1、3 电磁波谱 电磁波的应用4 无线电波的发射、传播和接收 学习目标 1.了解电磁波各波段的特性和主要作用.2.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用.3.了解有效地发射电磁波的两个条件.4.了解调制、调幅、调谐 、调角、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用一、电磁波谱、电磁波的应用导学探究 电磁波是一个大家庭，在生产、生活中有广泛的应用，电磁波分为哪几种？它们的波长关系如何？答案 电磁波分为无线电波、红外线，可见光、紫外线、X 射线和 射线从无线电波到 射线，波长逐渐减小知识梳理1电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫电磁波谱2电磁波谱按频率由小到大的顺序排列为：
2、无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、 射线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、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、治疗红外制导即学即用 判断下列说法的正误(1)紫外验钞机是利用紫外线的化学作用( )(2)X 光透视利用的是光的衍射现象()(3)工业上的金属探伤利用的是 射线具有较强穿透能力()(4)红外遥感技术利
3、用了一切物体都不停地辐射红外线的现象( )二、无线电波的发射和传播导学探究 将两根铝管固定在感应圈的两极上，另两根铝管接微安表头并固定在绝缘手柄上，如图 1 所示图 1(1)接通感应圈电源，把手柄上两铝管平行靠近感应圈上的两铝管，你看到什么现象了？为什么？(2)当把感应圈两极上的铝管拆掉后，把手柄靠近感应圈有什么现象？为什么？答案 (1)微安表头指针偏转，这说明绝缘手柄上的铝管收到了电磁波(2) 没有装铝管时，微安表头指针不偏转，说明绝缘手柄上的铝管没有收到电磁波因为发射电磁波要有天线知识梳理1无线电波的发射(1)要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点：第一，振荡电路产生的电场和磁场必须
4、分布到广大的开放空间中，才能有效地把电磁场的能量传播出去第二，要有足够高的振荡频率(2)载波：用来“运载”信号的高频等幅波(3)调制：把传递的信号“加”到载波上的过程分类Error!2无线电波的传播(1)地波：沿地球表面空间传播的无线电波适用于能够绕过地面障碍物的长波、中波和中短波短波和微波不宜用地波传播(2)天波：依靠电离层的反射来传播的无线电波适用于不易吸收和穿过电离层而易被电离层反射的短波实验证明：微波易穿过电离层进入太空，长波易被电离层吸收掉(3)直线传播：沿直线传播的电磁波，叫做空间波或视波适用于微波即学即用 判断以下说法的正误(1)各种频率的电磁振荡都能辐射电磁波，只是辐射的能量所
5、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()(2)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( )(3)调制就是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去( )(4)调幅就是把低频信号的信息加载到高频信号的振幅变化上去( )三、无线电波的接收导学探究 按图 2 甲，用两个莱顿瓶(附矩形发射框和带氖泡的矩形接收框)、感应圈和直流电源连成电路如图乙所示，发射框上的铜球与莱顿瓶上的铜球相距约 12 厘米，氖泡两端分别接莱顿瓶的内壁和外壁金属箔感应圈高压加在铜球和莱顿瓶上，使铜球间发生火花放电调节接收框上的可移动的竖直金属滑动杆，使它从最右端慢慢向左移动，观
6、察接收框上的氖泡发光有什么变化？并说明产生这种变化的原因图 2答案 滑动杆向左滑动的过程中，氖泡先变亮后变暗，当矩形接收框与发射框的大小差不多时氖泡最亮当两框大小相等时，两框的自感系数接近相等，与莱顿瓶组成的 LC 振荡电路的固有频率接近相同，发射电路与接收电路发生电谐振，接收框接收到的信号最强，所以氖泡最亮知识梳理1接收原理电磁波在传播过程中如果遇到导体，会在导体中产生感应电流因此空中的导体可以用来接收电磁波2电磁谐振(电谐振)当振荡电路的固有频率跟传播来的电磁波的频率相等时，电路中激起的感应电流最强3调谐使接收电路产生电谐振的过程调谐电路：能够调谐的接收电路即学即用 判断下列说法的正误(1
7、)调谐就是把接收到的电磁波的频率调到某一特定的值( )(2)当电磁波的频率与接收电路的固有频率相等时，发生电谐振( )(3)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感应电流( )一、电磁波谱及电磁波的应用如图 3 所示：图 3例 1 (多选) 关于电磁波谱，下列说法正确的是( )A波长不同的电磁波在本质上完全相同B电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象C电磁波谱的频带很宽D电磁波的波长很短，所以电磁波的频带很窄答案 AC解析 电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已其中波 长最长的波跟波长最短的波之间频率相差 1020 倍例 2 下面列出了一些医疗器械
8、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，_.(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 射线具有很强的贯穿力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，
9、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，使人体局部受热，血液循环加快，故选择 E.二、无线电波的发射、传播和接收1无线电波的发射、传播和接收过程2对概念的理解(1)“调幅”和“调频”都是调制过程，解调是调制的逆过程(2)电谐振就是电磁振荡中的“共振” (3)调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程例 3 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使振荡电容的正对面积足够小C减小电容器两极板间的距离D增加回路中的电容和电感答案 B解
10、析 研究表明频率越高，电 磁波发射本领越大， 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 rS4kdf 和 C 这两个公式是分析这类问题的基础由 C 可清楚判断影响电容 C12LC rS4kd rS4kd大小的因素，同时也应清楚影响自感系数 L 大小的因素，如增大自感线圈的匝数可增大自感系数 L，将铁芯取走可减小自感系数 L 等再由公式 f 进行综合分析即可12LC例 4 (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
11、磁波才能在接收电路中产生感应电流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 过频率跟谐振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(也就是调制的逆过程)、放大，通 过耳机才可以听到声音，故正确答案为A、D.1(多选) 在电磁波中，波长按从长到短排列的是( )A无线电波、可见光、红外线B无线电波、可见光、 射线C红光、黄光、绿光D紫外线、X 射线、 射线答案 BCD解析 电磁波谱
12、按波长从长到短排列顺序依次是无线电波红外线可见光(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)紫外线X 射线 射线，由此可知 B、C、D 选项正确2关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是( )A红外线和 X 射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体B过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康C电磁波频率最大的是 射线，最容易用它来观察衍射现象D紫外线和 X 射线都可以使感光底片感光答案 D解析 X 射线有很高的穿透本 领，常用于医学透视人体， 红外线没有， A 错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B 错误；电磁波中频率最大的是 射线，其波长最短，最不容易 发生衍射，C 错误 3(多选) 关于无线电广播过程，说
13、法正确的是( )A话筒将声音信号转变成音频信号B每个电台都能使用任意频率发射电磁波信号C接收机上的天线，直接接收来自广播台的声音信号D收音机上的“调谐”旋钮起到选台的作用答案 AD解析 话筒是声传感器，将声音信号 转变成音频信号(低频电信号)，故 A 正确；每个电台发射的电磁波的频率都是特定的，故 B 错误；接收机上的天线，通过电谐振原理将所需信号从众多的电磁波信号中选择出来，故 C 错误；收音机上的“调谐”旋钮通过改变自身频率，利用电谐振原理将所需信号从众多的电磁波信号中选择出来，起到选台的作用，故 D 正确4图 4 中 A 为某火箭发射场，B 为山区，C 为城市发射场正在进行某型号火箭的发
14、射试验为了转播火箭发射的实况，在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号已知传输无线电广播所用的电磁波波长为 550 m，而传输电视信号所用的电磁波波长为 0.566 m，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发_( 填“无线电广播信号”或“电视信号”) 这是因为_.图 4答案 电视信号 电视信号波长短，沿直线传播，受山坡阻挡，不易衍射解析 从题中知，传输无线电 广播所用电磁波波长为 550 m，根据 发生明显衍射现象的条件，可知该电磁波很容易发生衍射现象， 绕过山坡而传播到城市所在的 C 区，因而不需要转发装置电视信号所用的电磁波波
15、长为 0.566 m，其波 长很短，衍射现象很不明显，几乎沿直线传播，能传播到山顶却不能传播到城市所在的 C 区，要想使信号传到 C 区，必须通过建在山顶的转发站来转发一、选择题1根据电磁波谱选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且频率顺序由大到小排列的是( )A微波、红外线、紫外线B 射线、 X 射线、紫外线C紫外线、可见光、红外线D紫外线、X 射线、 射线答案 B解析 红外线与紫外线在电磁波谱中不相邻，更不会 频率重叠，A 错误；紫外线、可 见光、红外线虽相邻，但它们三者间有明确的界 线， 频率也不相重叠，C 错误；在电磁波谱中紫外线、X 射线、 射线有重叠， 射线频 率最大，紫外 线
16、频率最小，故 B 正确，D 错误2(多选) 关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是( )A一切物体都在不停地辐射红外线B红外线具有很强的热作用和荧光作用C红外线的显著作用是化学作用D红外线容易穿透云雾答案 AD解析 荧光作用和化学作用都是紫外线的重要用途， 红外 线波长比可见光长， 绕过障碍物的能力强，易穿透云雾，故 A、D 正确， B、C 错误3遥感照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车这种照相机敏感的电磁波属于( )A可见光波段 B红外波段C紫外波段 DX 射线波段答案 B4世界各地有许多无线电台同时广播，用收音机一次只能收听到某一电台的播音，而不是同时收听到许多电台的播音，其原因是( )A因为
17、收听到的电台离收音机最近B因为收听到的电台频率最高C因为接收到的电台电磁波能量最强D因为接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的频率相同，产生了电谐振答案 D解析 选台就是调谐过程，使 f 固 f 电磁波 ，在接收电路中产生电谐振激起的感应电流最强5验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光；家用电器的遥控器发出的“光” ，能用来控制电风扇、电视机、空调器等电器的开启与关闭对于它们发出的“光” ，下列说法中正确的是( )A验钞机和遥控器发出的“ 光”都是紫外线B验钞机发出的“光”是紫外线，遥控器发出的 “光”是红外线C验钞机和遥控器发出的“ 光”都是红外线D验钞机发出的“光”是红外线，遥控器发出的
18、 “光”是紫外线答案 B解析 紫外线可以使钞票上的荧光物质发光，所以可以做成验钞机， 红外线可以用在遥控器上，遥控器发出红外线，实现了无线控制家中的用电器，方便人们的生活6(多选) 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、 射线合起来形成了范围非常广阔的电磁波谱，不同的电磁波产生的机理不同，表现出的特性也不同，因而其用途也不同下列应用中不符合实际的是 ( )A医院里常用红外线对病人进行透视B医院里常用紫外线照射病房和手术室进行消毒C用 X 射线处理医院排放的污水，可杀死各种病原体，保护环境免受污染D用 射线照射马铃薯，可防止其发芽，以便长期保存答案 AC7关于生活中遇到的各种波，下列说法正
19、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8下列关于 X 射线的叙述正确的是 ( )X 射线可用来为食用水消毒X 射线由高速移动的中子组成X 射线可使照相胶卷感光X 射线可用于电视广播X 射线可用于消灭害虫X
20、 射线可用于探测隐藏在行李中的武器X 射线可用于搜索在泥石流中被埋的生还者A只有和 B只有、和C只有和 D只有和答案 B9(多选) 雷达采用微波的原因是( )A微波具有很高的频率B微波具有直线传播的特性C微波的反射性强D微波比其他无线电波(长波、中波、短波等)传播的距离更远答案 ABC解析 雷达采用微波，是利用微波的频率高，不容易 发生衍射，具有很好的直线传播的特性和反射性强的特点，所以 A、B、C 均正确；因微波不易发生衍射，传播的距离不一定比无线电波的长波、中波、短波段远，因此 D 不正确10如图 1 所示为电视接收过程示意图，其工作过程顺序正确的是( )图 1A解调放大调谐 显示B调谐放
21、大解调 显示C调谐解调放大 显示D放大调谐解调 显示答案 C11(多选) 图 2 中甲为一个调谐接收电路，图乙、丙、丁为电路中的电流随时间变化的图像，则( )图 2Ai 1 是 L1 中的电流图像Bi 1 是 L2 中的电流图像Ci 2 是 L2 中的电流图像Di 3 是流过耳机的电流图像答案 ACD解析 L 1 中由于电磁感应， 产生的感应电动势的图像同乙图相似，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 中的电流图像应是丙图高频部分通过 C2，只有低频的音频电流通过耳机，通过耳机的电流如同丁图中的 i3，故 选项 A
22、、C、D 正确二、非选择题12某雷达工作时，发射电磁波的波长 20 cm，每秒脉冲数 n5 000，每个脉冲持续时间 t0.02 s.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 9 Hz (2)3 104 m解析 (1)电磁波在空气中传播的速度一般认为等于光速 c310 8 m/s，因此 f cHz1.510 9 Hz31082010 2(2)雷达工作时发射电磁脉冲，每个电磁脉冲持续时间 t0.02 s，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 4 s0.02 s，故脉冲持续时间可以略去15 000不计，则 2xv t，vc310 8 m/s，所以 x 3104 m.vt213收音机调谐回路中可变电容器旋到电容为 100 pF 时能收到波长为 300 m 的电磁波，如果要收到波长为 240 m 的电磁波，可变电容器的电容要调为多少 pF？这个回路的自感系数为多少 H?答案 64 pF 2.510 4 H解析 根据 vf 和 f ， 有 v2 ，12LC LC其中 v310 8 m/s，则 300310 82 L10010 12240310 82 LC解得：L2.510 4 H，C64 pF.
