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

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、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?，發(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vf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(yàn)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(diǎn)及應(yīng)用電磁波譜無線電波紅外線可見光紫外線X射線射線頻率由左向右，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(yùn)用的物理現(xiàn)象，請將相應(yīng)的字母填寫在運(yùn)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DX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?yàn)槭章牭降碾娕_離收音機(jī)最近B因?yàn)槭章牭降碾娕_頻率最高C因?yàn)榻邮盏降碾娕_電磁波能量最強(qiáng)D因?yàn)榻邮盏降碾娕_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、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、射線B紅外線、可見光、紫外線、無線電波、射線、倫琴射線C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，射線、倫琴射線、無線電波、可見光答案A3(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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(diǎn)由cf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vf，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?yàn)?)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射線的頻率一定大于X射線的頻率CX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(xiàng)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()AT1>T2BT1<T2CT1T2D都有可能答案B解析由T2和C可知，當(dāng)d減小時，T增大則T1<T2.9(多選)調(diào)諧電路的可變電容器的動片從完全旋入到完全旋出仍接收不到較高頻率的電臺發(fā)出的電信號，要收到該電臺的信號，可采用下列何種辦法()A增加調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù)B加大電源電壓C減少調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù)D將線圈中的鐵芯取走答案CD解析當(dāng)調(diào)諧電路的固有頻率等于電臺發(fā)出信號的頻率時發(fā)生電諧振才能收聽到電臺信號由題意知收不到電信號的原因是調(diào)諧電路固有頻率低，由f可知，在C無法再調(diào)節(jié)的前提下，可減小電感L，即可通過C、D的操作升高f.10(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是()A波長不同的電磁波在本質(zhì)上完全相同B電磁波的波長若差異太大則會出現(xiàn)本質(zhì)不同的現(xiàn)象C電磁波譜的波段很寬D電磁波的波長很短，所以電磁波譜的波段很窄答案AC解析電磁波譜中的電磁波在本質(zhì)上是完全相同的，只是波長或頻率不同而已其中波長最長的波跟波長最短的波之間頻率相差近1020倍11太陽風(fēng)暴曾襲擊過地球，太陽日冕拋射出的大量帶電粒子流擊中地球磁場，產(chǎn)生了強(qiáng)磁暴當(dāng)時，不少地方出現(xiàn)了絢麗多彩的極光，美國北部一些電網(wǎng)出現(xiàn)了電流急沖現(xiàn)象太陽風(fēng)暴襲擊地球時，不僅會影響通信，威脅衛(wèi)星，而且會破壞臭氧層臭氧層作為地球的保護(hù)傘，是因?yàn)槌粞跄芪仗栞椛渲?)A波長較短的可見光B波長較長的可見光C波長較短的紫外線D波長較長的紅外線答案C解析臭氧層的主要作用就是吸收由太陽射向地球的紫外線，從而有效地對地球上的動植物起保護(hù)作用作為人類，保護(hù)臭氧層就是保護(hù)我們自己故正確選項(xiàng)是C.12紅外遙感衛(wèi)星通過接收地面物體發(fā)出的紅外輻射來探測地面物體的狀況地球大氣中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能強(qiáng)烈吸收某些波長范圍的紅外輻射，即地面物體發(fā)出的某些波長的電磁波，只有一部分能夠通過大氣層被遙感衛(wèi)星接收如圖1所示為水和二氧化碳對某一波段不同波長電磁波的吸收情況，由圖可知，在該波段紅外遙感衛(wèi)星大致能夠接收到的波長范圍為()圖1A2.53.5mB44.5mC57mD813m答案D解析由題圖可知，813m波段的紅外線，水和CO2幾乎均不吸收，故選項(xiàng)D正確，A、B、C錯誤