2018-2019版高中物理 第3章 電磁場與電磁波 3.3 無線電通信 3.4 電磁波家族學(xué)案 滬科版選修3-4.doc
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3.3 無線電通信 3.4 電磁波家族 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解無線電波的發(fā)射、傳播和接收過程.2.知道調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧、檢波等概念.3.了解電磁波譜的組成及其各波段的主要特征和主要作用. 1.無線電廣播信號的發(fā)射過程:首先把要傳遞的聲音信號轉(zhuǎn)變成電信號并通過音頻放大器進(jìn)行放大,成為被加載的低頻信號(填“高”或“低”),然后將此低頻音頻信號通過調(diào)制器加載到由振蕩器產(chǎn)生的等幅的高頻信號上,成為隨音頻信號而改變的高頻信號,再通過高頻放大器進(jìn)行放大,最后通過發(fā)射塔發(fā)射出去. 2.無線電波主要有地波傳播、天波傳播和直線傳播三種方式.中、長波的波長較長,能繞過地球表面上的一般障礙物,即能夠沿著地球表面進(jìn)行傳播,因此采用地波傳播;短波和部分中波的波長較短,難以繞過地球表面上的一般障礙物,但能夠在地面與電離層之間來回反射進(jìn)行傳播,因此采用天波傳播;而微波的波長更短,并且能夠穿透電離層,只能從發(fā)射天線直接傳播到接收天線,因此采用直線傳播. 3.電磁波是一個大家族,把各種電磁波按波長或頻率的大小順序排列起來,就組成了電磁波譜.若按波長由大到小的順序排列劃分為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線六個波段. 一、無線電波的發(fā)射 [導(dǎo)學(xué)探究] 1.廣播電臺的播音是聲音信號,這種信號是怎樣發(fā)射出去的呢? 答案 先將聲音信號轉(zhuǎn)變成電信號,再將此電信號加載到高頻信號上,并進(jìn)行放大,再通過發(fā)射塔發(fā)射出去. 2.你知道無線電波的傳播方式有哪些嗎? 答案 地波、天波和直線傳播等. [知識深化] 1.無線電波的發(fā)射 (1)無線電廣播信號的發(fā)射過程 (2)振蕩器的作用:產(chǎn)生等幅高頻信號 (3)無線電波的調(diào)制 調(diào)制 在電磁波發(fā)射技術(shù)中,使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù) 分類 調(diào)幅(AM) 使高頻電磁波的振幅隨低頻信號的強(qiáng)弱而變化的調(diào)制技術(shù) 調(diào)頻(FM) 使高頻電磁波的頻率隨低頻信號的強(qiáng)弱而變化的調(diào)制技術(shù) 2.無線電波的傳播方式 無線電波的傳播方式與其自身的波長或頻率有關(guān),主要有地波傳播、天波傳播和直線傳播三種方式. [延伸思考] 電臺在發(fā)射聲音信號時,為什么不直接將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栔苯影l(fā)射出去,而是加載到高頻信號中發(fā)射呢? 答案 電臺向外發(fā)射電磁波,要有足夠高的頻率,而聲音信號頻率較低,直接把其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡螅l(fā)射能力較低,而把它加載到高頻信號中后就提高了發(fā)射能力. 例1 (多選)下列對無線電廣播要對電磁波進(jìn)行調(diào)制的原因的說法正確的是( ) A.經(jīng)過調(diào)制后的高頻電磁波向外輻射能量的本領(lǐng)更強(qiáng) B.經(jīng)過調(diào)制后的電磁波在空間傳播得更快 C.經(jīng)過調(diào)制后的電磁波在空間傳播波長不變 D.經(jīng)過調(diào)制后的電磁波在空間傳播波長改變 答案 AD 解析 調(diào)制是把要發(fā)射的信號“加”到高頻等幅振蕩上去,頻率越高,傳播信息能力越強(qiáng),A對;電磁波在空氣中傳播速度不變,B錯;由v=λf知,波長與波速和傳播頻率有關(guān),C錯,D對. 例2 (多選)關(guān)于無線電波的傳播,下列說法正確的是( ) A.發(fā)射出去的電磁波,可以傳到無限遠(yuǎn)處 B.無線電波遇到導(dǎo)體,就可以在導(dǎo)體中激起同頻率的振蕩電流 C.波長越短的電磁波,越接近直線傳播 D.移動電話是利用無線電波進(jìn)行通信的 答案 BCD 解析 無線電波在傳播過程中,遇到障礙物就會被吸收一部分,遇到導(dǎo)體,會在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流(同頻率的振蕩電流),故A錯、B正確.波長越短,傳播方式越接近光的直線傳播,移動電話發(fā)射或接收的電磁波屬于無線電波的高頻段.故C、D正確. 二、無線電波的接收 [導(dǎo)學(xué)探究] 在我們周圍彌漫著各種電臺、電視臺及無線電設(shè)備發(fā)出的電磁波,我們?nèi)粝胧章犇骋浑娕_的廣播時,需要調(diào)節(jié)收音機(jī)的旋鈕選臺,你知道“選臺”的作用嗎? 答案 “選臺”是為了使想收聽的某一電臺發(fā)射的電磁波的頻率與收音機(jī)的接收電路的固有頻率相同. [知識深化] 1.無線電波的接收原理:電磁波在空間的傳播過程中如果遇到導(dǎo)體,就會使導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流,因此,空間中的導(dǎo)體可以用來接收電磁波. 2.電諧振與調(diào)諧 (1)電諧振:當(dāng)接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率相同時,接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)的現(xiàn)象. (2)調(diào)諧:使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程.它使我們從諸多電磁波中挑選出某一頻率的電磁波. 3.檢波:從接收到的高頻振蕩信號中“檢”出所承載的低頻信號的過程. 例3 (多選)關(guān)于電磁波的接收,下列說法正確的是( ) A.當(dāng)處于電諧振時,所有的電磁波仍能在接收電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流 B.當(dāng)處于電諧振時,只有被接收的電磁波才能在接收電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流 C.由調(diào)諧電路接收的感應(yīng)電流,再經(jīng)過耳機(jī)就可以聽到聲音了 D.由調(diào)諧電路接收的感應(yīng)電流,再經(jīng)過檢波、放大,通過耳機(jī)才可以聽到聲音 答案 AD 解析 當(dāng)處于電諧振時,所有的電磁波仍能在接收電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,只不過頻率跟諧振電路固有頻率相等的電磁波,在接收電路中激發(fā)的感應(yīng)電流最強(qiáng).由調(diào)諧電路接收的感應(yīng)電流,要再經(jīng)過檢波(也就是調(diào)制的逆過程)、放大,通過耳機(jī)才可以聽到聲音,故正確答案為A、D. 三、電磁波譜 [導(dǎo)學(xué)探究] 電磁波是一個大家庭,在生產(chǎn)、生活中有廣泛的應(yīng)用,你能舉一些應(yīng)用電磁波的例子嗎? 答案 紅外線攝影、紅外線體溫計、利用紫外線工作的驗鈔機(jī)、微波爐利用微波加熱食物、電視信號的傳播、醫(yī)學(xué)上的透視…… [知識深化] 不同電磁波的特點及應(yīng)用 電磁波譜 無線電波 紅外線 可見光 紫外線 X射線 γ射線 頻率 由左向右,頻率變化為由小到大 真空中波長 由左向右,波長變化為由長到短 特性 波動性強(qiáng) 熱效應(yīng)強(qiáng) 感光性強(qiáng) 化學(xué)作用,熒光效應(yīng)強(qiáng) 穿透 力強(qiáng) 穿透力最強(qiáng) 用途 通信廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航 紅外遙感、遙測、加熱、紅外攝像、紅外制導(dǎo) 照明、照相等 日光燈、殺菌、防偽、治療皮膚病等 檢查、探測、透視、治療 探測、治療 例4 下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運用的物理現(xiàn)象,請將相應(yīng)的字母填寫在運用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上. (1)X光機(jī),________. (2)紫外線燈,________. (3)理療醫(yī)用“神燈”照射傷口,可使傷口愈合得較好.這里的“神燈”是利用______. A.光的全反射 B.紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用 C.紫外線具有殺菌消毒作用 D.X射線的很強(qiáng)的穿透力 E.紅外線具有顯著的熱效應(yīng) F.紅外線波長較長,易發(fā)生衍射 答案 (1)D (2)C (3)E 解析 (1)X光機(jī)是用來透視人體內(nèi)部器官的,因此需要具有較強(qiáng)穿透力的電磁波,但又不能對人體造成太大的傷害,因此采用了X射線,故選擇D. (2)紫外線燈主要是用來殺菌的,因此它應(yīng)用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用,故選擇C. (3)“神燈”又稱紅外線燈,主要是用于促進(jìn)局部血液循環(huán),它利用的是紅外線的熱效應(yīng),使人體局部受熱,血液循環(huán)加快,故選擇E. 1.世界各地有許多無線電臺同時廣播,用收音機(jī)一次只能收聽到某一電臺的播音,而不是同時收聽到許多電臺的播音,其原因是( ) A.因為收聽到的電臺離收音機(jī)最近 B.因為收聽到的電臺頻率最高 C.因為接收到的電臺電磁波能量最強(qiáng) D.因為接收到的電臺電磁波與收音機(jī)調(diào)諧電路的頻率相同,產(chǎn)生了電諧振 答案 D 解析 選臺就是調(diào)諧過程,使f固=f電磁波,在接收電路中產(chǎn)生電諧振激起的感應(yīng)電流最強(qiáng). 2.紅外線、紫外線、無線電波、可見光、γ射線、倫琴射線按波長由大到小的排列順序是( ) A.無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線 B.紅外線、可見光、紫外線、無線電波、γ射線、倫琴射線 C.γ射線、倫琴射線、紫外線、可見光、紅外線、無線電波 D.紫外線、紅外線,γ射線、倫琴射線、無線電波、可見光 答案 A 3.(多選)下列關(guān)于電磁波譜中各電磁波的應(yīng)用情況,說法正確的是( ) A.紅外線的波長比可見光長,可以用來殺菌消毒 B.紫外線的波長比可見光短,可以用來殺菌消毒 C.紅外線的波長比可見光長,可以用來測溫攝影 D.紫外線的波長比可見光短,可以用來測溫攝影 答案 BC 選擇題 1.(多選)關(guān)于無線電波的發(fā)射過程,下列說法正確的是( ) A.必須對信號進(jìn)行調(diào)制 B.必須使信號產(chǎn)生電諧振 C.必須把傳輸信號加到高頻電流上 D.必須使用開放回路 答案 ACD 解析 電磁波的發(fā)射過程中,一定要對低頻輸入信號進(jìn)行調(diào)制,用開放電路發(fā)射. 2.(多選)關(guān)于電磁波的發(fā)射和接收,下列說法中正確的是( ) A.為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量,電路必須是閉合的 B.音頻電流的頻率比較低,不能直接用來發(fā)射電磁波 C.當(dāng)接收電路的固有頻率與收到的電磁波的頻率相同時,接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng) D.要使電視機(jī)的屏幕上有圖像,必須要有檢波過程 答案 BCD 解析 有效發(fā)射電磁波,必須采用開放電路和高頻發(fā)射;一般的音頻電流的頻率較低,不能直接用來發(fā)射電磁波;電磁波接收原理是一種叫電諧振的現(xiàn)象,與機(jī)械振動中的共振有些相似;電視機(jī)顯示圖像時,必須通過檢波過程,把有效的信號從高頻調(diào)制信號中取出來,否則就不能顯示.故A錯誤,B、C、D正確. 3.(多選)關(guān)于電磁波的傳播,下列敘述正確的是( ) A.電磁波頻率越高,越易沿地面?zhèn)鞑? B.電磁波頻率越高,越易沿直線傳播 C.電磁波在各種介質(zhì)中傳播波長恒定 D.只要有三顆同步衛(wèi)星在赤道上空傳遞微波,就可把信號傳遍全世界 答案 BD 解析 該題考查無線電波的用途和特點. 由c=λf可判定:電磁波頻率越高,波長越短,衍射性越差,不宜沿地面?zhèn)鞑?,而跟光的傳播相似,沿直線傳播,故B對,A錯;電磁波在介質(zhì)中傳播時,頻率不變,而傳播速度改變,由v=λf,可判斷波長改變,C錯;由于同步衛(wèi)星相對地面靜止在赤道上空3600km高的地方,用它作微波中繼站,只要有三顆,就能覆蓋全球,D正確. 4.電視機(jī)的室外天線能把電信號接收下來,是因為( ) A.天線處于變化的電磁場中,天線中產(chǎn)生感應(yīng)電流,相當(dāng)于電源,通過饋線輸送給LC回路 B.天線處于變化的電場中,天線中產(chǎn)生感應(yīng)電流,相當(dāng)于電源,通過饋線輸送給LC回路 C.天線只是有選擇地接收某電視臺的信號,而其他電視臺信號則不接收 D.天線將電磁波傳輸?shù)诫娨暀C(jī)內(nèi) 答案 A 解析 根據(jù)無線電波的接收原理,可知A正確. 5.為了使需要傳遞的信息(如聲音、圖像等)加載到電磁波上發(fā)射到遠(yuǎn)方,必須對振蕩電流進(jìn)行( ) A.調(diào)諧 B.放大 C.調(diào)制 D.檢波 答案 C 解析 聲音、圖像信號的頻率很低,不能直接發(fā)射出去,只有高頻電磁波才能向外發(fā)射,所以要用高頻電磁波攜帶著低頻信號才能向外發(fā)射出去,而把低頻信號加到高頻電磁波上的過程叫調(diào)制. 6.(多選)在電磁波譜中,下列說法正確的是( ) A.各種電磁波有明顯的頻率和波長區(qū)域界限 B.γ射線的頻率一定大于X射線的頻率 C.X射線的波長有可能等于紫外線波長 D.可見光波長一定比無線電波的短 答案 CD 解析 X射線和γ射線、X射線和紫外線有一部分頻率重疊,界限不明顯,故C、D選項正確. 7.關(guān)于電磁波的特性和應(yīng)用,下列說法正確的是( ) A.紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng),常用于醫(yī)學(xué)上透視人體 B.過強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康 C.電磁波頻率最大的是γ射線,最容易用它來觀察衍射現(xiàn)象 D.紫外線和X射線都可以使感光底片感光 答案 D 解析 X射線有很高的穿透本領(lǐng),常用于醫(yī)學(xué)透視人體,紅外線沒有,A錯誤;過強(qiáng)的紫外線照射對人的皮膚有害,B錯誤;電磁波中頻率最大的是γ射線,其波長最短,最不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象,C錯誤. 8.在LC振蕩電路的電容器兩極板距離減小后與某一外來電磁波發(fā)生電諧振,那么LC振蕩電路原來的周期T1與外來的電磁波的周期T2的關(guān)系是( ) A.T1>T2 B.T1- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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