2025年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第二册）4.3无线电波的发射和接收（解析版）

4.3无线电波的发射和接收

课程标准物理素养

1.知道有效发射电磁波的

两个条件.

2.了解无线电波的特点及物理观念：了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振的概念及其相互关

传播规律.系。

3.了解调制(调幅、调频)、科学思维：能解释无线电波发射、接收的过程。

电谐振、调谐、解调在电科学探究：了解电视广播的发射与接收的原理与过程。

磁波发射、接收过程中的科学态度与责任：领会高频电磁波在无线电发射与接收中的重要作用。

作用．

（一）课前研读课本，梳理基础知识：

一、无线电波的发射

1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点：

(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．

2．实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；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，使载波随各种信号而改变的技术．调制分为调幅和调频．

(1)调幅(AM)：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制方法．

(2)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．

二、无线电波的接收

1．接收原理：电磁波在传播时如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，空中的导体可以用来接收电磁波，

这个导体就是接收天线．

2．电谐振：当接收电路的固有频率跟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，这种

现象叫作电谐振，相当于机械振动中的共振．

(1)调谐：使接收电路产生电谐振的过程．

(2)解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程．调幅波的解调也叫检波．

三、电视广播的发射和接收

1．电视广播信号是一种无线电信号，实际传播中需要通过载波将信号调制成高频信号再进行传播．

2．高频电视信号的三种传播方式：地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输．

3．电视信号的接收：电视机接收到的高频电磁波信号经过解调将得到的电信号转变为图像信号和伴音信号．

【题型一】无线电波的发射

1．有效发射电磁波的条件

要有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点：

(1)要有足够高的振荡频率．频率越高，振荡电路发射电磁波的本领越大，如果是低频信号，要用高频信号

运载才能将其更有效地发射出去．

(2)采用开放电路．采用开放电路可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间，如图．

2．调制

(1)概念：把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使载波随各种信号而改变.

(2)调制的分类

①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制技术，如图所示．

②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制技术，如图所示．

【典型例题1】实际发射无线电波的过程如图甲所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图乙所示，人对着话

筒说话时产生低频信号如图丙所示．则发射出去的电磁波图像应是()

【答案】B

【解析】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，即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．故选B.

【对点训练1】1886年，赫兹做了如图所示实验，关于该实验，以下说法正确的是（）

A．实验证实了电磁波的存在

B．实验证实了法拉第的电磁场理论

C．实验可以说明电磁波是一种纵波

D．在真空环境下进行实验，仍能观察到明显的火花放电

【答案】A

【解析】ABC．该实验是赫兹用来发射和接收电磁波的实验，不能说明电磁波是横波还是纵波。之后进行了

一系列实验观察到电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，测出了电磁波在真空中的速度等于光

速证明了电磁波与光的统一性，才证实了麦克斯韦的电磁场理论。故A正确；BC错误；

D．实验中火花放电是空气被击穿的现象，在真空环境下进行实验，不能观察到明显的火花放电。故D错误。

故选A。

【题型二】无线电波的接收

1．无线电波的接收原理

利用电磁感应在接收电路产生和电磁波同频率的电流．

2．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．

【典型例题2】如图甲所示为收音机的调谐电路，改变可变电容器C的电容，进而改变调谐电路的频率。若

“调频”后，电路中的最强的高频电流i随时间t的变化规律为图乙所示的正弦曲线。下列说法或做法正确的

是（）

A．改变电容器C的电容的目的是使调谐电路的固有频率跟接收的电磁波频率相同

B．将可变电容器的电容减小，电路将接收到波长更大的电信号

C．在t1~t2时间内，电容器C正在放电

D．电路中电场能随时间变化的周期等于t4

【答案】A

【解析】A．改变电容器C的电容目的是达到共振，即使调谐电路的固有频率跟接收的电磁波频率相同，故

A正确；

B．根据

1

f

2LC

将可变电容器的电容减小，固有频率会增加，根据公式

v

f

可知，频率越大，波长越小，所以将可变电容器的电容减小后，将接收到波长更小的电信号，故B错误；

C．在t1~t2时间内，电路中电流在减小，电容器在充电，故C错误；

1

D．一个周期电容器充放电两次，所以电路中的电场能随时间变化的周期等于t，故D错误。

24

故选A。

【对点训练2】“小蜜蜂”是老师上课常用的扩音设备，随着无线电技术的应用，很多老师用上了蓝牙“小蜜

蜂”（蓝牙是利用电磁波来传递信息的），麦克风与扩音器不用导线连接，老师拿着麦克风在教室中间说话，

放在讲台上的扩音器就能传出老师的声音。下列说法正确的是（）

A．“小蜜蜂”只能接收到来自麦克风的信号

B．“小蜜蜂”接收电磁波时，通过解调来使接收电路中出现电谐振现象

C．麦克风中只要有变化的电场，就一定能发出电磁波信号

D．麦克风回路可通过增大发射电磁波的频率来提高发射电磁波的本领

【答案】D

【解析】A．因为蓝牙属于电磁波，周围空间存在其他电磁波信号，所以“小蜜蜂”不只接收到了来自麦克风

的信号，故A错误；

B．“小蜜蜂”接收电磁波时，需要接收电磁波的LC振荡电路的固有频率与电磁波的频率相同，从而发生电谐

振现象，这个过程叫做调谐，故B错误；

C．均匀变化的电场产生恒定的磁场，不能产生电磁波信号，故C错误；

D．电磁波的能量与频率有关，麦克风回路可通过增大发射电磁波的频率来提高发射电磁波的本领，故D正

确。

故选D。

【基础强化】

1．2023年8月，华为隆重推出可直接拨打卫星电话的Mate60手机，强力回击了美国封锁中国高端芯片的

企图。Mate60手机信号上传到卫星接收器的速度约为（）

A．4105m/sB．4104m/sC．3108m/sD．3107m/s

【答案】C

【解析】Mate60手机信号是以电磁波上传到卫星接收器，速度接近是光速c3108m/s，故选C。

2．关于电磁波，下列说法正确的是（）

A．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，法拉第最先用实验证实了电磁波的存在

B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波

C．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大

D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输

【答案】B

【解析】A．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，A错误；

B．根据麦克斯韦电磁场理论，周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，B正确；

C．真空中电磁波的传播速度均为3.0108m/s，C错误；

D．电磁波可以通过光纤传输，D错误。

故选B。

3．下图是中国载人航天工程办公室官方发布的神舟十四号乘组航天员在轨拍摄的摄影作品之一，这些作品

是通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波说法正确的（）

A．长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输

B．除可见光外，我们看不到其他电磁波，所以电磁波不具有能量

C．空间站离地面高约400km，图片从空间站传回地面最少需要0.013s

D．麦克斯韦预言并通过实验验证了电磁波，为无线电技术发展开拓了道路

【答案】A

【解析】A．长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输，故A正确；

B．除可见光外，我们看不到其他电磁波，但所有电磁波均具有能量，故B错误；

C．空间站离地面高约400km，图片从空间站传回地面最少需要的时间为

400103

ts0.0013s

3108

故C错误；

D．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹通过实验验证了电磁波的存在，故D错误。

故选A。

4．我国北斗导航系统的电磁波频率约1561MHz，家用WiFi的电磁波频率约5725MHz。则（）

A．这两种电磁波不会产生偏振现象

B．北斗导航系统的电磁波更容易产生明显的衍射现象

C．家用WiFi的电磁波穿墙壁进入另一个房间时频率会减小

D．家用WiFi与北斗导航的电磁波叠加时将会产生干涉现象

【答案】B

【解析】A．电磁波是横波，可以产生偏振现象，这两种电磁波都会产生偏振现象，故A错误；

B．.家用微波炉加热食物所使用的电磁波频率约2450MHz，家用WiFi所使用的电磁波频率约5725MHz，根

据cf可知，家用WiFi的波长更短，北斗导航系统的电磁波更容易产生明显的衍射现象，故B正确；

C．电磁波频率由波源决定，从一个房间穿越墙壁进入另一个房间时其频率不变，故C错误；

D．家用WiFi所使用的电磁波与北斗导航系统所使用的电磁波频率不同，不会产生干涉现象，故D错误。

故选B。

5．关于机械波和电磁波，下列说法正确的是（）

A．机械波都是横波，电磁波都是纵波B．机械波和电磁波都可以在真空中传播

C．机械波和电磁波都可以传递信息和能量D．机械波能发生衍射现象，电磁波不能发生衍射现象

【答案】C

【解析】A．电磁波都是横波，而机械波可以是横波也可以是纵波，故A错误；

B．电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质，则机械波不能在真空中传播，故B错误；

C．电磁波和机械波的传播过程中都可以传递信息和能量，故C正确；

D．衍射是波特有的现象，不论是机械波还是电磁波都能发生衍射现象，故D错误。

故选C。

6．关于无线电波的发射和接收，下列说法正确的是（）

A．无线电波发射时，应使信号产生电谐振

B．天线在接收到电磁波时，天线上不会产生感应电流

C．要使电视机的屏上有图像，必须要有解调过程

D．音频信号在发射时，调频是调制的唯一方法

【答案】C

【解析】A．无线电波发射时，应对低频信号进行调频或调幅，然后通过开放电路发射，A错误；

B．天线在接收到电磁波时，天线上会产生感应电流，B错误；

C．要使电视机的屏上有图像，必须要有解调过程，C正确；

D．音频信号在发射时，有调频和调幅两种调制方法，D错误。

故选C。

【素养提升】

7．（多选）黑匣子是分析飞机事故的重要装置。如图甲所示为搜索黑匣子的原理图，黑匣子以一定的频率

自动发出信号，搜索人员利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号就能确定黑匣子的位置。若某时刻黑匣

子中电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路如图乙所示。则下列关于LC电磁振荡电路的说法中正确的是（）

A．该时刻电容器的电荷量正在增加

B．该时刻线圈的自感电动势正在减少

C．若减小发射端线圈的自感系数L，则发射电磁波的频率增大

D．若减小发射端线圈的自感系数L，为了更好的接收到黑匣子发出的电磁波信号，则可在接收端减小可

调电容器两极板间的距离

【答案】AC

【解析】AB．由图示磁场及安培定则可知，电路电流沿逆时针方向，电容器下板带正电，上板带负电，电

容器正处在充电状态，电荷量正在增加，自感电动势正在增加，故A正确，B错误；

1

C．若减小发射端线圈的自感系数L，由f则发射的电磁波频率变大，故C正确；

2LC

D．若减小发射端线圈的自感系数L，则发射的电磁波频率变大，为了更好的接收到黑匣子发出的电磁波信

S

号，接收端频率变大，可调电容器使电容减小，由C可知应增大可调电容器两极板间的距离，故D

4kd

错误。

故选AC。

8．（多选）电磁波的发射、传播及接收过程如图所示，下列说法正确的是（）

A．信号源发射出的电磁波是由自由电子周期运动而产生的

B．电磁波发射装置主要由振荡器和开放电路两部分组成。振荡器的作用是产生高频振荡电流和对开放

电路供给能量

C．能直接穿过电离层，以空间波的形式进行直线传播是短波，这种直线传播受大气的干扰小、能量损

失少、信号强

D．调节频道主要是在调节LC电路中的电容C，改变其固有频率而产生“电谐振”现象

【答案】ABD

【解析】A．信号源发射出的电磁波是由自由电子周期运动而产生的；故A正确；

B．电磁波发射装置主要由振荡器和开放电路两部分组成。振荡器的作用是产生高频振荡电流和对开放电路

供给能量，故B正确；

C．能直接穿过电离层，以空间波的形式进行直线传播是微波，这种直线传播受大气的干扰小、能量损失少、

信号强，故C错误；

D．调节频道主要是在调节LC电路中的电容C，改变其固有频率而产生“电谐振”现象，故D正确。

故选ABD。

9．（多选）关于无线电波的传播，下列叙述正确的是（）

A．频率越高，越适合沿地面传播

B．频率越高，越接近直线传播

C．无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流

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

【答案】BCD

【解析】

AB．由cf可知，频率越高，波长越短，衍射性越差，不宜沿地面传播，越接近直线传播，故A错误，B

正确；

C．无线电波遇到导体，会在导体内产生同频率的振荡电流，故C正确；

D．由于同步卫星相对地面静止在赤道上空36000km高的地方，用它作微波中继站，只要有三颗互成120的

同步卫星，就能覆盖全球，故D正确。

故选BCD。

10．（多选）关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是（）

A．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波

B．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

C．当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强

D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程

【答案】ACD

【解析】A．音频电流的频率比较低，需放大后搭载到高频电磁波上，故A正确；

B．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是开放电路，故B错误；

C．当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时，产生电谐振，所以接收电路产生的振荡电流最

强，故C正确；

D．解调就是从调频或调幅的高频信号中把音频、视频等调制信号分离出来的过程，要使电视机的屏幕上有

图像，必须要有解调过程，故D正确。

故选ACD。

11．（多选）第五代移动通信技术（简称5G）是最新一代蜂窝移动通信技术，5G的性能目标是高数据速率、

减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（）

A．4G比5G使用的电磁波发生衍射现象更明显

B．5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同

C．5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象

D．在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长

【答案】A