高二物理人教版选修3-4学案 第十四章 3 电磁波的发射和接收 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高二物理人教版选修3-4学案 第十四章 3 电磁波的发射和接收 Word版含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 834.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-10-20 14:37:51 | ||
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文档简介
3 电磁波的发射和接收
1895年，一位年轻的意大利人马可尼(公元1874－1937年)发明了无线电通信技术．从此，携带人类信息的电磁波开始在空间自由旅行，人们不必依赖电线，就可以在遥远的地方互通信息．电视台发射电视信号为什么要建高耸入云的发射塔呢？
提示：电视信号要有效地发射出去，必须采用高频开放电路，电磁波的波长比较短，以直线传播为主，遇到障碍物会被阻挡，所以发射天线要架得高一些．
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．收音机调台时就是通过转动动片，改变动片与静片的正对面积，从而实现选台目的的，你知道这是如何实现的吗？
提示：这是一个可变电容器．两组铝片之间是互相绝缘的，动片旋入得越多，正对面积越大，电容也就越大．它是振荡电路的一部分，由振荡电路周期T＝2π知，调节电容C，可以改变振荡周期．当LC回路振荡频率与待接收的电磁波频率相同时，产生电谐振，从而将需要的电台信号选出来．
【例1】 为了使需要传递的信息(如声音、图像等)加载在电磁波上发射到远方，必须对振荡电流进行( )
A．调谐 B．放大
C．调制 D．检波
【导思】 声音与图像信号的频率很低，不满足直接发射的条件，只有高频电磁波才能有效地向外发射．
【解析】 1.把低频信号加到高频电磁波上去的过程叫调制．
2．调制有调幅和调频两种．
【答案】 C
要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是( B )
A．增加辐射波的波长
B．使振荡电容的正对面积足够小
C．尽可能使电场和磁场分散开
D．增加回路中的电容和电感
解析：理论证明，电磁波发射本领(功率)与f成正比，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，只有B符合题意．
考点二 电磁波的接收
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：当接收电路的固有频率跟接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，这种现象叫做电谐振．电谐振是电磁振荡中的“共振现象”．
3．调谐：接收电路的固有频率可以在一定范围内连续改变，将接收电路的频率调节到与需要接收的某个频率的电磁波相同，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐．
(1)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．
(2)收音机的选台相当于通过改变电容C来改变接收频率，波段转换相当于通过改变自感系数L来改变接收频率．
4．解调(检波)：使声音或图像信号从高频电流中还原出来，叫做解调．解调是调制的逆过程，调幅波的解调也叫检波．
5．电磁波的接收：天线接收到的所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经检波取出携带的信号，放大后再还原成声音或图像的过程．
6．无线电波及波段划分：无线电技术中把波长大于1 mm
(频率低于300 GHz)的电磁波称为无线电波．并按波长(频率)把无线电波分为若干波段．不同波段的无线电波的传播特点不一样，发射、接收所用的设备和技术也不同，因此有不同的用途．
【例2】 (多选)下图甲为一个调谐检波电路，图乙、丙、丁为电路中的电流随时间变化的图象，则( )
A．i1是L1中的电流图象
B．i1是L2中的电流图象
C．i2是L2中的电流图象
D．i3是流过耳机的电流图象
【导思】 L1与C1组成调谐电路，电流的图象应为完整的波形图象，而L2与二极管、电容器组成解调电路，i－t的图象应为i2.
【解析】 ①L2中由于电磁感应，产生的感应电动势的图象是同乙图相似的，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中的电流应选丙图．故应选A、C、D.
②此接收电路是最简单的一种收音机电路．
【答案】 ACD
(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( CD )
A．增加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
解析：
重难疑点辨析
无线电波的分类及传播特点
波长大于1 mm(频率低于300 GHz)的电磁波叫无线电波，无线电波可以分为若干波段，不同波段的无线电波的传播特点不一样．发射和接收所用的设备和技术也不相同，因此有不同的用途，见下表.
【典例】 波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波同时传向收音机的接收天线，当把收音机的调谐电路的频率调到756 kHz时：
(1)哪种波长的无线电波在收音机中激起的感应电流最强？
(2)如果想接收到波长为290 m的无线电波，应该把调谐电路中可变电容器的动片旋进一些，还是旋出一些？
【解析】 (1)根据公式f＝得
f1＝＝ Hz≈1 034 kHz，
f2＝＝ Hz≈756 kHz，
f3＝＝Hz≈530 kHz.
所以波长为397 m的无线电波在收音机中激起的感应电流最强．
(2)要接收波长为290 m的无线电波，应增大调谐电路的固有频率，因此，应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些．
【答案】 (1)波长为397 m的无线电波 (2)旋出一些
(1)电视机、收音机接收的都是无线电波，对无线电波来说，前面所学的v＝＝λf等公式仍然成立．
(2)当调谐电路的固有频率等于接收电磁波的频率时，才能发生电谐振，此时无线电波在收音机中激起的感应电流最强，能比较好地接收信号．
1．把经过调制的高频电流变为调制信号电流的过程叫( D )
A．调幅 B．调频
C．调谐 D．检波
2．关于无线电广播发射过程中的振荡器的作用，下列说法正确的是( A )
A．振荡器的作用是产生等幅高频信号
B．振荡器的作用是产生低频音频信号
C．振荡器的作用是产生高频音频信号
D．振荡器的作用是产生等幅低频信号
3．在无线电广播的接收中，调谐和检波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→检波→音频放大
B．检波→高频放大→调谐→音频放大
C．调谐→音频放大→检波→高频放大
D．检波→音频放大→调谐→高频放大
4．以下说法中正确的是( D )
A．电视和录音机都能接收电磁波
B．无线电广播用长波
C．电视使用短波
D．kHz表示千赫，MHz表示兆赫
解析：录音机的工作原理是把磁带里含有的磁信号还原为声音，与接收电磁波毫无关联；电磁波里的长波不用作无线电广播，只有中、短波才用作无线电广播；电视的传播使用微波而不是短波；在收音机里常有符号kHz和MHz，它们分别代表千赫和兆赫．
5．要增大电磁波传播的距离，可以从以下两个方面进行改善：
第一，将发射天线架设得足够高；
第二，提高电磁振荡频率．
1895年，一位年轻的意大利人马可尼(公元1874－1937年)发明了无线电通信技术．从此，携带人类信息的电磁波开始在空间自由旅行，人们不必依赖电线，就可以在遥远的地方互通信息．电视台发射电视信号为什么要建高耸入云的发射塔呢？
提示：电视信号要有效地发射出去，必须采用高频开放电路，电磁波的波长比较短，以直线传播为主，遇到障碍物会被阻挡，所以发射天线要架得高一些．
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．收音机调台时就是通过转动动片，改变动片与静片的正对面积，从而实现选台目的的，你知道这是如何实现的吗？
提示：这是一个可变电容器．两组铝片之间是互相绝缘的，动片旋入得越多，正对面积越大，电容也就越大．它是振荡电路的一部分，由振荡电路周期T＝2π知，调节电容C，可以改变振荡周期．当LC回路振荡频率与待接收的电磁波频率相同时，产生电谐振，从而将需要的电台信号选出来．
【例1】 为了使需要传递的信息(如声音、图像等)加载在电磁波上发射到远方，必须对振荡电流进行( )
A．调谐 B．放大
C．调制 D．检波
【导思】 声音与图像信号的频率很低，不满足直接发射的条件，只有高频电磁波才能有效地向外发射．
【解析】 1.把低频信号加到高频电磁波上去的过程叫调制．
2．调制有调幅和调频两种．
【答案】 C
要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是( B )
A．增加辐射波的波长
B．使振荡电容的正对面积足够小
C．尽可能使电场和磁场分散开
D．增加回路中的电容和电感
解析：理论证明，电磁波发射本领(功率)与f成正比，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，只有B符合题意．
考点二 电磁波的接收
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：当接收电路的固有频率跟接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，这种现象叫做电谐振．电谐振是电磁振荡中的“共振现象”．
3．调谐：接收电路的固有频率可以在一定范围内连续改变，将接收电路的频率调节到与需要接收的某个频率的电磁波相同，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐．
(1)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．
(2)收音机的选台相当于通过改变电容C来改变接收频率，波段转换相当于通过改变自感系数L来改变接收频率．
4．解调(检波)：使声音或图像信号从高频电流中还原出来，叫做解调．解调是调制的逆过程，调幅波的解调也叫检波．
5．电磁波的接收：天线接收到的所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经检波取出携带的信号，放大后再还原成声音或图像的过程．
6．无线电波及波段划分：无线电技术中把波长大于1 mm
(频率低于300 GHz)的电磁波称为无线电波．并按波长(频率)把无线电波分为若干波段．不同波段的无线电波的传播特点不一样，发射、接收所用的设备和技术也不同，因此有不同的用途．
【例2】 (多选)下图甲为一个调谐检波电路，图乙、丙、丁为电路中的电流随时间变化的图象，则( )
A．i1是L1中的电流图象
B．i1是L2中的电流图象
C．i2是L2中的电流图象
D．i3是流过耳机的电流图象
【导思】 L1与C1组成调谐电路，电流的图象应为完整的波形图象，而L2与二极管、电容器组成解调电路，i－t的图象应为i2.
【解析】 ①L2中由于电磁感应，产生的感应电动势的图象是同乙图相似的，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中的电流应选丙图．故应选A、C、D.
②此接收电路是最简单的一种收音机电路．
【答案】 ACD
(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( CD )
A．增加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
解析：
重难疑点辨析
无线电波的分类及传播特点
波长大于1 mm(频率低于300 GHz)的电磁波叫无线电波，无线电波可以分为若干波段，不同波段的无线电波的传播特点不一样．发射和接收所用的设备和技术也不相同，因此有不同的用途，见下表.
【典例】 波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波同时传向收音机的接收天线，当把收音机的调谐电路的频率调到756 kHz时：
(1)哪种波长的无线电波在收音机中激起的感应电流最强？
(2)如果想接收到波长为290 m的无线电波，应该把调谐电路中可变电容器的动片旋进一些，还是旋出一些？
【解析】 (1)根据公式f＝得
f1＝＝ Hz≈1 034 kHz，
f2＝＝ Hz≈756 kHz，
f3＝＝Hz≈530 kHz.
所以波长为397 m的无线电波在收音机中激起的感应电流最强．
(2)要接收波长为290 m的无线电波，应增大调谐电路的固有频率，因此，应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些．
【答案】 (1)波长为397 m的无线电波 (2)旋出一些
(1)电视机、收音机接收的都是无线电波，对无线电波来说，前面所学的v＝＝λf等公式仍然成立．
(2)当调谐电路的固有频率等于接收电磁波的频率时，才能发生电谐振，此时无线电波在收音机中激起的感应电流最强，能比较好地接收信号．
1．把经过调制的高频电流变为调制信号电流的过程叫( D )
A．调幅 B．调频
C．调谐 D．检波
2．关于无线电广播发射过程中的振荡器的作用，下列说法正确的是( A )
A．振荡器的作用是产生等幅高频信号
B．振荡器的作用是产生低频音频信号
C．振荡器的作用是产生高频音频信号
D．振荡器的作用是产生等幅低频信号
3．在无线电广播的接收中，调谐和检波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→检波→音频放大
B．检波→高频放大→调谐→音频放大
C．调谐→音频放大→检波→高频放大
D．检波→音频放大→调谐→高频放大
4．以下说法中正确的是( D )
A．电视和录音机都能接收电磁波
B．无线电广播用长波
C．电视使用短波
D．kHz表示千赫，MHz表示兆赫
解析：录音机的工作原理是把磁带里含有的磁信号还原为声音，与接收电磁波毫无关联；电磁波里的长波不用作无线电广播，只有中、短波才用作无线电广播；电视的传播使用微波而不是短波；在收音机里常有符号kHz和MHz，它们分别代表千赫和兆赫．
5．要增大电磁波传播的距离，可以从以下两个方面进行改善：
第一，将发射天线架设得足够高；
第二，提高电磁振荡频率．