教科版高中物理选择性必修第二册第四章电磁振荡与电磁波第4节无线电波的发射、传播与接收第5节无线电波与移动互联网课件(41页PPT)

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[学习目标]
1.知道有效地发射电磁波的两个条件，了解无线电波的特点及传播规律。
2.了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用。
3.知道信息技术的演变和互联网在社会各方面的应用。
1.发射条件
(1)振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的____空间中，才能有效地把电磁场的能量传播出去。
(2)要有足够高的________。
2.载波：用来“运载”信号的高频等幅波。
3.电磁波的调制
(1)定义：把传递的信号“加”到载波上的过程叫作调制。
开放
振荡频率
(2)调制的分类
①调幅：使高频振荡的____随信号而变。
②调频：使高频振荡的____随信号而变。
振幅
频率
[思考探究]
如何有效地发射电磁波？
[例1]　(多选)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，
下列说法正确的是(　　)
ABC
A.图甲为高频振荡器产生的高频等幅振荡电流
B.图乙可能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　由高频振荡器产生的高频振荡电流如题图甲所示，选项A正确；题图乙可能为人对着话筒说话时产生的低频信号，选项B正确；题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。
[例2]　要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是(　　)
A.增加辐射波的波长
B.使电容器两极板的正对面积足够小
C.减小电容器两极板间距
D.增加回路中的电容和电感
B
1.无线电波的三种主要传播方式
(1)地波：沿地球____空间传播的无线电波，适用于__波、__波和____波，__波和__波不宜用地波传播。
(2)天波：依靠电离层的____来传播的无线电波。__波最适宜以天波的形式传播。
(3)直线传播：沿____传播的电磁波叫作空间波或视波，适合于__波(又叫超短波)通信。卫星中继通信、卫星电视转播等也主要以空间波为传播途径。
表面
长
中
中短
短
微
反射
短
直线
微
2.无线电波的接收
(1)接收原理：电磁波在传播时如果遇到导体，会使导体中产生________，空中的导体可以用来接收电磁波，这个导体就是________。
(2)电磁谐振：当振荡电路的固有频率与传播来的电磁波的频率____时，电路中激起的________最强，这种现象叫作电磁谐振，也称为电谐振。相当于机械振荡中的____。
(3)接收方法
①调谐：使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作调谐电路。
②解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程。调幅波的解调也叫检波。
感应电流
接收天线
相等
感应电流
共振
(2)蜂窝系统：为了充分利用资源，每一个____的工作范围经过合理调配后呈正六边形，排列起来像蜂窝一样，这就是“蜂窝系统”的由来。
(3)网络协议：Wi－Fi等技术的协议。
(4)用电磁波传递二进制数据：二进制数据可以通过调幅波或调频波向外传播。
基站
[思考探究]
移动通信的过程如图所示。
(1)两个人在同一地点用手机通话时，信号是直接相互传播的吗？
(2)电磁波信号是采用哪种方式进行传播的？
提示　(1)不是。两个人在同一地点用手机通话时，信号也要通过附近的基站传到总机，总机对信号处理后再传给基站发射出来，由另一手机接收。不过此时两手机共用一个基站。
(2)移动通信中的电磁波信号采用直线传播的方式，所以要建设许多的基站。
[例3]　(多选)关于电磁波的传播，下列叙述正确的是(　　)
A.电磁波频率越高，越易沿地面传播
B.电磁波频率越高，越易沿直线传播
C.电磁波在各种介质中传播的波长恒定
D.只要有三颗均匀分布的同步卫星在赤道上空传递微波，微波信号就可以传遍除两极等少部分地区外的世界各地
BD
解析　由c＝λf可判定，电磁波频率越高，波长越短，衍射性越差，不易沿地面传播，而跟光的传播相似，易沿直线传播，故A错误，B正确；电磁波在介质中传播时，频率不变，而传播速度改变，由v＝λf，可判断波长改变，故C错误；由于同步卫星相对地面静止在赤道上空36 000 km高的地方，把它作为微波中继站，只要有三颗均匀分布的同步卫星，微波信号就可以传遍除两极等少部分地区外的世界各地，故D正确。
[例4]　调节收音机的调谐电路时，可变电容器的动片从全部旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率的电台信号，为接收到该电台信号，则应(　　)
A.加大电源电压
B.减小电源电压
C.增加谐振线圈的圈数
D.减少谐振线圈的圈数
D
1.(无线电波的发射)(多选)为了有效地把磁场的能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间。除了采用开放的发射电路，还需要加上行之有效的办法是(　　)
A.增大电容器极板间的距离
B.减小电容器极板的正对面积
C.减小线圈的匝数
D.采用低频振荡电流
ABC
2.(无线电波的传播)(多选)关于无线电波的传播，下列说法正确的是(　　)
A.发射出去的电磁波，可以传到无限远处
B.无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流
C.波长越短的电磁波，越接近直线传播
D.移动电话是利用无线电波进行通信的
解析　无线电波在传播过程中，遇到障碍物就会被吸收一部分，遇到导体，会在导体内产生感应电流(同频率的振荡电流)，故选项A错误，B正确；波长越短的电磁波，传播方式越接近直线传播，移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段，故选项C、D正确。
BCD
D
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[基础巩固练]
1.(多选)关于无线电波的发射过程，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.必须使用开放回路
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，并把传输信号加到高频电流上。为了有效地向外发射电磁波，必须使电路开放，故A、C、D正确；产生电谐振的过程是在接收电路，故B错误。
ACD
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2.实际发射无线电波的过程如图甲所示，高频振荡器产生高频等幅振荡电流如图乙所示，人对着话筒说话时，产生的低频电流信号如图丙所示。则发射出去的电磁波图像应是(　　)
B
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解析　使电磁波随各种信号而改变的技术，叫作调制。调制共有两种方法：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，即通过改变频率来实现信号加载，由各选项的图形可知，该调制波为调幅波，即发射信号的振幅随声音信号振幅的变化而变化。故B正确。
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3.(多选)下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因说法正确的是(　　)
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时波长才能不变
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递过去
解析　调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力，也就是把含有信息的低频信号加载到高频电磁波上，频率变大，即辐射能量的本领变强，易于向外发射，A正确；电磁波在空气中的波速接近光速，传播速度不变，B错误；根据v＝λf可知，在传播速度不变的情况下，频率改变，则波长必然改变，C错误；要把电磁波有效地发射出去，必须有足够高的频率，经过调制之后的电磁波具有较高频率，从而把我们要告知对方的信号有效地传递出去，D正确。
AD
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4.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(　　)
C
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
解析　电视接收机首先利用电谐振通过调谐把空间高频电流选出来，然后解调取下信号，最后经放大后再传给显像管显像，所以C正确。
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5.在如图所示的LC振荡电路中，已知线圈的自感系数不变，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(　　)
D
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6.收看某个频道播放的电视节目具体是由下列哪个单元电路决定的(　　)
A.接收天线 B.调制器
C.调谐器 D.解调器
解析　接收天线负责接收信号，但不能选择信号，故选项A错误；调制器的作用是将音频及视频信号加载到高频载波信号中，故选项B错误；当调至具体频道时调谐器将对相应的频率信号进行调谐，使这一频率的电磁波产生的感应电流达到最大，然后输送给解调器，就可看到相应频道的电视节目，解调器的作用是将输入信号中的音频及视频信号检出送给放大电路，故选项C正确，D错误。
C
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7.某同学自己绕制天线线圈，制作一个简单的收音机，用来收听中波的无线电广播，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300 m、397 m、566 m的无线电波，下列说法正确的是(　　)
A.使接收电路产生电谐振的过程叫作调制
B.在电磁波发射技术中，只有调频这种调制方式
C.为更好接收波长为300 m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到1 MHz
D.为了能收到频率最高的中波电台，应增加线圈的匝数
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[能力提升练]
8.如果收音机调谐电路中是采用改变电容的方式来改变回路固有频率的，那么当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时，电容器的最大电容与最小电容之比为(　　)
A.3∶1 B.9∶1
C.6∶1 D.27∶1
B
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9.(2025·盐城市高二期末)如图甲所示为收音机的调谐电路，改变可变电容器C的电容，进而改变调谐电路的频率。若“调频”后，电路中的最强的高频电流i随时间t的变化规律为图乙所示的正弦曲线。下列说法正确的是(　　)
A
A.改变电容器C的电容的目的是使调谐电路的固有
频率跟接收的电磁波频率相同
B.将可变电容器的电容减小，电路将接收到波长更
长的电信号
C.在t1～t2时间内，电容器C正在放电
D.电路中电场能随时间变化的周期等于t4
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10.某品牌双波段(中、短波段)收音机的接收电路的简化结构如图所
示，通过切换开关S和旋转可变电容器动片来改变LC回路中的电感
L和电容C，从而实现接收不同波段的信号。则(　　)
A.调制是通过调节L、C，使接收电路的固有频率与接收到的电磁波
的频率相等的过程
B.接收电路的固有频率与需要接收的电磁波频率不相等时，接收电路中没有电流
C.使S接b且动片完全旋入，可接收到波长最短的电磁波
D.使S从b打到a，同时动片旋出，接收到的电磁波频率可能不变
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11.(多选)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作调制，调制分调幅和调频两种，如图所示有甲、乙两幅图，在收音机电路中天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，需要把高频成分和低频成分分开，只让低频成分输入下一级，如果采用如图丙所示的电路，图中虚线框a和b内只有一个电容器或电感线圈，以下关于电磁波的发射和接收的说法正确的是(　　)
AC
A.在电磁波的发射技术中，图中甲是调幅波
B.在电磁波的发射技术中，图中乙是调幅波
C.图丙中a是电容器，用来通高频阻低频，b是
电感线圈，用来阻高频通低频
D.图丙中a是电感线圈，用来阻交流通直流，b是
电容器，用来阻高频通低频
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解析　调幅是通过改变电磁波的振幅来实现信号加载，故甲为调幅波，调频是通过改变电磁波的频率来实现信号加载，故乙为调频波，A正确，B错误；在交流电路中，电容器通高频阻低频，电感线圈通低频阻高频，元件a要让高频信号通过，阻止低频信号通过，故元件a是电容较小的电容器，元件b要让低频信号通过，阻止高频信号通过，故元件b是电感线圈，故C正确，D错误。
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[拓展培优练]
12.(多选)如图甲所示是一个调谐接收电路，乙、丙、丁为电路中的电流随时间变化的图像，则(　　)
ACD
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
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解析　L1中由于电磁感应，产生的感应电流的图像与题图乙相似，但是由于L2和D串联，所以当L2的电压与D反向时，电路不通，因此这时L2没有电流，所以L2中的电流图像应是题图丙中的i2；高频部分通过C2，通过耳机的电流如题图丁中的i3，只有低频的音频电流，故选项A、C、D正确，B错误。