电磁波家族同步练习
1．下面给出的几组电磁波中，哪一组电磁波都是由原子外层电子受激发后产生的（ ）。
A．红光、紫光、伦琴射线
B．微波、红外线、紫光、紫外线
C．无线电波、微波、红外线
D．黄光、绿光、紫光
2．蝙蝠视觉比较差，但是夜间出来飞行和觅食都能找到方位和捕捉到目标，其中的原因应是（ ）。
A．自身可以发射电磁波，并能接收回波
B．紫外线提高了它的视觉
C．有灵敏地感知热辐射能力
D．自身有发射和接收超声波的器官
3．下列各组电磁波中，其衍射能力由弱到强的排列顺序正确的是（ ）。
A．红外线、可见光、紫外线、γ射线
B．γ射线、可见光、红外线、无线电波
C．可见光、红外线、伦琴射线、γ射线
D．伦琴射线、紫外线、可见光、红外线
4．“红外线夜视仪”在夜间也能看清黑暗中的物体，主要是因为（ ）。
A．“红外线夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体
B．一切物体均在不停地辐射红外线
C．一切高温物体在不停的辐射红外线
D．“红外线夜视仪”发射出γ射线，被视物体受到激发而放出红外线
5．一种电磁波入射到半径为1 m的孔上，可以发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波的区域是（ ）。
A．γ射线 B．可见光
C．无线电波 D．紫外线
6．被誉为“神刀”的γ刀在治疗脑肿瘤的时候不需要对患者实施麻醉，手术时间短。用γ刀治疗脑肿瘤主要是利用了（ ）。
A．γ射线具有很强的穿透能力
B．γ射线很强的电离能力
C．γ射线具有很高的能量
D．γ射线很容易绕过障碍物继续向前传播
7．有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的表面有一层特殊材料，这种材料能够__________（填“增强”或“减弱”）对电磁波的吸收作用，秘密之二在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够__________（填“增强”或“减弱”）电磁波反射回雷达设备．
8．某高速公路自动测速仪装置如图甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射不连续的无线电波，每次发射时间为10－6 s，相邻两次发射的时间间隔为t。当雷达向汽车发射无线电波时，在显示屏上呈现一个尖波形；在收到反射回来的无线电波时，在显示屏上呈现第二个尖波形。根据两个波形的距离，可以计算出汽车距雷达的距离，根据自动打下的纸带（如图乙所示），可求出车速。请根据t1、t2、t、c求出汽车车速的表达式。
参考答案
1．答案：D 解析：红外线、可见光、紫外线是由原子外层电子受激发后而产生的。
2．答案：D 解析：蝙蝠靠发射和接收超声波来找方位和捕捉目标。
3．答案：BD 解析：波长越长衍射能力越强，波长越短衍射能力越弱。在电磁波谱中，按波长由大到小的排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
4．答案：B 解析：因为一切物体都在不停地发射红外线，红外线夜视仪可以接收物体发射的红外线，因此即使在黑夜也一样看清物体，故B正确，ACD错误。
5．答案：C 解析：由题意可知，该电磁波的波长应在1 m左右，所以应该是无线电波。
6．答案：C 解析：γ刀治疗脑肿瘤主要是利用了γ射线具有很高的能量。
7．答案：增强 减弱
解析：题目介绍了电磁波在军事上的用途。电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障碍物就要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的。要有效避开雷达的探测，就要设法减弱电磁波的反射。据此即可确定答案为增强；减弱。
8．答案：
解析：第一次测量时汽车距雷达的距离，第二次测量时汽车距雷达的距离，两次发射的时间间隔为t，则汽车车速。
3.4 电磁波家族
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.了解电磁波的发射、传播和接收的基本原理.知道调制、调谐、电谐振、解调(检波)等概念的意义及区别.(难点)
2.了解无线电波的三种主要传播途径及其特点.(重点)
3.知道电磁波谱及其组成部分的特点和作用，知道光是一种电磁波.(重点)
4.了解电磁波的利用及其危害的防护措施.
无 线 电 波 的 发 射 与 传 播
1.无线电广播
无线电广播传递的是声音信号，无线电广播是先将声音信号转变成电信号，再将此电信号加载到等幅的高频信号上，并进行放大，再通过发射塔发射出去.
图3-3-1
2.振荡器的作用
振荡器的作用是产生等幅高频信号.低频音频信号只有加载到高频信号上去，形成随音频信号而改变的高频信号才能通过发射天线发射出去.
3.调制器的作用
(1)调制器的作用就是把低频信号加载到高频信号上去.
(2)调制方式有调幅和调频.
4.电磁波的传播
(1)无线电波通常有三种传播途径：地波、天波和空间波.
①地波：沿地球表面空间传播的无线电波.在无线电技术中，通常采用地波的形式传播长波、中波和中短波.
②天波：靠大气层中电离层的反射传播的无线电波.短波最适合采用天波的形式传播.
③空间波：像光束那样沿直线传播的无线电波.这种传播方式适用于超短波和微波通信，此外卫星中继通信，卫星电视转播等也主要是利用空间波作为传输途径.
1.摄像管输出的电信号可以直接通过天线向外发射.(×)
2.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.(√)
3.同步卫星进行无线电通信只能利用微波.(√)
1.通常情况下如何对电磁波进行调制？
【提示】 有调幅和调频两种：
(1)调幅是使高频振荡信号的振幅随低频信号变化.
(2)调频是使高频振荡信号的频率随低频信号变化.
2.电磁波的发射过程为什么要采用调制技术？
【提示】 像声音这样的信号，一般频率相对较低，而电台要向外发射电磁波，要有足够高的频率.实验证明，发射能量与发射频率的4次方成正比，可见只有提高发射频率才能提高发射能量，为此要把这些信号加载到高频信号上去.就好像人的远行能力不足，要乘汽车、飞机一样.这个加载的过程就是调制.
1.无线电波的发射：由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去.
2.电磁波的发射示意图(如图3-3-2所示)
图3-3-2
3.“调幅”和“调频”都是调制过程
(1)高频振荡信号的振幅随低频信号变化的调制方式叫调幅，一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号采用调幅波.
(2)高频振荡信号的频率随低频信号变化的调制方式叫调频，电台的立体声广播和电视中的伴音信号，采用调频波.
1.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.增加辐射波的频率
C.使振荡电容的正对面积足够小
D.尽可能使电场和磁场分散开
E.减小回路中的电容和电感
【解析】 提高电磁波发射本领(功率)应增大f，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路.f＝，C＝，要使f增大，应减小L或C，故正确答案为B、C、E.
【答案】 BCE
2.为了把需要传递的信号(图像、声音等)加载到电磁波上发射出去，必须对振荡电流进行________.(选填“调谐”“调制”或“解调”)
【解析】 信息(声音或图像等)转化为电信号后，往往由于信号频率低不能直接用来发射，需要把要传递的电信号“加载”到高频电磁波上，这就是调制.
【答案】 调制
无线电波的发射及相关问题
1.无线电波的发射：由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需要传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去.
2.一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号，都采用调幅波；电台的调频广播和电视中的伴音信号，都采用调频波.
低频信号类比成货物，高频波类比成运载工具，调制的过程类比成将货物装载到运载工具上.
无 线 电 波 的 接 收
1.电磁波的接收原理
电磁波在传播过程中如果遇到接收天线——导体，会在天线上产生微弱的感应电流.这个感应电流的频率跟接收的电磁波的频率相同.
2.电谐振现象与调谐
(1)电谐振现象：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生电流最强的现象.与机械振动中的共振现象类似.
(2)调谐：在无线电技术中，对空间存在的各种频率电磁波，需要选择某一特定的频率接收的过程.
3.检波
使声音或图像信号从调谐电路接收到的高频振荡电流中“检”出来的过程，它是调制的逆过程，也叫做解调.
1.无线电波的接收需要经过调谐、高频放大、检波、音频放大的过程.(√)
2.调谐就是使某一频率的电磁波与接收电路产生电谐振.(√)
3.检波就是从众多的电磁波中得到我们所需要的信号.(×)
1.调谐电路能进行调谐的基本原理是什么？
【提示】 调谐电路能进行调谐的基本原理是电谐振，即让接收电磁波的频率和被接收电磁波的频率相同.
2.如何才能从经过调制的电磁波中得到声音、图像信号？
【提示】 要对接收到的调制信号进行解调，去掉高频成份，只保留声音、图像这些低频信号，即从振荡电流中“检”出声音、图像信号.
1.解调是调制的逆过程
声音、图像等信号频率相对较低，不能转化为电信号直接发射出去，而要将这些低频信号加载到高频电磁波信号上去.将声音、图像信号加载到高频电磁波中的过程就是调制.而将声音、图像信号从高频信号中还原出来的过程就是解调.
2.正确理解调谐的作用
世界上有许许多多的无线电台、电视台及各种无线电信号，如果不加选择全部接收下来，那必然是一片混乱，分辨不清.因此接收信号时，首先要从各种电磁波中把我们需要的选出来，通常叫选台.在无线电技术中利用电谐振达到目的.
3.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，电路必须是闭合的
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.要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程
E.振荡电路的频率越高，产生的电磁波在空间传播越快
【解析】 有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；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；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调制信号中取出来，否则就不能显示，B、C、D正确.
【答案】 BCD
4.有一个LC接收电路，原来接收较低频率的电磁波，现在要想接收较高频率的电磁波，其调节方式应把可动电容器的动片适当________一些.
【解析】 增大LC接收电路的频率，由公式f＝可知应减小电容或电感；把可动电容器的动片适当旋出一些即可.
【答案】 旋出
5.世界各地有许多无线电台同时广播，用收音机一次只能收听到某一电台的播音，而不是同时收听到许多电台的播音，其原因是因为接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的固有频率________，产生了________.
【解析】 选台就是调谐过程，使f固＝f电磁波，在接收电路中产生电谐振，激起的感应电流最强.
【答案】 相同 电谐振
相近概念的辨析技巧
1.调频和调幅：这是调制的两种方式，使电磁波的频率随信号改变的调制方式叫调频；使电磁波的振幅随信号改变的调制方式叫调幅.
2.调制和解调：把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上叫作调制；把低频电信号从高频载波中检出来叫解调，是调制的逆过程.
电 磁 波 家 族
1.电磁波谱
按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就组成了电磁波谱.按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.
2.电磁波家族成员的特性
(1)无线电波：波长较长，主要应用于广播、电视、雷达、微波炉等.
(2)红外线：不能引起人的视觉，热效应作用较强.波长比可见光长，衍射现象明显.所有物体都能辐射红外线，能在云雾、烟尘中传播得较远.主要应用于红外线摇感或红外高空摄影.
(3)可见光：引起人类视觉的部分，万物生长靠太阳.
(4)紫外线：频率比可见光要高，不能引起人的视觉.化学作用较强，应用于杀菌消毒；还有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光.
(5)X射线：频率比紫外线还高，当高速电子流轰击固体时能发出X射线，又叫伦琴射线.穿透力较强.用来检查工业部件的内部有无裂纹或气孔，医学上用于人体透视.
(6)γ射线：频率比X射线还要高，穿透能力更强，主要应用它的穿透能力.
1.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变.(√)
2.γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高.(√)
3.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射.(×)
1.为什么超远程无线电利用无线电波中的长波波段，而雷达利用微波波段？
【提示】 根据波的衍射特性，波长越长，越容易绕过障碍物，所以超远程无线电利用长波波段.微波波长短，传播时直线性好，雷达正是利用了微波直线传播性好的特点.
2.红外体温计不用与人体接触便可以迅速测量体温，如图3-3-3所示，你知道它的工作原理吗？
图3-3-3
【提示】 根据体温越高，辐射红外线越强的原理.
1.电磁波的共性
(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义.
(2)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.
(3)它们的传播都不需要介质.
(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性.
2.电磁波的个性
(1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短穿透能力越强.
(2)同频率的电磁波，在不同介质中速度不同.不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小.
(3)产生机理不同
无线电波
振荡电路中电子周期性运动产生
红外线、可见光和紫外线
原子的外层电子受激发后产生
X射线
原子的内层电子受激发后产生
γ射线
原子核受激发后产生
(4)用途不同：无线电波用于通信和广播，红外线用于加热和遥感技术，紫外线用于杀菌消毒，X射线应用于医学上的X光照片，γ射线检查金属部件的缺陷等.
6.无线电波的中波波长范围为200～3 000 m.求该波段的频率范围.
【解析】 根据频率公式f＝得f1＝＝ Hz＝1.5×106 Hz，f2＝＝ Hz＝1.0×105 Hz，即该波段的频率范围为1.0×105～1.5×106 Hz.
【答案】 1.0×105～1.5×106 Hz
7.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)用理疗“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
【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的伤害，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，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，因此选择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.
【答案】 (1)D (2)C (3)E
巧记电磁波谱的性质
1.电磁波谱中都是电磁波，在真空中传播速度相等，都等于光速；
2.电磁波谱中都是波，具有波的一切特性.例如，反射、折射、干涉、衍射等；
3.由于频率和波长不同，各自特性又有所不同，波长越长衍射现象越明显，频率越高能量越大.
