物理人教版选修3-4 第十四章+电磁波14-2+Word版含答案

[目标定位]　1.知道有效发射电磁波的条件，知道调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振等概念.2.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用.3.认识电磁波谱，了解电磁波各波段的特性和主要作用．
一、电磁波的发射和接收
1．电磁波的发射
(1)要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点：
第一，要有足够高的振荡频率．频率越高，发射电磁波的本领越大．
第二，振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去．
(2)调制
①定义：在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术．
②分类
2．电磁波的接收
(1)原理：电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，因此，空中的导体可以用来接收电磁波．
(2)电谐振与调谐
①电谐振：当接收电路的固有频率跟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强，这个现象叫做电谐振．
②调谐：使接收电路产生电谐振的过程．
(3)解调：使声音或图象信号从高频电流中还原出来的过程，它是调制的逆过程．调幅波的解调也叫检波．
(4)无线电波
技术上把波长大于1 mm的电磁波称做无线电波，并按波长把无线电波分为若干波段：长波、中波、中短波、短波、微波．
【深度思考】
在我们周围弥漫着各种电台、电视台及无线电设备发出的电磁波，我们若想收听某一电台的广播时，需要调节收音机的旋钮选台，你知道“选台”的作用吗？
答案　“选台”是为了使想收听的某一电台发射的电磁波的频率与收音机的接收电路的固有频率相同．
　　　　　　　　　　　　　　　　　
【例1】　(多选)关于电磁波的发射过程，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，用开放电路发射．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．
答案　ACD
【例2】　如图1所示为电视接收过程示意图，其工作过程顺序正确的是(　　)
图1
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
答案　C
1．电磁波的发射和接收过程
2．对概念的理解
　(1)“调幅”和“调频”都是调制过程，解调是调制的逆
　过程．
　(2)电谐振就是机械振动中的“共振”．
　(3)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．
二、电磁波与信息化社会
1．电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现无线传输．电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大．
2．电视

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3．雷达
(1)雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备．
(2)雷达既是电磁波的发射端，又是电磁波的接收端．
(3)原理：雷达用直线性好的微波定位．无线电波的传播速度是c，测出从发射无线电波到接收反射波的时间t，就可以确定障碍物的距离L＝.实际上，障碍物的距离等数据由电子电路自动计算并在荧光屏上显示．
4．移动电话
(1)每一部移动电话都是一个无线电台，同时又相当于一台收音机．
(2)移动电话的体积很小，发射功率不大；它的天线也很简单，灵敏度不高．因此，它与其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接．这种固定的电台叫做基地台或基站．
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【例3】　(多选)雷达是利用无线电波的回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原理，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．目标离雷达天线而去时，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
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，当目标离雷达天线而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，故选项A、B、D对，选项C错．
答案　ABD
三、电磁波谱
1．各种电磁波的特点及应用
电磁波谱
无线电波
红外线
可见光
紫外线
X射线
γ射线
频率(Hz)
由左向右，频率由小到大(填“大”或“小”)
真空中波长
由左向右，波长由长到短(填“长”或“短”)
特性
波动性强
热作用强
感光性强
化学作用，荧光效应
穿透力强
穿透力最强
用途
通讯、广播、导航
加热、遥测、遥感、红外摄像、红外制导
照明、照相等
日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等
检查、探测、透视、治疗
探测、治疗
2．电磁波的能量
各种各样的仪器能够探测到许许多多电磁波，所有这些都表明电磁波能够传递能量．
3．太阳辐射
太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域，在眼睛最敏感的黄绿光附近，辐射的能量最强．
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【例4】　关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　　)
A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体
B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C．电磁波中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
解析　X射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，红外线没有，选项A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，选项C错误．
答案　D
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．(电磁波的发射和接收)(多选)如图2所示为调幅振荡电流图象，此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段(　　)
图2
A．经调制后 B．经调谐后
C．经检波后 D．耳机中
答案　AB
2．(多选)如图3所示，调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号，要收到电信号，应(　　)
图3
A．增大调谐电路中线圈的匝数
B．加大电源电压
C．减少调谐电路中线圈的匝数
D．将线圈中的铁芯取走
答案　CD
解析　当调谐电路的固有频率等于接收电磁波的频率时，发生电谐振才能较好地收到电台信号．本题中收不到信号的原因是调谐电路的固有频率低，由f＝知，在C无法再调节的情况下，可减小L以提高f，故选项C、D正确．
3．(电磁波与信息化社会)关于雷达的特点，下列说法正确的是(　　)
A．雷达所用无线电波的波长比短波更长
B．雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标
C．雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离
D．雷达在能见度低的黑夜将无法使用
答案　C
解析　雷达是利用无线电波的反射来工作的，因此它利用的无线电波处于微波段，目的是为了增加反射，减少衍射．雷达大约每隔0.1 ms发射时间短于1 μs的脉冲信号，根据屏上显示的发射信号和接收到的反射信号可以直接读出障碍物的距离．
4．(电磁波的特点及应用)下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象，请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．
(1)X光机，________.
(2)紫外线灯，________.
(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射线的很强的贯穿力
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
答案　(1)D　(2)C　(3)E
解析　(1)X光机是用来透视人的体内器官的，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伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大伤害的X射线，故选择D.
(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，故选择C.
(3)“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，因此选择E.
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
题组一　电磁波的发射和接收
1．把经过调制的高频电流变为图象信号电流的过程叫做(　　)
A．调幅 B．调频
C．调谐 D．解调
答案　D
解析　解调是调制的逆过程，该过程把所载的声音信号或图象信号从高频电流中还原出来．
2．用一台简易收音机收听某一电台的广播，必须经过的两个过程是(　　)
A．调制和解调 B．调谐和解调
C．检波和解调 D．调频和调幅
答案　B
解析　首先必须接收到电磁波，叫调谐或选台，收到后将高频电磁波与低频音频信号分开，叫解调或检波．
3．电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为(　　)
A．天线处于变化的电磁场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送到LC电路
B．天线只处于变化的电场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送到LC电路
C．天线只是有选择地接收某电台信号，而其他电视台信号则不接收
D．天线将电磁波传输到电视机内
答案　A
解析　处于变化的电磁场中的导体，都会产生感应电动势．
4．(多选)关于电磁波的接收，下列说法正确的是(　　)
A．当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流
B．当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流
C．由调谐电路接收的感应电流，再经过耳机就可以听到声音了
D．由调谐电路接收的感应电流，再经过检波、放大，通过耳机才可以听到声音
答案　AD
解析　当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流，只不过频率跟接收电路固有频率相等的电磁波，在接收电路中激发的感应电流最强．由调谐电路接收的感应电流，要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大，通过耳机才可以听到声音，故正确答案为A、D.
5．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辐射电磁波，只是辐射的能量所占振荡总能量的比例不同罢了，振荡周期越大，越容易辐射电磁波
B．为了有效向外辐射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率
C．为了有效向外辐射电磁波，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
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．
题组二　电磁波谱　电磁波的特点及应用
6．(多选)在电磁波中，波长按从长到短排列的是(　　)
A．无线电波、可见光、红外线
B．无线电波、可见光、γ射线
C．红光、黄光、绿光
D．紫外线、X射线、γ射线
答案　BCD
解析　电磁波谱按波长从长到短排列顺序依次是无线电波→红外线→可见光(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)→紫外线→X射线→γ射线，由此可知B、C、D选项正确．
7．太阳表面温度约为6 000 K，主要发出可见光；人体温度约为310 K，主要发出红外线；宇宙间的温度约为3 K，所发出的辐射称为“3 K背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初的空间上保留下的余热，若要进行“3 K背景辐射”的观测，应该选择下列哪一个波段(　　)
A．无线电波 B．紫外线
C．X射线 D．γ射线
答案　A
解析　电磁波谱按波长由长到短的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由题意知：物体温度越高，其发出的电磁波波长越短，宇宙间的温度约为3 K，则其发出的电磁波的波长应在无线电波波段，故选项A正确．
8．(多选)关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是(　　)
A．一切物体都在不停地辐射红外线
B．红外线具有很强的热作用和荧光作用
C．红外线的显著作用是化学作用
D．红外线容易穿透云雾
答案　AD
解析　荧光作用和化学作用都是紫外线的重要用途，红外线波长比可见光长，绕过障碍物的能力强，易穿透云雾．
9．(多选)关于电磁波的应用，下列说法正确的是(　　)
A．医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒
B．工业上利用γ射线检查金属部件内有无砂眼或裂缝
C．刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高
D．卫星用红外遥感技术拍摄云图照片，因为红外线衍射能力较强
答案　BCD
解析　医院里用紫外线杀菌消毒，A错误，B、C、D均正确．
题组三　电磁波与信息化社会
10．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置
B．电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置
C．摄像机在1 s内要送出25张画面
D．电视机接收的画面是连续的
答案　ABC
解析　摄像机通过摄像头摄取到景物的光信号，再通过特殊装置转变为电信号，在1 s内要送出25张画面；电视机通过显像管将接收到的电信号转变为光信号，最后还原成图象，每秒要接收到25张画面；由于画面更换迅速和人眼的视觉暂留效应，我们感觉到的便是连续的影像．故正确答案为A、B、C.
11．(多选)雷达采用微波的原因是(　　)
A．微波具有很高的频率
B．微波具有直线传播的特性
C．微波的反射性强
D．微波比其他无线电波(长波、中波、短波等)传播的距离更远
答案　ABC
解析　雷达采用微波，是利用微波的频率高，不容易发生衍射，具有很好的直线传播的特性和反射性强的特
点，所以A、B、C均正确，因微波不易发生衍射，传播的距离不一定比无线电波的长波、中波、短波段远，因此D错误．
12．目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz到1 000 MHz 的范围内．下列关于雷达和电磁波的说法不正确的是(　　)
A．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m到1.5 m之间
B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D．波长越短的电磁波，反射性能越强
答案　B
解析　电磁波是由周期性变化的电磁场在空中传播而形成的，B错误．
13．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
答案　B
解析　电磁波和声波都能传递信息，比如人们之间的语言交流，A选项错误；太阳光中的可见光属于电磁波，而“B超”中的超声波属于机械波，它们的传播速度不同，选项C错误；遥控器发出的红外线波长比X射线波长大得多，D选项错误，正确选项为B.
14．某收音机接收电路中，电感线圈L＝10－3H，为了接收波长为500 m的电磁波，其电容器的电容C应调到多少？
答案　5.7×10－11F
解析　该电磁波的频率f＝＝ Hz＝6×105Hz.
那么该电路的固有频率也应调到f，由f＝得C＝，代入数据解得C≈7×10－11F.