高二物理（人教版）教学课件 选择性必修二 第四章 第3、4节　无线电波的发射和接收　电磁波谱

无线电波的发射和接收电磁波谱(强基课—逐点理清物理观念)第3、4节课标要求学习目标1.知道电磁波的发射、传播和接收。2.认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。1.了解调制、调谐和解调的概念。2.观察日常生活中电磁波的发射、传播和接收现象。3.知道什么是电磁波谱,知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序。4.了解不同波长电磁波的特征及主要用途。1逐点清(一)无线电波的发射和接收2逐点清(二)电磁波谱3课时跟踪检测CONTENTS目录逐点清(一)无线电波的发射和接收1.有效发射电磁波的条件(1)要有足够___的振荡频率。(2)采用_______电路。振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间。2.电磁波的调制(1)载波:用于携带信号的_______电磁波。(2)调制:使载波随各种信号而改变的技术。(3)调幅(AM):使高频电磁波的_______随信号的强弱而变。(4)调频(FM):使高频电磁波的_______随信号的强弱而变。多维度理解高开放高频振幅频率3.无线电波的接收(1)接收原理:电磁波在传播时如果遇到_____,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______。(2)电谐振:当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率_____时,接收电路中产生的振荡电流最_____。(3)调谐:使接收电路产生________的过程。(4)解调:把声音或图像信号从__________中还原出来的过程。导体天线相同强电谐振高频电流4.电视广播的发射和接收(1)高频电视信号的传播方式主要有三种地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输。(2)不同的传播方式使用不同频率范围的电磁波,采取不同的调制方式。1.开放电路和调制(1)开放电路能有效地发射电磁波。(2)经过调制的电磁波能够传递信息,调制的方法有调幅和调频。2.电磁波传递信息口诀声音好听传也易,调制载波不能离,开放电路发出去,解调下来才完毕。

[典例]

关于电磁波的发射与接收,下列说法中正确的是

(

)A.调频与调幅都是用高频载波发送信号,原理相同,无本质区别B.解调是将低频信号加载到高频电磁波上进行发射传送的过程C.手持移动电话与其他用户通话时,要靠较大的固定的无线电台转送D.调谐就是将接收电路的振幅调至与电磁波的振幅相同√[解析]

调频与调幅都是用高频载波发送信号,但是原理不同,故A错误;解调是接收电磁波过程中的步骤,是将低频信号从高频载波信号中分离出来的过程,故B错误;手持移动电话与其他用户通话时,要靠较大的固定的无线电台转送,故C正确;调谐是将接收电路的频率调至与电磁波的频率相同,故D错误。1.(多选)为了有效地把能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间,除了使用开放电路,还可以

(

)A.增大电容器极板间的距离B.减小电容器极板的正对面积C.减少线圈的匝数D.采用低频振荡电流全方位练明√√√

2.(多选)下列关于无线电广播对电磁波进行调制的原因的说法正确的是

(

)A.经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强B.经过调制后的电磁波在空间传播得更快C.经过调制后的电磁波在空间传播的波长不变D.经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号有效地传递出去√√解析:调制就是把含有信息的低频信号加载到高频电磁波上,频率变大,即向外辐射能量的本领变强,易于向外发射,A正确;电磁波在空气中的波速接近光速,调制后传播速度不变,B错误;根据v=λf可知,速度不变的情况下,频率改变,则波长必然改变,C错误;要把电磁波有效地发射出去,必须有足够高的频率,经过调制之后的电磁波具有较高频率,从而能把我们要告知对方的信号有效地传递出去,D正确。3.(多选)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,要接收到该电信号,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√√

逐点清(二)电磁波谱1.电磁波谱:按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成谱,叫作电磁波谱。2.波长排列:按照波长从长到短依次排列为无线电波、_________、可见光、_______、X射线、γ射线。不同电磁波具有不同的__________,具有不同的特性。多维度理解红外线紫外线波长(频率)3.电磁波的特性及应用(1)无线电波:把波长大于1mm(频率低于300GHz)的电磁波称作无线电波,广泛用于_______、广播及其他信号传输。雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生_______,以此来测定物体位置的无线电设备,其利用的是波长较短的______。通信反射微波(2)红外线①红外线是一种光波,波长比无线电波____,比可见光_____。②所有物体都发射红外线,热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射___。③红外线的应用主要有________________和红外体温计。(3)可见光:能使人的眼睛产生___________的电磁波,可见光的波长在__________nm之间,分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。不同颜色的光波长(频率)范围_______。短长强红外遥感技术视觉效应400~760不同(4)紫外线:①波长范围在________nm之间,不能引起人的视觉。②具有______的能量,应用于灭菌消毒;具有较强的_______效应,用来激发荧光物质发光。(5)X射线和γ射线①X射线波长比紫外线_____,有很强的______本领,用来检查金属构件内部的缺陷,医学上用于检查人体的内部器官。②γ射线波长比X射线更短,具有_______的能量,穿透力更强,医学上用来治疗某些癌症,工业上用于探测金属构件内部的缺陷。5~370

较高荧光短穿透很高各种电磁波的共性与个性(1)共性①本质上相同,都是电磁波,遵从相同的波动规律。②都遵循公式v=λf,它们在真空中的传播速度都是c=3.0×108

m/s。③它们的传播都不需要介质。④它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。(2)个性①不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性,波长越长越容易产生干涉、明显衍射现象,波长越短穿透能力越强。②相同频率的电磁波,在不同介质中速度不同;不同频率的电磁波在同一种介质中传播时,频率越大,速度越小。[典例]

(2024·济宁高二检测)关于生活中遇到的各种电磁波,下列说法正确的是

(

)A.医院里“CT”机使用的电磁波是γ射线,它具有较强的穿透能力B.紫外线常用于卫星通信、电视等信号的传输,它还可用于消毒C.“浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线,它具有显著的热效应D.X射线可以摧毁病变的细胞,常用于治疗各种癌症√[解析]

医院里“CT”机使用的电磁波是X射线,利用X射线能够穿透物质,来检查人体的内部器官,故A错误;无线电波常用于卫星通信、电视等信号的传输,紫外线用于消毒,故B错误;“浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线,利用红外线的热效应进行取暖,故C正确;γ射线可以摧毁病变的细胞,常用于治疗各种癌症,故D错误。/方法技巧/

不同电磁波的特性及应用电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线γ射线频率由左向右,频率变化为由低到高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、红外制导照明、照相等杀菌、防伪、治疗皮肤病等检查、探测、透视探测、治疗续表1.(多选)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于应用电磁波的医用器械有

(

)A.杀菌用的紫外灯

B.拍胸片的X光机C.治疗咽喉炎的超声波雾化器

D.检查血流情况的“彩超”机全方位练明√√解析:紫外线和X射线从本质上说是电磁波,A、B正确;治疗咽喉炎的超声波雾化器和检查血流情况的“彩超”机用的都是超声波,超声波属于机械波,C、D错误。2.(多选)关于物理知识在生活中的应用,下列说法正确的是

(

)A.机场、车站所用的测量人体温度的测温仪应用的是紫外线B.雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的无线电设备C.γ射线可以用来治疗某些癌症D.医院给病人做的脑部CT应用的是X射线√√√解析:一切物体均发出红外线,温度不同,辐射强度不同,测量人体温度的测温仪应用的是红外线,A错误;雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的,B正确;γ射线可以破坏生命物质,可以用来治疗某些癌症,C正确;X射线有很强的穿透本领,给病人做的脑部CT应用的是X射线,D正确。3.(多选)关于电磁波谱,下列说法正确的是

(

)A.X射线对生命物质有较强的作用,过量的X射线辐射会引起生物体的病变B.γ射线是电磁波谱中波长最短的电磁波,它比X射线的频率还要高C.紫外线比紫光更容易发生干涉和明显衍射D.在电磁波谱中,无线电波一般可用于通信√√√解析:X射线具有较强的穿透能力且对生命物质有较强的作用,过量的X射线辐射会引起生物体的病变,故A正确;γ射线比X射线的波长短、频率高,故B正确;紫外线比紫光的波长短,紫光比紫外线更容易发生干涉和明显衍射,故C错误;在电磁波谱中,无线电波的波长较长,一般可用于通信,故D正确。课时跟踪检测1234567891011121314A级——基础达标1.“神舟十八号”载人飞船于2024年4月25日成功发射。在发射过程中,地面测控站对飞船进行跟踪测量与控制时,传输信号所使用的是电磁波谱中的(

)A.无线电波

B.可见光C.紫外线 D.X射线√67891011121314解析:在发射过程中,地面测控站对飞船进行跟踪测量与控制时,传输信号所使用的是电磁波谱中的无线电波,特别是无线电波里的微波,具有易于集聚成束、高度定向性以及直线传播的特性,可用来在无阻挡的视线自由空间传输高频信号,故A正确。1234515678910111213142.(2024·河北沧州期末)北京时间2023年12月15日,我国成功发射了“遥感四十一号”卫星。该卫星主要用于国土普查、农作物估产、环境治理、气象预警预报和综合防灾减灾等领域,可为国民经济建设提供信息服务。该卫星向地面传递信息采用的是

(

)A.声波 B.超声波C.电磁波 D.同轴电缆解析:“遥感四十一号”卫星利用电磁波向地面传递信息。故选C。234√15678910111213143.(2024·广西百色期末)手机是当下使用最广泛的通信工具。人们在使用手机时,经常通过Wi-Fi联网,有时也会通过蓝牙传输数据。Wi-Fi技术与蓝牙技术同属于短距离无线电技术,所使用的无线电波频率一般在2.4GHz附近。下列说法正确的是

(

)A.Wi-Fi使用的无线电波会发生多普勒效应B.Wi-Fi使用的无线电波在水中传播比在空气中传播更快C.紫外线比蓝牙使用的无线电波更易发生明显衍射D.蓝牙使用的无线电波有横波也有纵波234√1567891011121314解析:多普勒效应是波共有的特征,Wi-Fi使用的无线电波会发生多普勒效应,故A正确;Wi-Fi使用的无线电波在水中传播比在空气中传播更慢,故B错误;蓝牙使用的无线电波的波长大于紫外线的波长,则蓝牙使用的无线电波比紫外线更易发生明显衍射,故C错误;蓝牙使用的无线电波为横波,故D错误。23415678910111213144.(2024·江苏扬州期末)电焊作业时,会产生对人体有害的电焊弧光,辐射出大量频率为1.0×1015Hz的电磁波。根据如图所示的电磁波谱,判断它属于哪种电磁波

(

)234√A.微波 B.红外线C.紫外线 D.X射线1567891011121314

23415678910111213145.(2024·福建莆田期末)下列说法不正确的是

(

)A.无线电波、光波、X射线、γ射线都是电磁波B.麦克斯韦通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”,并证实了电磁波的存在C.奥斯特发现了电流的磁效应D.LC振荡电路中,电容器极板上的电荷量最大时,磁场能最小234√1567891011121314解析:无线电波、光波、X射线、γ射线都是电磁波,故A正确,不满足题意要求;麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波的存在,故B错误,满足题意要求;奥斯特发现了电流的磁效应,故C正确,不满足题意要求;LC振荡电路中,电容器极板上的电荷量最大时,电场能最大,磁场能最小,故D正确,不满足题意要求。23415678910111213146.(2024·北京西城期中)许多物理现象在科学技术领域得到了应用,以下说法中正确的是

(

)A.医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒B.看3D电影(立体电影)时要带特制的眼镜是光的干涉的应用C.利用红外线进行遥感、遥控主要是因为红外线的波长大,不容易发生明显衍射D.X射线广泛用于电视、雷达234√1567891011121314解析:医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒,故A正确;看3D电影(立体电影)时要带特制的眼镜是光的偏振的应用,故B错误;利用红外线进行遥感、遥控主要是因为红外线的波长大,容易发生明显衍射,故C错误;微波广泛用于电视、雷达,故D错误。23415678910111213147.电磁波按波长由大到小排列正确的是

(

)A.无线电波、红外线、紫外线、γ射线B.γ射线、红外线、紫外线、无线电波C.红外线、无线电波、γ射线、紫外线D.紫外线、无线电波、γ射线、红外线解析:电磁波按波长由大到小的顺序排列为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。故选A。234√15678910111213148.(2024·广西桂林期中)关于电磁波谱,下列说法正确的是

(

)A.X射线可用于广播B.γ射线是波长最短的电磁波C.紫外线的频率比紫光的低D.长波可以摧毁病变的细胞234√1567891011121314解析:X射线具有较强的穿透能力,所以不能用于广播,故A错误;γ射线是波长最短、频率最高的电磁波,故B正确;紫外线的波长比紫光短,紫外线的频率比紫光的高,故C错误;长波波长较长,频率较低,能量较小,不可以摧毁病变的细胞,故D错误。23415678910111213149.5G网络使用通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段,4G网络使用通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段。下列说法正确的是

(

)A.在同一介质中,5G信号比4G信号波长更长B.在同一介质中,5G信号比4G信号衍射本领更弱C.在同一介质中,5G信号比4G信号的传播速度更大D.在同一介质中,5G信号与4G信号会发生干涉234√1567891011121314解析:在同一介质中,5G信号与4G信号的传播速度相等,5G信号比4G信号频率高,则5G信号比4G信号波长短,5G信号比4G信号衍射本领更弱,A、C错误,B正确;在同一介质中,5G信号与4G信号频率不同,不会发生干涉,D错误。234156789101112131410.(2024·北京海淀期中)下列关于电磁波的说法正确的是

(

)A.麦克斯韦提出:变化的磁场一定产生变化的电场,变化的电场一定产生变化的磁场B.各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样,大小为3×108m/sC.经过调幅后的电磁波是横波,经过调频后的电磁波是纵波D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播234√1567891011121314解析:根据麦克斯韦的电磁场理论,在变化的磁场周围一定产生电场,只有在非均匀变化的磁场周围才产生变化的电场;在变化的电场周围一定产生磁场,只有在非均匀变化的电场周围才产生变化的磁场,故A错误;各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样,大小为3×108

m/s,故B正确;无论是调幅还是调频后的电磁波都是横波,故C错误;电磁波在同种均匀介质中沿直线传播,若介质不均匀,不一定沿直线传播,故D错误。2341567891011121314B级——综合应用11.(2024·湖南岳阳期末)5G网络使用的无线电波通信频率是3.0GHz以上的超高频段和极高频段,比通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段的4G网络拥有更大的带宽和更快的传输速率,如图所示,5G网络的传输速率是4G网络的50~100倍。与4G网络相比(

)2341567891011121314A.5G网络信号的频率更小B.5G网络信号的传播速度超过光速C.5G网络信号相同时间内能传递更大的信息量D.5G网络信号不属于无线电波,它的波长小于可见光解析:与4G网络相比,5G网络信号的频率更大,可知5G网络信号的光子能量更大,故5G网络信号相同时间内能传递更大的信息量,故A错误,C正确;任何电磁波在真空中的传播速度均为光速,所以5G网络信号的传播速度等于光速,故B错误;5G网络信号属于无线电波,它的波长大于可见光,故D错误。234√156789101112131412.(2024·湖北武汉期末)“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234√1567891011121314解析:因为蓝牙信号属于电磁波,周围空间存在其他电磁波信号,所以“