3. 无线电波的发射和接收（举一反三讲义）物理人教版选择性必修第二册

第3节 无线电波的发射和接收 【目录】 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：无线电波的发射 2 知识点2：无线电波的接收 4 知识点3：电视广播的发射和接收 7 【巩固训练】 8 【学习目标】 1． 了解有效地发射电磁波的两个条件。了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振的概念及其相互关系。能解释无线电波发射、接收的过程。 2． 了解电视广播的发射与接收的原理与过程。 3． 领会高频电磁波在无线电发射与接收中的重要作用。 重点： 1． 了解无线电波的发射和接收过程。 难点： 1． 体会科学知识是如何在技术中实现，进而应用于社会生活中的。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：无线电波的发射 1．情景引入： 我们已经知道，电磁波是由__________与__________交替产生，__________地向周围传播，即电磁波是__________在空间的传播。 那么，在实际应用中，电磁波是怎样被发射？怎样被接收？它又是怎样传递信息的呢？ 2．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有的特点： （1）振荡电路要有足够高的振荡__________。 振荡电路向外界辐射能量的本领，与振荡__________密切相关。__________越高，发射电磁波的本领就越大。 由__________可知，产生高频率电磁振荡的方法有：①__________，②__________。 （2）振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。 → → → 甲 乙 丙 丁 要达到这样的要求，可以将图甲中的电容器的两极板拉开，变成图乙、图丙的样子，__________电容器极板间的距离，__________极板间的正对面积，从而使电场和磁场扩展到电容器的外部。这样的电路叫做__________。开放电路甚至可以演化成为一条导线，如图丁所示，这样就可以有效地把电磁波发射出去了。 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__________；线圈的另一端与高高地架在空中的__________相连。无线电波就能由这样的开放电路有效地发射出去。 3．调制： 为了利用电磁波传递信息，例如图像、声音等，首先要用来携带信号的__________，叫做__________，要将被传递的信息转变为__________，再让__________随着被传递的信号改变。 在电磁波发射技术中，使载波随各种信号改变的技术叫做__________。 常见的调制方法有： （1）__________（__________）：使载波的振幅随信号的强弱而变。 （2）__________（__________）：使载波的频率随信号的强弱而变。 载波 ＋ 信号 → 调幅波 → 调频波 【例1】如图甲所示，在超声波悬浮仪中，由振荡电路产生高频电信号，通过压电陶瓷转换成同频率的超声波，利用超声波最终实现小水珠的悬浮。电磁波发射端电路中的电磁振荡电路如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．线圈中的电流正在减小 B．磁场能正向电场能转化 C．线圈产生的自感电动势正在减小 D．增加线圈匝数，可以提高电磁波的发射频率 【变式1】如图所示，q-t图像表示LC振荡电路中电容器下极板电荷量随时间变化的图像，下列说法正确的是（　　） A．b、d两时刻电容器中电场能最大 B．b、d两时刻电路中电流最大 C．时刻，线圈中磁场能在向电场能转化 D．该电路可以有效的把电磁波发射出去 【变式2】甲图是需要利用电磁波输送的低频信号，乙和丙图是经调制后发射的电磁波．则（　　） A．电台可直接发射图甲中的低频信号 B．图乙所示的电磁波是调频波 C．图丙所示的电磁波是调幅波 D．调谐电路通过电谐振接收所需电磁波 【变式3】无线电波的发射和接收离不开天线。如图甲、乙、丙所示，LC振荡电路逐步成为开放电路，电场和磁场就可以分散到更大的空间，这样就形成了天线。手机作为常用的通讯工具同样也需要天线来接收和发射信号。早期的手机有长长的天线，现在逐渐内置到手机内部。实践中发现当天线的长度大约等于无线电波波长的时，收发电磁波的能力最好。曾经有手机将外壳的金属边框设计成天线，既提升收发信号效果，又节省了手机的内部空间。随着5G时代的来临，信号频率进一步提升，对天线设计的要求更加复杂。下列关于手机发射与接收无线电波的说法正确的是（　　） A．只有特定频率的无线电波才能在天线上产生振荡电流 B．与4G相比，5G使用的电磁波传播速度更大 C．手机信号的频率估计在10MHz左右 D．手机天线在发射信号时，天线上会有电荷出现，且周期性变化 知识点2：无线电波的接收 1．原理： 电磁波遇到导体时会使导体中产生__________。 2．__________： 可用来接收电磁波的空中的导体。 3．调谐： （1）接收电磁波后首先要从诸多的信号中把需要的信号选择出来，这就要设法使所需的电磁波在接收天线中激起的__________最强。 （2）电谐振：当接收电路的__________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。这相当于机械振动中的__________。 （3）调谐：使接收电路产生__________的过程。 调节可调电容器的电容改变电路的__________，使它跟要接收的电磁波的频率相同。这个电磁波在调谐电路中激起较强的__________，于是就选出了这个电台。 （4）解调：把需要的信号从__________中还原出来的过程。这个过程是调制的__________。 调幅波的解调也叫__________。 【例2】晓君学习了“无线电波的发射和接收”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． 【变式1】“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 【变式2】科技发展日新月异，一些曾经很流行的物件慢慢边缘化，如下左图是一个收音机（简笔画），可以用来收听广播电台节目。广播电台将电磁波发射出去，人们通过调节收音机上的调频旋钮来选择自己想要收听的电台。收音机内部有一个LC振荡电路，需要调节其固有频率与要接收的电磁波频率相同，使接收到的信号最强。收音机的调频旋钮实际上就是个可调电容器，其原理简化图如下右图所示，两个半圆形铜片中心通过塑料转轴连接，其中一片是定片，另一片是动片，旋动调频旋钮的时候，改变两个铜片的正对面积从而改变其电容，当前收音机正在接收中山人民广播电台（调频96.7MHz）的节目，下列说法正确的是（　　） A．不同频率的电磁波在相同介质中的传播速率相同 B．电磁波从真空进入水中，传播速度减小，波长变大 C．不同电台发出的电磁波到达收音机处，会发生干涉，有些时候信号加强，有些时候信号减弱 D．若要调台，改听中山音乐电台（调频88.8MHz），则需要将上右图中的动片逆时针旋转 【变式3】图甲为某车载收音机调台画面，收音机的调谐电路如图乙所示，图丙为调谐电路中接收到的感应电流i随时间t的变化规律。下列说法正确的是（　　） A．图甲显示此时车上接收的是“调幅”信号 B．在t1~t2时间内，电容器C正在放电 C．收音机经过调谐后可以直接得到我们所需要的声音信号 D．若想接收“FM89.5”信号需要将可变电容器的电容减小 知识点3：电视广播的发射和接收 1．电视广播信号的发射： （1）电视广播信号是一种__________信号。 （2）电视广播信号的发射过程： ①通过摄像机的感光器件将景物的光信号转变为__________。 ②通过__________将信号调制成__________进行传播。 ③高频电视信号的主要传播方式：__________、__________、__________。 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。 2．电视广播信号的接收： 电视接收端接收到高频电磁波信号后，经过__________处理，就可以将得到的__________通过显示设备转变为图像信息。接收天线收到的电磁波除了载有图像信号外，还有伴音信号。伴音信号经__________后送到扬声器。 【例3】关于高频电视信号的发射和接收，下列说法中不正确的是（　　） A．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程 B．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波 C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强 D．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路 【变式1】通常无线电视信号是通过电视塔发送的，电视塔天线发送的是 A．机械波 B．超声波 C．次声波 D．电磁波 【变式2】下列说法正确的是（　　） A．LC振荡回路中，振荡电流为零时，电场能为零 B．LC振荡回路中，振荡电流相邻两次为零的时间间隔就是振荡周期 C．电视信号的发射、接收过程为：景物→电信号→电磁波→电信号→图像 D．在电磁波接收过程中，把声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制 【变式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 【巩固训练】 1．（多选题）如图甲所示是一个调谐接收电路，图乙中（a）、（b）、（c） 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．（多选题）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 3．（多选题）图（a）所示，为无线门铃的发射器和接收器，图（b）为无线门铃的按键（发射器）内部电路简化图，匝的长方形导线框，单匝线框面积，处在垂直其所在平面向里的匀强磁场中，磁感应强度，、间接有一小指示灯。某次按压按键时，在0.4s内，线框有效面积变为，下列说法正确的是（　　） A．发射器和接收器是通过声波传递信号的 B．本次按压过程中点的电势高于点的电势 C．本次按压过程，、间的平均电动势为 D．按住按键不动、间会产生稳定的电势差 4．（多选题）黑匣子是分析飞机事故的重要装置。如图甲所示为搜索黑匣子的原理图，黑匣子以一定的频率自动发出信号，搜索人员利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号就能确定黑匣子的位置。若某时刻黑匣子中电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路如图乙所示。则下列关于LC电磁振荡电路的说法中正确的是（　　） A．该时刻电容器的电荷量正在增加 B．该时刻线圈的自感电动势正在减少 C．若减小发射端线圈的自感系数L，则发射电磁波的频率增大 D．若减小发射端线圈的自感系数L，为了更好的接收到黑匣子发出的电磁波信号，则可在接收端减小可调电容器两极板间的距离 5．（多选题）济青高速公路自动测速装置如图甲所示，雷达向匀速行驶的汽车驶来的方向发射脉冲电磁波，相邻两次发射时间间隔为t。当雷达向汽车发射电磁波时，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的电磁波时，在显示屏上呈现出第二个尖形波。根据两个尖形波在显示屏上的距离，可以计算出汽车距雷达距离。显示屏如图乙所示，根据给出的、、t的意义，结合电磁波的传播速度为c可求出汽车车速表达式，则下面关于测速原理及结果表达正确的是（　　） A．第一次反射电磁波时汽车离雷达的距离为 B．第二次反射电磁波时汽车离雷达的距离为 C．汽车速度大小可表示为 D．汽车速度大小可表示为 6．（多选题）电磁波的发射、传播及接收过程如图所示，下列说法正确的是（　　） A．信号源发射出的电磁波是由自由电子周期运动而产生的 B．电磁波发射装置主要由振荡器和开放电路两部分组成。振荡器的作用是产生高频振荡电流和对开放电路供给能量 C．能直接穿过电离层，以空间波的形式进行直线传播是短波，这种直线传播受大气的干扰小、能量损失少、信号强 D．调节频道主要是在调节LC电路中的电容C，改变其固有频率而产生“电谐振”现象 7．（多选题）下列说法正确的是（　　） A．电磁波发射时需要用到调谐技术 B．真空中的光速在不同的惯性系中大小都相同是相对论时空观的基本假设之一 C．照相机镜头表面涂上增透膜是利用光的偏振原理 D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉原理 8．（多选题）图甲为超声波悬浮仪，上方圆柱体中，高频电信号（由图乙电路产生）通过压电陶瓷转换成同频率的高频声信号，发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去．两列超声波信号叠加后，会出现振幅几乎为零的点—节点，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态，图丙为某时刻两列超声波的波形图，点、点分别为两列波的波前，已知声波传播的速度为340m/s。则下列说法正确的是（　　） A．该超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为34000Hz B．两列波充分叠加后，小水珠能悬浮在点附近 C．小水珠悬浮时，受到的声波压力竖直向上 D．经过点M沿x轴正方向移动3.4cm E．拔出图乙线圈中的铁芯，可以增加悬浮仪中的节点个数 9．（多选题）2022年7月1日，庆祝香港回归祖国25周年大会隆重举行，世界各地观众都能收看到大会实况，是因为电视信号可通过卫星覆盖全球。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中的传播速度与频率、能量有关，频率越高、能量越大，传播速度越大 B．当电磁波源消失后就不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失 C．电磁波不能在真空中传播，且只能传递声音信号，不能传递图像信号 D．香港电视台与南京电视台发射的电磁波的频率不同，但传播速度相同 10．（多选题）2021年6月中国电子信息产业发展研究院科研人员接受采访时表示我国“”和“”芯片的发展攻克了许多技术难题，有望在2022年实现量产，届时中国将打破海外的芯片垄断．其中“”、“”表示芯片内单个晶体管的栅极宽度，如图甲所示为芯片内单个晶体管的示意图，下列说法正确的是（　　） A．在形状相同的芯片内，“”工艺要比“”工艺集成的晶体管数量更少 B．一宽度大于的平行紫光照射宽度为的缝隙后，紫光的宽度变为 C．用相同材料制成的如图乙所示的方形导体，保持d不变，L减小，导体的电阻不变 D．波长为的电磁波，可以用于城市电视、广播等信号的无线远距离传输 11．（多选题）有一种多功能LED限速牌，如图所示，没有车通过的时候，它显示出该路段的限速值。当有车通过时，它显示出该车的车速，并根据该车是否超速给出提示，这是雷达在生活中的一种应用。下列说法正确的是（　　） A．该雷达只需发送一次电磁脉冲就能知道车的速度 B．该雷达至少要发送两次电磁脉冲才能知道车的速度 C．该雷达只需发送一次电磁脉冲就能知道车离雷达的距离 D．该雷达必须发送两次电磁脉冲才能知道车离雷达的距离 12．（多选题）图为小罗同学用手机收听“FM97.5衢州交通音乐广播”的软件界面截图，下列说法正确的是（　　） A．FM97.5电磁波的波长约为 B．真空中的电磁波比的电磁波传播速度更快 C．FM97.5在信号调制的过程中载波的振幅不变 D．为了能接收到FM107.5的信号，在其他条件不变的情况下需要增大接收模块的电容 3 / 13 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 无线电波的发射和接收 【目录】 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：无线电波的发射 2 知识点2：无线电波的接收 6 知识点3：电视广播的发射和接收 9 【巩固训练】 11 【学习目标】 1． 了解有效地发射电磁波的两个条件。了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振的概念及其相互关系。能解释无线电波发射、接收的过程。 2． 了解电视广播的发射与接收的原理与过程。 3． 领会高频电磁波在无线电发射与接收中的重要作用。 重点： 1． 了解无线电波的发射和接收过程。 难点： 1． 体会科学知识是如何在技术中实现，进而应用于社会生活中的。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：无线电波的发射 1．情景引入： 我们已经知道，电磁波是由变化的电场与变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，即电磁波是电磁场在空间的传播。 那么，在实际应用中，电磁波是怎样被发射？怎样被接收？它又是怎样传递信息的呢？ 2．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有的特点： （1）振荡电路要有足够高的振荡频率。 振荡电路向外界辐射能量的本领，与振荡频率密切相关。频率越高，发射电磁波的本领就越大。 由可知，产生高频率电磁振荡的方法有：①减小电容C，②减小自感系数L。 （2）振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。 → → → 甲 乙 丙 丁 要达到这样的要求，可以将图甲中的电容器的两极板拉开，变成图乙、图丙的样子，增大电容器极板间的距离，减小极板间的正对面积，从而使电场和磁场扩展到电容器的外部。这样的电路叫做开放电路。开放电路甚至可以演化成为一条导线，如图丁所示，这样就可以有效地把电磁波发射出去了。 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。无线电波就能由这样的开放电路有效地发射出去。 3．调制： 为了利用电磁波传递信息，例如图像、声音等，首先要用来携带信号的高频电磁波，叫做载波，要将被传递的信息转变为电信号，再让载波随着被传递的信号改变。 在电磁波发射技术中，使载波随各种信号改变的技术叫做调制。 常见的调制方法有： （1）调幅（AM）：使载波的振幅随信号的强弱而变。 （2）调频（FM）：使载波的频率随信号的强弱而变。 载波 ＋ 信号 → 调幅波 → 调频波 【例1】如图甲所示，在超声波悬浮仪中，由振荡电路产生高频电信号，通过压电陶瓷转换成同频率的超声波，利用超声波最终实现小水珠的悬浮。电磁波发射端电路中的电磁振荡电路如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．线圈中的电流正在减小 B．磁场能正向电场能转化 C．线圈产生的自感电动势正在减小 D．增加线圈匝数，可以提高电磁波的发射频率 【答案】C 【详解】AB．由图乙可知，电容器正在放电，则线圈中的电流正在增大，电场能正在向磁场能转化，故AB错误； C．电容器放电过程中，线圈中的电流增大得越来越慢，故线圈产生的自感电动势正在减小，故C正确； D．增加线圈匝数，则线圈的自感系数增大，根据可知，电磁波的发射频率减小，故D错误。 故选C。 【变式1】如图所示，q-t图像表示LC振荡电路中电容器下极板电荷量随时间变化的图像，下列说法正确的是（　　） A．b、d两时刻电容器中电场能最大 B．b、d两时刻电路中电流最大 C．时刻，线圈中磁场能在向电场能转化 D．该电路可以有效的把电磁波发射出去 【答案】A 【详解】AB．从图像可知，、两时刻电容器的电荷量最大，故电容器中电场能最大，线圈中磁场能最小，故电路中电流最小，故A正确，B错误； C．从图像可知，时刻，电荷量在减小，说明电容器在放电，电场能向磁场能转化，故C错误； D．振荡电路要有效发射电磁波，需要开放电路且振荡频率足够高，该电路是闭合的，不能有效把电磁波发射出去，故D错误。 故选A。 【变式2】甲图是需要利用电磁波输送的低频信号，乙和丙图是经调制后发射的电磁波．则（　　） A．电台可直接发射图甲中的低频信号 B．图乙所示的电磁波是调频波 C．图丙所示的电磁波是调幅波 D．调谐电路通过电谐振接收所需电磁波 【答案】D 【详解】A．电台不能直接发射低频信号。因为低频信号的波长较长，天线尺寸过大，且发射效率低，所以需要将低频信号加载到高频电磁波上进行发射，故A错误； BC．调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载，调频是通过改变频率来实现信号加载，故乙为调幅波，丙为调频波，故BC错误； D．调谐电路通过电谐振接收所需电磁波。当接收电路的固有频率与接收到的电磁波频率相同时，发生电谐振，从而接收该频率的电磁波信号，故Ｄ正确。 故选D。 【变式3】无线电波的发射和接收离不开天线。如图甲、乙、丙所示，LC振荡电路逐步成为开放电路，电场和磁场就可以分散到更大的空间，这样就形成了天线。手机作为常用的通讯工具同样也需要天线来接收和发射信号。早期的手机有长长的天线，现在逐渐内置到手机内部。实践中发现当天线的长度大约等于无线电波波长的时，收发电磁波的能力最好。曾经有手机将外壳的金属边框设计成天线，既提升收发信号效果，又节省了手机的内部空间。随着5G时代的来临，信号频率进一步提升，对天线设计的要求更加复杂。下列关于手机发射与接收无线电波的说法正确的是（　　） A．只有特定频率的无线电波才能在天线上产生振荡电流 B．与4G相比，5G使用的电磁波传播速度更大 C．手机信号的频率估计在10MHz左右 D．手机天线在发射信号时，天线上会有电荷出现，且周期性变化 【答案】D 【详解】A．手机对特定频率的无线电波产生的振荡电流最大，其他频率的产生的振动频率较小，A错误； B．电磁波的传播速度与光速相同，与电磁波的频率无关，B错误； C．手机金属边框长度几十厘米，因此无线电波长在几米数量级，根据 可知手机信号的频率估计在100MHz左右数量级，C错误； D．手机天线在发射信号时，天线上会形成LC振荡电路，因此会有电荷出现，且周期性变化，D正确。 故选D。 知识点2：无线电波的接收 1．原理： 电磁波遇到导体时会使导体中产生感应电流。 2．接收天线： 可用来接收电磁波的空中的导体。 3．调谐： （1）接收电磁波后首先要从诸多的信号中把需要的信号选择出来，这就要设法使所需的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强。 （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的现象。这相当于机械振动中的共振。 （3）调谐：使接收电路产生电谐振的过程。 调节可调电容器的电容改变电路的固有频率，使它跟要接收的电磁波的频率相同。这个电磁波在调谐电路中激起较强的感应电流，于是就选出了这个电台。 （4）解调：把需要的信号从高频电流中还原出来的过程。这个过程是调制的逆过程。 调幅波的解调也叫检波。 【例2】晓君学习了“无线电波的发射和接收”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． 【答案】A 【详解】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。 故选A。 【变式1】“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 【答案】D 【详解】A．因为蓝牙属于电磁波，周围空间存在其他电磁波信号，所以“小蜜蜂”不只接收到了来自麦克风的信号，故A错误； B．“小蜜蜂”接收电磁波时，需要接收电磁波的LC振荡电路的固有频率与电磁波的频率相同，从而发生电谐振现象，这个过程叫做调谐，故B错误； C．均匀变化的电场产生恒定的磁场，不能产生电磁波信号，故C错误； D．电磁波的能量与频率有关，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，故D正确。 故选D。 【变式2】科技发展日新月异，一些曾经很流行的物件慢慢边缘化，如下左图是一个收音机（简笔画），可以用来收听广播电台节目。广播电台将电磁波发射出去，人们通过调节收音机上的调频旋钮来选择自己想要收听的电台。收音机内部有一个LC振荡电路，需要调节其固有频率与要接收的电磁波频率相同，使接收到的信号最强。收音机的调频旋钮实际上就是个可调电容器，其原理简化图如下右图所示，两个半圆形铜片中心通过塑料转轴连接，其中一片是定片，另一片是动片，旋动调频旋钮的时候，改变两个铜片的正对面积从而改变其电容，当前收音机正在接收中山人民广播电台（调频96.7MHz）的节目，下列说法正确的是（　　） A．不同频率的电磁波在相同介质中的传播速率相同 B．电磁波从真空进入水中，传播速度减小，波长变大 C．不同电台发出的电磁波到达收音机处，会发生干涉，有些时候信号加强，有些时候信号减弱 D．若要调台，改听中山音乐电台（调频88.8MHz），则需要将上右图中的动片逆时针旋转 【答案】D 【详解】A．不同频率的电磁波在相同介质中的传播速率不相同，故A错误； B．电磁波从真空进入水中，根据可知，传播速度减小，根据可知，波长变小，故B错误； C．不同电台发出的电磁波到达收音机处，由于频率不同，则电磁波不会发生干涉，故C错误； D．若要调台，改听中山音乐电台（调频88.8MHz），则频率减小，根据可知，需增大电容，需要将上右图中的动片逆时针旋转即可，故D正确； 故选D。 【变式3】图甲为某车载收音机调台画面，收音机的调谐电路如图乙所示，图丙为调谐电路中接收到的感应电流i随时间t的变化规律。下列说法正确的是（　　） A．图甲显示此时车上接收的是“调幅”信号 B．在t1~t2时间内，电容器C正在放电 C．收音机经过调谐后可以直接得到我们所需要的声音信号 D．若想接收“FM89.5”信号需要将可变电容器的电容减小 【答案】D 【详解】A．FM是调频的缩写，指通过改变载波频率来传输信号的调制方式，图甲显示此时车上接收的是“调频”信号，故A错误； B．在t1~t2时间内，电流在减小，电容器所带电荷量在增加，电容器C正在充电，故B错误； C．收音机经过调谐电路后必须经过调谐与解调才能够得到我们所需要的声音信号，故C错误； D．由，若想接收“FM89.5”信号应增大接收频率，需要将可变电容器的电容减小，故D正确。 故选D。 知识点3：电视广播的发射和接收 1．电视广播信号的发射： （1）电视广播信号是一种无线电信号。 （2）电视广播信号的发射过程： ①通过摄像机的感光器件将景物的光信号转变为电信号。 ②通过载波将信号调制成高频信号进行传播。 ③高频电视信号的主要传播方式：地面无线电传输、有线网络传输、卫星传输。 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。 2．电视广播信号的接收： 电视接收端接收到高频电磁波信号后，经过解调处理，就可以将得到的电信号通过显示设备转变为图像信息。接收天线收到的电磁波除了载有图像信号外，还有伴音信号。伴音信号经解调后送到扬声器。 【例3】关于高频电视信号的发射和接收，下列说法中不正确的是（　　） A．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程 B．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波 C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强 D．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路 【答案】D 【详解】A．电视机显示图像时，必须通过检波过程，把有效的信号从高频信号中取出来，否则就不能显示，故A不符题意； B．一般的音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波，故B不符题意； C．电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似，当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强，故C不符题意； D．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须采用开放电路和高频发射，故D符合题意； 故选D。 【变式1】通常无线电视信号是通过电视塔发送的，电视塔天线发送的是 A．机械波 B．超声波 C．次声波 D．电磁波 【答案】D 【详解】电磁波可以传递声音、图象等信息，电视节目和广播节目都是通过电磁波传播的；电视塔上天线的作用是让载有音频、视频信号的高频电流产生电磁波并发射出去． A．机械波，与分析不符，故A项错误； B．超声波，与分析不符，故B项错误； C．次声波，与分析不符，故C项错误； D．电磁波，与分析相符，故D项正确． 【变式2】下列说法正确的是（　　） A．LC振荡回路中，振荡电流为零时，电场能为零 B．LC振荡回路中，振荡电流相邻两次为零的时间间隔就是振荡周期 C．电视信号的发射、接收过程为：景物→电信号→电磁波→电信号→图像 D．在电磁波接收过程中，把声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制 【答案】C 【详解】AB．LC振荡回路中，振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半，振荡电流为零时，电容器所带电荷量最大，电场能最大，故AB错误； C．由无线电波的发射、接收过程知，电视信号的发射、接收过程为：景物→电信号→电磁波→电信号→图像，故C正确； D．在电磁波接收过程中，把声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，故D错误。 故选C。 【变式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。 【巩固训练】 1．（多选题）如图甲所示是一个调谐接收电路，图乙中（a）、（b）、（c） 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】A．L1中的电流应为完整的波形，（a）图是完整的高频调幅电流，所以i1是L1中的电流图像，故A正确； BC．L2中的波形在二极管的作用下为单向，则只有L1中的一半，（b）图是经二极管半波整流后的电流，所以i2是L2中的电流图像，故B错误，C正确； D．流过耳机的电流为经C2的高频分流后的载波信号，故（c）图是通过耳机的低频电流，所以i3是流过耳机的电流图像，故D正确。 故选ACD。 2．（多选题）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 【详解】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，故A正确； B．如果高频信号的振幅随低频信号的变化而变化，则是调幅，故B正确； C．如果高频信号的频率随低频信号的变化而变化，则是调频，故C正确； D．低频信号不利于直接从天线发射，所以需要将低频信号加载到高频信号上去，故D错误。 故选ABC。 3．（多选题）图（a）所示，为无线门铃的发射器和接收器，图（b）为无线门铃的按键（发射器）内部电路简化图，匝的长方形导线框，单匝线框面积，处在垂直其所在平面向里的匀强磁场中，磁感应强度，、间接有一小指示灯。某次按压按键时，在0.4s内，线框有效面积变为，下列说法正确的是（　　） A．发射器和接收器是通过声波传递信号的 B．本次按压过程中点的电势高于点的电势 C．本次按压过程，、间的平均电动势为 D．按住按键不动、间会产生稳定的电势差 【答案】BC 【详解】A．发射器和接收器是通过电磁波传递信号的，故A错误。 B．按压导致通过导线框的磁通量减少，根据楞次定律可知，线框中电流沿顺时针方向，点的电势高于点的电势，故B正确。 C．本次按压过程中，、两点间的平均电动势为 故C正确。 D．按住按键不动，通过导线框的磁通量不发生变化，、间电势差为零，故D错误。 故选BC。 4．（多选题）黑匣子是分析飞机事故的重要装置。如图甲所示为搜索黑匣子的原理图，黑匣子以一定的频率自动发出信号，搜索人员利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号就能确定黑匣子的位置。若某时刻黑匣子中电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路如图乙所示。则下列关于LC电磁振荡电路的说法中正确的是（　　） A．该时刻电容器的电荷量正在增加 B．该时刻线圈的自感电动势正在减少 C．若减小发射端线圈的自感系数L，则发射电磁波的频率增大 D．若减小发射端线圈的自感系数L，为了更好的接收到黑匣子发出的电磁波信号，则可在接收端减小可调电容器两极板间的距离 【答案】AC 【详解】AB．由图示磁场及安培定则可知，电路电流沿逆时针方向，电容器下板带正电，上板带负电，电容器正处在充电状态，电荷量正在增加，自感电动势正在增加，故A正确，B错误； C．若减小发射端线圈的自感系数L，由则发射的电磁波频率变大，故C正确； D．若减小发射端线圈的自感系数L，则发射的电磁波频率变大，为了更好的接收到黑匣子发出的电磁波信号，接收端频率变大，可调电容器使电容减小，由可知应增大可调电容器两极板间的距离，故D错误。 故选AC。 5．（多选题）济青高速公路自动测速装置如图甲所示，雷达向匀速行驶的汽车驶来的方向发射脉冲电磁波，相邻两次发射时间间隔为t。当雷达向汽车发射电磁波时，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的电磁波时，在显示屏上呈现出第二个尖形波。根据两个尖形波在显示屏上的距离，可以计算出汽车距雷达距离。显示屏如图乙所示，根据给出的、、t的意义，结合电磁波的传播速度为c可求出汽车车速表达式，则下面关于测速原理及结果表达正确的是（　　） A．第一次反射电磁波时汽车离雷达的距离为 B．第二次反射电磁波时汽车离雷达的距离为 C．汽车速度大小可表示为 D．汽车速度大小可表示为 【答案】AC 【详解】A．汽车第一次反射电磁波时，汽车距离雷达的距离为 第二次反射电磁波时，汽车距离雷达的距离为 故A正确，B错误； C D．汽车两次反射电磁波的时间间隔内的位移为 两次反射电磁波的时间间隔内 则汽车的速度 故C正确，D错误。 故选AC。 6．（多选题）电磁波的发射、传播及接收过程如图所示，下列说法正确的是（　　） A．信号源发射出的电磁波是由自由电子周期运动而产生的 B．电磁波发射装置主要由振荡器和开放电路两部分组成。振荡器的作用是产生高频振荡电流和对开放电路供给能量 C．能直接穿过电离层，以空间波的形式进行直线传播是短波，这种直线传播受大气的干扰小、能量损失少、信号强 D．调节频道主要是在调节LC电路中的电容C，改变其固有频率而产生“电谐振”现象 【答案】ABD 【详解】A．信号源发射出的电磁波是由自由电子周期运动而产生的；故A正确； B．电磁波发射装置主要由振荡器和开放电路两部分组成。振荡器的作用是产生高频振荡电流和对开放电路供给能量，故B正确； C．能直接穿过电离层，以空间波的形式进行直线传播是微波，这种直线传播受大气的干扰小、能量损失少、信号强，故C错误； D．调节频道主要是在调节LC电路中的电容C，改变其固有频率而产生“电谐振”现象，故D正确。 故选ABD。 7．（多选题）下列说法正确的是（　　） A．电磁波发射时需要用到调谐技术 B．真空中的光速在不同的惯性系中大小都相同是相对论时空观的基本假设之一 C．照相机镜头表面涂上增透膜是利用光的偏振原理 D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉原理 【答案】BD 【详解】A．电磁波发射时需要调制，接收时需要调谐和解调，故A错误； B．爱因斯坦对狭义相对论的最基本假设是：在不同的惯性参考系中，真空中光速都是不变的，故B正确； C．照相机增透膜，利用膜的内外表面反射光，相同的频率，相互叠加，从而增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，故C错误； D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象。故D正确。 故选BD。 8．（多选题）图甲为超声波悬浮仪，上方圆柱体中，高频电信号（由图乙电路产生）通过压电陶瓷转换成同频率的高频声信号，发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去．两列超声波信号叠加后，会出现振幅几乎为零的点—节点，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态，图丙为某时刻两列超声波的波形图，点、点分别为两列波的波前，已知声波传播的速度为340m/s。则下列说法正确的是（　　） A．该超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为34000Hz B．两列波充分叠加后，小水珠能悬浮在点附近 C．小水珠悬浮时，受到的声波压力竖直向上 D．经过点M沿x轴正方向移动3.4cm E．拔出图乙线圈中的铁芯，可以增加悬浮仪中的节点个数 【答案】ACE 【详解】A．根据频率、波速、波长的关系有 故A正确； B．PQ看作两个波源，波源的振动步调相反，M点与两波源的波程差为2.5cm，即2.5个波长，则该点为加强点，小水珠不能悬浮在点附近，故B错误； C．根据小水珠受力可知，小水珠悬浮时，受到的声波压力竖直向上，故C正确； D．质点只能沿y轴方向运动，不会随波传播方向迁移，故D错误； E．拔出铁芯，自感线圈的自感系数L减小，LC振荡电路的周期减小，频率变大，超声波频率变大，波长变短，相同空间距离内节点个数变多，故E正确。 故选ACE。 9．（多选题）2022年7月1日，庆祝香港回归祖国25周年大会隆重举行，世界各地观众都能收看到大会实况，是因为电视信号可通过卫星覆盖全球。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中的传播速度与频率、能量有关，频率越高、能量越大，传播速度越大 B．当电磁波源消失后就不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失 C．电磁波不能在真空中传播，且只能传递声音信号，不能传递图像信号 D．香港电视台与南京电视台发射的电磁波的频率不同，但传播速度相同 【答案】BD 【详解】A．电磁波在真空中的传播速度是光速，与频率，能量无关，故A错误； B．一旦电磁波形成了，电磁场就会向外传播，当波源消失后只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失，故B正确； C．电磁波传播不需要介质，可在真空中传播，电磁波既能传递声音信号，又能传递图像信号，故C错误； D．香港电视台与南京电视台发射的电磁波的频率不同，但传播速度相同，故D正确。 故选BD。 10．（多选题）2021年6月中国电子信息产业发展研究院科研人员接受采访时表示我国“”和“”芯片的发展攻克了许多技术难题，有望在2022年实现量产，届时中国将打破海外的芯片垄断．其中“”、“”表示芯片内单个晶体管的栅极宽度，如图甲所示为芯片内单个晶体管的示意图，下列说法正确的是（　　） A．在形状相同的芯片内，“”工艺要比“”工艺集成的晶体管数量更少 B．一宽度大于的平行紫光照射宽度为的缝隙后，紫光的宽度变为 C．用相同材料制成的如图乙所示的方形导体，保持d不变，L减小，导体的电阻不变 D．波长为的电磁波，可以用于城市电视、广播等信号的无线远距离传输 【答案】AC 【详解】A．由题意可知，由于“”、“”表示芯片内单个晶体管的栅极宽度，所以在形状相同的芯片内，“”工艺要比“”工艺集成的晶体管数量更少，A正确； B．一宽度大于的平行紫光照射宽度为的缝隙后，由于发生衍射现象，故紫光的宽度大于，B错误； C．根据电阻定律可知 故保持d不变，L减小，导体的电阻不变，C正确； D．根据电视、广播等信号传播，可知波长为的电磁波，不可以用于城市电视、广播等信号的无线远距离传输，D错误。 故选AC。 11．（多选题）有一种多功能LED限速牌，如图所示，没有车通过的时候，它显示出该路段的限速值。当有车通过时，它显示出该车的车速，并根据该车是否超速给出提示，这是雷达在生活中的一种应用。下列说法正确的是（　　） A．该雷达只需发送一次电磁脉冲就能知道车的速度 B．该雷达至少要发送两次电磁脉冲才能知道车的速度 C．该雷达只需发送一次电磁脉冲就能知道车离雷达的距离 D．该雷达必须发送两次电磁脉冲才能知道车离雷达的距离 【答案】BC 【详解】CD．电磁脉冲测距的基本原理是，在测距点向被测目标发射一束短而强的电磁脉冲，电磁脉冲到达目标后会反射回一部分被光功能接收器接收，假设目标距离为L，电磁脉冲往返的时间间隔为t，光速为c，则测距公式为，故C正确，D错误； AB．电磁脉冲测速是基于测距原理实现，即以一定时间间隔连续测量目标距离，用两次目标距离的差值除以时间间隔就可得知目标的速度值，故该雷达至少要发送两次电磁脉冲才能知道车的速度，故A错误，B正确； 故选BC。 12．（多选题）图为小罗同学用手机收听“FM97.5衢州交通音乐广播”的软件界面截图，下列说法正确的是（　　） A．FM97.5电磁波的波长约为 B．真空中的电磁波比的电磁波传播速度更快 C．FM97.5在信号调制的过程中载波的振幅不变 D．为了能接收到FM107.5的信号，在其他条件不变的情况下需要增大接收模块的电容 【答案】AC 【详解】A．根据波速公式得 A正确； B．真空中的电磁波与的电磁波传播速度一样，均是光速。B错误； C．FM97.5在信号调制的过程中，载波的频率变化，振幅不变。C正确； D．信号频率增大，根据振荡电路频率公式 可知，需要减小接收模块的电容。D错误。 故选AC。 1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $