2018-2019版高中物理 第四章 電磁波及其應(yīng)用 第3講 電磁波的發(fā)射和接收學(xué)案 新人教版選修1 -1.doc

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第3講電磁波的發(fā)射和接收目標(biāo)定位1.了解無線電廣播發(fā)射和接收技術(shù)中，調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧、解調(diào)的含義.2.了解電視攝像管的基本結(jié)構(gòu)以及電視廣播發(fā)射和接收過程.3.了解移動(dòng)通信的基本過程.了解基站的作用.4.了解通信技術(shù)的發(fā)展對(duì)人類文明的促進(jìn)作用.一、無線電波的發(fā)射1.進(jìn)行無線電通信，需要發(fā)送和接收無線電波.天線是發(fā)射和接收無線電波的必要設(shè)備.2.進(jìn)行無線電通信，首先要發(fā)射無線電波.無線電發(fā)射機(jī)中有一個(gè)叫做振蕩器的重要部件，它能產(chǎn)生頻率很高的交變電流.3.調(diào)制：把信息加到載波上，就是使載波隨信號(hào)而改變.調(diào)幅：是使高頻載波的振幅隨信號(hào)改變.調(diào)頻：是使高頻載波的頻率隨信號(hào)改變.想一想為了使需要傳遞的音頻信號(hào)載在電磁波上發(fā)射到遠(yuǎn)方，必須對(duì)高頻交變電流進(jìn)行什么操作？答案調(diào)制.二、無線電波的接收1.轉(zhuǎn)動(dòng)收音機(jī)的旋鈕選擇電臺(tái)，實(shí)際上是在選擇我們需要的電磁波，這在技術(shù)上叫做調(diào)諧.2.要得到所需的信息，必須從高頻信號(hào)電流中把它們“取”出來，也就是要進(jìn)行解調(diào).3.通過解調(diào)得到的信號(hào)，還要經(jīng)過放大.想一想解調(diào)和調(diào)制有關(guān)系嗎？答案有.解調(diào)是調(diào)制的逆過程.三、電視1.在電視發(fā)射系統(tǒng)中，首先由攝像機(jī)將來自景物的光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào).2.接收端收到信號(hào)后進(jìn)行解調(diào)，從中得到視頻信號(hào)，并按攝像管的方式讓電子束在熒光屏上與它同步地掃描，于是在顯像管中出現(xiàn)了與攝像管中相同的圖像.3.攝像機(jī)在1 s內(nèi)傳送25幀圖像，電視接收機(jī)也以相同的速率在熒光屏上顯現(xiàn)這些圖像，由于畫面更換迅速，眼睛又有視覺暫留作用，我們感覺到的是連續(xù)的活動(dòng)圖像.想一想電視臺(tái)發(fā)射電視信號(hào)為什么要建高聳入云的發(fā)射塔呢？答案電視信號(hào)要有效的發(fā)射出去，必須采用高頻開放電路.電磁波的波長比較短，以直線傳播為主，遇到障礙物會(huì)被阻擋，所以發(fā)射天線要架得高一些.四、移動(dòng)通信1.每個(gè)移動(dòng)電話機(jī)都是一個(gè)電磁波發(fā)射器，同時(shí)又是一個(gè)電磁波接收器.2.當(dāng)手持移動(dòng)電話與其他用戶通話時(shí)要靠較大的固定無線電臺(tái)轉(zhuǎn)接.這種固定的無線電臺(tái)叫做基站.想一想兩個(gè)人在同一地點(diǎn)用手機(jī)通話時(shí)，信號(hào)是直接相互傳播的嗎？答案兩個(gè)人在同一地點(diǎn)用手機(jī)通話時(shí)，信號(hào)也要通過附近的基站傳到總機(jī)，總機(jī)對(duì)信號(hào)處理后再傳給基站發(fā)射出來，由另一手機(jī)接收.不過此時(shí)兩手機(jī)共用一個(gè)基站.一、無線電波的發(fā)射技術(shù)上把波長大于1 mm(頻率低于300 GHz)的電磁波稱為無線電波.按波長常把無線電波分為若干波段，各個(gè)波段有其不同的主要用途.1.載波：振蕩器產(chǎn)生的高頻交變電流，是用來攜帶聲音、圖像等信息的，叫做載波.把要傳遞的信息加到載波上并發(fā)射出去，信息就可以傳到遠(yuǎn)方.2.調(diào)制：把信息加到載波上，就是使載波隨信號(hào)而改變，這種技術(shù)叫做調(diào)制.調(diào)制的兩種方式：(1)調(diào)幅(AM)：使高頻載波的振幅隨信號(hào)改變，這種調(diào)制叫做調(diào)幅，如圖431所示.圖431(2)調(diào)頻(FM)：使高頻載波的頻率隨信號(hào)改變，這種調(diào)制方式叫做調(diào)頻，如圖432所示.調(diào)頻波的振幅不變，抗干擾的能力比較強(qiáng)，傳遞過程中的失真比較小.圖4323.有效發(fā)射電磁波的兩個(gè)條件(1)電磁波頻率要足夠高，振蕩頻率越大，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大.(2)必須采用開放電路，使振蕩電路的電場和磁場盡可能地分散到大的空間.例1關(guān)于電磁波的調(diào)制技術(shù)，下列說法不正確的是( )A.使高頻載波的振幅隨信號(hào)改變的調(diào)制叫做調(diào)幅B.使高頻載波的頻率隨信號(hào)改變的調(diào)制叫做調(diào)幅C.中、短波段的無線電廣播，使用的是調(diào)幅方式D.調(diào)幅波的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，傳遞過程中失真比較小答案BD解析調(diào)幅是使高頻載波的振幅隨信號(hào)改變，所以B項(xiàng)不正確；調(diào)頻波的振幅不變，抗干擾能力比較強(qiáng)，傳遞過程中失真比較小，所以D項(xiàng)不正確.針對(duì)訓(xùn)練1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(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制B.必須使信號(hào)產(chǎn)生電諧振C.必須把傳輸信號(hào)加到高頻電流上D.必須使用調(diào)幅的方法答案AC解析電磁波的發(fā)射過程中，為了將低頻信號(hào)發(fā)射出去，一定要對(duì)發(fā)射的電磁信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制的方法有兩種，一是調(diào)幅、二是調(diào)頻，故A、C正確.二、無線電波的接收1.在無線電技術(shù)中，用天線和地線組成的接收電路來接收電磁波.2.通過電諧振實(shí)現(xiàn)信號(hào)選擇(1)電諧振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟接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)，這種現(xiàn)象叫電諧振；(2)調(diào)諧：使接收電路發(fā)生電諧振的過程叫調(diào)諧.能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路.3.通過解調(diào)獲取信號(hào)(1)解調(diào)：從高頻振蕩中“檢出”所攜帶的信號(hào)，叫做解調(diào)；(2)解調(diào)是調(diào)制的逆過程.例2電視機(jī)換臺(tái)時(shí)，實(shí)際上是在改變()A.電視臺(tái)的發(fā)射頻率B.電視機(jī)的接收頻率C.電視臺(tái)發(fā)射的電磁波的波速D.電視機(jī)接收的電磁波的波速答案B解析電視機(jī)接收電磁波是利用的電磁波的頻率不同，收看的電視頻道不同，所以改變的是電視機(jī)的接收頻率.針對(duì)訓(xùn)練2從調(diào)諧電路接收到的高頻振蕩電流中還原出聲音信號(hào)的過程是( )A.調(diào)諧 B.解調(diào) C.調(diào)頻 D.調(diào)幅答案B電磁波的發(fā)射和接收1.移動(dòng)通信誕生于19世紀(jì)末，20世紀(jì)中葉以后，個(gè)人移動(dòng)電話逐漸普及，如圖433所示.關(guān)于移動(dòng)電話功能的判別正確的是()圖433A.移動(dòng)電話只是一個(gè)電磁波發(fā)射器B.移動(dòng)電話可以接收電磁波C.移動(dòng)電話只是一個(gè)電磁波接收器D.移動(dòng)電話可以發(fā)射電磁波答案BD解析移動(dòng)電話既是一個(gè)電磁波發(fā)射器，又是一個(gè)電磁波接收器，選項(xiàng)B、D正確.2.關(guān)于電磁波的發(fā)射與接收，下列說法中正確的是()A.調(diào)頻與調(diào)幅都是用高頻載波發(fā)送信號(hào)，原理相同，無本質(zhì)區(qū)別B.解調(diào)是將低頻信號(hào)加載到高頻電磁波上進(jìn)行發(fā)射傳送的過程C.手持移動(dòng)電話與其他用戶通話時(shí)，要靠較大的固定的無線電臺(tái)轉(zhuǎn)送D.在信號(hào)接收時(shí)，選擇電波的過程叫做調(diào)諧答案CD解析調(diào)頻和調(diào)幅都是使信息加到載波上，即使載波隨信號(hào)而改變，但有本質(zhì)區(qū)別：調(diào)頻是使高頻載波的頻率隨信號(hào)而改變，而調(diào)幅是使高頻載波的振幅隨信號(hào)而改變，所以A項(xiàng)錯(cuò)；解調(diào)是將所需的信息從高頻載波中取下來的過程，故B項(xiàng)錯(cuò)；因手持移動(dòng)電話功率有限，所以與其他用戶通話時(shí)，必須靠較大的固定的無線電臺(tái)傳送，所以C項(xiàng)正確；在接收信號(hào)時(shí)，選擇所需電波的過程，在技術(shù)上叫做調(diào)諧，所以D項(xiàng)正確.電磁波的應(yīng)用3.如圖434所示為電視信號(hào)接收過程示意圖，其工作過程順序正確的是()圖434A.解調(diào)放大調(diào)諧顯示B.調(diào)諧放大解調(diào)顯示C.調(diào)諧解調(diào)放大顯示D.放大調(diào)諧解調(diào)顯示答案C解析電視接收機(jī)首先利用電諧振通過調(diào)諧把空間高頻電流選出來，然后解調(diào)，取下信號(hào)，最后經(jīng)放大后再傳給顯像管顯像，所以正確的順序是C.4.具有NFC(近距離無線通信技術(shù))功能的兩只手機(jī)在間距小于10 cm時(shí)可以通過_(選填“聲波”或“電磁波”)直接傳輸信息，其載波頻率為1.4107 Hz，其在空氣中傳播速度為3.0108 m/s，則該載波的波長為_m.(保留2位有效數(shù)字)答案電磁波21 m解析手機(jī)通過電磁波傳播信息，載波的波長為21 m.(時(shí)間：60分鐘)題組一、電磁波的發(fā)射和接收1.下列說法不正確的是()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(dòng)電話是利用無線電波進(jìn)行通信的答案A解析無線電波在傳播過程中，遇到障礙物就被吸收一部分，遇到導(dǎo)體，會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流(同頻率的振蕩電流)，故B正確，A錯(cuò)誤；波長越短，傳播方式越接近光的直線傳播，移動(dòng)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.2.下列關(guān)于無線電廣播的敘述中，不正確的是()A.發(fā)射無線電廣播信號(hào)必須采用調(diào)頻方式B.發(fā)射無線電廣播信號(hào)必須進(jìn)行調(diào)制C.接收無線電廣播信號(hào)必須進(jìn)行調(diào)諧D.接收到無線電廣播信號(hào)必須進(jìn)行解調(diào)才能由揚(yáng)聲器播放答案A解析發(fā)射無線電廣播信號(hào)必須經(jīng)過調(diào)制，可以采用調(diào)頻，也可以采用調(diào)幅，所以A錯(cuò)誤，B正確；接收無線電信號(hào)必須經(jīng)過調(diào)諧也就是選臺(tái)，C正確；由于無線電波中有高頻信號(hào)，所以要經(jīng)過解調(diào)將低頻信號(hào)檢出來，才能由揚(yáng)聲器播放，D正確.3.下列關(guān)于無線電廣播要對(duì)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才能不變D.經(jīng)過調(diào)制后的高頻電磁波才能把我們要告知對(duì)方的信號(hào)有效地傳遞出去答案D解析要將電磁波有效地發(fā)射出去，必須有足夠高的頻率，而需要傳遞的聲音信號(hào)通常頻率較低，無法直接發(fā)射，必須借助于載波來攜帶，因此必須通過調(diào)制將信號(hào)加到載波上才能有效地向遠(yuǎn)處傳遞，從而把我們要告知對(duì)方的信號(hào)有效地傳遞出去.故D選項(xiàng)正確.4.下列說法中正確的是()A.無線電技術(shù)中使用的電磁波叫做無線電波B.無線電波在真空中的波長范圍從幾毫米到幾十千米C.無線電波的頻率越低越容易發(fā)射D.發(fā)射無線電波的目的是為了向遠(yuǎn)處傳送電能答案AB解析無線電技術(shù)中使用的電磁波叫無線電波，故選項(xiàng)A正確；無線電波的波長一般在幾毫米到幾十千米，故選項(xiàng)B正確；無線電波頻率越高越容易發(fā)射，發(fā)射無線電波的目的主要是為了輸送信號(hào)，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.題組二、電磁波的應(yīng)用5.關(guān)于移動(dòng)電話，下列說法正確的是()A.隨身攜帶的移動(dòng)電話(手機(jī))內(nèi)，只有無線電接收裝置，沒有無線電發(fā)射裝置B.隨身攜帶的移動(dòng)電話(手機(jī))內(nèi)，既有無線電接收裝置，又有無線電發(fā)射裝置C.兩攜帶手機(jī)的人，必須通過固定的基地臺(tái)轉(zhuǎn)接，才能相互通話D.無線尋呼機(jī)(BP機(jī))內(nèi)只有無線電接收裝置，沒有無線電發(fā)射裝置答案BCD解析移動(dòng)電話可撥出和接聽，但須經(jīng)由固定的基地臺(tái)轉(zhuǎn)接，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B、C正確；無線尋呼機(jī)(BP機(jī))是一種只能接收?qǐng)D文、數(shù)字的裝置，所以沒有無線電發(fā)射裝置，故D選項(xiàng)也正確.6.一臺(tái)最簡單的收音機(jī)，除了接收天線和揚(yáng)聲器外，至少還必須具備下列哪幾個(gè)單元電路()A.調(diào)諧電路 B.調(diào)制電路C.振蕩電路 D.解調(diào)電路答案AD解析最簡單的收音機(jī)具有調(diào)諧電路和解調(diào)電路.7.下列說法中正確的是()A.播音員的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，要通過調(diào)制器把音頻信號(hào)加載到高頻電流上，再通過天線發(fā)射出去B.電磁波在真空中的傳播速度為3108 m/sC.電磁波既能傳播聲音信號(hào)，也能傳播圖像信號(hào)D.要想使電磁波覆蓋全部地球表面，至少需要均勻配置9顆同步通信衛(wèi)星答案ABC解析播音員的聲音信號(hào)首先要轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，然后通過調(diào)制器將音頻信號(hào)加載到高頻電流上，再通過天線將高頻電磁場發(fā)射出去就形成電磁波，A項(xiàng)正確；電磁波在真空中的傳播速度是3108 m/s，B項(xiàng)正確；電磁波傳送聲音信號(hào)和圖像信號(hào)都可以，C項(xiàng)正確；要想使通信衛(wèi)星的電磁波覆蓋全球，至少要3顆衛(wèi)星，故D項(xiàng)錯(cuò)誤.8.關(guān)于電視接收的原理，下列說法中正確的是()A.電視接收天線接收到的電磁波中包含有圖像信號(hào)和伴音信號(hào)B.電視接收天線接收到的電磁波經(jīng)過處理還原成圖像，天線上并不產(chǎn)生感應(yīng)電流C.電視接收機(jī)接收到電磁波，通過電子槍的掃描顯示電視節(jié)目的圖像信號(hào)和伴音信號(hào)D.電視接收機(jī)接收到電磁波，經(jīng)揚(yáng)聲器得到電視節(jié)目的伴音信號(hào)答案A解析電視機(jī)接收天線接收到的電磁波帶有圖像信號(hào)和伴音信號(hào)，接收后天線上產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A項(xiàng)對(duì)，B項(xiàng)錯(cuò)；圖像信號(hào)和伴音信號(hào)必須經(jīng)過處理，才可經(jīng)顯像管和揚(yáng)聲器得到圖像和聲音，故C、D項(xiàng)錯(cuò).9.下列關(guān)于信息傳遞的說法中，正確的是()A.聲、光和電磁波中，只有電磁波能夠傳遞信息B.固定電話、移動(dòng)電話、廣播和電視都是利用導(dǎo)線中的電流傳遞信息的C.攝像機(jī)拍得的物體圖像，直接通過發(fā)射天線發(fā)射傳播信息D.微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信、網(wǎng)絡(luò)通信都可以用來傳遞信息答案D解析聲音可以傳遞信息，人們非常的熟悉，光也可以傳遞信息，所以A項(xiàng)錯(cuò)；移動(dòng)電話、無線電廣播和電視都是無線傳遞的，所以B項(xiàng)錯(cuò)；攝像機(jī)拍得的物體圖像，通過調(diào)制高頻的無線電波后，就可以通過發(fā)射天線發(fā)射傳播信息，C項(xiàng)錯(cuò)；只有D項(xiàng)對(duì).10.一位觀眾在某劇場觀看演出，他的座位離揚(yáng)聲器有20 m遠(yuǎn)；另一位觀眾在家里的電視機(jī)旁收看實(shí)況轉(zhuǎn)播，他的家離劇場20 km遠(yuǎn)，那么，他們兩人誰先聽到演員的歌聲？(聲速約為340 m/s)答案電視機(jī)旁的觀眾先聽到演員的歌聲解析聲波傳播20 m所需時(shí)間：t1 s5.9102 s電磁波傳播20 km所需時(shí)間：t2 s6.7105 st2t1，故電視機(jī)旁的觀眾先聽到演員的歌聲.