人教版高中物理选修3-4第十四章第3节

高中物理学习材料
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第3节电磁波的发射和接收
1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有两个特点：第一，要有________________ 的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大．第二，应采用____________，振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间．实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫做________，线圈的另一端与高高地架在空中的________相连．
2．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做________，调制的方法有两种，一种是调幅(AM)，使高频电磁波的________随信号的强弱而改变；另一种是调频(FM)，使高频电磁波的________随信号的强弱而改变．
3．当接收电路的________________跟收到的电磁波的________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．使接收电路产生____________的过程叫做调谐．4．使声音或图象信号从接收到的________________中还原出来，这个过程是调制的逆过程，叫做解调．
5．转换电视频道，选择电视节目，称为()
A．调谐B．调制
C．调频D．调幅
6．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
概念规律练
知识点一电磁波的发射
1．为了增大无线电台向空间辐射无线电波的能力，对LC振荡电路结构可采取下列的哪些措施()
A．增大电容器极板的正对面积
B．增大电容器极板的间距
C．增大自感线圈的匝数
D．提高供电电压
2．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．减小电容器两极板的正对面积
D．在电容器两极板间加入电介质
知识点二电磁波的接收
3．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
4．要接收到载有信号的电磁波，并通过耳机发出声音，在接收电路中必须经过下列过程中的()
A．调幅B．调频C．调谐D．解调
方法技巧练
f＝
1
2πLC
的应用技巧
5．某收音机接收电磁波的波长范围在182 m～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．
6．一台无线电接收机，当接收频率为535 kHz的信号时，调谐电路里电容器的电容是360 pF.如果调谐电路里的电感线圈保持不变，要接收频率为1 605 kHz的信号时，调谐回路里电容器的电容应改变为()
A．40 pF B．120 pF
C．1 080 pF D．3 240 pF
1．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，除了用敞露空间的电路，还有()
A．增大电容器极板间的距离
B．减小电容器极板的面积
C．减小线圈的匝数
D．采用低频振荡电流
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．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．关于调制器的作用，下列说法正确的是()
A．调制器的作用是把低频声音信号加载到高频信号上去
B．调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的振幅上去
C．调制器的作用可以是把低频信号的信号加载到高频信号的频率上去
D．调制器的作用是将低频声音信号变成高频信号，再放大后直接发射出去
4．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波长不变
D．经过调制后的电磁波在空间传播波长改变
5．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
6．在LC振荡电路的电容器两极板距离减小后与某一外来电磁波发生电谐振，那么LC 振荡电路原来的周期T1与外来的电磁波的周期T2的关系是()
A．T1>T2 B．T1<T2
C．T1＝T2D．都有可能
7．一台最简单的收音机，除了接收天线和扬声器外，至少还必须具备下列哪几个单元电路()
A．调谐电路B．调制电路
C．振荡电路D．检波电路
8．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 回路
B．天线处于变化的电场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC回路
C．天线只是有选择地接收某电台的信号，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
9．关于无线电波的传播，下列说法正确的是()
A．发射出去的电磁波，可以传到无限远处
B．无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流
C．波长越短的电磁波，越接近直线传播
D．移动电话是利用无线电波进行通信的
10．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．电磁波在各种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
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案
11.请你将正在放音的收音机，放入一个真空罩和一个金属网中，观察收音机的音量变化．
(1)当把收音机放入真空罩内(在收音机外壳撒一些泡沫小球)时，我们会看到泡沫小球
________(选填“会”或“不会”)跳动，但是________(选填“会”或“不会”)听到声音，此实验说明________．
(2)当把收音机放入一个金属网中时，我们将________(选填“会”或“不会”)听到声音，
若将正在放音的录音机放入金属网中则________(选填“会”或“不会”)听到声音，原因是__________________．(提示：金属网有屏蔽电磁波的作用)
12．有波长分别为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产生的振荡电流最强？
(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？
第3节 电磁波的发射和接收
课前预习练
1．足够高 开放电路 地线 天线 2．调制 振幅 频率
3．固有频率 频率 电谐振 4．高频电流
5．A [转换频道是为了使电视的接收电路的频率与某电台的频率相同，产生电谐振，故为调谐．]
6．D [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．]
课堂探究练
1．B [要增大无线电台向空间辐射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，由f ＝
1
2πLC
知，可减小L 和C 以提高f ，要减小L 可采取减少线圈匝数，向外抽出铁芯的办法，要减小C 可采取增大极板间距，减小正对面积，减小介电常数的办法，故B 正确，A 、C 、D 错误．]
点评 发射无线电波的能力与电磁振荡的频率成正比．电磁振荡的频率为f ＝1
2πLC
.
2．BD [由λ＝c/f 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 ＝1
2πLC
可知，要减小f ，就必须增大平行板电容器的电容C 或电感L ；由C ＝εS/4πkd
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．
点评 电磁波的传播速度为光速，速度、波长与频率的关系为λ＝c
f
.]
3．AD [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 .]
点评 (1)电谐振就是电磁振荡中的“共振”．
(2)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． 4．CD [接收电路中必须通过调谐接收到载有信号的电磁波，再通过解调得到声音信号．] 点评 要正确理解无线电波发射和接收的各个操作过程的意义． 5．5.2×105 Hz ～16.5×105 Hz (2)392 pF
解析 (1)由λ＝c f 得f ＝c
λ
，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
5.2×105 Hz ～1
6.5×105 Hz .
(2)动片完全旋出时，电容最小C 1＝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C 2，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 ＝c λ＝12πLC ，得 C 2C 1＝λ2
λ1.
故C 2＝λ22
λ21C 1＝(577182
)2×39 pF ＝392 pF .
方法总结 (1)对电磁波来说，前面所学的v ＝λ
T
＝fλ等公式仍然成立．(2)收音机的波段
是指：在可调节范围内能够使该收音机LC 振荡电路达到电谐振的电磁波波长范围．
6．A [由f ＝12πLC
得，f 1f 2＝L 2C 2
L 1C 1
f1＝535×103＝
1
2πC1L0
①
f2＝1 605×103＝1
2πC2L0
②
①②得，
535
1 605＝
C2
C1
又C1＝360 pF，得C2＝40 pF]
方法总结(1)充分利用公式f＝1
2πLC
；
(2)当调谐回路的频率与接收到的电磁波的频率相同时，发生电谐振．课后巩固练
1．ABC[实行开放电路和提高辐射频率是发射电磁波的两种有效方法．由f＝
1
2πLC
、
C＝εS
4πkd可知，A、B、C选项正确．]
2．A
3．ABC[调制器的作用是把低频声音信号加载到高频振荡信号上去，如果高频信号的振幅随低频信号的变化而变化，则是调幅；如果高频信号的频率随低频信号的变化而变化，则是调频．由于低频信号不利于直接从天线发射，所以需要将低频信号加载到高频信号上去．] 4．AD[调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡上去，频率越高，传播信息能力越强，A对；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，D对．]
5．ACD[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．]
6．B[由T＝2πLC和C＝εS
4πkd可知，当d减小时，T增大．则T1<T2.] 7．AD[简单的收音机是电磁波的接收装置，因此需要有调谐电路和检波电路．]
8．A[根据无线电波的接收原理，可知A正确．]
9．BCD[无线电波在传播过程中，遇到障碍物就被吸收一部分，遇到导体，会在导体内产生涡流(同频率的振荡电流)，故A错、B正确．波长越短，传播方式越接近光的直线传播，移动发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段．故C、D正确．]
10．BD[该题考查无线电波的用途和特点．
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3 600 km 高的地方，用它作微波中继站，只要有三颗，就能覆盖全球，D正确．]
11．(1)会不会电磁波可以在真空中传播到收音机，但是收音机发出的声波必须通过介质才能传播出来
(2)不会会电磁波被金属网罩屏蔽，因此收音机无法收到信息．但是录音机发出的声波可以顺利传播出来．
12．(1)波长为397 m的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强
(2)旋出一些
解析(1)根据公式f＝c
λ，设波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波的频率分别为f1、f2、f3则有
f1＝c
λ1＝
3.0×108
290Hz≈1 034 kHz
f2＝c
λ2＝
3.0×108
397Hz≈756 kHz
f3＝c
λ3＝
3.0×108
566Hz≈530 kHz
所以波长为397 m的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强．
(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．。