高中物理 第三章 電磁振蕩與電磁波 第三節(jié) 電磁波的發(fā)射、傳播和接收學(xué)案（含解析）粵教版選修3-4

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1、第三節(jié)電磁波的發(fā)射、傳播和接收學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)1能說(shuō)出無(wú)線電波的波長(zhǎng)范圍2能說(shuō)出無(wú)線電波的發(fā)射過(guò)程和調(diào)制的簡(jiǎn)單原理3能說(shuō)出什么是調(diào)諧、檢波及無(wú)線電波接收的基本原理重點(diǎn)：無(wú)線電波的發(fā)射和接收的基本原理難點(diǎn)：要有效地發(fā)射電磁波，振蕩電路必須滿足的條件一、無(wú)線電波的發(fā)射1有效地向外發(fā)射電磁波時(shí)，振蕩電路必須具有的兩個(gè)特點(diǎn)（1）要有足夠高的振蕩頻率：頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大（2）振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間，因此，采用開(kāi)放電路2電磁波的調(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(hào)而改變的技術(shù)分類調(diào)幅（AM）使高頻電磁波的振幅隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變的調(diào)制技術(shù)調(diào)頻（FM）使高頻電磁波的頻

2、率隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變的調(diào)制技術(shù)二、無(wú)線電波的接收1原理電磁波在傳播過(guò)程中如果遇到導(dǎo)體，會(huì)使導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流因此，導(dǎo)體可以用來(lái)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(shí)，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)生最強(qiáng)的振蕩電流的過(guò)程3解調(diào)使聲音或圖象信號(hào)從高頻電流中還原出來(lái)的過(guò)程，它是調(diào)制的逆過(guò)程4無(wú)線電波技術(shù)上把波長(zhǎng)范圍是1_mm30_km的電磁波稱做無(wú)線電波，并按波長(zhǎng)把無(wú)線電波分為若干波段：長(zhǎng)波、中波、中短波、短波、微波預(yù)習(xí)交流學(xué)生討論：調(diào)諧電路的可變電容器的動(dòng)片從完全旋出到完全旋入仍接收不到某較低頻率電臺(tái)發(fā)出的信號(hào)，要收到該電臺(tái)的

3、信號(hào)，可采用什么辦法？答案：增加諧振線圈的匝數(shù)；在線圈中插入鐵芯；在線圈兩端并聯(lián)一個(gè)較小的電容器；在電容器兩板間插入電介質(zhì)等方法一、無(wú)線電波的發(fā)射1開(kāi)放電路是如何形成的？答案：在LC振蕩電路中減小電容器的極板面積，增大極板間距，使電容器變成兩條長(zhǎng)的直線，一條豎立在高空成為天線，另一條接入地下成為地線，使電場(chǎng)完全暴露在空中，形成開(kāi)放電路2在發(fā)射電磁波時(shí)為什么要對(duì)電磁波進(jìn)行調(diào)制？答案：聲音、圖象信號(hào)的頻率很低，不能直接發(fā)射出去，只有把聲音、圖象的低頻信號(hào)加到高頻電磁波上才能向外發(fā)射，高頻電磁波帶著低頻信號(hào)向外發(fā)射，電磁波隨著各種信號(hào)而改變3通常情況下如何對(duì)電磁波進(jìn)行調(diào)制？答案：有調(diào)幅和調(diào)頻兩種（1

4、）調(diào)幅是使高頻電磁波的振幅隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變化（2）調(diào)頻是使高頻電磁波的頻率隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變化無(wú)線電波的發(fā)射和接收主要經(jīng)歷哪些過(guò)程？無(wú)線電傳播的方式跟什么因素有關(guān)？有哪些傳播方式？答案：見(jiàn)解析解析：無(wú)線電波的發(fā)射主要經(jīng)歷調(diào)制、信號(hào)放大和通過(guò)天線向外發(fā)射的過(guò)程；無(wú)線電波的接收主要經(jīng)歷調(diào)諧、檢波等過(guò)程；無(wú)線電波傳播的方式跟波長(zhǎng)（頻率）有關(guān)，其傳播方式有地波傳播、天波傳播和直線傳播1要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有兩個(gè)特點(diǎn)：（1）要有足夠高的振蕩頻率，頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大；（2）必須是開(kāi)放電路2無(wú)線電波的波長(zhǎng)范圍是1 mm30 km，不同波長(zhǎng)的電磁波在傳播方式上也各不相同無(wú)線電波主要

5、的傳播方式有：地波傳播、天波傳播和直線傳播三種二、無(wú)線電波的接收1如何才能接收到我們所需要的電磁波？答案：用一個(gè)LC接收電路，使LC回路的固有頻率等于所要接收的電磁波的頻率，使接收電路產(chǎn)生電諧振，即應(yīng)用調(diào)諧電路2如何才能從經(jīng)過(guò)調(diào)制的電磁波中得到聲音、圖象信號(hào)？答案：要對(duì)接收到的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，去掉高頻成分，只保留聲音、圖象這些低頻信號(hào)，即從振蕩電流中“檢”出聲音、圖象信號(hào)3為什么超遠(yuǎn)程無(wú)線電利用無(wú)線電波中的長(zhǎng)波波段，而雷達(dá)利用微波波段？答案：根據(jù)波的衍射特性，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越容易繞過(guò)障礙物，所以超遠(yuǎn)程無(wú)線電利用長(zhǎng)波波段微波波長(zhǎng)短，傳播時(shí)直線性好雷達(dá)正是應(yīng)用了微波直線性好的特點(diǎn)4無(wú)線電的接收過(guò)程如

6、圖所示：由圖可知，一臺(tái)最簡(jiǎn)單的收音機(jī)，除了接收天線和揚(yáng)聲器外，至少還必須具備哪些單元電路？答案：調(diào)諧電路和檢波電路下圖中A為某火箭發(fā)射場(chǎng)，B為山區(qū)，C為城市發(fā)射場(chǎng)正在進(jìn)行某型號(hào)火箭的發(fā)射試驗(yàn)為了轉(zhuǎn)播火箭發(fā)射的實(shí)況，在發(fā)射場(chǎng)建立了發(fā)射臺(tái)用于發(fā)射廣播與電視信號(hào)已知傳輸無(wú)線電廣播所用的電磁波波長(zhǎng)為550 m，而傳輸電視信號(hào)所用的電磁波波長(zhǎng)為0.566 m，為了不讓山區(qū)擋住信號(hào)的傳播，使城市居民能收聽(tīng)和收看到火箭發(fā)射的實(shí)況，必須通過(guò)建在山頂上的轉(zhuǎn)發(fā)站來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)_（填“無(wú)線電廣播信號(hào)”或“電視信號(hào)”），這是因?yàn)開(kāi)點(diǎn)撥：弄清波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是正確處理此題的關(guān)鍵答案：電視信號(hào)電視信號(hào)波長(zhǎng)短，沿直線傳播，

7、受山體阻擋，不易衍射解析：從題中知，傳輸無(wú)線電廣播所用的電磁波波長(zhǎng)為550 m，根據(jù)波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，知該電磁波很容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，繞過(guò)山坡而傳播到城市所在的C區(qū)，因而不需要轉(zhuǎn)發(fā)裝置電視信號(hào)所用的電磁波波長(zhǎng)為0.566 m，其波長(zhǎng)很短，衍射現(xiàn)象很不明顯，幾乎沿直線傳播，能傳播到山頂卻不能傳播到城市所在的C區(qū)，要想使信號(hào)傳到C區(qū)，必須通過(guò)建在山頂?shù)霓D(zhuǎn)發(fā)站來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)1要接收某頻率的無(wú)線電波，接收電路的固有頻率必須與接收到的電磁波頻率相同2改變調(diào)諧電路的電容C或電感L，可以使調(diào)諧電路的固有頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)改變3無(wú)線電波的接收過(guò)程為：天線接收到所有的電磁波，經(jīng)調(diào)諧電路選擇出所需要的電磁波，再經(jīng)

8、檢波電路取出攜帶的信號(hào)，放大后再還原成聲音或圖象1下列說(shuō)法正確的是（）A調(diào)制的目的是為了讓高頻電磁波攜帶低頻信號(hào)B調(diào)頻波是讓高頻電磁波的頻率隨時(shí)間周期性變化C調(diào)幅波是讓高頻電磁波的頻率隨時(shí)間周期性變化D發(fā)射廣播信號(hào)時(shí)進(jìn)行調(diào)制是沒(méi)有必要的答案：A解析：進(jìn)行無(wú)線電通信必須利用調(diào)制電路將信號(hào)加載到高頻電磁波上，并經(jīng)放大發(fā)射出去，調(diào)制的目的是為了讓高頻電磁波攜帶低頻信號(hào)，故A正確，D錯(cuò)誤；調(diào)制可分為調(diào)幅和調(diào)頻：調(diào)幅就是使高頻載波的振幅隨聲音信號(hào)變化而變化；調(diào)頻是使高頻載波的頻率隨聲音信號(hào)的變化而變化，而非使它們隨時(shí)間周期性變化，故B、C錯(cuò)2一臺(tái)無(wú)線電接收機(jī)，當(dāng)它接收頻率為535 kHz的信號(hào)時(shí)，調(diào)諧電

9、路里電容器的電容是1 350 pF如果調(diào)諧電路的線圈電感不變，要接收頻率為1 605 kHz的信號(hào)時(shí)，調(diào)諧電路里電容器的電容應(yīng)改變?yōu)椋ǎ〢30 pF B90 pFC150 pF D710 pF答案：C解析：由f知，在線圈的電感L不變時(shí)，則C2C1（）21 350 pF150 pF3一個(gè)LC接收回路，若要從接收較高頻率的電磁波到接收較低頻率的電磁波，下列調(diào)節(jié)正確的是（）A增加諧振線圈的匝數(shù)B在線圈中插入磁芯C降低電源電壓D把可變電容器的動(dòng)片適當(dāng)旋出些答案：AB解析：LC接收回路的頻率f，與加在其間的電壓無(wú)關(guān)，C錯(cuò)；增加線圈的匝數(shù)，在線圈中插入鐵芯，可增大L，減小頻率f，A、B正確；把可變電容器的

10、動(dòng)片旋出些，正對(duì)面積減小，電容減小，f增大，D錯(cuò)誤4某發(fā)射機(jī)中的LC振蕩電路的電容器電容為300 pF，線圈的自感系數(shù)為0.3 mH，由它產(chǎn)生的電磁振蕩向空間發(fā)射的電磁波波長(zhǎng)是多少？答案：564 m解析：T223.14s1.88106 s又c，故cT3.01081.88106 m564 m5如圖所示是接收無(wú)線電波的簡(jiǎn)易收音機(jī)電路圖已知L和C，當(dāng)將C調(diào)至C0時(shí)，（1）指出哪些元件組成了調(diào)諧電路，周期是多少？（2）這時(shí)該電路能收到的無(wú)線電波波長(zhǎng)是多少？（3）元件D、C1起什么作用？答案：（1）線圈、可變電容2（2）2c（3）見(jiàn)解析解析：（1）線圈和可變電容組成了LC調(diào)諧電路這時(shí)周期T2（2）諧振時(shí)，f波f固，又cf，故cTc22c（3）D是檢波元件，作用是從經(jīng)過(guò)調(diào)制的高頻振蕩電流中取出調(diào)制信號(hào)，C1的作用是過(guò)濾掉高頻成分，剩下音頻電流通過(guò)耳機(jī)4