通过电磁波传播过来的
【详解】
(1)不一定，甲和乙的金属滑动杆离莱顿瓶的距离必须相同，氖灯才会发光；
(2)乙的氖灯发光的能量是甲通过电磁波传播过来的。
21．
【详解】
设地球到某星球的距离s，在地球上接收到反射回来的电磁波需要的时间为
则该星球与地球之间的距离为
22．（1）a． b．（2）a． b．
【详解】
（1）a．在距Q为r的位置放一电荷量为q的检验电荷
根据库仑定律检验电荷受到的电场力
根据电场强度的定义
得
b．穿过每个面的电场线的总条数是相等的，若面积大，则单位面积上分担的条数就少，
故穿过两等势面单位面积上的电场线条数之比
（2）a．地球上不同望远镜观测同一天体，单位面积上接收的功率应该相同，因此
b．在宇宙大尺度上，天体的空间分布是均匀的．因此一个望远镜能观测到的此类天体数目正比于以望远镜为球心、以最远观测距离为半径的球体体积．
设地面上望远镜能观测到此类天体需收集到的电磁波的总功率的最小值为P0，直径为100 m望远镜和FAST能观测到的最远距离分别为L0和L，则
可得L=5L0
则
故本题答案是：（1）a ; b.
（2）a ; b.
点睛：本题是一道信息题，要读懂题目中所描述的物理情景，然后结合物理知识求解，在电场线条数一定的情况下，圆的半径越大，则单位面积上的条数就越少；同样要知道地球上不同望远镜观测同一天体，单位面积上接收的功率应该相同，要借助于这些条件处理问题．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页