第四章　电磁振荡与电磁波 第三节　电磁波的发射、传播和接收 课时训练（有解析）高中物理粤教版选择性必修第二册

电磁振荡与电磁波
第三节　电磁波的发射、传播和接收
基础对点练
1．(多选)为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构改变可采用下列哪些措施(　　)
A．减小电容器极板的正对面积
B．增大电容器极板的间距
C．增大自感线圈的匝数
D．向外抽出铁芯
2．在电磁信号传输过程中，把传输的电信号加载在高频等幅电磁波上的过程叫作(　　)
A．调制 B．调频
C．调幅 D．调谐
3．关于电磁波的发射，下列说法中正确的是(　　)
A．各种频率的电磁振荡都能发射电磁波，只是发射的能量所占振荡总能量的比例不同罢了，振荡周期越大，越容易发射电磁波
B．为了有效向外发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率
C．为了有效向外发射电磁波，振荡电路不必采用开放电路，但要提高振荡频率
D．提高振荡频率和电路开放是发射电磁波的必要手段，振荡电路开放的同时，其振荡频率也随之提高
4．5G网络使用通信频率3.0 GHz以上的超高频段和极高频段，4G网络使用通信频率在0.3 GHz～3.0 GHz间的特高频段．下列说法正确的是(　　)
A．在同一介质中，5G信号比4G信号波长更长
B．在同一介质中，5G信号比4G信号衍射本领更弱
C．在同一介质中，5G信号比4G信号的传播速度更大
D．在同一介质中，5G信号与4G信号会发生干涉
5．“小蜜蜂”是老师上课常用的扩音设备，随着无线电技术的应用，很多老师用上了蓝牙“小蜜蜂”(蓝牙是利用电磁波来传递信息的)，麦克风与扩音器不用导线连接，老师拿着麦克风在教室中间说话，放在讲台上的扩音器就能传出老师的声音．下列说法正确的是(　　)
A．“小蜜蜂”只能接收到来自麦克风的信号
B．“小蜜蜂”接收电磁波时，通过解调来使接收电路中出现电谐振现象
C．麦克风中只要有变化的电场，就一定能发出电磁波信号
D．麦克风回路可通过增大发射电磁波的频率来提高发射电磁波的本领
6．关于电视信号的发射，下列说法中错误的是(　　)
A．摄像管输出的电信号可以直接通过天线向外发射
B．摄像管输出的电信号必须“加”在高频振荡电流上，才能向外发射
C．伴音信号和图像信号是同步向外发射的
D．电视台发射的是带有信号的高频电磁波
7．电台将播音员的声音转换成如图甲所示的电信号，再加载到如图乙所示的高频载波上，使高频载波的振幅随电信号改变(如图丙所示).这种调制方式称为(　　)
A．调频 B．调谐
C．调幅 D．解调
8．当电冰箱的电路接通或断开时，可从附近的收音机中听到“喀喀”的杂音，这是因为(　　)
A．电路通、断时，发出的声音被收音机所接收
B．电路通、断时，发出的电流被收音机所接收
C．电路通、断时，发出的电磁波被收音机所接收
D．电路通、断时，发出的振荡电流被收音机所接收
综合提升练
9．(多选)关于电视信号的发射过程，下列说法正确的是(　　)
A．必须对信号进行调制
B．必须使信号产生电谐振
C．必须把传输信号加到高频电流上
D．必须使用开放电路
10．(多选)雷达是利用无线电波来探测目标方向和距离的一种装置，雷达的天线犹如喊话筒，能使电脉冲的能量集中向某一方向发射；接收机的作用则与人耳相仿，用以接收雷达发射机所发出电脉冲的回波．测速雷达主要是利用多普勒效应，可由回波的频率改变数值，计算出目标与雷达的相对速度．以下说法正确的是(　　)
A．雷达发射的是不连续的电磁波
B．雷达用的是微波波段的无线电波
C．目标离雷达天线远去时，反射信号频率将高于发射信号频率
D．目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射信号频率
11．(多选)如图为一个调谐接收电路，甲、乙、丙为电路中的电流随时间变化的图像，则(　　)
A．i1是L1中的电流图像 B．i1是L2中的电流图像
C．i2是L2中的电流图像 D．i3是流过耳机的电流图像
12．某收音机接收电磁波的波长范围在577 m和182 m之间，该收音机LC回路的可变电容器的动片全部旋出时，回路总电容为39 pF，试分析：(计算结果保留3位有效数字)
(1)动片全部旋出时，对应收音机接收电磁波的波长为多大？此LC回路的线圈的自感系数为多少？
(2)该收音机LC回路的可变电容器的动片完全旋入时，电容器的电容为多大？
13．某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm，每秒脉冲数n＝5 000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs.求：
(1)该电磁波的频率；
(2)此雷达的最大侦察距离．
答案解析
1、【答案】ABD　【解析】要增大无线电台向空间发射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，由f＝知，减小L和C可以提高f.要减小L可采取减少线圈匝数、向外抽出铁芯的办法，要减小C可采取增大极板间距、减小极板正对面积、减小介电常数的办法．故选ABD．
2、【答案】A　【解析】把电信号加载在高频等幅电磁波上的过程叫作调制，调制分为调幅和调频两种方式， A正确．
3、【答案】B　【解析】电磁波的发射应该采用开放电路，同时频率越高，发射范围越大．B正确．
4、【答案】B　【解析】在同一介质中，5G信号频率高，则比4G信号波长短，A错误；在同一介质中，5G信号波长较短，则比4G信号衍射本领更弱，B正确；在同一介质中，5G信号与4G信号的传播速度相等，C错误；在同一介质中，5G信号与4G信号频率不同，不会发生干涉，D错误．
5、【答案】D　【解析】因为蓝牙属于电磁波，周围空间存在其他电磁波信号，所以“小蜜蜂”不只接收到了来自麦克风的信号，A错误；“小蜜蜂”接收电磁波时，需要接收电磁波的LC振荡电路的固有频率与电磁波的频率相同，从而发生电谐振现象，这个过程叫做调谐，B错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，不能产生电磁波信号，C错误；电磁波的能量与频率有关，麦克风回路可通过增大发射电磁波的频率来提高发射电磁波的本领，D正确．
6、【答案】A　【解析】摄像管输出的电信号是低频电流，不能直接发射，必须将其“加”在高频振荡电流上才能向外发射，伴音信号和图像信号同步向外发射高频电磁波，故选A．
7、【答案】C　【解析】使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制，而调制共有两种方式：一种是调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载；另一种是调频，即通过改变电磁波的频率来实现信号加载．由题意可知高频载波的振幅随电信号改变，故为调幅，故选C．
8、【答案】C　【解析】当电冰箱的电路接通或断开时，会产生一定频率的电磁波，当电磁波被收音机接收到会听到“喀喀”的杂音，C正确．
9、【答案】ACD　【解析】电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制，把传输信号加到高频电流上，为了有效地向外发射电磁波，必须使用开放电路，A、C、D正确．而产生电谐振是在接收过程，B错误．
10、【答案】ABD　【解析】雷达发射的是不连续的电磁波，采用微波进行发射．根据多普勒效应，当目标离雷达天线远去时反射信号频率低于发射信号频率，当目标向雷达天线靠近时反射信号频率高于发射信号频率，A、B、D正确，C错误．
11、【答案】ACD　【解析】C1、L1振荡电路通过电谐振会产生调幅电流，即i1，A正确，B错误；L2中由于电磁感应，产生的感应电动势的图像是同甲图相似的，但是由于L2和二极管D串联，所以L2中的电流图像应是i2，C正确；通过D的电流，高频成分由C2流过，所以i3是流过耳机的电流图像，D正确．
12、解：(1)由λ＝c·T，T＝2π，可得λ＝2πc.
动片完全旋出时，电容器极板正对面积最小，对应电容器的电容最小，因此，对此接收电磁波的波长最小，为182 m，此时电容器的电容为C＝39 pF，由关系式可导出L＝，
代入数据可求出L≈0.239 mH.
(2)由λ＝2πc，得＝，
所以Cmax＝Cmin＝×39 pF≈392 pF.
13、解：(1)电磁波在空气中传播的速度一般认为等于真空中光速c＝3×108 m/s，因此f＝＝ Hz＝1.5×109 Hz.
(2)雷达工作时发射电磁脉冲，每个电磁脉冲持续时间t＝0.02 μs，在两个脉冲时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量．设最大侦察距离为x，两个脉冲时间间隔为Δt＝ s＝2×10-4 s 0.02 μs，故脉冲持续时间可以略去不计，则2x＝vΔt，v＝c＝3×108 m/s，所以x＝＝3×104 m．