第4章 第2节 电磁波的发射、传播和接收 第3节 电磁波谱-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理选择性必修第二册同步导学案配套PPT课件（鲁科版）

第2节　电磁波的发射、传播和接收 第3节　电磁波谱 第4章　电磁波   [学习目标]　1.知道电磁波有效发射的两个条件,了解开放电路、电磁波的调制等概念。　2.了解电磁波的传播、接收原理与过程,知道电谐振、检波的概念。　3.认识电磁波谱,知道不同波段电磁波的应用。 课时作业 巩固提升 要点1　电磁波的发射、传播和接收 要点2　电磁波谱 内容索引 要点1　电磁波的发射、传播和接收 一 4 1.电磁波的发射 (1)有效发射电磁波的两个条件 ①振荡频率　　　　。  ②　　　　、　　　　尽可能分布到较大的空间。  足够高　 电场 磁场 (2)开放电路 为有效发射电磁波,可以通过减小电容器的　　　　　　、增大　　　　　　,使电容器变成两条长的直导线,一条深入高空成为　　　　,另一条接入地下成为　　　　,形成　　　　　。LC振荡电路由闭合回路演变为开放电路的示意图如图所示。  极板面积　 极板间距　 天线　 地线　 开放电路 (3)电磁波的调制 把　　　　电信号加载到　　　　等幅振荡电流上称为调制。  常用的调制方式有　　　　和　　　　两种。  低频　 高频　 调幅　 调频 2.电磁波的传播 无线电波通常有三种传播途径:　　　　、　　　　和　　　　。  (1)地波 沿　　　　表面空间传播的无线电波。在无线电技术中,通常采 用　　　　的形式传播长波、中波和中短波。  地波　 天波　 空间波 地球　 地波 (2)天波 靠大气中　　　　的反射传播的无线电波。电离层对电磁波的反射 和吸收与频率有关,频率越高,吸收　　　;频率越低,吸收越多。因此, 　　　　最适合采用　　　　的形式传播。  (3)空间波 像光束那样沿　　　　　　的无线电波。这种传播方式适用于 　　　　和　　　　通信。  电离层 越少 短波 天波 直线传播 超短波 微波 3.电磁波的接收 (1)电谐振 当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波频率相同时,接收电路中的振荡电流　　　　,这种现象称为电谐振现象。  (2)调谐 在无线电技术中,对空间存在的各种频率的电磁波,需要选择某一种特定的　　　　接收,这个选择过程称为调谐。调谐的基本原理就是电谐振。  最强 频率 (3)检波 由调谐电路接收到的感应电流是经过调制的　　　　　　　　。如果把这个信号电流直接输入耳机,并不能收听到电台的播音,还需要从高频载波中把音频信号“检”出来,这一过程称为　　　　,是　　　　的逆过程,也叫解调。  高频振荡电流　 检波　 调制 [例1]　关于电磁波的发射与接收,下列说法正确的是(　　) A.调频与调幅都是用载波发送信号,原理完全相同 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.调谐就是将接收电路的振幅调至与载波的振幅相同 D.由调谐电路接收的感应电流,再经过解调、放大,通过耳机才可以听到声音 D 调频改变的是载波的频率,调幅改变的是载波的振幅,两者原理并不完全相同,选项A错误;解调是接收电磁波过程中的步骤,选项B错误;调谐是将接收电路的固有频率调至与要接收的电磁波的频率相同,选项C错误;由调谐电路接收的感应电流,要再经过解调(调制的逆过程)、放大,通过耳机才可以听到声音,选项D正确。 [针对训练]　1.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 D 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还未达到较高频率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。 二 要点2　电磁波谱 16 1.认识电磁波谱 (1)定义:电磁波包括无线电波、　　　　、可见光、　　　　、X射线、γ射线等,把这些电磁波按　　　　或　　　　顺序排列起来,就构成了电磁波谱。  红外线　 紫外线　 波长　 频率 (2)电磁波谱排序 按照波长由大到小的顺序,电磁波谱依次是无线电波、红外线、 　　　　、紫外线、X射线、　　　　。  ①可见光 可见光是整个电磁波谱中极为狭窄的一段,波长范围为 　　　　　　　　　　　　,颜色依次为紫、靛、蓝、绿、黄、橙、红。它们之间并没有明显的界限,而是逐渐由紫转为红,　　　　的波长最短,　　　　的波长最长。  可见光　 γ射线　 4.0×10-7~7.6×10-7 m 紫光　 红光 ②红外线的波长比红光的波长要长,　　　　具有较强的感光能力,热效应明显。　　　　的波长比紫光的波长短,一般为10-8~4.0×10-7 m。有些物质如钨酸美、硅酸锌等,在紫外线的照射下会发出荧光。  ③　　　　　的波长最长。无线电波通常是由电磁振荡电路通过天线发射出去的。无线电波按波长的不同被分为　　　、中波、　　　、微波等波段。  ④电磁波谱中,　　　　和　　　　的波长相比其他波较短。X射线的波长范围为10-12~10-8 m。  红外线　 紫外线　 无线电波　 长波 短波　 X射线　 γ射线 2.不同波段电磁波的应用 (1)无线电波的应用 长波主要用于　　　　　及　　　　,中波主要用于　　　　　　及 　　　　,短波主要用于远距离通信及　　　　　　,微波主要用于调频广播、电视、　　　　　　和　　　　。  调幅广播 航海导航 调幅广播　 通信　 调幅广播　 卫星导航　 雷达 (2)红外线和紫外线的应用 1800年,英国天文学家赫歇尔在研究光的温度时发现了　　　　。从此,人们开始应用这种具有明显　　　　的电磁波来加热物体,如使用红外线烤箱、红外线炉烹饪食物等。人们还利用红外线可使特制底片 　　　　的性质,制成了红外　　　　、红外　　　　等。  紫外线能使很多物质发出荧光,很容易让底片　　　　。当适量的紫外线照射人体时,能促使人体合成维生素D,可预防　　　　。  红外线　 热效应　 感光　 摄影仪 遥感器　 感光　 佝偻病 (3)X射线和γ射线的应用 X射线的　　　　较强,γ射线是从　　　　内发出来的电磁波,一般的放射性物质或原子核反应都能辐射出γ射线。γ射线的能量较高, 　　　　很强。  穿透力　 原子核 穿透力 [例2]　(2024·江苏连云港高二期末)与传统的热传导测温仪相比,红外线测温仪具有操作简单、防交叉感染、测温效率高等特点。下列说法正确的是(　　) A.当人体温度超过37 ℃时才向外辐射红外线 B.红外线属于电磁波,其波长小于紫外线的波长 C.红外线测温仪是通过感知人体辐射的红外线来测体温的 D.红外线测温仪工作原理跟传统水银体温计原理一样 C 无论人体温度高低都会向外辐射红外线,故A错误;红外线属于电磁波,其波长大于紫外线的波长,故B错误;红外线测温仪是依据人体温度越高人体辐射的红外线强度越大来测体温的,故C正确,D错误。 [针对训练]　2.按频率由小到大,下列电磁波谱排列顺序正确的是(　　) A.红外线、无线电波、紫外线、可见光、γ射线、X射线 B.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 C.γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 D.无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、γ射线 B 波长越长、频率越小,按照波长逐渐变小,即频率逐渐变大的顺序,电磁波谱可大致分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线,故B正确,A、C、D错误。 3.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 C 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;微波常用于卫星通信、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。 三 课时作业 巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [A组　基础巩固练] 1.(多选)关于无线电波的发射过程,下列说法中正确的是(　 　) A.必须对信号进行调制 B.必须使信号产生电谐振 C.必须把传输信号加到高频电流上 D.必须使用开放回路 13 ACD 电磁波的发射过程中,一定要对低频输入信号进行调制,用开放电路发射;为了有效地向外发射电磁波,必须把传输信号加到高频电流上,选项A、C、D正确;而产生电谐振的过程是在接收电路,选项B错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2.如图所示为电视接收信号过程示意图,其工作过程顺序正确的是(　　) A.解调——放大——调谐——显示 B.调谐——放大——解调——显示 C.调谐——解调——放大——显示 D.放大——调谐——解调——显示 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 C 接收机里有调谐器、检波器、视频放大器,接收了带有信号的高频电磁波后,把图像电信号和声音电信号分离,分别送至显像管和音频放大器,显像管的作用是把图像电信号还原成图像,扬声器的作用是把声音电信号还原成声音。故其工作过程顺序为调谐——解调——放大——显示,故C正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 3.(多选)关于电磁波的传播,下列叙述正确的是(　　) A.电磁波频率越高,越宜用地波传播 B.电磁波频率越高,越易沿直线传播 C.短波适宜以天波形式传播 D.电磁波在各种介质中传播时波长恒定 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 BC 电磁波频率越高,波长越短,衍射能力越差,不宜用地波传播,频率越高的电磁波越易沿直线传播,选项B正确,A错误;电离层对短波吸收少反射多,故短波适宜以天波形式传播,选项C正确;电磁波在不同介质中传播时,速度改变,频率不变,由v=λf,可判断出波长改变,选项D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 4.电磁波按波长大小的顺序把它们排列成谱,如图所示,由电磁波谱可知(　　)   A.微波是不可见光 B.红外线可以灭菌消毒 C.紫外线的波长比红外线长 D.X射线能在磁场中偏转,穿透力较强,可用来进行人体透视 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 A 微波是不可见光,选项A正确;红外线有热效应,紫外线可以灭菌消毒,选项B错误;紫外线的波长比红外线短,选项C错误;X射线是电磁波,不带电,在磁场中不偏转,选项D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 5.在电磁波谱中,红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的频率高低关系是(　　) A.红外线的频率最高,可见光的频率最低 B.伦琴射线的频率最高,红外线的频率最低 C.可见光的频率最高,红外线的频率最低 D.伦琴射线的频率最高,可见光的频率最低 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 B 在电磁波谱中,红外线、可见光和伦琴射线(X射线)按照频率从高到低的排列顺序是伦琴射线(X射线)、可见光、红外线,故B正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 6.(多选)在电磁波中,波长按从长到短排列的是(　 　) A.无线电波、可见光、红外线 B.无线电波、可见光、γ射线 C.红光、黄光、绿光 D.紫外线、X射线、γ射线 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 BCD 电磁波谱按波长从长到短排列顺序依次是无线电波→红外线→可见光(红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫)→紫外线→X射线→γ射线,由此可知选项B、C、D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 7.(多选)关于如下现象的表述正确的是(　 　)     A.甲图中是利用紫外线进行防伪识别 B.乙图中利用γ射线照射人体进行透视 C.丙图中夜视系统是利用红外线 D.丁图中蝙蝠和雷达分别利用超声波与电磁波的多普勒效应定位 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 ACD 甲图是利用紫外线使钞票上的荧光物质发光进行防伪的,故A正确;乙图中利用X射线照射人体进行透视,故B错误;根据红外线的热效应制成红外线夜视仪,故C正确;丁图中蝙蝠和雷达分别利用超声波与电磁波的反射和接收来进行测距和定位(即多普勒效应定位),故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 8.我国航天员翟志刚通过“神舟七号”载人飞船首次实现了中国航天员在太空的舱外活动,如图所示,这是我国航天史上的又一里程碑。若舱外的航天员与舱内的航天员进行通话,则需通过(　　)   A.直接对话　　　　　　 B.紫外线 C.红外线 D.无线电波 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 D 舱外为真空环境,声波无法传播,则舱外的航天员与舱内的航天员不能直接对话,故A错误;现代的移动通信都是利用无线电波来传递信息的,故D正确,B、C错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 [B组　综合强化练] 9.(多选)如图甲所示是一个调谐接收电路图,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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 ACD 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,通过耳机的电流是题图丁中的i3,只有低频的音频电流,故选项A、C、D正确,B错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 10.(2024·安徽安庆期末)5G技术是“第五代移动通信技术”的简称,采用了3 300~5 000 MHz(1 M=106)频段的无线电波,某发射5G无线电波的LC电磁振荡电路如图所示。下列说法正确的是(　　) A.无线电波的频率越大,在真空中传播的速度越大 B.5G通信技术采用的无线电波属于毫米波 C.图示时刻,自感线圈储存的磁场能正在增加 D.图示时刻,电容器两极板带的电荷量正在增加 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 D 无线电波在真空中传播的速度都等于光速,故A错误;5G通信技术采用了3 300~5 000 MHz(1 M=106)频段的无线电波,由c=fλ可知5G通信技术采用的无线电波属于厘米波,故B错误;图示时刻,电容器正在充电,磁场能转化为电场能,所以自感线圈储存的磁场能正在减小,电容器两极板带的电荷量正在增加,故C错误,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 11.关于电磁振荡和电磁波,下列说法正确的是(　　) A.医院放射科对病人进行胸透使用的是γ射线 B.LC振荡电路中的电容变大,其振荡频率也变大 C.红外传感技术的原理是所有的物体都会发射紫外线 D.周期性变化的电场与磁场可以相互激发,形成电磁波 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 13 医院放射科对病人进行胸透使用的是X射线,故A错误;LC振荡电路中的电容变大,其振荡频率变小,故B错误;红外传感技术的原理是所有的物体都会发射红外线,故C错误;周期性变化的电场与磁场可以相互激发,形成电磁波,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 [C组　培优选做练] 12.(多选)在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制,调制分调幅和调频两种。如图甲所示有A、B两幅图。在收音机电路中天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分,经放大后送到下一级,需要把高频成分和低频成分分开,只让低频成分输入下一级,如果采用如图乙所示的电路,图中虚线框a和b内只用一个电容器或电感器。以下关于电磁波的发射和接收的说法中,正确的是(　　) A.在电磁波的发射技术中,甲图中A是调幅波 B.在电磁波的发射技术中,甲图中B是调幅波 C.乙图中a是电容器,用来通高频阻低频,b是电感器,用来阻高频通低频 D.乙图中a是电感器,用来阻交流通直流,b是电容器,用来阻高频通低频 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 AC 调幅,即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载,故A为调幅波,A正确,B错误。在交流电路中,电容器通高频阻低频,电感器通低频阻高频,元件a要让高频信号通过,阻止低频信号通过,故元件a为电容器;元件b要让低频信号通过,阻止高频信号通过,故b为电感器,故C正确,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 13.过量的电磁辐射对人体健康有害。按照有关规定,工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过某一临界值W。若某无线电通信装置的电磁辐射功率为P(离辐射源距离为R的球面上接收到的功率始终为P),则符合规定的安全区域到该通信装置的距离至少为(　　) A. B. C. D. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 D 根据题中信息,W=,E表示能量,S表示面积,t表示时间,由功率P=可得W===,所以R=,选项D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 $$