湖北省荆州市沙市第五中学高中物理 14.4电磁波与信息化社会学案 新人教版选修34.doc

14.4 电磁波与信息化社会【学习目标】1了解几种传感器的应用特点。2了解信息传递的主要途径通过电磁波传输。3了解信息的处理和数字通信，信息记录等。4了解数字电视和因特网特点。【自主学习】填一填：电视信号是电视台先把影像信号转变为可以发射的电信号，发射出去的电信号被接收后通过电视机被还原为光的图象重现荧光屏。点一点：受图象信号控制的显像管电子束在屏幕上扫描的方式和步调与摄像管的扫描同步，且由于画面更换迅速和视觉暂留效应，我们可看到与景物一样的活动的影像。填一填：雷达是利用无线电波的反射来测定物体位置的无线电设备，故波长越短的波越有利，则雷达用的是微波。填一填：手机和因特网各以不同的特点成为人们生活中必不可少的工具。典题热题知识点一 无线电波的发射例1用一平行板电容器和一个线圈组成lc振荡电路，要增大发射电磁波的波长，可采用的做法是（ ）a.增大电容器两极板间的距离b.减小电容器两极板间的距离c.减小电容器两极板正对面积d.在电容器两极板间加入电介质解析：由=c/f知，要增大发射电磁波的波长，必须减小振荡电路的振荡频率f=可知，要减小f，就必须增大电容器的电容c或电感l，由c=，可判断b、d两选项操作满足要求.答案：bd巧解提示 熟记f=和c=是分析问题的基础.例2在lc振荡电路中，如果c=100 pf，要发出波长为30 m的无线电波，应用多大电感的线圈？解析：本题考查应用lc振荡电路的周期公式以及电磁波的速度、周期、波长关系进行分析、计算的能力.答案：由公式t=2和v=/t 得l=2/42v2c 式中v=3.0108 m/s,c=10010-12 fl= h=2.5 h.方法归纳 lc振荡电路是最简单的电磁振荡电路，在多种计算中广泛应用，须熟记.知识点二 无线电波的接收例3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电台发出的电信号，要收到电信号，应（ ）a.增大调谐电路中线圈的匝数b.加大电源电压c.减小调谐电路中线圈的匝数d.将线圈中的铁芯取走解析：当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时，发生电谐振才能收听到电台信号，由题意知收不到电信号的原因是调谐电路固有频率低，由f=，可知在c无法调节前提下，可减小电感l，即可通过c、d两选项的操作升高f.答案：cd知识点三 电磁波的传播例4关于电磁波的传播，下列叙述正确的是（ ）a.电磁波频率越高，越易沿地面传播b.电磁波频率越高，越易直线传播c.电磁波在各种介质中传播波长恒定d.只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就可把信号传遍全世界解析：由c=f可判定：电磁波频率越高，波长越短，衍射性越差，不宜沿地面传播，而跟光的传播相似，沿直线传播，故b选项对a选项错；电磁波在介质中传播时，频率不变，而传播速度改变，由v=f可判断波长改变，c选项错；由于同步卫星相对地面静止在赤道上空3 600 km高的地方，用它作微波中继站，只要有三颗，就能覆盖全球，d选项正确.答案：bd方法归纳 记住波长越长衍射能力越强，波在各种介质中传播时频率不变，传播速度公式v=f是解题关键.知识点四 雷达例5一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为1 s，两次发射的时间间隔为100 s，在指示器的荧光屏上现出的尖形波如图14-3-4所示，已知图中刻度ab=bc，则障碍物与雷达之间的距离是_.图14-3-4解析：图中a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的，b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的，由ab=bc，可知无线电波发射到返回所用时间为50 s. 设雷达离障碍物的距离为s，无线电波来回时间为t，波速为c， 由2s=ct得s= m=7.5103 m.答案：7.5103 m方法归纳 在荧光屏上根据波幅很容易区分发射波和反射波，根据两个尖形波距离，可直接从荧光屏上的刻度读出障碍物的距离.知识点五 电磁污染例6科学技术是一把双刃剑.电磁波的应用也是这样.它在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用电磁污染.频率超过0.1 mhz的电磁波的强度足够大时就会对人体构成威胁.按照有关规定，人体所受到的电磁辐射强度（即单位时间内垂直通过单位面积的电磁波的能量）不得超过某一规定值ie.已知某无线通信设备发射电磁波的功率为p，设该通信设备向四面八方均匀地发射电磁波，且电磁波在传播过程中无能量损失.由数学知识可知，球面的面积s=4r2（式中r为球半径），球半径与球面总是垂直的.根据上述资料，可估算出人体到该通信设备发射电磁波处的安全距离至少应为，这时人体所受到的电磁辐射强度才不会超过规定值.解析：由题给信息知发射的电磁波都分布在以天线为中心的球面上， 即：ie， 则：r.答案：r方法归纳 解决本题时需构建物理模型，电磁波发射出去后，电磁波所有的能量都均匀分布在以天线为中心的球面上，就像太阳发出的光都均匀分布在以太阳为中心的球面上一样.同步练习1利用雷达测云层离我们观察点的距离时，电磁波从发射到吸收共经历1ms时间，则该云层到观察点的距离为( )a100km b150kmc200kmd250km2在海湾战争中，利用红外线探测仪发现目标“飞毛腿”导弹，然后将信号发射给通讯卫星，再由通讯卫星发射到美国本部，经过计算机处理再发出指令，由原来的通道返回战声发射“爱国者”，对导弹进行拦截。设同卫星距离地面高度约为3万6千公里，则该信号在空中传播所用的时间约为 ( )a0.1s b0.12sc0.15sd0.24s3关于电视信号的发射，下列说法中说法的是 ( )a摄像管输出的电信号可以直接通过天线向外发射b摄像管输出的电信号必须加在高频等幅振荡电流上，才能向外发射c伴音信号和图像信号是同步向外发射的d电视台发射的是带有信号的高频电磁波4.下列说法中正确的是：（ ）a摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置b电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置c电视机接收的画面是连续的，d摄像机在s内要送出张画面5关于雷达的特点，下列说法中正确的是：（ ）a雷达所用的无线电波的波长比短波更短b雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标c雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离d雷达在能见度低的黑夜将无法使用图16雷达是利用电磁波来测定物体的位置和速度的设备，它可以向一定方向发射不连续的电磁波，当遇到障碍物时要发生反射雷达在发射和接收电磁波时，在荧光屏上分别呈现出一个尖形波某型号防空雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5104s现在雷达正在跟踪一个匀速移动的目标，某时刻在雷达监视屏上显示的雷达波形如图1甲所示，30s后在同一方向上监视屏显示的雷达波形如图1乙所示已知雷达监视屏上相邻刻线间表示的时间间隔为104s，电磁波在空气中的传播速度3108m/s，则被监视目标的移动速度最接近( )a.1200m/sb.900m/s c.500m/sd.300m/s7“神州五号”载人飞船成功发射，如果你想通过同步卫星转发的无线电话与杨利伟通话，则在你讲完话后，至少要等 s才能听到对方的回话（已知地球的质量为 m=6.01024kg，地球半径为r=6.4106m，万有引力恒量g=6.671011nm2/kg2）.8.某雷达工作站，发射电磁波的波长为，每秒脉冲数，每个脉冲持续时间，问电磁波的频率为多少？最大的侦察距离是多少？4* 电磁波与信息化社会答案1.b2.d3.bcd 4. abd5. ac6.c7.解析：同步卫星是相对于地面静止的，它的运动周期t=360024s，设卫星离地面距离为h，它绕地球转动的向心力是它对地球的万有引力，即，代入，h=3.59107m。最短通信距离是发话人和听话人均在同步卫星的正下方，这时电磁波传播的最短距离为s=2h，所以最短时间为t=22h/c=0.48s。8.解析：由于电磁波的波长.频率和波速之间满足关系，真空中电磁波的传播速度等于光速，一般在空气中传播，电磁波的传播速