2018-2019版高中物理 第四章 電磁波及其應用 第3講 電磁波的發(fā)射和接收學案 新人教版選修1 -1.doc
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第3講 電磁波的發(fā)射和接收 [目標定位] 1.了解無線電廣播發(fā)射和接收技術中，調制、調幅、調頻、調諧、解調的含義. 2.了解電視攝像管的基本結構以及電視廣播發(fā)射和接收過程.3.了解移動通信的基本過程.了解基站的作用.4.了解通信技術的發(fā)展對人類文明的促進作用. 一、無線電波的發(fā)射 1.進行無線電通信，需要發(fā)送和接收無線電波.天線是發(fā)射和接收無線電波的必要設備. 2.進行無線電通信，首先要發(fā)射無線電波.無線電發(fā)射機中有一個叫做振蕩器的重要部件，它能產生頻率很高的交變電流. 3.調制：把信息加到載波上，就是使載波隨信號而改變. 調幅：是使高頻載波的振幅隨信號改變. 調頻：是使高頻載波的頻率隨信號改變. 想一想 為了使需要傳遞的音頻信號載在電磁波上發(fā)射到遠方，必須對高頻交變電流進行什么操作？ 答案 調制. 二、無線電波的接收 1.轉動收音機的旋鈕選擇電臺，實際上是在選擇我們需要的電磁波，這在技術上叫做調諧. 2.要得到所需的信息，必須從高頻信號電流中把它們“取”出來，也就是要進行解調. 3.通過解調得到的信號，還要經過放大. 想一想 解調和調制有關系嗎？ 答案 有.解調是調制的逆過程. 三、電視 1.在電視發(fā)射系統(tǒng)中，首先由攝像機將來自景物的光轉變?yōu)殡娦盘? 2.接收端收到信號后進行解調，從中得到視頻信號，并按攝像管的方式讓電子束在熒光屏上與它同步地掃描，于是在顯像管中出現了與攝像管中相同的圖像. 3.攝像機在1 s內傳送25幀圖像，電視接收機也以相同的速率在熒光屏上顯現這些圖像，由于畫面更換迅速，眼睛又有視覺暫留作用，我們感覺到的是連續(xù)的活動圖像. 想一想 電視臺發(fā)射電視信號為什么要建高聳入云的發(fā)射塔呢？ 答案 電視信號要有效的發(fā)射出去，必須采用高頻開放電路.電磁波的波長比較短，以直線傳播為主，遇到障礙物會被阻擋，所以發(fā)射天線要架得高一些. 四、移動通信 1.每個移動電話機都是一個電磁波發(fā)射器，同時又是一個電磁波接收器. 2.當手持移動電話與其他用戶通話時要靠較大的固定無線電臺轉接.這種固定的無線電臺叫做基站. 想一想 兩個人在同一地點用手機通話時，信號是直接相互傳播的嗎？ 答案 兩個人在同一地點用手機通話時，信號也要通過附近的基站傳到總機，總機對信號處理后再傳給基站發(fā)射出來，由另一手機接收.不過此時兩手機共用一個基站. 一、無線電波的發(fā)射 技術上把波長大于1 mm(頻率低于300 GHz)的電磁波稱為無線電波.按波長常把無線電波分為若干波段，各個波段有其不同的主要用途. 1.載波：振蕩器產生的高頻交變電流，是用來攜帶聲音、圖像等信息的，叫做載波.把要傳遞的信息加到載波上并發(fā)射出去，信息就可以傳到遠方. 2.調制：把信息加到載波上，就是使載波隨信號而改變，這種技術叫做調制. 調制的兩種方式： (1)調幅(AM)：使高頻載波的振幅隨信號改變，這種調制叫做調幅，如圖4－3－1所示. 圖4－3－1 (2)調頻(FM)：使高頻載波的頻率隨信號改變，這種調制方式叫做調頻，如圖4－3－2所示.調頻波的振幅不變，抗干擾的能力比較強，傳遞過程中的失真比較小. 圖4－3－2 3.有效發(fā)射電磁波的兩個條件 (1)電磁波頻率要足夠高，振蕩頻率越大，發(fā)射電磁波的本領越大. (2)必須采用開放電路，使振蕩電路的電場和磁場盡可能地分散到大的空間. 例1 關于電磁波的調制技術，下列說法不正確的是( ) A.使高頻載波的振幅隨信號改變的調制叫做調幅 B.使高頻載波的頻率隨信號改變的調制叫做調幅 C.中、短波段的無線電廣播，使用的是調幅方式 D.調幅波的優(yōu)點是抗干擾能力強，傳遞過程中失真比較小 答案 BD 解析 調幅是使高頻載波的振幅隨信號改變，所以B項不正確；調頻波的振幅不變，抗干擾能力比較強，傳遞過程中失真比較小，所以D項不正確. 針對訓練1 關于無線電波的發(fā)射過程，下列說法正確的是( ) A.必須對信號進行調制 B.必須使信號產生電諧振 C.必須把傳輸信號加到高頻電流上 D.必須使用調幅的方法 答案 AC 解析 電磁波的發(fā)射過程中，為了將低頻信號發(fā)射出去，一定要對發(fā)射的電磁信號進行調制，調制的方法有兩種，一是調幅、二是調頻，故A、C正確. 二、無線電波的接收 1.在無線電技術中，用天線和地線組成的接收電路來接收電磁波. 2.通過電諧振實現信號選擇 (1)電諧振：當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強，這種現象叫電諧振； (2)調諧：使接收電路發(fā)生電諧振的過程叫調諧.能夠調諧的接收電路叫做調諧電路. 3.通過解調獲取信號 (1)解調：從高頻振蕩中“檢出”所攜帶的信號，叫做解調； (2)解調是調制的逆過程. 例2 電視機換臺時，實際上是在改變( ) A.電視臺的發(fā)射頻率 B.電視機的接收頻率 C.電視臺發(fā)射的電磁波的波速 D.電視機接收的電磁波的波速 答案 B 解析 電視機接收電磁波是利用的電磁波的頻率不同，收看的電視頻道不同，所以改變的是電視機的接收頻率. 針對訓練2 從調諧電路接收到的高頻振蕩電流中還原出聲音信號的過程是( ) A.調諧 B.解調 C.調頻 D.調幅 答案 B 電磁波的發(fā)射和接收 1.移動通信誕生于19世紀末，20世紀中葉以后，個人移動電話逐漸普及，如圖4－3－3所示.關于移動電話功能的判別正確的是( ) 圖4－3－3 A.移動電話只是一個電磁波發(fā)射器 B.移動電話可以接收電磁波 C.移動電話只是一個電磁波接收器 D.移動電話可以發(fā)射電磁波 答案 BD 解析 移動電話既是一個電磁波發(fā)射器，又是一個電磁波接收器，選項B、D正確. 2.關于電磁波的發(fā)射與接收，下列說法中正確的是( ) A.調頻與調幅都是用高頻載波發(fā)送信號，原理相同，無本質區(qū)別 B.解調是將低頻信號加載到高頻電磁波上進行發(fā)射傳送的過程 C.手持移動電話與其他用戶通話時，要靠較大的固定的無線電臺轉送 D.在信號接收時，選擇電波的過程叫做調諧 答案 CD 解析 調頻和調幅都是使信息加到載波上，即使載波隨信號而改變，但有本質區(qū)別：調頻是使高頻載波的頻率隨信號而改變，而調幅是使高頻載波的振幅隨信號而改變，所以A項錯；解調是將所需的信息從高頻載波中取下來的過程，故B項錯；因手持移動電話功率有限，所以與其他用戶通話時，必須靠較大的固定的無線電臺傳送，所以 C項正確；在接收信號時，選擇所需電波的過程，在技術上叫做調諧，所以D項正確. 電磁波的應用 3.如圖4－3－4所示為電視信號接收過程示意圖，其工作過程順序正確的是( ) 圖4－3－4 A.解調—放大—調諧—顯示 B.調諧—放大—解調—顯示 C.調諧—解調—放大—顯示 D.放大—調諧—解調—顯示 答案 C 解析 電視接收機首先利用電諧振通過調諧把空間高頻電流選出來，然后解調，取下信號，最后經放大后再傳給顯像管顯像，所以正確的順序是C. 4.具有NFC(近距離無線通信技術)功能的兩只手機在間距小于10 cm時可以通過________(選填“聲波”或“電磁波”)直接傳輸信息，其載波頻率為1.4107 Hz，其在空氣中傳播速度為3.0108 m/s，則該載波的波長為________m.(保留2位有效數字) 答案 電磁波 21 m 解析 手機通過電磁波傳播信息，載波的波長為λ＝＝21 m. (時間：60分鐘) 題組一、電磁波的發(fā)射和接收 1.下列說法不正確的是( ) A.發(fā)射出去的電磁波，可以傳到無限遠處 B.無線電波遇到導體，就可以在導體中激起同頻率的振蕩電流 C.波長越短的電磁波，越接近直線傳播 D.移動電話是利用無線電波進行通信的 答案 A 解析 無線電波在傳播過程中，遇到障礙物就被吸收一部分，遇到導體，會在導體內產生渦流(同頻率的振蕩電流)，故B正確，A錯誤；波長越短，傳播方式越接近光的直線傳播，移動電話發(fā)射或接收的電磁波屬于無線電波的高頻段，故C、D正確. 2.下列關于無線電廣播的敘述中，不正確的是( ) A.發(fā)射無線電廣播信號必須采用調頻方式 B.發(fā)射無線電廣播信號必須進行調制 C.接收無線電廣播信號必須進行調諧 D.接收到無線電廣播信號必須進行解調才能由揚聲器播放 答案 A 解析 發(fā)射無線電廣播信號必須經過調制，可以采用調頻，也可以采用調幅，所以A錯誤，B正確；接收無線電信號必須經過調諧也就是選臺，C正確；由于無線電波中有高頻信號，所以要經過解調將低頻信號檢出來，才能由揚聲器播放，D正確. 3.下列關于無線電廣播要對電磁波進行調制的原因的說法正確的是( ) A.經過調制后的高頻電磁波向外輻射能量的本領更強 B.經過調制后的電磁波在空間傳播得更快 C.經過調制后的電磁波在空間傳播波長才能不變 D.經過調制后的高頻電磁波才能把我們要告知對方的信號有效地傳遞出去 答案 D 解析 要將電磁波有效地發(fā)射出去，必須有足夠高的頻率，而需要傳遞的聲音信號通常頻率較低，無法直接發(fā)射，必須借助于載波來攜帶，因此必須通過調制將信號加到載波上才能有效地向遠處傳遞，從而把我們要告知對方的信號有效地傳遞出去.故D選項正確. 4.下列說法中正確的是( ) A.無線電技術中使用的電磁波叫做無線電波 B.無線電波在真空中的波長范圍從幾毫米到幾十千米 C.無線電波的頻率越低越容易發(fā)射 D.發(fā)射無線電波的目的是為了向遠處傳送電能 答案 AB 解析 無線電技術中使用的電磁波叫無線電波，故選項A正確；無線電波的波長一般在幾毫米到幾十千米，故選項B正確；無線電波頻率越高越容易發(fā)射，發(fā)射無線電波的目的主要是為了輸送信號，故選項C、D錯誤. 題組二、電磁波的應用 5.關于移動電話，下列說法正確的是( ) A.隨身攜帶的移動電話(手機)內，只有無線電接收裝置，沒有無線電發(fā)射裝置 B.隨身攜帶的移動電話(手機)內，既有無線電接收裝置，又有無線電發(fā)射裝置 C.兩攜帶手機的人，必須通過固定的基地臺轉接，才能相互通話 D.無線尋呼機(BP機)內只有無線電接收裝置，沒有無線電發(fā)射裝置 答案 BCD 解析 移動電話可撥出和接聽，但須經由固定的基地臺轉接，故A項錯誤，B、C正確；無線尋呼機(BP機)是一種只能接收圖文、數字的裝置，所以沒有無線電發(fā)射裝置，故D選項也正確. 6.一臺最簡單的收音機，除了接收天線和揚聲器外，至少還必須具備下列哪幾個單元電路( ) A.調諧電路 B.調制電路 C.振蕩電路 D.解調電路 答案 AD 解析 最簡單的收音機具有調諧電路和解調電路. 7.下列說法中正確的是( ) A.播音員的聲音信號轉換成電信號后，要通過調制器把音頻信號加載到高頻電流上，再通過天線發(fā)射出去 B.電磁波在真空中的傳播速度為3108 m/s C.電磁波既能傳播聲音信號，也能傳播圖像信號 D.要想使電磁波覆蓋全部地球表面，至少需要均勻配置9顆同步通信衛(wèi)星 答案 ABC 解析 播音員的聲音信號首先要轉變成電信號，然后通過調制器將音頻信號加載到高頻電流上，再通過天線將高頻電磁場發(fā)射出去就形成電磁波，A項正確；電磁波在真空中的傳播速度是3108 m/s，B項正確；電磁波傳送聲音信號和圖像信號都可以，C項正確；要想使通信衛(wèi)星的電磁波覆蓋全球，至少要3顆衛(wèi)星，故D項錯誤. 8.關于電視接收的原理，下列說法中正確的是( ) A.電視接收天線接收到的電磁波中包含有圖像信號和伴音信號 B.電視接收天線接收到的電磁波經過處理還原成圖像，天線上并不產生感應電流 C.電視接收機接收到電磁波，通過電子槍的掃描顯示電視節(jié)目的圖像信號和伴音信號 D.電視接收機接收到電磁波，經揚聲器得到電視節(jié)目的伴音信號 答案 A 解析 電視機接收天線接收到的電磁波帶有圖像信號和伴音信號，接收后天線上產生感應電流，故A項對，B項錯；圖像信號和伴音信號必須經過處理，才可經顯像管和揚聲器得到圖像和聲音，故C、D項錯. 9.下列關于信息傳遞的說法中，正確的是( ) A.聲、光和電磁波中，只有電磁波能夠傳遞信息 B.固定電話、移動電話、廣播和電視都是利用導線中的電流傳遞信息的 C.攝像機拍得的物體圖像，直接通過發(fā)射天線發(fā)射傳播信息 D.微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信、網絡通信都可以用來傳遞信息 答案 D 解析 聲音可以傳遞信息，人們非常的熟悉，光也可以傳遞信息，所以A項錯；移動電話、無線電廣播和電視都是無線傳遞的，所以B項錯；攝像機拍得的物體圖像，通過調制高頻的無線電波后，就可以通過發(fā)射天線發(fā)射傳播信息，C項錯；只有D項對. 10.一位觀眾在某劇場觀看演出，他的座位離揚聲器有20 m遠；另一位觀眾在家里的電視機旁收看實況轉播，他的家離劇場20 km遠，那么，他們兩人誰先聽到演員的歌聲？(聲速約為340 m/s) 答案 電視機旁的觀眾先聽到演員的歌聲 解析 聲波傳播20 m所需時間： t1＝ s≈5.910－2 s 電磁波傳播20 km所需時間： t2＝ s≈6.710－5 s t2
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