3 无线电波的发射和接收
4 电磁波谱
例1 D [解析] 图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号,选项B正确;由高频振荡器产生的高频振荡电流如图甲所示,选项A正确;图丙的调制方法是调幅,可以使载波的振幅随信号的强弱而变,选项C正确,D错误.
[物理观念] 两组铝片组成一个可变电容器,调节旋钮,改变电容器极板的正对面积,从而改变电容器的电容.它是振荡电路的一部分,调节电容C,可以改变振荡频率.当LC回路振荡频率与待接收的电磁波频率相同时,这个频率的电磁波就能在调谐电路里激起较强的感应电流,从而将需要的电台信号选出来.
例2 D [解析] 为了能收到频率最高的中波电台,应增大调谐电路的固有频率,根据f=可知,应减少线圈的匝数,故A错误;为更好接收290 m的无线电波,应把收音机的调谐频率调到f== Hz≈1034 kHz,故B错误;使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐,故C错误;为了能接收到长波,即接收到频率更低的电磁波,根据f=可知,应把电路中电容器的电容调大一点,故D正确.
变式1 A [解析] 调谐是从众多的电磁波中选出所需频率的高频信号,然后进行高频放大,再从放大后的高频信号中还原出高频信号所承载的低频声音信号,最后将这些低频声音信号放大后通过扬声器播放出来,故A正确.
例3 D [解析] 由图可知甲波的频率小于乙波的频率,则甲波的波长比乙波的长,故A错误;所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为3×108 m/s,故B错误;甲波与乙波频率不同,不能发生干涉现象,故C错误;所有频率的电磁波都是横波,且都能在真空中传播,故D正确.
变式2 B [解析] 干涉和衍射现象是光的波动性的体现,波长越长,越容易表现出波动性,而γ射线波长最短,故A错误;红外线有显著的热效应,紫外线有显著的化学作用,故B正确;电磁波的频率越高,穿透本领越强,故C错误;一切物体都能辐射红外线,故D错误.
变式3 AB [解析] 紫外灯用的是紫外线,属于电磁波;X光机用的是X射线,属于电磁波;超声波属于机械波;彩超利用的是声波的多普勒效应,也属于机械波,不属于电磁波.
随堂巩固
1.AB [解析] 为了把信号传递出去,需要将信号“加”到高频振荡电流上,使载波随各种信号而改变的技术叫调制,而题中图像是将信号加上后使高频振荡电流的振幅随信号变化,这叫调幅.在接收电路中,经过调谐,回路中将出现调幅振荡电流,经解调后,低频信号从高频电流中还原出来,而在耳机中只有低频信号电流,A、B正确.
2.C [解析] 调谐是指调节一个振荡电路的频率使它与另一个正在发生振荡的振荡电路(或电磁波)发生电谐振(共振),C正确.
3.A [解析] 电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波,因为无线电波的波长较长,波动性强,A正确;红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的,X射线是原子的内层电子受激发后产生的,而γ射线是原子核受激发产生的,B、C错误;红外线的显著作用是热作用,温度较低的物体也能辐射红外线,D错误.
4.ACD [解析] 医院的放射治疗,是利用γ射线频率大,穿透能力强,A正确;体温枪利用的是红外线,又称为红外测温仪,其测温原理是黑体辐射定律,自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量,物体向外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的联系,物体的温度越高,所发出的红外辐射能力越强,B错误;微波是电磁波的一部分,食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧,内能增大,温度升高,达到加热的目的,C正确;紫外灯利用紫外线消毒,D正确.3 无线电波的发射和接收
4 电磁波谱
1.B [解析] 根据LC振荡电路的频率公式f=可知,若要提高振荡频率,可减小自感线圈的自感系数或者电容器的电容,故A错误;无线电波比红外线的波长更长,根据发生明显衍射现象的条件可知,无线电波比红外线更容易发生明显衍射现象,故B正确;机械波的频率、波长和波速三者满足的关系为v=λf,对电磁波同样适用,故C错误;在真空中电磁波的传播速度等于光速,为3.0×108 m/s,故D错误.
2.BCD [解析] 摄像管输出的电信号频率低,不宜直接发射出去,必须“加”在高频等幅振荡电流上才能发射出去,故A错误,B正确;伴音信号和图像信号是同步发射的,故C正确;摄像过程实现的是光电转换,故D正确.
3.AD [解析] 调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡的电磁波上去,频率越高,传播信息能力越强,经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号传播出去,故A、D正确;电磁波在空气中接近光速传播,故B错误;由v=λf可知,波长与波速和电磁波频率有关,故C错误.
4.D [解析] 由λ= 可得波长为λ的无线电波的频率f= ,故调谐电路的频率也为f,又f=,所以=,得C=,故D正确.
5.B [解析] 所有的物体都在向外辐射红外线,故A错误;紫外线常用于杀菌消毒,但是长时间照射可能损害人体健康,故B正确;无线电波的频率比γ射线的频率小,故C错误;光子的能量与其频率成正比,红光的频率比X射线的小,则红光光子的能量比X射线的小,故D错误.
6.A [解析] 无线电波可以用于广播、信号的传输等,手机通信就是利用了无线电波进行通话的,故A正确;紫外灯消毒是利用了紫外线的光化学反应破坏微生物中的结构,故B错误;伽马刀手术是利用了γ射线穿透能力强的特点,故C错误;X射线成像是利用了X射线穿透能力强的特点,故D错误.
7.AC [解析] 雷达天线通过发射的无线电波来测定物体位置,故A正确;天文学家利用射电望远镜接收天体辐射的无线电波,进行天体物理研究,故B错误;紫外线主要是通过对微生物的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死,从而达到消毒的目的,故病房内应用紫外线进行杀菌消毒,故C正确;CT机通过X射线拍摄人体组织,故D错误.
8.C [解析] 电磁波波长越长,则频率越低,衍射现象越明显,家用5GWi-Fi使用的电磁波在题中介绍的几种电磁波中衍射现象最不明显,故A错误;根据ε=hν可知,频率越高,则能量越强,地铁行李安检时使用的电磁波在题中介绍的几种电磁波中能量最强,故B错误;地铁行李安检时使用的电磁波是利用其穿透本领,故C正确;电磁波是横波,能产生偏振现象,故D错误.
9.D [解析] 为了将信号发送出去,首先要进行调制,A错误;从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来,要进行调谐,B错误;从高频电流中还原出声音信号,要进行解调,C错误;利用开放电路可以有效地把电磁波发射出去,D正确.
10.C [解析] 收不到高频电台的信号,因此需要增大调谐电路的固有频率,根据f=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大,所以应该减小线圈匝数,故A错误;电容器的动片旋出一些相当于电容减小,因此调谐电路的固有频率会增大,根据公式λ=f·v可知,频率越大,则波长越小,所以电容器的动片旋出一些后将接收到波长更小的电信号,故B错误;调节“调频”旋钮的目的是达到共振,使调谐电路的固有频率跟要接收的电磁波频率相同,故C正确;收音机经过调谐电路后还需要通过解调才能得到我们需要的声音信号,故D错误.
11.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,故A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,故B错误;使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制,使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐,故C错误;减小发射电磁波的波长,则会提高频率,可以提高LC振荡电路发射电磁波的本领,故D正确.
12.B [解析] 当观察者不动,波源朝着观察者运动时,波源的频率不变,A错误;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,B正确;均匀变化的电场必能产生稳定的磁场,均匀变化的磁场必能产生稳定的电场,C错误;使接收电磁波的电路产生电谐振的过程叫调谐,D错误.
13.D [解析] 在电磁波谱中,γ射线是波长最短的电磁波,它比X射线的频率还要高,故A正确;光是电磁波,电磁波是横波,故B正确;电磁波谱中,无线电波的波长最长,最易发生明显的衍射现象,故C正确;红外线有显著的热作用,常用于遥感技术中,故D错误.
14.BC [解析] 观察发现,甲图是接收电波后经过处理后转化为声音的过程,乙图是将声音经过处理后转化为电波发射的过程,故A错误,B正确;甲图是无线电波的接收过程,①到②的过程叫解调,乙图是无线电波的发射过程,③到④的过程叫调制,故C正确;波形③和波形⑤经过调制后,形成波形④,发射的无线电波波形是④,故D错误.3 无线电波的发射和接收
4 电磁波谱
学习任务一 无线电波的发射
例1 [2024·浙江镇海中学月考] 如图所示为无线电波实际发射过程的示意图,如图甲、乙、丙所示为发射过程产生的电流图像,关于这三种图像,下列说法中错误的是( )
A.图甲为高频振荡器产生的高频等幅振荡
B.图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号
C.图丙表示高频电磁波的振幅随信号的强弱而变
D.图丙表示高频电磁波的频率随信号的强弱而变
[反思感悟]
【要点总结】
1.电磁波的调制
调制 在电磁波发射技术中,使载波随各种信号而改变的技术
方式 调幅 使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制技术
调频 使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制技术
2.电磁波的发射过程示意图
学习任务二 无线电波的接收
[物理观念] 如图所示是我们常用的收音机中与调台旋钮相连的一个电子器件,它由两组铝片组成,一组铝片固定,称为静片;另一组铝片可以旋转,称为动片.收音机调台时就是调节旋钮改变动片与静片的正对面积,从而实现选台目的.你知道调节旋钮改变的是什么吗 调节的目的又是什么
例2 [2024·江苏常州中学月考] 某同学自己绕制天线线圈,制作一个简单的收音机,用来收听中波无线电广播,初步制作后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,适当调整后,去户外使用,假设空间中存在波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波,下列说法正确的是 ( )
A.为了能收到频率最高的中波电台,应增加线圈的匝数
B.为更好接收290 m的无线电波,应把收音机的调谐频率调到756 kHz
C.使接收电路产生电谐振的过程叫作解调
D.为了能接收到长波,应把电路中电容器的电容调大一点
[反思感悟]
变式1 在无线电广播的接收中,调谐和解调是两个必须经历的过程.下列关于接收过程的顺序正确的是( )
A.调谐→高频放大→解调→音频放大
B.解调→高频放大→调谐→音频放大
C.调谐→音频放大→解调→高频放大
D.解调→音频放大→调谐→高频放大
[反思感悟]
【要点总结】
电磁波的发射、传播和接收过程示意图:
(1)调幅和调频是调制的两种方式,检波是解调的一种特例,调谐则是解调的必要条件.
(2)调幅和调频都是调制过程,解调是调制的逆过程.
(3)电谐振就是电磁振荡中的“共振”.
(4)调谐与电谐振不同,电谐振是一个物理现象,而调谐则是一个操作过程.
学习任务三 电磁波谱
例3 [2024·广东广州六中月考] 使用蓝牙耳机接听手机来电,手机与基地台及耳机的信号传输如图所示.若基地台与手机、手机与蓝牙耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波,则 ( )
A.甲波的波长比乙波的短
B.真空中甲波的传播速度比乙波的小
C.甲波与乙波有可能发生干涉现象
D.甲、乙波都是横波,都能在真空中传播
[反思感悟]
变式2 下列说法中正确的是 ( )
A.各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线
B.红外线有显著的热效应,紫外线有显著的化学作用
C.X射线的穿透本领比γ射线的强
D.低温物体不能辐射红外线
[反思感悟]
变式3 (多选)[2020·江苏卷] 电磁波广泛应用在现代医疗中.下列属于电磁波应用的医用器械有( )
A.杀菌用的紫外灯
B.拍胸片的X光机
C.治疗咽喉炎的超声波雾化器
D.检查血流情况的“彩超”机
[反思感悟]
【要点总结】
1.电磁波谱:把电磁波按波长由大到小的顺序排列起来.顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.它们共同构成了范围广阔的电磁波谱.
2.电磁波的共性与个性
(1)共性
①都遵守公式v=λf,它们在真空中的传播速度都是c=3.0×108 m/s.
②它们的传播都不需要介质.
③它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性.
(2)个性
①不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性,波长越长则越容易产生干涉、衍射现象,波长越短则穿透能力越强.
②同频率的电磁波在不同介质中的传播速度不同.不同频率的电磁波在同一种介质中传播时,频率越大,则波速越小.
③产生机理不同.
④用途不同.
3.不同波长电磁波的比较
无线 电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
主要 作用 通信 热作用 视觉 作用 化学 作用 穿透 作用 贯穿 作用
应用 无线电 技术 红外遥 感技术 照明、 摄影 灭菌 消毒 检查、 探测、 透视 医学 治疗、 工业 探伤
产生 机理 振荡电 路中自 由电子 周期性 运动产 生 原子外层 电子受激 发而产生 原子内 层电子 受激发 而产生 原子核 受激发 而产生
频率 低→高
1.(无线电波的发射和接收)(多选)[2024·河北唐山一中月考] 如图所示为调幅振荡电流图像,此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段 ( )
A.经调制后 B.经调谐后
C.经解调后 D.耳机中
2.(无线电波的发射与接收)如图所示为磁共振无线充电的示意图,当接收电路的固有频率与发射电路线圈产生的磁场振动频率一致时,产生磁共振,从而进行能量的传递.该过程类似于无线电发射与接收环节中的( )
A.调幅 B.调频 C.调谐 D.解调
3.(对电磁波谱的理解)[2024·北京第十二中学期末] 关于电磁波谱,下列说法中正确的是 ( )
A.电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波
B.红外线、紫外线、可见光、X射线是原子的外层电子受激发后产生的
C.X射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的
D.红外线的显著作用是热作用,温度较低的物体不能辐射红外线
4.(电磁波的应用)(多选)[2024·天津新华中学月考] 电磁波谱家族有众多的成员.电磁波在工农业生产、医疗和现代科技中有广泛的应用,关于图所示四幅图中应用原理的说法正确的是( )
A.图甲表示医院对患者进行的放射治疗,它利用的是γ射线
B.图乙中为体温枪,它可以探测并转化无线电波
C.图丙中为微波炉,它是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的
D.图丁中为紫外灯,它是利用紫外线消毒的3 无线电波的发射和接收
4 电磁波谱
◆ 知识点一 无线电波的发射
1.[2024·山东新泰一中月考] 要有效地发射电磁波,振荡电路首先要有足够高的振荡频率.下列说法正确的是( )
A.若要提高振荡频率,可增大自感线圈的自感系数
B.无线电波比红外线更容易发生明显衍射现象
C.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系对电磁波不适用
D.在真空中电磁波的传播速度小于光速
2.(多选)[2024·河北正定中学月考] 关于电视信号的发射,下列说法正确的是 ( )
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”在高频等幅振荡电流上,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.摄像管摄取景物并将景物反射的光转化为电信号,实现光电转换
3.(多选)[2024·天津耀华中学月考] 无线电广播要对电磁波进行调制的原因是 ( )
A.经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强
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的波长可能不变
D.经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号传播出去
◆ 知识点二 无线电波的接收
4.用一自感系数为L的线圈和一电容器构成一半导体的调谐电路,要使该调谐电路能接收到波长为λ的无线电波,则电容器的电容应为(已知无线电波在空气中的速度为c) ( )
A. B.
C. D.
◆ 知识点三 电磁波谱
5.[2024·清华附中月考] 电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等,电磁波谱如图所示.下列说法正确的是 ( )
A.只有高温物体才辐射红外线
B.紫外线常用于杀菌消毒,长时间照射可能损害人体健康
C.无线电波的频率比γ射线的频率大
D.红光光子的能量比X射线的大
6.[2024·湖南岳阳期中] 不同电磁波由于具有不同的波长(或频率),因此具有不同的特性.以下关于电磁波的应用中,利用了无线电波特性的是 ( )
A.手机通信 B.紫外线灯消毒
C.伽马刀手术 D.X射线成像
7.(多选)[2024·河南新乡一中月考] 电磁波在科学研究和日常生活中有着广泛的应用.如图所示,关于电磁波的应用,以下说法正确的是 ( )
A.图甲中利用雷达天线发射的无线电波可以测定物体位置
B.图乙中天文学家利用射电望远镜发射无线电波,进行天体物理研究
C.图丙中病房内应用紫外线进行杀菌消毒
D.图丁中CT机应用人体发射红外线的原理拍摄人体组织
8.[2024·山东青岛二中月考] 我们的生活已经离不开电磁波,如:北斗导航系统使用频率为1200~1600 MHz(1 MHz=106 Hz)的电磁波,手机工作时使用频率为800~1900 MHz的电磁波,家用5GWi-Fi使用频率约为5725 MHz的电磁波,地铁行李安检时使用频率为1018 Hz的电磁波.下列关于这四种电磁波的说法正确的是( )
A.家用5GWi-Fi电磁波的衍射现象最明显
B.北斗导航系统使用的电磁波的能量最强
C.地铁行李安检时使用的电磁波是利用其穿透本领
D.手机工作时使用的电磁波是纵波且不能产生偏振现象
9.[2024·辽宁抚顺一中月考] 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.为了从高频电流中还原出声音信号,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.[2024·浙江嘉兴一中月考] 收音机的调谐电路如图所示,旋转收音机面板上的“调频”旋钮可以改变可变电容器的电容,进而改变调谐电路的频率.某同学发现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.下列说法或做法正确的是 ( )
A.为了收到这个电台,他应该增加线圈的匝数
B.将可变电容器的动片旋出一些后将接收到波长更大的电信号
C.调节“调频”旋钮的目的是使调谐电路的固有频率跟要接收的电磁波频率相同
D.收音机经过调谐电路后就可以得到我们所需要的声音信号
11.[2024·山东烟台二中月考] “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”(蓝牙属于电磁波),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也能工作.下列说法正确的是( )
A.“小蜜蜂”只接收到了来自麦克风的信号
B.麦克风中只要有变化的电场,就一定能发出蓝牙信号
C.“小蜜蜂”接收电磁波时,通过调制来使接收电路中出现电谐振现象
D.麦克风回路可通过减小发射电磁波的波长来提高LC振荡电路发射电磁波的本领
12.[2024·浙江镇海中学月考] 太赫兹波是一种电磁波,波长在0.03~3 mm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.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
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.使接收电磁波的电路产生电谐振的过程叫解调,是调制的逆过程
13.[2024·吉林一中月考] 下列关于电磁波的说法不正确的是 ( )
A.γ射线是波长最短的电磁波,它比X射线的频率还要高
B.光也是电磁波,电磁波是横波
C.电磁波中最容易发生明显的衍射现象的是无线电波
D.紫外线有显著的热作用,常用于遥感技术中
14.(多选)甲、乙两图是发射和接收无线电波的过程示意图,关于无线电波的发射和接收,下列说法正确的是( )
A.甲图是无线电波的发射过程,乙图是无线电波的接收过程
B.甲图是无线电波的接收过程,乙图是无线电波的发射过程
C.甲图中波形①到②的过程叫解调,乙图中③到④的过程叫调制
D.接收到的无线电波的波形是④,发射的无线电波波形是⑤(共50张PPT)
3 无线电波的发射和接收
4 电磁波谱
学习任务一 无线电波的发射
学习任务二 无线电波的接收
学习任务三 电磁波谱
随堂巩固
练习册
◆
备用习题
学习任务一 无线电波的发射
例1 [2024·浙江镇海中学月考] 如图所示为无线电波实际发射过程的示意图，如图甲、乙、丙所示为发射过程产生的电流图像，关于这三种图像，下列说法中错误的是( )
D
A.图甲为高频振荡器产生的高频等幅振荡
B.图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号
C.图丙表示高频电磁波的振幅随信号的强弱而变
D.图丙表示高频电磁波的频率随信号的强弱而变
[解析] 图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号，选项B正确；由高频振荡器产生的高频振荡电流如图甲所示，选项A正确；图丙的调制方法是调幅，可以使载波的振幅随信号的强弱而变，选项C正确，D错误.
【要点总结】
1.电磁波的调制
调制 在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术
方式 调幅 使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制技术
调频 使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制技术
2.电磁波的发射过程示意图
学习任务二 无线电波的接收
［物理观念］ 如图所示是我们常用的收音机中与调台旋钮相连的一个电子器件，它由两组铝片组成，一组铝片固定，称为静片；另一组铝片可以旋转，称为动片.收音机调台时就是调节旋钮改变动片与静片的正对面积，从而实现选台目的.你知道调节旋钮改变的是什么吗？调节的目的又是什么？
[答案] 两组铝片组成一个可变电容器，调节旋钮，改变电容器极板的正对面积，从而改变电容器的电容.它是振荡电路的一部分，调节电容，可以改变振荡频率.当回路振荡频率与待接收的电磁波频率相同时，这个频率的电磁波就能在调谐电路里激起较强的感应电流，从而将需要的电台信号选出来.
例2 [2024·江苏常州中学月考] 某同学自己绕制天线线圈，制作一个简单的收音机，用来收听中波无线电广播，初步制作后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，适当调整后，去户外使用，假设空间中存在波长分别为、、的无线电波，下列说法正确的是( )
D
A.为了能收到频率最高的中波电台，应增加线圈的匝数
B.为更好接收的无线电波，应把收音机的调谐频率调到
C.使接收电路产生电谐振的过程叫作解调
D.为了能接收到长波，应把电路中电容器的电容调大一点
[解析] 为了能收到频率最高的中波电台，应增大调谐电路的固有频率，根据可知，应减少线圈的匝数，故A错误；为更好接收的无线电波，应把收音机的调谐频率调到，故B错误；使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，故C错误；为了能接收到长波，即接收到频率更低的电磁波，根据可知，应把电路中电容器的电容调大一点，故D正确.
变式1 在无线电广播的接收中，调谐和解调是两个必须经历的过程.下列关于接收过程的顺序正确的是( )
A
A.调谐 高频放大 解调 音频放大 B.解调 高频放大 调谐 音频放大
C.调谐 音频放大 解调 高频放大 D.解调 音频放大 调谐 高频放大
[解析] 调谐是从众多的电磁波中选出所需频率的高频信号，然后进行高频放大，再从放大后的高频信号中还原出高频信号所承载的低频声音信号，最后将这些低频声音信号放大后通过扬声器播放出来，故A正确.
【要点总结】
电磁波的发射、传播和接收过程示意图：
(1)调幅和调频是调制的两种方式,检波是解调的一种特例,调谐则是解调的必要条件.
(2)调幅和调频都是调制过程,解调是调制的逆过程.
(3)电谐振就是电磁振荡中的“共振”.
(4)调谐与电谐振不同,电谐振是一个物理现象,而调谐则是一个操作过程.
学习任务三 电磁波谱
例3 [2024·广东广州六中月考] 使用蓝牙耳机接听手机来电，手机与基地台及耳机的信号传输如图所示.若基地台与手机、手机与蓝牙耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则( )
A.甲波的波长比乙波的短 B.真空中甲波的传播速度比乙波的小
C.甲波与乙波有可能发生干涉现象 D.甲、乙波都是横波，都能在真空中传播
D
[解析] 由图可知甲波的频率小于乙波的频率，则甲波的波长比乙波的长，故A错误；所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为，故B错误；甲波与乙波频率不同，不能发生干涉现象，故C错误；所有频率的电磁波都是横波，且都能在真空中传播，故D正确.
变式2 下列说法中正确的是( )
B
A.各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是 射线
B.红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用
C.射线的穿透本领比 射线的强
D.低温物体不能辐射红外线
[解析] 干涉和衍射现象是光的波动性的体现，波长越长，越容易表现出波动性，而 射线波长最短，故A错误；红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用，故B正确；电磁波的频率越高，穿透本领越强，故C错误；一切物体都能辐射红外线，故D错误.
变式3 (多选)[2020·江苏卷] 电磁波广泛应用在现代医疗中.下列属于电磁波应用的医用器械有( )
AB
A.杀菌用的紫外灯 B.拍胸片的光机
C.治疗咽喉炎的超声波雾化器 D.检查血流情况的“彩超”机
[解析] 紫外灯用的是紫外线，属于电磁波；光机用的是射线，属于电磁波；超声波属于机械波；彩超利用的是声波的多普勒效应，也属于机械波，不属于电磁波.
【要点总结】
1.电磁波谱：把电磁波按波长由大到小的顺序排列起来.顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、 射线.它们共同构成了范围广阔的电磁波谱.
2.电磁波的共性与个性
(1)共性
①都遵守公式，它们在真空中的传播速度都是.
②它们的传播都不需要介质.
③它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性.
(2)个性
①不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长则越容易产生干涉、衍射现象，波长越短则穿透能力越强.
②同频率的电磁波在不同介质中的传播速度不同.不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越大，则波速越小.
③产生机理不同.
④用途不同.
3.不同波长电磁波的比较
无线电波 红外线 可见光 紫外线 射线 射线
主要 作用 通信 热作用 视觉 作用 化学 作用 穿透作用 贯穿作用
应用 无线电技术 红外遥感技术 照明、摄影 灭菌 消毒 检查、探测、 透视 医学治疗、工业 探伤
产生 机理 振荡电路中自由电子周期性运动产生 原子外层电子受激发而 产生 原子内层电子受激发而产生 原子核受激发而 产生
频率 低高
1.下面列出了一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理原理.请将相应的字母写在运用这种原理的医疗器械后面的横线上.
(1)X光机是利用 ;
A.光的全反射
B.紫外线具有很强的荧光作用
C.紫外线具有杀菌消毒作用
D.X射线具有很强的贯穿力
E.红外线具有显著的热效应
F.红外线波长较长,易发生衍射
D
[解析] X光机是用来透视人体内的器官的,因此需要具有较强穿透力的电磁波,但又不能对人体造成太大的伤害,故选D.
1.下面列出了一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理原理.请将相应的字母写在运用这种原理的医疗器械后面的横线上.
(2)紫外线灯是利用 ;
A.光的全反射
B.紫外线具有很强的荧光作用
C.紫外线具有杀菌消毒作用
D.X射线具有很强的贯穿力
E.红外线具有显著的热效应
F.红外线波长较长,易发生衍射
[解析] 紫外线灯主要是用来杀菌的,因此它利用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用,故选C.
C
1.下面列出了一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理原理.请将相应的字母写在运用这种原理的医疗器械后面的横线上.
(3)理疗医用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合得较好.这里的“神灯”是利用 .
A.光的全反射
B.紫外线具有很强的荧光作用
C.紫外线具有杀菌消毒作用
D.X射线具有很强的贯穿力
E.红外线具有显著的热效应
F.红外线波长较长,易发生衍射
[解析] “神灯”又称红外线灯,主要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,故选E.
E
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电路中,电容器充电时,电流增大
B.若增大LC电路中电容器两极板间距离,则振荡周期将增大
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
C
[解析] LC电路中,电容器充电时,电流减小,故A错误;
若增大LC电路中电容器两极板间距离,则电容器的电容会变小,根据T=2π可知,LC电路的振荡周期将减小,故B错误;
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;
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.
3. (多选)各地接收卫星电视讯号的抛物面天线如图所示,天线顶点和焦点的连线(OO‘)与水平面间的夹角为仰角α,OO’在水平面上的投影与当地正南方的夹角为偏角β.接收定位于东经105.5°的卫星电视讯号(如CCTV-5)时,OO‘连线应指向卫星,则我国各地接收天线的取向情况是(我国自西向东的经度约为73°~135°)( )
A.有可能β=0,α=90°
B.与卫星经度相同的各地,α随纬度增加而减小
C.经度大于105.5°的各地,天线是朝南偏东的
D.在几十甚至几百平方千米的范围内,天线取向几乎是相同的
BD
[解析] 如图所示,α随纬度的增大而减小;我国不在赤道上,α不可能为90°;经度大于105.5°的各地,天线应该朝南偏西;由于地球很大,卫星距地面很高,几十甚至几百平方千米的范围内天线取向几乎是相同的.
4. 某电台发射频率为500 kHz的无线电波,其发射功率为10 kW,在距电台20 km的地方接收到该电波,求该电波的波长及在此处每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量.
[答案] 600 m 2×10-6 J
[解析] 电磁波传播过程中的频率和波长没有改变,故λ===600 m
每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量为== J=2×10-6 J.
1.(无线电波的发射和接收)(多选)[2024·河北唐山一中月考] 如图所示为调幅振荡电流图像，此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段( )
AB
A.经调制后 B.经调谐后 C.经解调后 D.耳机中
[解析] 为了把信号传递出去，需要将信号“加”到高频振荡电流上，使载波随各种信号而改变的技术叫调制，而题中图像是将信号加上后使高频振荡电流的振幅随信号变化，这叫调幅.在接收电路中，经过调谐，回路中将出现调幅振荡电流，经解调后，低频信号从高频电流中还原出来，而在耳机中只有低频信号电流，A、B正确.
2.(无线电波的发射与接收)如图所示为磁共振无线充电的示意图，当接收电路的固有频率与发射电路线圈产生的磁场振动频率一致时，产生磁共振，从而进行能量的传递.该过程类似于无线电发射与接收环节中的( )
C
A.调幅 B.调频 C.调谐 D.解调
[解析] 调谐是指调节一个振荡电路的频率使它与另一个正在发生振荡的振荡电路(或电磁波)发生电谐振(共振)，C正确.
3.(对电磁波谱的理解)[2024·北京第十二中学期末] 关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )
A
A.电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波
B.红外线、紫外线、可见光、射线是原子的外层电子受激发后产生的
C.射线和 射线是原子的内层电子受激发后产生的
D.红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线
[解析] 电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波，因为无线电波的波长较长，波动性强，A正确；红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的，射线是原子的内层电子受激发后产生的，而 射线是原子核受激发产生的，B、C错误；红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体也能辐射红外线，D错误.
4.(电磁波的应用)(多选)[2024·天津新华中学月考] 电磁波谱家族有众多的成员.电磁波在工农业生产、医疗和现代科技中有广泛的应用，关于图所示四幅图中应用原理的说法正确的是( )
ACD
A.图甲表示医院对患者进行的放射治疗，它利用的是 射线
B.图乙中为体温枪，它可以探测并转化无线电波
C.图丙中为微波炉，它是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的
D.图丁中为紫外灯，它是利用紫外线消毒的
[解析] 医院的放射治疗，是利用 射线频率大，穿透能力强，A正确；体温枪利用的是红外线，又称为红外测温仪，其测温原理是黑体辐射定律，自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量，物体向外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的联系，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强，B错误；微波是电磁波的一部分，食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增大，温度升高，达到加热的目的，C正确；紫外灯利用紫外线消毒，D正确.
知识点一 无线电波的发射
1.[2024·山东新泰一中月考] 要有效地发射电磁波，振荡电路首先要有足够高的振荡频率.下列说法正确的是( )
B
A.若要提高振荡频率，可增大自感线圈的自感系数
B.无线电波比红外线更容易发生明显衍射现象
C.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系对电磁波不适用
D.在真空中电磁波的传播速度小于光速
[解析] 根据振荡电路的频率公式可知，若要提高振荡频率，可减小自感线圈的自感系数或者电容器的电容，故A错误；无线电波比红外线的波长更长，根据发生明显衍射现象的条件可知，无线电波比红外线更容易发生明显衍射现象，故B正确；机械波的频率、波长和波速三者满足的关系为，对电磁波同样适用，故C错误；在真空中电磁波的传播速度等于光速，为，故D错误.
2.(多选)[2024·河北正定中学月考] 关于电视信号的发射，下列说法正确的是( )
BCD
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”在高频等幅振荡电流上，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.摄像管摄取景物并将景物反射的光转化为电信号，实现光电转换
[解析] 摄像管输出的电信号频率低，不宜直接发射出去，必须“加”在高频等幅振荡电流上才能发射出去，故A错误，B正确；伴音信号和图像信号是同步发射的，故C正确；摄像过程实现的是光电转换，故D正确.
3.(多选)[2024·天津耀华中学月考] 无线电广播要对电磁波进行调制的原因是( )
AD
A.经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强
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的波长可能不变
D.经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号传播出去
[解析] 调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡的电磁波上去，频率越高，传播信息能力越强，经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号传播出去，故A、D正确；电磁波在空气中接近光速传播，故B错误；由可知，波长与波速和电磁波频率有关，故C错误.
知识点二 无线电波的接收
4.用一自感系数为的线圈和一电容器构成一半导体的调谐电路，要使该调谐电路能接收到波长为 的无线电波，则电容器的电容应为(已知无线电波在空气中的速度为)( )
D
A. B. C. D.
[解析] 由 可得波长为 的无线电波的频率 ，故调谐电路的频率也为，又，所以，得，故D正确.
知识点三 电磁波谱
5.[2024·清华附中月考] 电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、 射线等，电磁波谱如图所示.下列说法正确的是( )
B
A.只有高温物体才辐射红外线
B.紫外线常用于杀菌消毒，长时间照射可能损害人体健康
C.无线电波的频率比 射线的频率大
D.红光光子的能量比射线的大
[解析] 所有的物体都在向外辐射红外线，故A错误；紫外线常用于杀菌消毒，但是长时间照射可能损害人体健康，故B正确；无线电波的频率比 射线的频率小，故C错误；光子的能量与其频率成正比，红光的频率比射线的小，则红光光子的能量比射线的小，故D错误.
6.[2024·湖南岳阳期中] 不同电磁波由于具有不同的波长(或频率)，因此具有不同的特性.以下关于电磁波的应用中，利用了无线电波特性的是( )
A
A.手机通信 B.紫外线灯消毒 C.伽马刀手术 D.射线成像
[解析] 无线电波可以用于广播、信号的传输等，手机通信就是利用了无线电波进行通话的，故A正确；紫外灯消毒是利用了紫外线的光化学反应破坏微生物中的结构，故B错误；伽马刀手术是利用了 射线穿透能力强的特点，故C错误；射线成像是利用了射线穿透能力强的特点，故D错误.
7.(多选)[2024·河南新乡一中月考] 电磁波在科学研究和日常生活中有着广泛的应用.如图所示，关于电磁波的应用，以下说法正确的是( )
AC
A.图甲中利用雷达天线发射的无线电波可以测定物体位置
B.图乙中天文学家利用射电望远镜发射无线电波，进行天体物理研究
C.图丙中病房内应用紫外线进行杀菌消毒
D.图丁中机应用人体发射红外线的原理拍摄人体组织
[解析] 雷达天线通过发射的无线电波来测定物体位置，故A正确；天文学家利用射电望远镜接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究，故B错误；紫外线主要是通过对微生物的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死，从而达到消毒的目的，故病房内应用紫外线进行杀菌消毒，故C正确；机通过射线拍摄人体组织，故D错误.
8.[2024·山东青岛二中月考] 我们的生活已经离不开电磁波，如：北斗导航系统使用频率为的电磁波，手机工作时使用频率为的电磁波，家用使用频率约为的电磁波，地铁行李安检时使用频率为的电磁波.下列关于这四种电磁波的说法正确的是( )
C
A.家用电磁波的衍射现象最明显
B.北斗导航系统使用的电磁波的能量最强
C.地铁行李安检时使用的电磁波是利用其穿透本领
D.手机工作时使用的电磁波是纵波且不能产生偏振现象
[解析] 电磁波波长越长，则频率越低，衍射现象越明显，家用使用的电磁波在题中介绍的几种电磁波中衍射现象最不明显，故A错误；根据可知，频率越高，则能量越强，地铁行李安检时使用的电磁波在题中介绍的几种电磁波中能量最强，故B错误；地铁行李安检时使用的电磁波是利用其穿透本领，故C正确；电磁波是横波，能产生偏振现象，故D错误.
9.[2024·辽宁抚顺一中月考] 关于无线电波的发射和接收，下列说法正确的是( )
D
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.为了从高频电流中还原出声音信号，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
[解析] 为了将信号发送出去，首先要进行调制，A错误；从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，要进行调谐，B错误；从高频电流中还原出声音信号，要进行解调，C错误；利用开放电路可以有效地把电磁波发射出去，D正确.
10.[2024·浙江嘉兴一中月考] 收音机的调谐电路如图所示，旋转收音机面板上的“调频”旋钮可以改变可变电容器的电容，进而改变调谐电路的频率.某同学发现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.下列说法或做法正确的是( )
C
A.为了收到这个电台，他应该增加线圈的匝数
B.将可变电容器的动片旋出一些后将接收到波长更大的电信号
C.调节“调频”旋钮的目的是使调谐电路的固有频率跟要接收的电磁波频率相同
D.收音机经过调谐电路后就可以得到我们所需要的声音信号
[解析] 收不到高频电台的信号，因此需要增大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大，所以应该减小线圈匝数，故A错误；电容器的动片旋出一些相当于电容减小，因此调谐电路的固有频率会增大，根据公式可知，频率越大，则波长越小，所以电容器的动片旋出一些后将接收到波长更小的电信号，故B错误；调节“调频”旋钮的目的是达到共振，使调谐电路的固有频率跟要接收的电磁波频率相同，故C正确；收音机经过调谐电路后还需要通过解调才能得到我们需要的声音信号，故D错误.
11.[2024·山东烟台二中月考] “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”(蓝牙属于电磁波)，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也能工作.下列说法正确的是( )
D
A.“小蜜蜂”只接收到了来自麦克风的信号
B.麦克风中只要有变化的电场，就一定能发出蓝牙信号
C.“小蜜蜂”接收电磁波时，通过调制来使接收电路中出现电谐振现象
D.麦克风回路可通过减小发射电磁波的波长来提高振荡电路发射电磁波的本领
[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，故A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，故B错误；使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制，使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，故C错误；减小发射电磁波的波长，则会提高频率，可以提高振荡电路发射电磁波的本领，故D正确.
12.[2024·浙江镇海中学月考] 太赫兹波是一种电磁波，波长在之间，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或者通信的基础，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( )
B
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.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
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.使接收电磁波的电路产生电谐振的过程叫解调，是调制的逆过程
[解析] 当观察者不动，波源朝着观察者运动时，波源的频率不变，A错误；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，B正确；均匀变化的电场必能产生稳定的磁场，均匀变化的磁场必能产生稳定的电场，C错误；使接收电磁波的电路产生电谐振的过程叫调谐，D错误.
13.[2024·吉林一中月考] 下列关于电磁波的说法不正确的是( )
D
A. 射线是波长最短的电磁波，它比射线的频率还要高
B.光也是电磁波，电磁波是横波
C.电磁波中最容易发生明显的衍射现象的是无线电波
D.紫外线有显著的热作用，常用于遥感技术中
[解析] 在电磁波谱中， 射线是波长最短的电磁波，它比射线的频率还要高，故A正确；光是电磁波，电磁波是横波，故B正确；电磁波谱中，无线电波的波长最长，最易发生明显的衍射现象，故C正确；红外线有显著的热作用，常用于遥感技术中，故D错误.
14.(多选)甲、乙两图是发射和接收无线电波的过程示意图，关于无线电波的发射和接收，下列说法正确的是( )
A.甲图是无线电波的发射过程，乙图是无线电波的接收过程
B.甲图是无线电波的接收过程，乙图是无线电波的发射过程
C.甲图中波形①到②的过程叫解调，乙图中③到④的过程叫调制
D.接收到的无线电波的波形是④，发射的无线电波波形是⑤
BC
[解析] 观察发现，甲图是接收电波后经过处理后转化为声音的过程，乙图是将声音经过处理后转化为电波发射的过程，故A错误，B正确；甲图是无线电波的接收过程，①到②的过程叫解调，乙图是无线电波的发射过程，③到④的过程叫调制，故C正确；波形③和波形⑤经过调制后，形成波形④，发射的无线电波波形是④，故D错误.
