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第三章 电磁振荡 电磁波
第三章 电磁振荡 电磁波
开放
振荡频率
大
运载信号
调幅
调频
天波
直线传播
地球
电离层
直线
振荡电流
电磁波
相等
电谐振
调谐
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突破疑难·讲练提升第4节 无线电波的发射、传播和接收
[随堂检测]
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：选ACD．电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制．为了有效地向外发射电磁波，必须用开放电路发射，A、C、D正确；而产生电谐振的过程是在接收无线电波，B不正确．
2．下列对无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是( )
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的波长才能不变
D．经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的讯号传递过去
解析：选A．调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡电流上去，频率越高，传播信息的能力越强，A对，D错；电磁波在空气中以接近光速传播，B错；由v＝λf，知波长与波速和传播频率有关，C错．
3．(多选)关于无线电波的发射和接收，下列说法中正确的是( )
A．为了将讯号发射出去，先要进行解调
B．为了从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，就要进行调谐
C．为了从高频电流中取出所携带的声音信号，就要进行调频
D．电感和电容器可以组成调谐电路
解析：选BD．无线电波发射时需进行调制，接收时需进行解调，故B、D正确．
4．(多选)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( )
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．将线圈的铁芯取走
解析：选CD．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C、D正确．
5．雷达是利用电磁波来测定物体的位置和速度的设备，它可以向一定方向发射不连续的电磁波，当遇到障碍物时要发生反射．雷达在发射和接收电磁波时，在荧光屏上分别呈现出一个尖形波．某型号防空雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4 s．现在雷达正在跟踪一个匀速移动的目标，某时刻在雷达监视屏上显示的雷达波形如图甲所示，30 s后在同一方向上监视屏显示的雷达波形如图乙所示．已知雷达监视屏上相邻刻线间表示的时间间隔为10－4 s，电磁波在空气中的传播速度为3×108 m/s，则被监视目标的移动速度最接近( )
A．1 200 m/s B．900 m/s
C．500 m/s D．300 m/s
解析：选C．根据题图甲所示，可知某时刻飞行目标跟雷达距离为x1＝(3×108×4×10－4)/2 m＝0.6×105 m，同理根据题图乙所示算得30 s后飞行目标跟雷达距离x2＝0.45×105 m，则被监视目标的移动速度v＝(x1－x2)/t＝500 m/s.
[课时作业]
一、单项选择题
1．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．电磁波在不同介质中传播波长恒定
D．只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就可把信号传遍全世界
解析：选B．由c＝λf可判定：电磁波频率越高，波长越短，衍射性越差，不宜沿地面传播，而跟光的传播相似，沿直线传播，故B对，A错；电磁波在各种介质中传播时，频率不变，而传播速度改变，由v＝λf，可判断波长改变，C错；由于同步卫星相对地面静止在赤道上空36 000 km高的地方，用它作微波中继站，只要有三颗互成120°的同步卫星，就几乎可覆盖全球，D错．
2．如果收音机调谐电路中是采用改变电容器的方式来改变回路固有频率．当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时，则电容器的最大电容与最小电容之比为( )
A．3∶1 B．9∶1
C．1∶3 D．1∶9
解析：选B．调谐回路固有频率f＝，当接收电磁波的频率为f时，调谐回路发生电谐振，接收电磁波的波长λ＝＝c·2π，可见λ与成正比，因λmax∶λmin＝3∶1，所以Cmax∶Cmin＝9∶1，故选项B正确．
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，通过馈线输送给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，通过馈线输送给LC电路
C．天线只是有选择地接收某台电信号，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
解析：选A．室外天线处于空间变化的电磁场中，天线中产生了感应电流．此电流通过馈线输送给LC电路，此电流中空间各电台信号激起的电流均存在，但只有频率与调谐电路频率相等的电信号对应电流最强，然后再通过解调处理进入后面的电路，故选项A正确，B、C、D错误．
4．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．调谐和检波
C．检波和解调 D．调频和调幅
解析：选B．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．
5．下列说法中正确的是( )
A．发射电磁波要使用振荡器、调谐器和天线
B．接收电磁波要使用天线、调制器、检波器和喇叭
C．电磁波只能传递声音信号，不能传递图像信号
D．电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s
解析：选D．电磁波发射时要把各种信号加载到高频振荡电流上，这个过程叫做调制而不是调谐，调谐的通俗讲法就是选台，它只能发生在接收过程，A、B错误；电磁波中既可含有音频信号也可含有视频信号，它既能传播声音信号，也能传递图像信号，C错误；电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s，D正确．
6．简单的、比较有效的电磁波的发射装置，至少应具备以下电路中的( )
①调谐电路 ②调制电路
③高频振荡电路 ④开放振荡电路
A．①②③ B．②③④
C．①④ D．①②④
解析：选B．比较有效的发射电磁波的装置应该有调制电路、高频振荡电路和开放振荡电路．调制电路是把需要发射的信号装载在高频电磁波上才能发射出去，高频振荡电路能产生高频电磁波，开放振荡电路能把电磁波发送的更远，而调谐电路是在接收端需要的电路．
7．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
解析：选B．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．
二、多项选择题
8．一个LC接收回路，若要从接收较高频率的电磁波变到接收较低频率的电磁波，下列调节正确的是( )
A．增加谐振线圈的匝数
B．在线圈中插入铁芯
C．降低电源电压
D．把可变电容器的动片适当旋进些
解析：选ABD．由f＝，L、C增大时f减小，又由L、C的决定因素可判断A、B、D正确．
9．用一平行板电容器和一个线圈组成LC振荡电路，要增大发射电磁波的波长，可采用的做法是( )
A．增大电容器两极板间的距离
B．减小电容器两极板间的距离
C．减小电容器两极板正对面积
D．在电容器两极板间加入电介质
解析：选BD．由λ＝可知，要增大发射电磁波的波长，必须减小振荡电路的振荡频率f；由f＝可知，在保证L不变时，要减小f，就必须增大平行板电容器的电容C；由C＝可知，要增大C，就必须减小电容器两极板间的距离或在电容器两极板间加入电介质或增大两极板的正对面积．故B、D选项正确．
10．图甲为一个调谐接收电路，图乙、丙、丁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
解析：选ACD．乙图是完整的高频调幅电流，是接收电路中的电流，丙图是经二极管半波整流后的电流，在L2中和D中通过，丁图是通过耳机的低频电流．选项A、C、D正确．
三、非选择题
11．“小灵通”是一种移动通讯工具，它环保、经济．如图所示是随处可见的安装于某楼顶的“小灵通”发射接收信号的装置，其中AB、CD为绝缘支架．AE、BG、CF、DM为四根等长的银白色的金属杆．ON为普通金属杆且比AE长许多，并由较粗的金属线RP直接连接到楼顶边缘的钢筋上，则ON所起的是________作用；________是接收、发射电磁波的天线．
解析：题目以随处可见的“小灵通”发射接收信号的装置为素材，情景性极强．回答时要仔细看图：与电信网相连的部分肯定是接收、发射电磁波的天线．楼顶边缘的钢筋起避雷作用，再根据金属线RP把钢筋与ON相连，不难知道ON的作用．
答案：避雷(针) AE、BG、CF、DM
12．一收音机调谐回路中线圈电感是30 μH，电容器可变，最大电容是270 pF，最小电容是30 pF，求接收的无线电波的波长范围多大？
解析：由T＝2π可知电磁波的周期变化范围；
由λ＝T·c进一步确定波长范围．
因为T＝2π
所以Tmax＝2πs＝18π×10－8 s
Tmin＝2πs＝6π×10－8 s
又因为λ＝cT
所以λmax＝3×108×18π×10－8 m＝169.6 m
λmin＝3×108×6π×10－8 m＝56.5 m
故56.5 m≤λ≤169.6 m.
答案：56.5 m～169.6 m
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考资源网第一时间更新名校试题,30个省市区资源一网打尽!课件、教案、学案、素材、论文种类齐全第4节 无线电波的发射、传播和接收
1.知道什么样的电磁振荡电路有利于向外发射电磁波． 2．了解无线电波的发射过程和调制的简单概念，了解调谐及无线电波接收的基本原理．
一、无线电波的发射
1．有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点
(1)振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的开放空间中，才能有效地把电磁场的能量传播出去．
(2)要有足够高的振荡频率：频率越高，发射电磁波的本领越大．
2．电磁波的载波与调制
(1)载波：发射电磁波是为了传递信号，将需要传递的信号加载在高频等幅电磁波上，发射出去，用来运载信号的高频等幅波通常叫做载波．
(2)调制：把信号“加”到载波上的过程叫调制，通常有两种方式：一种是使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅，另一种是使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频．
二、无线电波的传播
无线电波通常有三种传播途径：地波、天波和直线传播．
1．地波：是沿地球表面空间传播的无线电波．在无线电技术中，通过采用地波的形式传播长波、中波和中短波．
2．天波：是依靠电离层的反射来传播的无线电波．短波最适合采用天波的形式传播．
3．直线传播：微波又叫超短波，它既不能以地波的形式传播，又不能依靠电离层的反射以天波的形式传播，微波的传播形式跟光一样，是沿直线传播的，这种沿直线传播的电磁波叫做空间波或视波．
三、无线电波的接收
1．无线电波的接收原理：电磁波在传播过程中如果遇到导体，会在导体中感应出振荡电流，空中用来接收电磁波的导体叫做接收天线．
2．电谐振与调谐
(1)电谐振：当振荡电路的固有频率跟传播来的电磁波的频率相等时，电路里激起的感应电流最强的现象，它相当于机械振动中的共振．
(2)调谐：使接收电路产生电谐振的过程．
(3)调谐电路：能够调谐的接收电路．
调制与调谐有什么不同？
提示：调制是发射过程将信号加到载波上，调谐是把调谐接收电路的频率调节到与需要接收的某个电磁波的频率相同，使接收电路产生电谐振，取出信号．
无线电波发射过程的理解
1．开放电路的认识
有效发射电磁波，电磁波的频率必须足够大，而且要采用开放电路．
采用开放电路，使振荡电路的电磁场必须尽可能地分布到较大的空间．天线和地线也可组成开放电路．
2．电磁波的发射与调制
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做调制．调制的装置如图所示．
(1)调幅：使高频振荡的振幅随信号而改变叫调幅．调幅作用如图．
甲：声音信号的波形．乙：高频等幅振荡电流的波形．丙：经过调幅的高频振荡电流的波形．
(2)调频：使高频振荡的频率随信号而改变叫调频．
调频的作用如图所示．
调频的作用
甲：声音信号的波形．乙：高频等幅振荡电流的波形．丙：经过调频的高频振荡电流的波形．
(3)电磁波的发射方框图如图所示．
当振荡电路变成开放电路时，由于匝数减少，则自感系数减小．由于正对面积减小，距离增大，电容器的电容减小，由f＝可知，频率增大，因此辐射本领增强．
(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．如果用敞露空间的电路后，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
[解析] 有效发射电磁波的条件是高频率和开放电路，要提高频率，由f＝可知，减小L或减小C，L与线圈匝数及有无铁芯等有关，C＝，与εr、S、d有关，分析可知A、B、C正确．
[答案] ABC
从必须采用开放电路以及提高电磁波的频率两方面入手分析，通过频率公式和电容公式判断．
无线电波的传播方式与接收
1．电磁波的传播方式及特点
无线电技术中使用的电磁波叫无线电波，主要的传播方式有地波、天波和空间波三种．
传播形式 适合的波段 特点
地波 沿地球表面空间传播 长波、中波中短波 衍射能力较强
天波 靠大气中电离层的反射传播 短波 反射能力较强
空间波 沿直线传播 超短波和微波 穿透能力较强
2.对电谐振、调谐的理解
(1)当接收电路的固有频率跟需要接收的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最大，这种现象叫电谐振．可从能量观点理解电谐振，当接收电路的固有频率与某一电磁波的频率相同时，接收电路中获得的能量最大，引起的电磁振荡最剧烈，这一点与机械振动中的共振是一样的．
(2)调谐电路的固有频率可以在一定范围内改变，将调谐电路的频率调节到与需要接收的某个电磁波的频率相同，使接收电路产生电谐振，这个过程叫调谐．
收音机一般是通过改变电容来调谐，而电视机一般通过改变电感来调谐．
(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
[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，只不过频率跟谐振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．
[答案] AD
在波的特性上，电磁波同机械波一样，具有反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应等特性．而且，产生明显的衍射条件是：只有当障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长小时，才会产生明显的衍射现象．
电磁波的发射与接收
某收音机接收电磁波的波长范围在182～577 m之间，该收音机调谐电路的可变电容器的动片完全旋出时，回路的电容为39 pF.求：
(1)该收音机接收电磁波的频率范围；
(2)该收音机的可变电容器动片完全旋入定片间，回路中的电容是多大？
[思路点拨] 本题最重要的是搞清楚振荡周期与电磁波的波长对应关系．
[解析] (1)由λ＝得f＝，c为真空中的光速，代入数据可解得其电磁波的频率范围为5．2×105Hz～16.5×105Hz.
(2)动片完全旋出时，电容最小C1＝39 pF，其振荡周期最小，对应接收的电磁波的波长最短为λ1＝182 m
动片完全旋入时，电容最大，设其为C2，其振荡周期最大，对应接收的电磁波的波长最长为λ2＝577 m
由f＝＝，得 ＝
故C2＝eq \f(λ,λ)C1＝×39 pF＝392 pF.
[答案] (1)5.2×105Hz～16.5×105Hz (2)392 pF
收音机的调谐电路，通过改变可变电容器的电容来改变调谐电路的频率，使它跟我们要接收的电磁波的频率相同，由于电谐振现象，只有这个频率的电磁波才在调谐电路中激起较强的感应电流，而其他频率的电磁波激起的感应电流都非常弱．
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