人教版高中物理选择性必修第二册第四章3无线电波的发射和接收课件

3．无线电波的发射和接收第四章

电磁振荡与电磁波整体感知·自我新知初探[学习任务]

任务1．知道有效地发射电磁波的两个特点。任务2．了解调制、调幅、调频、解调、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用。任务3．通过对电磁波的产生、发射、接收过程及基本电路的简单分析，领会无线电波在实际生活生产中的应用流程。[问题初探]

问题1．有效地发射电磁波时，振荡电路的两个特点是什么？问题2．调幅、调频的含义是什么？问题3．电谐振的含义是什么？[自我感知]经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。探究重构·关键能力达成[链接教材]在普通的LC振荡电路中，电场主要集中在电容器的极板之间，磁场主要集中在线圈内部。在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能主要是在电路内互相转化，辐射出去的能量很少，怎样才能有效地发射电磁波呢？知识点一无线电波的发射提示：(1)要有足够高的振荡频率。频率越高，发射电磁波的本领越大。(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，因此采用开放电路。1．有效地发射电磁波，振荡电路必须具有两个特点(1)要有______的振荡频率。频率越__，发射电磁波的本领越大。(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能__的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。2．开放电路(1)增大电容器极板间的____，减小极板间的________，从而使电场和磁场扩展到电容器的外部。这样的振荡电路叫作开放电路。(2)实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与____相连；线圈的另一端与高高地架在空中的____相连。足够高高大距离正对面积大地天线3．电磁波传递信号(1)载波：用来携带信号的高频电磁波。(2)调制：在电磁波发射技术中，使载波随各种____而改变的技术。调制的两种方法：①调幅：使高频电磁波的____随信号的强弱而变，这种调制叫作调幅(AM)。②调频：使高频电磁波的____随信号的强弱而变，这种调制叫作调频(FM)。信号振幅频率1895年，一位年轻的意大利人马可尼(公元1874～1937年)发明了无线电通信技术。从此，携带了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。问题1．电视台发射电视信号为什么要建高耸入云的发射塔呢？提示：电视信号要有效地发射出去，必须采用高频开放电路，电视信号所用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。问题2．为什么发射电磁波必须调制？提示：因为传递的声音、图像等信号频率低，不易直接发射出去。1．调幅和调频是调制的两种不同方式(1)使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制方式叫调幅，一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号采用调幅波。(2)使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制方式叫调频，电台的立体声广播和电视中的伴音信号，采用调频波。2．电磁波的发射示意图【典例1】

(电磁波的发射)(多选)为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构可采用下列措施中的(

)A．减小电容器极板的正对面积B．增大电容器极板的间距C．增大自感线圈的匝数D．向外抽出铁芯√√√

规律方法

(1)无线电波的发射：由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需要传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去。(2)一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号，都采用调幅波；电台的调频广播和电视中的伴音信号，都采用调频波。低频信号类比成货物，高频波类比成运载工具，调制的过程类比成将货物装载到运载工具上。1．原理电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生________，因此，空中的导体可以用来接收电磁波。2．电谐振与调谐(1)电谐振：当接收电路的________跟收到的电磁波的____相同时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象。(2)调谐：使接收电路产生______的过程。知识点二无线电波的接收感应电流固有频率频率电谐振

提醒：电视接收端，接收到高频电磁波，经过解调处理，将得到的电信号通过显示设备转变为图像信息，伴音信号经解调后送到扬声器。电信号解调收音机在使用时需要调节旋钮才能接收到电台发出的信息。问题1．我们调节旋钮改变的是什么？提示：调节旋钮改变的是可变电容器的电容，可以改变调谐电路的频率。问题2．调节的目的又是什么？提示：使它跟要接收的电台发出的电磁波的频率相同，这个频率的电磁波在调谐电路里激起较强的感应电流，这样就选出了这个电台。1．方法(1)利用调谐产生电谐振，使接收电路的感应电流最强。(2)利用解调把接收电路中的有用信号分离出来。(3)调谐和解调的区别：调谐就是一个选台的过程，即选携带有用信号的高频振荡电流，在接收电路中产生最强的感应电流的过程；解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程。2．接收电路示意图【典例2】

(电磁波的接收)(多选)蓝牙设备使用无线电波连接手机和电脑。蓝牙产品包含一块小小的蓝牙模块以及支持连接的蓝牙无线电和软件。当两台蓝牙设备想要相互交流时，它们需要进行配对，并通过蓝牙耳机发出声音，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CD

[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，C、D正确。]√√规律方法

相近概念的辨析技巧(1)调频和调幅：这是调制的两种方式，使电磁波的频率随信号改变的调制方式叫调频；使电磁波的振幅随信号改变的调制方式叫调幅。(2)调制和解调：把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上叫调制；把低频电信号从高频载波中检出来叫解调，是调制的逆过程。【教用·备选例题】电视机的室外天线能把电信号接收下来，原因是(

)A．天线处于变化的电磁场中，产生的电流输送给LC电路B．天线只处于变化的电场中，产生的电流输送给LC电路C．天线只是有选择地接收某电台信号，其他电台信号则不接收D．天线将电磁波传输到电视机内√A

[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的电流最强，然后再通过解调处理输入后面电路，选项A正确。]应用迁移·随堂评估自测1．下列关于无线电广播的叙述正确的是(

)A．发射无线电广播信号必须采用调频方式B．发射无线电广播信号必须进行调谐C．接收无线电广播信号必须进行调制D．接收到无线电广播信号后必须进行解调才能由扬声器播放√243题号1D

[发射无线电广播信号必须经过调制，可以采用调频方式，也可以采用调幅方式，A、B错误；接收无线电广播信号必须经过调谐(即选台)，C错误；无线电波中有高频信号，所以需要经过解调将低频信号检出，才能由扬声器播放，D正确。]243题号12．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(

)①调谐电路②调制电路③高频振荡电路④开放振荡电路A．①②③

B．②③④C．①④

D．①②④23题号14√B

[比较有效地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才能发射出去，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得更远，而调谐电路是在接收端需要的电路，故②③④正确，B正确。]23题号143．当电冰箱的电路接通或断开时，可从附近的收音机中听到“喀喀”的杂音，这是因为(

)A．电路通、断时，发出的声音被收音机所接收B．电路通、断时，发出的电流被收音机所接收C．电路通、断时，发出的电磁波被收音机所接收D．电路通、断时，发出的振荡电流被收音机所接收23题号41√C

[当电冰箱的电路接通或断开时，会产生一定频率的电磁波，被收音机接收到会听到“喀喀”的杂音，C正确。]4．一台收音机的LC调谐电路由电感线圈和可变电容器组成，可变电容器电容的变化范围是30～300pF，调谐电路能接收的电磁波的最小频率是550kHz，已知光速c＝3×108m/s，求它能接收的电磁波的最大频率和最小波长。243题号1

[答案]

1739kHz

173m回归本节知识，完成以下问题：(1)怎样提高发射电磁波的能力？提示：发射频率足够高，采用开放电路。(2)调谐和解调的区别？提示：调谐是选台的过程，也就是选出携带有用信号的高频振荡电流。解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来。题号课时分层作业(十五)无线电波的发射和接收135246879101112√

题组一电磁波的发射1．关于无线电广播发射过程中的振荡器的作用，下列说法正确的是(

)A．振荡器的作用是产生等幅高频信号B．振荡器的作用是产生低频音频信号C．振荡器的作用是产生高频音频信号D．振荡器的作用是产生等幅低频信号A

[无线电广播发射过程中的振荡器的作用是产生等幅高频信号，然后将声音信号加载在振荡器发出的电磁波上发射出去，A正确。]题号213456879101112√2．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不正确的是(

)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，反射性能越强题号213456879101112B

[电磁波在真空中的传播速度等于光速，由c＝λf，可求得波长范围，A正确，不符合题意；恒定不变的电场或磁场不能产生变化的磁场与电场，从而不能形成电磁波，B错误，符合题意；依据2s＝c·t，测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离，C正确，不符合题意；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，不符合题意。]题号3245687910111213．实际发射无线电波的过程如图所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示，人对着话筒说话时产生低频信号如图乙所示，则发射出去的电磁波图像应是(

)A

BC

D√题号324568791011121B

[使电磁波随各种信号而改变的技术，叫作调制。调制共有两种方式：一种是调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载；另一种是调频，通过改变频率来实现信号加载。由各选项的图形可知，该调制波为调幅波，即发射信号的振幅随声音信号振幅的变化而变化，故B正确。]题号423568791011121√4．(多选)在电磁波的发射过程中，用一平行板电容器C和一个线圈L组成LC振荡电路，要增大发射电磁波的波长，下列调节正确的是(

)A．增大电容器两极板间的距离B．增大线圈的匝数，在线圈中加铁芯C．把电容器的动片适当旋出一些D．把电容器的动片适当旋入一些√题号423568791011121

题号245368791011121√

题组二电磁波的接收5．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．收听到的电台离收音机最近B．收听到的电台频率最高C．接收到的电台电磁波能量最强D．接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的频率相同，产生了电谐振题号245368791011121D

[选台就是调谐过程，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，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，故D正确，A、B、C错误。]题号245368791011121√6．(多选)如图所示为调幅振荡电流图像，此电流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．经检波后

D．耳机中√题号245368791011121AB

[为了把信号传递出去，需要将信号“加”到高频振荡电流上，这就是调制。而题图是将信号加上后使高频振荡电流的振幅随信号变化，这叫调幅。在接收电路中，经过调谐，电路中将出现调幅振荡电流，经检波后，信号从高频电流中还原出来，而在耳机中只有低频信号电流，故A、B正确。]题号245376891011121√7．(多选)调谐电路的可变电容器的动片从完全旋出到完全旋入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，可采用下列办法中的(

)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√题号245376891011121

题号245386791011121√8．(多选)关于电磁波，下列说法正确的是(

)A．手机既能发射电磁波，也能接收电磁波B．手机只能接收电磁波，不能发射电磁波C．收音机既能发射电磁波，也能接收电磁波D．收音机不能发射电磁波，只能接收电磁波AD

[手机在使用过程中，将要传递的信息用电磁波发射出去，另一方面又可以通过接收电磁波来获取他人传递给自己的信息，故A正确，B错误；收音机只能利用天线接收电磁波，不能发射电磁波，故C错误，D正确。]√题号924538671011121√9．2023年10月26日，中央电视台对神舟十七号飞船与天和核心舱自主快速交会对接过程进行了直播，直播画面通过电磁波传送到千家万户。下列关于电磁波的说法正确的是(

)A．有些电磁波是横波，有些电磁波是纵波B．电磁波是横波C．发射电磁波进行信号传递时，只能采用调频一种方式进行调制D．电磁波能够传递信号，但是不能传播能量题号924538671011121B

[电磁波的传播方向和振动方向垂直，是横波，故A错误，B正确；发射电磁波进行信号传递时，可以采用调频、调幅两种方式进行调制，故C错误；电磁波既能传递信号，也能传播能量，故D错误。故选B。]题号924538671011121√10．近场通信(NFC)是一种短距高频的无线电技术，其主要结构就是线圈和电容组成的类似LC振荡电路的并联谐振电路，其终端有主动、被动和双向三种模式，最常见的被动模式广泛应用于公交卡、门禁卡、校园一卡通等，刷卡时，电路发生电谐振，给电容器充电，达到一定电压后，在读卡设备发出的射频场中响应，被读或写入信息。下列说法正确的是(

)A．LC电路的电容器在充电时，电流增大B．如果增大LC电路中电容器两极板间距离，振荡周期将增大C．LC电路中，电容器充电时，线圈中自感电动势增大D．电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫电谐振

题号924538671011121题号924538671011121√11．电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害。当电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单