1、14.3 电磁波的发射和接收教学目标：1、了解无线电广播发射和接收技术中，调制、调幅、调频、调谐、解调的含义。2、了解电视摄像管的基本结构以及电视广播发射和接收过程。3、了解移动通信就的基本过程。了解基站的作用。4、了解通信技术的发展对人类文明的促进作用。教学过程：一、无线电波的发射说明：LC 振荡电路中，能量损失主要是各个元件之间的热量和辐射出去的电磁波，然而辐射出去的电磁波能量很少。问：如何才能有效地辐射电磁波，即有效地辐射电磁波的条件是什么呢？（第一要有足够高的频率，理论研究表明，频率越高，发射电磁波的能力越强；第二振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间）问：观察图 14.3-1
2、所示的振荡电路，说出这几个图的变化规律？（电容器极板间的距离逐渐增大，电场和磁场逐步扩展到电容器的外部，这样的电路称之为开放电路）说明：实际应用的开放电路，如图丁所示，一端用导线与大地相连，这根导线称之为地线，另一端和高高地架设在空中的天线相连。无线电波就是通过这样的方式发射出去的问：在电磁波发射过程中有哪几种方式呢？（一种方式叫做调幅 AM 即使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变另一种方法称之为调频 FM 即即使高频电磁波的频率随信号的强弱而变）说明：使电磁波随各种信号的强弱而变的技术叫做调制二、无线电波的接收问：无线电波的接收需要经过几个过程？（调谐解调。电磁波在传播时如果遇到导体，会使导体
3、中产生感应电流，当接收电磁波时，调节接收电路的固有频率使固有频率等于电磁波的频率，接收电路的振荡电流最大，这种现象称之为电谐振，相当于机械振动中的共振，使接收电路产生电谐振的过程就称之为调谐。调谐以后得到的高频电流还不是我们需要的声音和图象信息，还要使声音和图象信号从高频电流中还原出来，这个过程是调制的逆过程，所以叫做解调，调幅波的解调也叫检波）三、电视说明：电视的传播过程需要分两个过程：电视信号的发射和电视信号的接收。四、移动电话问：移动电话的原理是什么？（每一部移动电话都是一个无线电台，它可以将用户的声音转变为高频电信号发射到空中，同时又相当于一台收音机，捕捉到空中的电磁波，使用户接收到通
4、话对方送来的信号）问：移动电话与其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接。这种固定的电台叫做基地台或者基站。在城市中，移动通信基地台的天线建在高大建筑物上。课堂练习：1如图 1432 所示是一个调谐接收电路，甲、乙、丙为电路中的电流随时间变化的图象，则( )甲 乙 丙图 1432A i1是 L1中的电流图象B i1是 L2中的电流图象C i2是 L2中的电流图象D i3是流过耳机的电流图象E i3是 L2中的图象【解析】 L1中由于电磁感应，产生的感应电动势的图象是同甲图相似的，但是由于 L2和 D 串联，所以当 L2的电压与 D 反向时，电路不通，因此这时 L2没有电流，所以 L2中的电流图
5、象应是乙图中的 i2.高频部分通过 C2，通过耳机的电流如同丙图中的i3，只有低频的音频电流，故选项 A、C、D 正确【答案】 ACD2.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:转换电视频道,选择自己喜欢的电视节目,实际上是选择信号接收,选择电波的过程,即为调谐过程,D 项正确 .答案:D3.关于电视接收的原理,下列说法中正确的是( )A.电视接收天线收到的电磁波中包含有图像信号和伴音信号B.电视接收天线收到的电磁波经过处理还原成图像,天线上并不产生感应电流C.电视接收机收到电磁波,通过电子枪的扫描显示电视节目的图像信号和伴音信号D.电视接收
6、机收到电磁波,经扬声器得到电视节目的伴音信号解析:电视机接收到的电磁波是带有图像信号和伴音信号的高频电流,故 A 项对,B项错;图像信号和伴音信号必须经过处理,才可经显像管和扬声器得到图像和声音,故C、D 项错.答案:A4.关于雷达,下列说法不正确的是( )A.雷达可以测量物体的距离B.雷达可以测量物体的速度C.雷达没有利用电磁波,它是根据声波来测距的D.雷达利用了电磁波的反射性质答案:C5.(双选)下列说法正确的是( )A.载波是由振荡器产生的,它的主要特点是高频,经天线直接发出B.载波经调制放大后,经天线直接发出C.电磁波经接收天线,通过调谐把需要的电磁波选出来送到扬声器或显像管中还原即可
7、D.电磁波经接收天线,通过调谐把需要的电磁波选出来后,再经过解调、放大后送到扬声器或显像管中还原成声音或图像解析:载波是振荡器产生的高频电磁波,不需放大,可由天线直接发射,故 A 正确;调制是为了把需要发送的信息加到载波上后再发射,电磁波经接收天线,通过调谐接收下来,再经解调、放大后才能送到扬声器或显像管中,所以 B、C 不正确,D 正确 .答案:AD6.1895 年,一位年轻的意大利人马可尼(18741937)发明了无线电通信技术 .从此,携带人类信息的电磁波开始在空间自由旅行,人们不必依赖电线,就可以在遥远的地方互通信息 .电视台发射电视信号为什么要建高耸入云的发射塔呢?答案:电视信号要有
8、效地发射出去,必须采用高频开放电路,电磁波的波长比较短,以直线传播为主,遇到障碍物会被阻挡,所以发射天线要架得高一些 .7.电磁场理论的建立,促进了现代社会的发展 .下列应用中,同时使用了电磁波接收和发射技术的电器是 ( )A.微波炉 B.收音机C.电视机 D.手机答案:D8.关于电磁波在真空中传播速度,下列说法中不正确的是( )A.频率越高,传播速度越大B.电磁波的能量越强,传播速度越大C.波长越长,传播速度越大D.频率、波长、强弱都不影响电磁波的传播速度解析:电磁波在真空中的波速与任何因素均无关现代物理中称光速不变原理 .在媒质中波速会变小 .答案:D9.如图所示为调幅振荡电流图象,此电流
9、存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段 ( )A.经调制后 B.经调谐后C.经解调后 D.耳机中解析:由题图可见该高频载波的振幅随信号改变,所以为调幅波,是经调制后的,因此选 A 项 .答案:A10.雷达是用来对目标进行定位的现代化定位系统,海豚也具有完善的声呐系统,它能在黑暗中准确而快速地捕捉食物、避开敌害,性能远远优于现代化的无线电系统 .下列关于雷达和海豚的说法正确的是( )A.它们都利用自身发射的电磁波进行定位B.它们都利用自身发射的超声波进行定位C.雷达利用自身发射的电磁波定位,海豚利用自身发射的超声波定位D.雷达利用自身发射的超声波定位,海豚利用自身发射的电磁波定位解析:海豚生活在海里
10、,借助于自身发射的超声波在黑暗中定位,捕捉食物;而雷达采用无线电波中的微波波段 .答案:C第三节、电磁波的发射和接收板书设计一、无线电波的发射1、有效地辐射电磁波的条件：足够高的频率振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间2、电磁波发射方式调幅 AM调频 FM调制：使电磁波随各种信号的强弱而变的技术二、无线电波的接收1、无线电波的接过程 调谐解调作业：1.如图所示为电视接收过程示意图,其工作过程顺序正确的是( )A.解调放大调谐显示B.调谐放大解调显示C.调谐解调放大显示D.放大调谐解调显示解析:电视接收机首先利用电谐振通过调谐把空间高频电流选出来,然后解调,取下信号,最后经放大后再传给显
11、像管显像,所以正确的顺序是 C.答案:C2.(双选)移动电话是现代人们最常用的通信工具之一,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以不通过基站转接,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.移动电话既是一个电磁波发射端,又是一个电磁波接收端解析:移动电话是利用微波来传递信息,而且必须通过基站来转接的 .所以只有选项B、D 正确 .答案:BD3.关于电磁波的发射,下列说法中正确的是( )A.各种频率的电磁振荡都能辐射电磁波,只是辐射
12、的能量所占振荡总能量的比例不同罢了,振荡周期越大,越容易辐射电磁波B.为了有效向外辐射电磁波,振荡电路必须采用开放电路,同时提高振荡频率C.为了有效向外辐射电磁波,振荡电路不必采用开放电路,但要提高振荡频率D.提高振荡频率和电路开放是发射电磁波的必要手段,振荡电路开放的同时,其振荡频率也随之提高解析:电磁波的发射应该采用开放电路,同时频率越高,发射范围越大。答案:B4.(多选)下列说法正确的是( )A.发射的图像信号不需要调制过程B.接收到的图像信号也要经过调谐、解调C.电视信号包括图像信号和伴音信号两种D.图像信号和伴音信号传播的速度不同解析:发射电磁波应先调制,接收电磁波应先调谐、解调,A
13、 项错误,B 项正确;根据日常生活经验可知 C 项正确;不管是什么信号,只要以电磁波形式发送,速度就是一样的,D项错误。答案:BC5.把经过调制的高频电流变为调制信号电流的过程叫( )A.调幅 B.调频 C.调谐 D.检波答案:D6.一台无线电接收机,当接收频率为 535 kHz 的信号时,调谐回路里电容器的电容是 360 pF,如果调谐回路里的电感线圈保持不变 ,要接收频率为 1 605 kHz 的信号时,调谐回路里电容器的电容应改变为( )A.40 pF B.120 pFC.1 080 pF D.3 240 pF解析:由 f= 得f1=535103 Hz= , f2=1 605103 Hz
14、= , 由得 C=4010-12 F=40 pF。故正确答案为 A。答案:A7.如果收音机调谐电路中是采用改变电容的方式来改变回路固有频率的。当接收的电磁波的最长波长是最短波长的 3 倍时,电容器的最大电容与最小电容之比为( )A.3 1 B.9 1C.1 3 D.1 9解析:根据 v=f 及 f= ,则 。答案:B8.(多选)下列关于无线电波的叙述中,正确的是 ( )A.无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波B.无线电波在任何介质中传播速度均为 3.00108 m/sC.无线电波不能产生干涉和衍射现象D.无线电波由真空进入介质传播时,波长变短解析:无线电波由真空进入介质时, f 不变, v
15、 变小,故 变短。答案:AD9.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: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。答案:A10
16、.某地的雷达站正在跟踪一架向雷达站匀速飞来的飞机。设某一时刻从雷达发出电磁波后到再接收到反射波历时 200 s,经 4 s 后又发出一个电磁波,雷达站从发出电磁波到再接收到反射波历时 186 s,则该飞机的飞行速度多大?解析:由电磁波发射到接收到反射波历时 200 s 时,可算出此时飞机距雷达的距离为 L1= m=3.0104 m。经 4 s 后,飞机距雷达站的距离为 L2=m=2.79104 m,故飞机飞行的速度为 v= m/s=525 m/s。答案:525 m/s11.有波长分别为 290 m、397 m、566 m 的无线电波同时传向收音机的接收天线,当把收音机的调谐电路的频率调到 75
17、6 kHz 时,(1)哪种波长的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强?(2)如果想接收到波长为 290 m 的无线电波,应该把调谐电路中可变电容器的动片旋进一些还是旋出一些?解析： (1)根据公式 ff1 Hz=1 034 kHzf2 Hz=756 kHzf3 Hz=530 kHz所以波长为 397 m 的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强。(2)要接收波长为 290 m 的无线电波,应增大调谐电路的固有频率,因此,应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些。答案： 见解析12.某雷达探测高空的一颗人造卫星,如果雷达发射的电磁波反射回来用的时间是0.16 s,则这颗卫星距雷达的距离为多少?解析:雷达从发射到接收到从卫星反射回来的信号历时 t=0.16 s,设卫星离雷达距离为x,则2x=ct所以 x= m=2.4107 m.答案:2 .4107 m
