1、2 电磁波的发射和接收 电磁波与信息化社会 电磁波谱学习目标 1.了解有效地发射电磁波的两个条件.2.了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用.3.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用.4.知道电磁波谱以及各波段的特性和主要作用一、电磁波的发射和接收导学探究 1.如今在我们周围的空间充满了各种频率不同、传递信息各异的电磁波，这些电磁波是如何发射出去的呢？收音机、电视机、手机又是如何检索出需要的电磁波呢？答案 电磁波由巨大的开放电路发射出去，通过调谐选择出需要的电信号，通过解调还原出声音或图像2电台发射的信号，如声音信号，为什么不直接将声音信号转化为电信
2、号发射出去，而是加载到高频信号中发射呢？答案 因为声音信号频率较低，而电台要向远处发射电磁波，要有足够高的频率实践证明，只有提高发射频率才能提高发射能力，高频电磁波就是那些有用的低频信号的“载体” ，而把频率较低的信号加载到高频电磁波上去的过程就是调制过程知识梳理无线电波的发射和接收过程1电磁波的发射(1)要有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点要有足够高的振荡频率采用开放电路(2)实际应用中的开放电路：线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫做地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连(3)电磁波的调制在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术包括：调幅(AM)：使高频电磁
3、波的振幅随信号的强弱而变的调制方法调频(FM)：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制方法2电磁波的接收(1)用天线和地线组成的接收电路来接收电磁波(2)通过电谐振来选台：电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象相当于机械振动中的共振调谐：使接收电路发生电谐振的过程(3)通过解调获取信号解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程检波：调幅波的解调也叫检波(4)把解调之后得到的原来的信号，经过放大就可以在扬声器 或显像管中重现了3无线电波技术上把波长大于 1_mm(频率低于 300GHz)的电磁波称做无线电波，并按波长(频率)把无线电波
4、分为若干波段：长波、中波、中短波、短波、微波无线电波可用于广播、电视、导航等二、电磁波与信息化社会导学探究 信息的掌握和信息的交流在日常生活和工作、学习中很重要你常采用什么方法收集和交流信息？答案 通过广播、电视、移动电话、因特网等知识梳理1电磁波的传播：可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现无线传输电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大2电磁波的应用实例(1)电视广播的发射和接收过程摄 像 管 ： 摄 取 景 物 的 图 像 并 将 其 转 换 为 电 信 号调 制 和 发 射接 收 机 接 收 高 频 信 号 ， 调 谐 、 解 调显 像 管 ： 还 原 出 与 摄 像 管 屏 上
5、 相 同 的 图 像(2)雷达的工作原理雷达是利用微波遇到障碍物的反射现象来测定物体位置，根据发射无线电波到接收反射波的时间 t，确定障碍物的距离 l ，再根据发射无线电波的方向和仰角，可以确定障碍物ct2的位置(3)移动电话、因特网也是利用电磁波来传输信息的三、电磁波谱1按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱电磁波谱按频率由小到大的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、 射线2各种电磁波的共性(1)它们在本质上都是电磁波，它们遵循相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义(2)都遵守公式 vf ，它们在真空中的传播速度都是 c3 108m/s.(3)它
6、们的传播都不需要介质(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性3不同电磁波的特点及应用电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X 射线 射线频率 由左向右，频率变化为由小到大真空中的波长 由左向右，波长变化为由长到短特性 波动性强 热效应强 感光性强化学作用、荧光效应强穿透力强穿透力最强用途通信、广播、天体物理研究遥控、遥测、加热、红外摄像、红外制导照明、照相等日光灯、杀菌、防伪、治疗皮肤病等检查、探测、透视、治疗探测、治疗4.电磁波的能量电磁波是运动中的电磁场，各种各样的仪器能够探测到许许多多电磁波，表明电磁波可以传递能量5太阳辐射的特点太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区
7、域，在眼睛最敏感的黄绿光附近，辐射的能量最强一、电磁波的发射和接收例 1 要提高 LC 振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是( )A增加辐射波的波长B使回路中电容器的正对面积足够小C尽可能使电场和磁场靠近些D增加回路中的电容和电感答案 B解析 理论证明，电磁波辐射的本领与 f 成正比，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路由 f ，C 可知，要使 f 增大，应减小 L 或 C，只有 B 符合题意12LC rS4kd例 2 (多选) 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
8、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答案 AD解析 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，只不过频率跟接收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(也就是解调 )、放大，通过耳机才可以听到声音，故正确答案为A、D.二、电磁波与信息化社会例 3 (多选) 目前雷达发射的电磁波频率多在 200MHz 至 1000MHz 的范围内下列关于雷达和电磁波的说法正确的是( )A真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在 0.3m 至 1.5m
9、之间B电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C测出从发射电磁波到接收到反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D波长越短的电磁波，反射性能越强答案 ACD解析 由公式 vf 可得，min m0.3m， max m1.5m，A 正确；电磁波是vfmax 31081000106 vfmin 3108200106由周期性变化的电场或磁场产生的，B 错误；由雷达的工作原理可知 C 正确；波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强，D 正确三、电磁波谱例 4 下面列出了一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象，请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上(1)X 光机，_.(2)紫外线灯
10、，_.(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好这里的 “神灯”是利用_A光的全反射B紫外线具有很强的荧光作用C紫外线具有杀菌消毒作用DX 射线有很强的贯穿力E红外线具有显著的热效应F红外线波长较长，易发生衍射答案 (1)D (2)C (3)E解析 (1)X 光机是用来透视人体内部器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的 X射线，故选择 D.(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，故选择C.(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应
11、，使人体局部受热，血液循环加快，故选择 E.1(电磁波的发射和接收)( 多选 )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必须对信号进行解调D必须使用开放电路答案 AD解析 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2(电磁波的发射和接收)( 多选 )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解调答案 CD解析 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3(电磁波与信息化社会)( 多选 )下面关于电视的说法中正确的是( )A电视信号的
12、发射、接收过程：景物 电信号电磁波电信号图像B摄像机在一秒钟内要传递 24 张画面C显像管是将电信号还原成景物图像的关键部分D由于画面更换迅速和视觉暂留现象使人们看到的是活动的影像答案 ACD4(电磁波谱)( 多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )AX 射线对生命物质有较强的作用，过量的 X 射线辐射会引起生物体的病变B 射线是波长最短的电磁波，它比 X 射线的频率还要高C紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是 射线答案 AB解析 X 射线对生命物质有较强的作用，过量的 X 射线辐射会引起生物体的病变，故 A 正确 射线是波长最短的电磁波，它比 X 射线的
13、频率还要高，故 B 正确在电磁波谱中从无线电波到 射线，波长逐渐变短，频率逐渐增大，而波长越长，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C、D 错误考点一 电磁波的发射和接收1(多选) 为了有效地把磁场的能量以电磁波的形式发射到尽可能大的空间，除了用开放电路，还有( )A增大电容器极板间的距离B减小电容器极板的正对面积C减小线圈的匝数D采用低频振荡电流答案 ABC解析 实行开放电路和提高振荡频率是有效的发射电磁波的两种方法由 f 、C 12LC可知， A、B、C 选项正确rS4kd2(多选) 关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是(
14、 )A为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的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，接收电路产生的感应电流最强D要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程答案 BCD解析 有效的发射电磁波，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调制信号中取出来，否则就不能显示故 A 错误，B、C、D 正确3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( )调谐电路 调制电
15、路 高频振荡电路 开放振荡电路A BC D答案 B解析 比较有效的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，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的更远而调谐电路是在接收端需要的电路4(多选) 调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率的电台发出的电信号，要收到该电台的信号，可采用下列何种办法( )A增加调谐电路中线圈的匝数B加大电源电压C减少调谐电路中线圈的匝数D将线圈中的铁芯取走答案 CD解析 当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时发生电谐振才能接收到电台信号由题意知收不到电信号的原
16、因是调谐电路固有频率低，由 f 可知，在 C 无法再12LC调节的前提下，可减小自感系数 L，即可通过选项 C、D 的操作升高调谐电路的固有频率5(多选) 如图 1 甲所示是一个调谐接收电路，乙、丙、丁为电路中的电流随时间变化的图象，则( )图 1Ai 1是 L1中的电流图象Bi 1是 L2中的电流图象Ci 2是 L2中的电流图象Di 3是流过耳机的电流图象答案 ACD解析 L 1中由于电磁感应，产生的感应电流的图象应是乙图由于 L2和 D 串联，所以当L2中的电流与 D 反向时，电路不通，因此这时 L2中没有电流，所以 L2中的电流图象应是丙图中的 i2.高频部分通过 C2，通过耳机的电流如
17、同丁图中的 i3，只有低频的音频电流，故选项 A、C、D 正确考点二 电磁波谱6我们生活在电磁波的海洋中，下列关于电磁波的说法中正确的是( )A电磁波不能发生反射B电磁波在空气中传播时，频率越高，波长越短C电磁波只能传递声音信号，不能传递图像信号D紫外线是一种比所有可见光波长更长的电磁波答案 B解析 电磁波能够发生反射，故 A 项错；电磁波在空气中传播时速度约等于真空中的光速，由公式 cf 知光速不变，频率越高，波长越短，故 B 项正确；电磁波通过调制既能传播声音信号，也能传播图像信号，故 C 项错；紫外线的波长比可见光波长短，故 D 项错7下列说法中正确的是( )A各种电磁波中最容易表现出干
18、涉和衍射现象的是 射线B红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用CX 射线的穿透本领比 射线更强D低温物体不能辐射红外线答案 B解析 干涉和衍射现象是光的波动性的体现，波长越长，越容易产生，而 射线波长最短，故 A 错误；频率越高，穿透本领越强，故 C 错误；一切物体都能辐射红外线，故 D 错误8下列说法中不符合事实的是( )A机场安检时，借助 X 射线能看到箱内物品B交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透云雾烟尘C建筑外装涂膜玻璃应用了光的全反射D液晶显示应用了偏振光答案 C9(多选) 关于电磁波，下列说法正确的是( )A电磁波和机械波都可以在真空中传播B电磁波和机械波都能产生多普勒效应
19、C电磁波中电场强度和磁感应强度随时间和空间做周期性的变化D以下三种电磁波按频率由高到低排序为：无线电波、紫外线、 射线答案 BC解析 电磁波可以在真空中传播，而机械波只能在介质中传播，A 错误；当波源与观察者发生相对运动时，电磁波和机械波都能产生多普勒效应，B 正确；变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远的传播就形成了电磁波，因此电磁波中电场强度和磁感应强度随时间和空间做周期性的变化，C 正确；以下三种电磁波按频率由高到低排序为： 射线、紫外线、无线电波，D 错误10一种电磁波入射到半径为 1m 的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于图 2 中电磁波谱中的( )图 2A可见光 B 射线C无
20、线电波 D紫外线答案 C考点三 电磁波与信息化社会11关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )A电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C太阳光中的可见光和医院“B 超”中的超声波传播速度相同D遥控器发出的红外线波长和医院 “CT”中的 X 射线波长相同答案 B解析 声波、电磁波都能传递能量和信息，A 项错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，B 项正确；可见光属于电磁波， B 超中的超声波是声波，波速不同， C 项错误；红外线波长较 X 射线波长长，故 D 项错误12雷达是用来对目标进行定位的现代化定位系统海豚具有完善的声呐系统，它能在黑暗中
21、准确而快速地捕捉食物，避开敌害，远远优于现代化的无线电系统(1)海豚的定位是利用自身发射的( )A电磁波 B红外线C次声波 D超声波(2)雷达的定位是利用自身发射的( )A电磁波 B红外线C次声波 D光线答案 (1)D (2)A解析 (1)海豚能发射超声波，它是一种频率高于 2104Hz 的声波，它的波长非常短，因而能定向发射，而且在水中传播时因能量损失小，要比无线电波和光波传得远，海豚就是靠自身发出的超声波的回声在水里准确确定远处食物位置的，选 D.(2)雷达是一个电磁波的发射和接收系统，因而是靠发射电磁波来定位的，选 A.13某雷达工作时，发射电磁波的波长 20cm，每秒脉冲数 n5000，每个脉冲持续时间 t0.02s.求：(1)该电磁波的频率；(2)此雷达的最大侦察距离答案 (1)1.510 9Hz (2)3 104m解析 (1)电磁波在空气中传播的速度一般认为等于光速 c310 8m/s，因此 f cHz1.510 9Hz31082010 2(2)雷达工作时发射电磁脉冲，每个电磁脉冲持续时间 t0.02s，在两个脉冲时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量设最大侦察距离为 x，两个脉冲时间间隔为 t s210 4s200s0.02s( 故脉冲持续时15000间可以略去不计)，则 2xct ，所以 x 310 4m.ct2
