4.3 无线电波的发射和接收（举一反三）【三大题型】-2024-2025学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第二册）

4.3 无线电波的发射和接收【三大题型】 【人教版2019】 【题型1 无线电波的发射】 2 【题型2 无线电波的接收】 3 【题型3 无线电波与信息化社会】 5 知识点1：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． 知识点2：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． 知识点3：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1 无线电波的发射】 【例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 【详解】　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. 【变式1-1】(多)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 【答案】　ABC 【详解】　使用开放电路和提高发射频率是提高电磁波发射能力的两种有效方法；由f＝、C＝可知，选项A、B、C正确，D错误． 【变式1-2】(多)关于调制的作用，下列说法正确的是(　　) A．调制的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波上去 B．调幅的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波的振幅上去 C．调频的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波的频率上去 D．调频的作用是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去 【答案】　ABC 【变式1-3】电台将播音员的声音转换成如图甲所示的电信号，再加载到如图乙所示的高频载波上，使高频载波的振幅随电信号改变(如图丙所示)．这种调制方式称为(　　) A．调频 B．调谐 C．调幅 D．解调 【答案】　C 【详解】　使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制，而调制共有两种方式：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，即通过改变电磁波的频率来实现信号加载．由题意可知高频载波的振幅随电信号改变，故为调幅，故选C. 【题型2 无线电波的接收】 【例2】调节收音机的调谐回路时，可变电容器的动片从全部旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率的电台信号，为接收到该电台信号，则应(　　) A．加大电源电压 B．减小电源电压 C．增加谐振线圈的圈数 D．减少谐振线圈的圈数 【答案】　D 【详解】　由于f＝，C越小、L越小，f越大．动片旋出，正对面积S减小，C减小，S调到最小，即C最小时，f还未达到高频率f0，则必须使L减小，即减少谐振线圈的圈数，选项C错误，D正确；频率f与电源电压无关，选项A、B错误． 【变式2-1】在无线电广播的接收中，调谐和解调是两个必须经历的过程，下列关于接收过程的顺序，正确的是(　　) A．调谐→高频放大→解调→音频放大 B．解调→高频放大→调谐→音频放大 C．调谐→音频放大→解调→高频放大 D．解调→音频放大→调谐→高频放大 【答案】　A 【详解】　调谐是从众多的电磁波中选出所需频率的高频信号，然后进行高频放大，再从放大后的高频信号中“检”出高频信号所承载的低频声音信号(解调)，最后将这些低频声音信号放大后通过扬声器播放出来，综上所述，A对． 【变式2-2】电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为(　　) A．天线处于变化的电磁场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路 B．天线只处于变化的电场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路 C．天线只是有选择地接收某电视台信号，而其他电视台信号则不接收 D．天线将电磁波传输到电视机内 【答案】　A 【详解】　室外天线处于变化的电磁场中，天线产生了感应电流，此电流通过馈线输送给LC电路，此电流中空间各电视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电流最强，然后再通过解调处理输送给后面的电路，故A正确，B、C、D均错误． 【变式2-3】(多)如图甲所示是一个调谐接收电路，乙、丙、丁为电路中的电流随时间变化的图像，则(　　) A．i1是L1中的电流图像 B．i1是L2中的电流图像 C．i2是L2中的电流图像 D．i3是流过耳机的电流图像 【答案】　ACD 【详解】　L1中由于电磁感应，产生的感应电流的图像与题图乙相似，但是由于L2和D串联，所以当L2的电压与D反向时，电路不通，因此这时L2没有电流，所以L2中的电流图像应是题图丙中的i2.高频部分通过C2，通过耳机的电流如题图丁中的i3，只有低频的音频电流，故选项A、C、D正确，B错误． 【题型3 无线电波与信息化社会】 【例3】关于电视信号的接收原理，下列说法正确的是（　　） A．电视接收天线接收到的电磁波中包括图像信号和伴音信号 B．电视接收天线接收到电磁波，天线上并不产生感应电流 C．电视机接收到电磁波，通过显示器显示电视节目的伴音信号 D．电视机接收到电磁波，直接经扬声器得到电视节目的伴音信号 【答案】A 【详解】A．电视信号中有图像信号和伴音信号，因此电视接收天线接收到的电磁波中包括图像信号和伴音信号，A正确； B．电视接收天线接收到电磁波，在天线上引起电磁感应，从而在天线上产生感应电流，B错误； C．电视机接收到电磁波，然后经过解调还原出电视信号，通过显示器显示电视节目的图像信号和伴音信号，C错误； D．电视机接收到电磁波，经过电谐振选出需要的电视信号，然后经过解调还原出电视信号中的伴音信号，再经过功率放大器，后经扬声器得到电视节目的伴音信号，D错误。 故选A。 【变式3-1】（多）有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列有关电磁波的说法，正确的是（   ） A．麦克斯韦预言电磁波存在，赫兹通过实验证实电磁波的存在 B．变化的磁场一定可以产生电场，变化的电场一定可以产生变化的磁场 C．电磁波的传播需要介质 D．电磁波是横波 【答案】AD 【详解】A．麦克斯韦预言电磁波存在，赫兹通过实验证实电磁波的存在，故A正确； B．变化的磁场一定可以产生电场，变化的电场不一定可以产生变化的磁场，比如均匀变化的电场产生稳定的磁场，故B错误； C．电磁波的传播不需要介质，故C错误； D．电磁波的传播方向与振动方向垂直，是横波，故D正确。 故选AD。 【变式3-2】（多）2023年4月15日，神舟十五号航天员乘组进行了第四次出舱活动。在地面工作人员和舱内航天员邓清明的密切配合下，两名出舱航天员费俊龙、张陆圆满完成全部既定工作任务，安全返回问天实验舱。下列说法正确的是（　　） A．地面工作人员发出指令的声音是由声带振动产生的 B．地面工作人员可以利用音色区分航天员 C．地面工作人员与舱内的航天员利用电磁波传递信息 D．舱外的两名航天员大声说话就能直接利用声波进行交流 【答案】ABC 【详解】A．声音的产生是由于声带的振动，A正确； B．音色由发声体本身决定，利用音色可以区分航天员，B正确； CD．声音的传播需要介质，太空中没有空气，所以航天员之间以及他们和地面的交流都需要通过电磁波传递信息，故C正确，D错误。 故选ABC。 【变式3-3】（多）在幽深的海底，要想知道潜水器所在位置并不容易，因为海水是导电媒质，电磁波在海水中的传播衰减很大，且频率越高衰减越大，导致使用无线电波的定位手段在海水中失灵。声波是最有效的水下远距离传播信息的载体。声波在海水中传播时也会被海水吸收一部分，而且频率越高吸收就越厉害，频率低的声波反而被吸收得少。结合以上信息，下列说法正确的是（　　） A．无线电波在海水中传播时，会使海水中产生感应电流 B．若海水清澈，光在海水中的传播衰减就会很小 C．无线电波在介质中的传播速度除了与介质有关外，还与本身的频率有关 D．声波的频率越低，在海水中传播的距离越远，传播的速度越小 【答案】AC 【知识点】波长、频率和波速的关系、 折射率的波长表达式和速度表达式、电磁波与信息化社会 【详解】A．海水是导电媒质，无线电波在海水中传播时，会使海水中产生感应电流，故A正确； B．光在海水中的传播衰减，主要是由于产生感应电流而导致的，故B错误； C．无线电波在介质中的传播速度，除了与介质有关外，还与本身的频率有关，故C正确； D．根据题意可知，声波的频率越低，在海水中传播的距离越远，声波是机械波，机械波的传播速度只取决于介质，则声波在海水中传播的速度不变，故D错误。 故选AC。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.3 无线电波的发射和接收【三大题型】 【人教版2019】 【题型1 无线电波的发射】 2 【题型2 无线电波的接收】 3 【题型3 无线电波与信息化社会】 4 知识点1：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． 知识点2：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． 知识点3：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1 无线电波的发射】 【例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(　　) 【变式1-1】(多)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 【变式1-2】(多)关于调制的作用，下列说法正确的是(　　) A．调制的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波上去 B．调幅的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波的振幅上去 C．调频的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波的频率上去 D．调频的作用是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去 【变式1-3】电台将播音员的声音转换成如图甲所示的电信号，再加载到如图乙所示的高频载波上，使高频载波的振幅随电信号改变(如图丙所示)．这种调制方式称为(　　) A．调频 B．调谐 C．调幅 D．解调 【题型2 无线电波的接收】 【例2】调节收音机的调谐回路时，可变电容器的动片从全部旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率的电台信号，为接收到该电台信号，则应(　　) A．加大电源电压 B．减小电源电压 C．增加谐振线圈的圈数 D．减少谐振线圈的圈数 【变式2-1】在无线电广播的接收中，调谐和解调是两个必须经历的过程，下列关于接收过程的顺序，正确的是(　　) A．调谐→高频放大→解调→音频放大 B．解调→高频放大→调谐→音频放大 C．调谐→音频放大→解调→高频放大 D．解调→音频放大→调谐→高频放大 【变式2-2】电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为(　　) A．天线处于变化的电磁场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路 B．天线只处于变化的电场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路 C．天线只是有选择地接收某电视台信号，而其他电视台信号则不接收 D．天线将电磁波传输到电视机内 【变式2-3】(多)如图甲所示是一个调谐接收电路，乙、丙、丁为电路中的电流随时间变化的图像，则(　　) A．i1是L1中的电流图像 B．i1是L2中的电流图像 C．i2是L2中的电流图像 D．i3是流过耳机的电流图像 【题型3 无线电波与信息化社会】 【例3】关于电视信号的接收原理，下列说法正确的是（　　） A．电视接收天线接收到的电磁波中包括图像信号和伴音信号 B．电视接收天线接收到电磁波，天线上并不产生感应电流 C．电视机接收到电磁波，通过显示器显示电视节目的伴音信号 D．电视机接收到电磁波，直接经扬声器得到电视节目的伴音信号 【变式3-1】（多）有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列有关电磁波的说法，正确的是（   ） A．麦克斯韦预言电磁波存在，赫兹通过实验证实电磁波的存在 B．变化的磁场一定可以产生电场，变化的电场一定可以产生变化的磁场 C．电磁波的传播需要介质 D．电磁波是横波 【变式3-2】（多）2023年4月15日，神舟十五号航天员乘组进行了第四次出舱活动。在地面工作人员和舱内航天员邓清明的密切配合下，两名出舱航天员费俊龙、张陆圆满完成全部既定工作任务，安全返回问天实验舱。下列说法正确的是（　　） A．地面工作人员发出指令的声音是由声带振动产生的 B．地面工作人员可以利用音色区分航天员 C．地面工作人员与舱内的航天员利用电磁波传递信息 D．舱外的两名航天员大声说话就能直接利用声波进行交流 【变式3-3】（多）在幽深的海底，要想知道潜水器所在位置并不容易，因为海水是导电媒质，电磁波在海水中的传播衰减很大，且频率越高衰减越大，导致使用无线电波的定位手段在海水中失灵。声波是最有效的水下远距离传播信息的载体。声波在海水中传播时也会被海水吸收一部分，而且频率越高吸收就越厉害，频率低的声波反而被吸收得少。结合以上信息，下列说法正确的是（　　） A．无线电波在海水中传播时，会使海水中产生感应电流 B．若海水清澈，光在海水中的传播衰减就会很小 C．无线电波在介质中的传播速度除了与介质有关外，还与本身的频率有关 D．声波的频率越低，在海水中传播的距离越远，传播的速度越小 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$