2020-2021学年物理人教版(2019)选择性必修第二册：4.3 无线电波的发射和接收

课时素养评价
十四无线电波的发射和接收
(25分钟·60分)
一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)
1.许多老人散步时,手里拿着如图带有天线的收音机,这根天线的主要功能是
( )
A.接收电磁波
B.发射电磁波
C.放大声音
D.接收声波
【解题指南】解答本题要注意两点:
(1)明确收音机的功能,明确收音机只具有接收电磁波的功能;
(2)收音机内部具有调谐、检波和音频放大的功能。

【解析】选A。

收音机的天线是接收空间电磁波的装置,不能接收声波;收音机不能发射电磁波,放大声音利用的是功放装置;故A正确,B、C、D错误。

2.我国近日建成了世界上首个民用极低频大功率电磁波发射台,其探测半径达数千公里,探测深度达十公里,形成了可覆盖我国领土和领海
的高信噪比极低频电磁波信号源,为了使需要传递的信息(如声音、图
像等)装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.解调
【解析】选C。

根据调谐、调制、解调的定义易知选项C正确。

3.移动电话是现代人们最常用的通信工具之一,用移动电话与其他用
户通话时要靠如图所示的基站来转接,城市中高大建筑物上常常可以
看到图中移动通信的基站。

关于移动电话的下列说法正确的是(
A.当两部移动电话相距较近时可不通过基站转接而直接通话
B.移动电话是利用无线电波进行通信的
C.移动电话利用光纤传送信号
D.移动电话内部有信号的调谐和解调电路过程,但是不需要用高频振
荡电流进行调制
【解析】选B。

移动电话是利用电磁波来传递信息的,而且必须通过基
站来转接,故A、C错误,B正确;移动电话既要拨打电话又要接通电话,
相当于一台电磁波发射机和一台电磁波接收机,把电磁波发射出去时
需要对信号进行调制,作为接收端时需要对接收的信号进行调谐和解
调,故D错误。

4.在无线电波广播的接收中,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.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
【解析】选A。

在接收的过程中先进行调谐,选出需要的调制好的高频
电磁波,由于在传播过程中,电磁波的能量有一定的衰减,对高频信号
进行放大,用检波电路把音频信号从高频振荡电流上卸载下来,再对音
频进行放大,故A正确。

【补偿训练】
转换电视频道,选择自己喜欢的电视节目,称为( A.调幅 B.调频 C.调制 D.调谐
【解析】选D。

选择电视频道是调整谐振电路的频率与待选定频道信号
的频率一致,从而产生电谐振,这是调谐的过程。

5.WiFi的实质就是把有线网络信号转换成无线信号, 关于WiFi无线
信号的传播,下列叙述正确的是(
A.WiFi信号频率越高,越难沿直线传播
B.WiFi信号频率越高,越易沿直线传播
C.WiFi信号在各种介质中传播波长恒定
D.WiFi信号可以被手机直接接收
【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,不易沿地面传播,而跟光的传播相似,沿直线传播,故B对,A错;电
磁波在不同介质中传播时,频率不变,而传播速度改变,由v=λf,可判
断波长改变,C错; WiFi信号是频率很大的电磁波,被手机接收需要调
谐和解调的过程,D错误。

6.关于高频电视信号的发射和接收,下列说法中不正确的是(
A.为了使振荡电路有效地向空间辐射能量,必须是闭合电路
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,必须要有解调过程
【解析】选A。

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信号中取出来,否则就不能显
示。

故A错误,B、C、D正确。

【补偿训练】
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。

比较有效地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
能把电磁波发送得更远。

而调谐电路是在接收端需要的电路。

综上所述,B正确。

二、计算题(本题共2小题,共24分。

要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
7.(12分)某收音机接收电路的电感为L=10-3mH,为了接收波长为500 m 的电磁波,其电容器的电容C应调到多少?
【解析】该电磁波的频率为
f== Hz=6×105 Hz
那么该电路的固有频率也应调到f=6×105 Hz
由f=代入数据得C≈7.04×10-2μF。

★答案★: 7.04×10-2μF
8.(12分)某收音机接收电磁波的波长范围在577 m和182 m之间,该收音机LC回路的可变电容器的动片全部旋出时,回路总电容为39 pF,试分析:(计算结果保留三位有效数字)
(1)动片全部旋出时,对应收音机接收电磁波的波长为多大?此LC回路的线圈的自感系数为多少?
(2)该收音机LC回路的可变电容器的动片完全旋入时,电容器的电容为多大?
【解析】(1)由λ=c·T,T=2π可得λ=2πc
动片完全旋出时,电容器极板正对面积最小,对应电容器的电容最小,因此,对应接收电磁波的波长最小,为182 m,此时电容器的电容为C=39
pF
由上面关系式可导出L=
代入数据可求出L≈0.239 mH。

(2)由λ=2πc得=
所以C max=C min=×39 pF≈392 pF。

★答案★:(1)182 m 0.239 mH (2)392 pF
(15分钟·40分)
9.(7分)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电台信号,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输入后面电路,故A正确,B、C、D均错误。

【补偿训练】
下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因说法正确的是(
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时波长才能不变
D.经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号传递过去
【解析】选A。

经过高频调制后的电磁波的能量更强,抗干扰能力更强,
能够传播的距离更远,A正确;经过调制后的电磁波在空间传播的速度
接近光速,故B错误;由c=λf,频率越高,波长越短,C错误;不经过调制
的电磁波也能携带信息,但是其传播的信号能量小,D错误。

10.(7分)无线充电器是指不用传统的充电线连接到需要充电的终端设
备上的充电器。

无线充电系统主要采用电磁感应原理,通过线圈进行能
量耦合实现能量的传递。

所谓能量耦合是指两个或两个以上的电路元
件的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响,并通过相互作用从一
侧向另一侧传输能量的现象。

除此之外,无线充电中还涉及磁场共振原
理,以及其他的一些交流感应技术。

根据上述描述,下列认识合理的是(
A.无线充电系统所涉及的电磁感应原理最早是由奥斯特发现的
B.变压器是一种典型的能量耦合应用
C.无线充电器的优点之一是充电过程中没有电能量损失
D.无线充电器充电的时候发射端和接收端的交流电频率是不同的
【解析】选B。

无线充电系统所涉及的电磁感应原理最早是由法拉第发
现的,选项A错误;变压器是一种典型的能量耦合应用,选项B正确;采
用电磁感应技术实现无线充电的优点是原理简单,适合短距离充电,但
需特定的摆放位置才能精确充电,所以在充电过程中有电能量损失,选
项C错误;根据电磁感应原理,无线充电器充电的时候发射端和接收端
的交流电频率是相同的,选项D错误;故选B。

11.(7分)(多选)如图为一个调谐接收电路,(a)、(b)、(c)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A、C、D。

C1、L1振荡电路通过电谐振会产生调幅电流,即
i1,A正确,B错误;L2中由于电磁感应,产生的感应电流的图像是同(a)
图相似的,但是由于L2和二极管D串联,所以L2中的电流图像应是i2,C
正确;通过D的电流,高频成分由C2流过,所以i3是流过耳机的电流图
像,D正确。

12.(19分)图中A为某火箭发射场,B为山区,C为城市。

发射场正在进
行某型号火箭的发射试验。

为了转播火箭发射的实况,在发射场建立了
发射台用于发射广播与电视信号。

已知传输无线电广播所用的电磁波
波长为550 m,而传输电视信号所用的电磁波波长为0.566 m,为了不让
山区挡住信号的传播,使城市居民能收听和收看火箭发射的实况,必须
通过建在山顶上的转发站来转发_______
_________(选填“无线电广播信号”或“电视信号”)。

这是因为__________。

【解析】从题中知,传输无线电广播所用电磁波波长为550 m,根据发生明显衍射现象的条件,已知该电磁波很容易发生衍射现象,绕过山坡而传播到城市所在的C区,因而不需要转发装置。

电视信号所用的电磁波波长为0.566 m,其波长很短,衍射现象很不明显,几乎沿直线传播,能传播到山顶却不能传播到城市所在的C区,要想使信号传到C区,必须通过建在山顶的转发站来转发。

★答案★:电视信号电视信号波长短,沿直线传播,受山坡阻挡,不易衍射
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