第四章 3．无线电波的发射和接收-【名师导航】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册教师用书word（人教版）江苏专用

本讲义聚焦高中物理“无线电波的发射和接收”核心知识点，系统梳理发射条件（高频、开放电路）、调制分类（调幅、调频）、接收原理（电谐振、调谐、解调）及电视广播应用，构建从发射到接收的完整知识链，为学生提供清晰学习支架。 该资料通过表格对比调制类型、实例分析调台旋钮原理，助力科学思维中的模型建构与推理。思考辨析、跟进训练及分层作业设计，促进科学探究能力培养。科学史部分渗透科学态度与责任，课中辅助考点突破，课后帮助学生查漏补缺，提升学习效果。

3．无线电波的发射和接收 [学习目标]　1．能说出电磁波的发射、传播和接收的过程。知道无线电通信的基本原理。2．能正确区分调制、调幅、调频、调谐、解调等概念。3．能结合生活实际，说出无线电通信在生活中的应用。 知识点一　无线电波的发射 1．发射电磁波的振荡电路的特点 (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．电磁波的调制 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 分类 调幅 (AM) 使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制技术 调频 (FM) 使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制技术 知识点二　无线电波的接收 1．原理 电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，因此，空中的导体可以用来接收电磁波。 2．电谐振与调谐 (1)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的现象。 (2)调谐：使接收电路产生电谐振的过程。 知识点三　电视广播的发射和接收 　电视接收端接收到高频电磁波，通过显示设备转变为图像信息，伴音信号经解调后送到扬声器。 思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)频率越高，振荡电路发射电磁波的本领越大。 (√) (2)收音机能够直接接收声波。 (×) (3)要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程。 (√) 如图所示，我们调节旋钮改变的是什么？调节的目的又是什么？ 提示：调节旋钮改变的是可变电容器的电容，可以改变调谐电路的频率，使它跟要接收的电台发出的电磁波的频率相同，这个频率的电磁波在调谐电路里激起较强的感应电流，这样就选出了这个电台。 考点1　电磁波的发射 1．发射电路的两个特点 (1)发射频率足够高。 (2)应用开放电路。 2．调制 (1)使载波随各种信号而改变的技术叫作调制。 (2)调制方法 调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变。 调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变。 甲　调幅波　　　　乙　调频波 3．无线电波的发射 由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去。 【典例1】　为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构采用下列哪个措施是错误的(　　) A．减小电容器极板的正对面积 B．增大电容器极板的间距 C．增大自感线圈的匝数 D．向外抽出铁芯 C　[要增大无线电台向空间发射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，由f＝知，减小L和C可以提高f。要减小L，可采取减少线圈匝数、向外抽出铁芯的办法，要减小C，可采取增大极板间距、减小极板正对面积、减小介电常数的办法。故A、B、D正确，C错误。] 　(1)一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号，都采用调幅波；电台的调频广播和电视中的伴音信号，都采用调频波。 (2)低频信号类比成货物，高频波类比成运载工具，调制的过程类比成将货物装载到运载工具上。 [跟进训练] 实际发射无线电波的过程如图所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示，人对着话筒说话时产生低频信号如图乙所示。则发射出去的电磁波图像应是(　　) A　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　D B　[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，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。] 考点2　电磁波的接收 1．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。 【典例2】　下列说法正确的是(　　) A．当处于电谐振时，电磁波不能在接收电路中产生感应电流 B．当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流 C．由调谐电路接收的感应电流，再经过耳机就可以听到声音了 D．由调谐电路接收的感应电流，再经过检波、放大，通过耳机才可以听到声音 D　[当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流，只不过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波，在接收电路中激发的感应电流最强。由调谐电路接收的感应电流，要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大，通过耳机才可以听到声音，故正确答案为D。] 　相近概念的辨析技巧 (1)调频和调幅：这是调制的两种方式，使电磁波的频率随信号改变的调制方式叫调频；使电磁波的振幅随信号改变的调制方式叫调幅。 (2)调制和解调：把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上叫调制；把低频电信号从高频载波中检出来叫解调，是调制的逆过程。 1．下列关于无线电广播的叙述正确的是(　　) A．发射无线电广播信号必须采用调频方式 B．发射无线电广播信号必须进行调谐 C．接收无线电广播信号必须进行调制 D．接收到无线电广播信号后必须进行解调才能由扬声器播放 D　[发射无线电广播信号必须经过调制，可以采用调频，也可以采用调幅，A、B错误；接收无线电广播必须经过调谐(即选台)，C错误；无线电波中有高频信号，所以需要经过解调将低频信号检出，才能由扬声器播放，D正确。] 2．简单的、比较有效的电磁波的发射装置，至少应具备以下电路中的(　　) ①调谐电路　②调制电路　③高频振荡电路　④开放振荡电路 A．①②③ B．②③④ C．①④ D．①②④ B　[比较有效的发射电磁波的装置应该有调制电路、高频振荡电路和开放振荡电路，调制电路是把需要发射的信号装载在高频电磁波上才能发射出去，高频振荡电路能产生高频电磁波，开放振荡电路能把电磁波发送的更远，而调谐电路是在接收端需要的电路，故②③④正确，故选B。] 3．转换电视频道，选择自己喜欢的电视节目，称为(　　) A．调幅 B．调频 C．调制 D．调谐 D　[将调谐电路的频率调节到和需要接受的某个频率的电磁波相同，即使接受电路产生电谐振的过程为调谐，故选D。] 4．一台收音机，把它的调谐电路中的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一较高频率的电台信号，要想收到该电台信号。应该_____________(选填“增加”或“减少”)电感线圈的匝数。 [解析]　调谐电路的固有频率和被接收电台的频率相同时，发生电谐振，才能收到电台信号。由公式f＝可知，电感L、电容C越小，频率f越大。当调节电容C达不到目的时，就应减小电感L，因此要减少线圈匝数。 [答案]　减少 回归本节知识，完成以下问题： (1)怎样提高发射电磁波的能力？ 提示：发射频率足够高，采用开放电路。 (2)调谐和解调的区别？ 提示：调谐是选台的过程，也就是选出携带有用信号的高频振荡电流。解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来。 麦克斯韦电磁场理论的建立 法拉第发现电磁感应现象那年，麦克斯韦在苏格兰爱丁堡附近诞生了。他从小热爱科学，喜欢思考。1854年从剑桥大学毕业以后，他精心研读了法拉第的著作。麦克斯韦被法拉第关于“场”和“力线”的思想深深吸引，但他也看到了法拉第定性表述的弱点。因此，这位初出茅庐的科学家下定决心，要把法拉第的物理思想用数学公式定量化地表达出来。 麦克斯韦在稳恒场理论的基础上，提出了涡旋电场和位移电流的概念。麦克斯韦电磁场理论的基本概念如下：变化的电场和变化的磁场彼此不是孤立的，它们永远密切地联系在一起，相互激发，组成一个统一的电磁场的整体。 麦克斯韦首先从类比研究入手，借用适当的数学工具表述法拉第的“力线”；后来，为了进一步说明“力线”的分布和性质，他转而建立新的模型并提出位移电流与电磁波的概念；最后，他把电磁场作为客体放在核心位置，总结出麦克斯韦方程组，建立了完整的电磁场理论。 麦克斯韦电磁场理论的意义足以跟牛顿力学体系相媲美，它是物理学发展中一个划时代的里程碑。电磁波的发现使得我们进入了无线电科学与技术的时代，从对电磁波的利用中诞生了收音机和电视机，再到后来的卫星通信、互联网和移动电话。 　在电磁发展的过程中，有许多科学家做了很多贡献，请说出四个科学家的贡献。 提示：奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，等等。 课时分层作业(十五)　无线电波的发射和接收 题组一　电磁波的发射 1．关于无线电广播发射过程中的振荡器的作用，下列说法正确的是(　　) A．振荡器的作用是产生等幅高频信号 B．振荡器的作用是产生低频音频信号 C．振荡器的作用是产生高频音频信号 D．振荡器的作用是产生等幅低频信号 A　[无线电广播发射过程中的振荡器的作用是产生等幅高频信号，然后将声音信号加载在振荡器发出的电磁波上发射出去，A正确。] 2．目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内。下列关于雷达和电磁波的说法不正确的是(　　) A．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间 B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的 C．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离 D．波长越短的电磁波，反射性能越强 B　[电磁波在真空中的传播速度等于光速，由c＝λf可求得波长范围，在0.3 m至1.5 m之间，A正确；恒定不变的电场或磁场不能产生变化的磁场与电场，从而不能形成电磁波，B错误；依据2s＝c·t，我们测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离，C正确；波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强，D正确。] 3．用一平行板电容器和一个线圈组成LC振荡电路，要增大发射电磁波的波长，可采用的做法是(　　) A．增大电容器两极板间的距离 B．减小电容器两极板间的距离 C．减小电容器两极板的正对面积 D．增大电容器两极板的电压 B　[根据f＝及v＝λf可知，λ＝2πv，增大电容器电容，可以增大发射电磁波的波长，由C＝可知，减小电容器两极板的距离、增大正对面积都可以增大电容器电容，故B正确。] 4．在电磁波的发射过程中，用一平行板电容器C和一个线圈L组成LC振荡电路，要增大发射电磁波的波长，下列调节不正确的是(　　) A．减小电容器两极板间的距离 B．增大线圈的匝数，在线圈中加铁芯 C．把电容器的动片适当旋出一些 D．把电容器的动片适当旋进一些 C　[要增大发射电磁波的波长，根据c＝λf，可知要减小频率。根据f＝可知要增加自感系数或电容。要增加电容，根据C＝可知，可以减小极板的距离、增加正对面积、插入电介质；增加自感系数，可以增大线圈的匝数、在线圈中加铁芯。故C错误，A、B、D正确。] 题组二　电磁波的接收 5．各地接收卫星电视信号的抛物面天线如图所示，天线顶点和焦点连线(OO′)与水平面间的夹角为仰角α，OO′在水平面上的射影与当地正南方向的夹角为偏角β，接收定位于东经105.5°的卫星电视信号(如CCTV—5)时，OO′连接应指向卫星，我国各地接收天线的取向情况是(　　) A．有可能β＝0°，α＝90° B．与卫星经度相同的各地，α随纬度的增高而减小 C．经度大于105.5°的各地，天线是朝南偏东的 D．在几十甚至几百平方千米的范围内，天线取向完全是相同的(我国自西向东的经度约为73°～135°) B　[我国领土的最南端在北纬4°附近，所以不会出现α＝90°的情况，A错误；天线所在位置处的纬度越高，距卫星越远，所以α越小，B正确；经度大于105.5°的各地，天线应是朝南偏西方向，C错误；位置不同，天线的取向不同，D错误。] 6．晓君学习了“电磁波的发射和接收”一节后，发现有三个名词“调制”“调谐”“解调”经常混淆，为此他设计了一个方框图来明确它们的关系。下列设计中正确的是(　　) A．→→→→→→ B．→→→→→→ C．→→→→→→ D．→→→→→→ A　[要将信号发射出去，首先要调制再传播，接收电路要经过接收、调谐，选出需要的信号，再经过解调将信号还原出来，故A正确，B、C、D错误。] 7．如图所示为调幅振荡电流图像，此电流存在于电磁波发射和接收中的哪个阶段(　　) A．调制前 B．经调谐后 C．经检波后 D．耳机中 B　[为了把信号传递出去，需要将信号“加”到高频振荡电流上，这就是调制。而图像是将信号加上后使高频振荡电流的振幅随信号变化，这叫调幅。在接收电路中，经过调谐，回路中将出现调幅振荡电流，经检波后，调幅振荡电流将被削去一半，而在耳机中只有低频信号电流。故选B。] 8．调谐电路的可变电容器的动片从完全旋出到完全旋入仍接收不到较高频率的电台发出的电信号，要收到该电台的信号，可采用下列何种办法(　　) A．增加调谐电路中线圈的匝数 B．加大电源电压 C．减少调谐电路中线圈的匝数 D．将线圈中插入铁芯 C　[当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时发生电谐振才能收听到电台信号。由题意知收不到电信号的原因是调谐电路固有频率低，由f＝可知，在C无法再调节的前提下，可减小自感系数L，即可通过选项C的操作升高调谐电路的固有频率。] 9．关于无线电广播要对电磁波进行调制，下列说法正确的是 (　　) A．经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强 B．经过调制后的高频电磁波在空间传播得更快 C．经过调制后的高频电磁波在空间传播时波长才能不变 D．经过调制后的高频电磁波才能把我们要传递的信号发射出去 D　[声音、图像信号的频率很低，不能直接发射出去，只有高频电磁波才能向外发射，所以要用高频电磁波携带着低频信号向外发射，而把低频信号加到高频电磁波上，使高频电磁波随各种信号的改变而改变的技术叫作调制。D项正确。] 10．如图中A为某火箭发射场，B为山区，C为城市，发射场正在进行某型号火箭的发射试验。为了转播火箭发射的实况，在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号。已知传输无线电广播所用的电磁波波长为550 m，而传输电视信号所用的电磁波波长为0.566 m，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能收听和收看到火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发________(选填“无线电广播信号”或“电视信号”)，这是因为________________。 [解析]　从题中知，传输无线电广播所用电磁波波长为550 m，根据波发生明显衍射现象的条件，知该电磁波很容易发生明显衍射现象，绕过山坡而传播到城市所在的C区，因而不需要转发装置。电视信号所用的电磁波波长为0.566 m，其波长很短，衍射现象很不明显，几乎沿直线传播，能传播到山顶却不能传播到城市所在的C区，要想使信号传到C区，必须通过建在山顶的转发站来转发。 [答案]　电视信号　电视信号波长短，不易明显衍射，几乎沿直线传播，会受山坡阻挡 11．如图所示，线圈的自感系数为3 μH，在线圈的中间有抽头2，电容器的电容可在150～300 pF之间变化，S为转换开关。求此回路的最大周期和最大频率。 [解析]　根据T＝2π得 Tmax＝2π＝2π s ≈1.88×10-7 s， 根据f＝＝得 fmax＝ ＝ Hz ≈1.06×107 Hz。 [答案]　1.88×10-7 s　1.06×107 Hz 1 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $