4.3无线电波的发射和接收 知识解读 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

本讲义聚焦高中物理“无线电波的发射和接收”核心内容，系统梳理发射条件（高频、开放电路）、调制方式（调幅、调频），接收原理（电谐振、调谐与解调），以及电视广播信号的调制、传播与接收等知识点，构建从基础原理到实际应用的完整学习支架。 该资料以典例（如脑机接口信号传输）和变式题（如北斗导航电磁波应用）为载体，通过真实情境问题培养学生物理观念（电磁波传播特性）和科学思维（模型建构与推理），课中辅助教师深化概念教学，课后随堂检测助力学生巩固知识、查漏补缺。

4.3无线电波的发射和接收（知识解读）（解析版） •知识点1 无线电波的发射 •知识点2 无线电波的接收 •知识点3 电视广播的发射和接收 •作业 随堂检测 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改变的调制方法。 （2）调频(FM)：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制方法。 注意：这里描述的天线用于长波、中波、短波的无线电广播和通信。电视广播和微波通信的天线，在结构和原理上都与这种天线不同。 【典例1】我国科学家利用脑机接口技术帮助截瘫患者实现意念控制体外仪器。植入患者颅骨内的微处理器，将意念对应的低频神经信号，通过高频载波无线传输给体外仪器。则（　　） A．使体外仪器产生感应电流的过程叫做检波 B．使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制 C．体外接收电路的固有频率与低频神经信号的频率相等 D．体外接收电路中的信号经过调谐还原出低频神经信号 【答案】B 【详解】A．检波是从高频已调波中还原出低频信号的过程，体外接收电路产生感应电流是调谐（电谐振）过程的效果，故A错误； B．调制的定义就是将低频信号加载到高频载波上，使高频载波的参数随低频信号变化的过程，故B正确； C．体外接收电路需要通过电谐振接收高频载波，因此其固有频率应与高频载波的频率相等，故C错误； D．调谐是选择特定频率载波的过程，还原低频神经信号需要经过检波（解调）过程，故D错误。 故选B。 【变式1-1】赫兹通过如图所示的实验装置观察到了电火花，证实了电磁波的存在。重复实验时发现改变接收器参数可以更容易观察到电火花，这个过程叫作（    ） A．调幅 B．调谐 C．调频 D．解调 【答案】B 【详解】A．二者都属于调制，是发射电磁波时，将信号加载到高频载波上的操作，属于发射端的信号处理，不符合题干中接收端调整参数的描述，故AC错误； B．调谐的定义就是改变接收电路的参数，使接收电路的固有频率与入射电磁波频率相同，发生电谐振，让接收信号强度达到最大，因此更容易观察到电火花，故B正确； D．解调是接收端从高频载波中取出携带的信号的操作，和“调整参数更容易观察到电火花”的描述不符，故D错误。 故选B。 【变式1-2】（多选）关于电磁波的发射和接收，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，调制的方法有调幅和调频 B．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调谐 C．要使电视机的屏上有图像，必须有解调过程 D．接收电磁波时，通过调制来使接收电路中出现电谐振现象 【答案】AC 【详解】A．调制的作用是把低频信号加载到高频电磁信号上去，如果使高频电磁波的振幅随低频信号的变化而变化，则是调幅，如果使高频电磁波的频率随低频信号的变化而变化，则是调频，A正确； B．电磁波的发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制，B错误； C．在将信号从电磁波上还原出来的过程称为解调，所以要使电视机的屏上有图像，必须有解调过程，C正确； D．当接收电路的固有频率等于电磁波的频率时，会在接收电路中发生电谐振现象，通过调谐来使接收电路中出现电谐振现象，D错误。 故选AC。 【变式1-3】（多选）我国自行研制的北斗卫星导航系统，是用时间测距方法进行导航定位。时间测距是通过定位卫星与用户间发出信号和接受信号的时间差计算出用户与卫星间的距离，通常导航信号传输使用电磁波。下列关于电磁波的说法中，正确的是（　　） A．电磁波可以传递信息和能量，只能在介质中传播 B．无线电台利用LC电路形成振荡电流，从而发射电磁波 C．增大电容器的电容C，可以增大LC电路产生的电磁波频率 D．减小线圈的自感系数L，可以增大LC电路产生的电磁波频率 【答案】BD 【详解】A．电磁波可以传递信息和能量，既能够在介质中传播，也能够在真空中传播，故A错误； B．无线电台利用LC电路形成振荡电流，根据麦克斯韦电磁理论可知，能够形成电磁波，从而发射电磁波，故B正确； C．根据 可知，增大电容器的电容C，可以减小LC电路产生的电磁波频率，故C错误； D．结合上述可知，减小线圈的自感系数L，可以增大LC电路产生的电磁波频率，故D正确。 故选BD。 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。 注意：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】我国科研团队正研发可超高速无线传输数据的植入式脑机接口技术，其内置芯片采用了频率为的太赫兹电磁波作为载波，人体神经信号的频率范围约为1~1000 Hz。关于该通信过程，下列说法正确的是（　　） A．太赫兹电磁波属于横波 B．太赫兹电磁波在真空中的传播速度比无线电波快 C．将太赫兹电磁波与神经信号叠加并发射出去的过程属于调谐 D．体外接收电路若要接收此信号，其固有频率应调至与神经信号频率相近 【答案】A 【详解】A．所有电磁波的电场、磁场振动方向均与传播方向垂直，属于横波，太赫兹电磁波属于电磁波，故A正确； B．所有电磁波在真空中的传播速度均为光速，与频率无关，太赫兹电磁波和无线电波都属于电磁波，真空中传播速度相同，故B错误； C．将低频神经信号加载到高频太赫兹载波上并发射的过程是调制，调谐是接收端调节电路固有频率、与待接收电磁波频率匹配的过程，故C错误； D．体外接收电路需要和载波（太赫兹电磁波）的频率相近才能发生电谐振、接收到信号，神经信号是加载在载波上的低频信号，故D错误。 故选A。 【变式2-1】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。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中不能传播 B．电磁波能传播信息，不能传播能量 C．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波 D．赫兹用实验证实了电磁波的存在 【答案】D 【详解】A．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播（如太阳光通过真空到达地球），故A错误； B．电磁波既能传播信息（如通信），也能传播能量（如微波炉加热食物），故B错误； C．根据麦克斯韦理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，无法形成电磁波；只有非均匀变化（如周期性振荡）的电磁场才能产生电磁波，故C错误； D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹通过实验首次证实了电磁波的存在，故D正确。 故选D。 【变式2-2】（多选）关于移动电话，下列说法中正确的是（　　） A．随身携带的移动电话（手机）内，只有无线电接收装置，  没有无线电发射装置 B．随身携带的移动电话（手机）内，既有无线电接收装置，  又有无线电发射装置 C．两个携带手机的人，必须通过固定的基地台转接，才能相互通话 D．移动电话发射的是声波和电磁波 【答案】BC 【详解】AB．移动电话内既有无线电接收装置，又有无线电发射装置，故A错误，B正确； C．由于移动电话发射功率小，因此必须通过固定的基地台转接，两个携带手机的人才能通话，故C正确； D．移动电话发射的是电磁波，不是声波，故D错误。 故选BC。 【变式2-3】（多选）关于无线电波的发射和接收，下列说法中正确的是（　　） A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的 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．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程 【答案】BCD 【详解】A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是开放电路，故A错误； B．音频电流的频率比较低，需放大后搭载到高频电磁波上才可以发射电磁波，故B正确； C．当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时，产生电谐振，所以接收电路产生的振荡电流最强，故C正确； D．解调就是从调频或调幅的高频信号中把音频、视频等调制信号分离出来的过程，要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程，故D正确。 故选BCD。 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信号转变为图像信号和伴音信号。 【典例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】电磁波无处不在，我们身边的广播、电视、移动通信都与电磁波有着密不可分的联系。例如我国自主建立的北斗导航系统所使用的电磁波频率约为1561MHZ；家用微波炉所使用的电磁波频率约为2450MHZ； 家用Wi-Fi所使用的电磁波频率约为5725MHZ。关于电磁波下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦预言了电磁波，楞次首次用实验证实了电磁波的存在 B．Wi-Fi信号与微波炉所使用的微波相比，更容易产生明显的衍射现象 C．Wi-Fi信号与北斗导航信号叠加时，将产生明显的干涉现象 D．Wi-Fi信号从一个房间穿过墙壁进入另一个房间后，波长不变 【答案】D 【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，故A错误； B．由题意可知Wi-Fi信号的频率大于微波炉的频率，Wi-Fi信号的波长小于微波炉的波长，则Wi-Fi信号与微波炉所使用的微波相比，更不容易产生明显的衍射现象，故B错误； C．由于Wi-Fi信号与北斗导航信号的频率不相等，所以叠加时，不会产生明显的干涉现象，故C错误； D．Wi-Fi信号从一个房间穿过墙壁进入另一个房间后，频率不变，波速不变，所以波长不变，故D正确。 故选D。 【变式3-2】（多选）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。 【变式3-3】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_____信号再进行传播。 （2）高频电视信号的三种传播方式：地面_____传输、有线网络传输以及_____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_____将得到的电信号转变为图像信号和伴音信号。 【答案】 高频 无线电 卫星 解调 1．中国神舟二十号载人飞船已于2025年4月24日17时17分在酒泉卫星发射中心成功发射。若航天员要与地面工作人员联系，则需通过（　　） A．直接喊话 B．紫外线 C．红外线 D．无线电波 【答案】D 【详解】A．太空中为真空，声音无法传播，故A错误； B．紫外线波长较短，穿透能力弱且易被大气吸收，不适用于远距离通信，故B错误； C．红外线同样易被大气吸收，且常用于短距离通信（如遥控器），不适合航天通信，故C错误； D．无线电波（如微波）波长较长，能够穿透大气层，是航天与地面通信的主要方式，故D正确。 故选D。 2．下列装置或电器不是应用电磁波工作的是（　　） A．射电望远镜 B．收音机 C．微波炉 D．电熨斗 【答案】D 【详解】A．射电望远镜是通无线电波来接收信号的，是利用电磁波工作，故A错误； B．收音机是通无线电波来接收信号的，是利用电磁波工作，故B错误； C．微波炉利用微波加热食物，其所用的微波也是电磁波，故C错误； D．电熨斗利用电流的热效应工作，不是利用电磁波工作，故D正确。 故选D。 3．天和核心舱与地面间使用电磁波联系，下列说法正确的是（　　） A．电磁波传播需要介质 B．电磁波是一种物质 C．电磁波不能发生干涉和衍射 D．电磁波能够传递信号，但不能传递能量 【答案】B 【详解】A．电磁波传播不需要介质，可以在真空中传播（如太空通信），故A错误； B．电磁波是电磁场的传播形式，电磁场具有能量和动量，属于物质的一种存在形式，故B正确； C．电磁波具有波动性，能发生干涉和衍射（如光的双缝干涉实验），故C错误； D．电磁波既能传递信号（如通信），也能传递能量（如微波炉加热），故D错误。 故选B。 4．关于电磁波，下列说法中正确的是（    ） A．变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场 B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在 C．电磁波的发射过程是吸收能量的过程 D．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播 【答案】B 【详解】A.均匀变化的电场会产生恒定磁场，故A错误； B. 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹通过实验最先证实了电磁波的存在，这是电磁波发展史的基本事实，故B正确； C. 电磁波的发射过程是辐射能量的过程，故C错误； D. 各种频率的电磁波在真空中传播速度相同，均等于光速，与频率无关，故D错误。 故选B。 5．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电磁波的频率有关 B．周期性变化的电场和磁场可相互激发，形成电磁波 C．利用电磁波传递信号可实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 D．电磁波可由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 【答案】B 【详解】A．电磁波在真空中的传播速度恒为光速，与频率无关，故A错误。 B．根据麦克斯韦电磁理论，周期性变化的电场和磁场会相互激发，形成电磁波，故B正确。 C．电磁波既可通过无线方式传播，也可通过电缆（如同轴电缆）或光缆（如光纤）传输，故C错误。 D．电磁波一旦发射，即使波源停止振荡，已产生的电磁波仍会继续传播，不会立即消失，故D错误。 故选B。 6．电磁波治疗仪可改善局部血液循环、促进组织修复、缓解疼痛与炎症，在临床中广泛应用。其核心部件为电磁波发生器，主要由高频振荡电路构成。工作时，交变电流通过线圈产生交变电磁场，以短波、微波等形式穿透皮肤，作用于深层组织。下列说法正确的是（　　） A．短波和微波在同一介质中传播速率相同 B．线圈的自感系数越小，发射电磁波的本领越大 C．电磁波从空气进入人体，传播速度减小，波长变大 D．电磁波治疗仪利用红外线的热辐射作用升高浅层组织温度 【答案】B 【详解】A．短波和微波的频率不同，同一介质对不同频率电磁波的折射率不同，根据传播速率公式，二者在同一介质中的传播速率不相同，故A错误； B．LC振荡电路的固有频率为，其他条件不变时，线圈自感系数越小，振荡频率越高，而电磁波的发射本领随频率升高而增大，故B正确； C．电磁波从空气进入人体时，人体的折射率大于空气，因此传播速度减小；电磁波的频率由波源决定保持不变，根据，波长会变小，故C错误； D．题干明确说明治疗仪是通过短波、微波穿透皮肤作用于深层组织，并非利用红外线的热辐射升高浅层组织温度，故D错误。 故选B。 7．如图为某LC振荡电路的电流随时间变化的i-t图像，已知t=0时刻，回路中电容器的M板带正电。下列关于电磁波与LC振荡电路的说法，正确的是（　　） A．Oa段时间内，回路的磁场能不断减小，电容器处于充电过程 B．cd段时间内，回路的电场能不断增大，M板带正电且电荷量不断增加 C．雷达利用电磁波的反射特性探测目标，医用CT机也利用电磁波的反射特性工作 D．收音机接收电路中，调节可变电容使电路发生电谐振、选出特定频率电台信号的过程，叫作解调 【答案】B 【详解】A．电容器给线圈放电时,由于线圈自感作用会阻碍电流的增大,故放电电流逐渐增大，而充电时充电电流逐渐减小，充电结束电流为零，故Oa段时间内，电容器处于放电过程，电容器把电场能转化为线圈的磁场能，回路的磁场能不断增加，故A错误； B．cd段时间内是充电过程，回路的电场能不断增大，M板带正电且电荷量不断增加，故B正确； C．雷达利用电磁波的反射特性（回波）来探测目标；而医用CT机利用的是X射线的透射特性，故C错误； D．收音机接收电路中，调节可变电容使电路发生电谐振、选出特定频率电台信号的过程叫作调谐，故D错误。 故选B。 8．（多选）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．CT机是通过X射线拍摄人体组织 B．验钞机通过发出红外线使钞票荧光物发光 C．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 D．医院里经常通过射线摧毁病变细胞来对患者进行治疗 【答案】AD 【详解】A．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正确； B．验钞机利用的是紫外线的荧光效应，故B错误； C．用来控制电视机的遥控器发出的电磁波属于红外线,，故C错误； D．可以摧毁病变细胞，来治疗癌症利用的是射线高能量的特点，故D正确； 故选AD。 9．（多选）关于电磁波的特性，下列说法正确的是（    ） A．医院常用射线来杀菌消毒 B．常用的空调遥控器发出红外线脉冲信号 C．雷达发射电磁波受天气影响，浓雾天不能使用 D．射线可用来进行人体透视 【答案】BD 【详解】A．医院常用紫外线来杀菌消毒，故A错误； B．空调遥控器可以发射红外线来遥控空调，实现远程控制，故B正确； C．电磁波的使用不受天气影响，因此雷达在浓雾天气同样可以使用，故C错误； D．X射线有较强的穿透能力，用来进行人体透视，故D正确。 故选BD。 10．（多选）无线电波的发射和接收离不开天线。如图甲、图乙、图丙所示，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，这样就可以有效地把无线电波发射出去了。手机作为常用的通信工具需要用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，收发无线电波的能力最好。曾经有人将手机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。下列有关说法正确的是（    ） 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．与相比，使用的电磁波传播速度更大 C．手机信号的频率与的数量级相同 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】CD 【详解】A．任何频率的无线电波均可以在天线上产生振荡电流，只不过特定频率的无线电波产生的振荡电流较大，其他频率的无线电波产生的振荡电流较小，故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，故B错误； C．手机外壳的金属边框长度几十厘米，因此无线电波的波长应为几米，根据，可知手机信号的频率与的数量级相同，故C正确； D．手机天线在发射信号时，天线上会形成振荡电路，因此会有电荷出现，且周期性变化，故D正确。 故选CD。 11．（多选）下列说法正确的是（　　） A．根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场 B．发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性LC电路 C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 D．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动 【答案】BD 【详解】A．在均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，在均匀变化的磁场周围产生恒定的电场。根据麦克斯韦的电磁场理论，不均匀变化的电场周围一定产生变化的磁场，不均匀变化的磁场周围一定产生变化的电场，A错误； B．发射电磁波时必须采用高能量，高频率且要有开放性LC电路，所以B正确； C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉原理，C错误； D．由狭义相对论，则有质量 可知m与v的关系，当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动，D正确。 故选BD。 12．智能家居已广泛应用于生活中，手机通过___________（选填“电磁波”或“超声波”）远程控制扫地机器人，充电时机器人内置的电池属于___________（选填“用电器”或“电源”）。 【答案】 电磁波 用电器 【详解】[1][2]手机通过电磁波远程控制扫地机器人，充电时机器人内置的电池属于用电器。 13．如图所示为某收音机接收电路，其中电感，为了接收在真空中波长为500m的电磁波，电容C应调到多少？ 【答案】 【详解】该电磁波的频率为 那么该电路的固有频率也应调到，由电磁振荡的频率公式 得 代入数据得 14．雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。试回答下列问题∶ （1）雷达是如何接收电磁波的？ （2）利用雷达可以测出飞机的运动方向和速度。某固定雷达正在跟踪一架匀速飞行的飞机，其每隔固定时间T0发射一短脉冲的电磁波（如图中幅度大的波形），收到的由飞机反射回的电磁波经雷达处理后显示如图中幅度较小的波形，反射滞后的时间已在图中标出。其中T0、T和ΔT为已知量，光在真空中的传播速度为c。则飞机的运动方向和飞机的速度大小分别为多少？ 【答案】（1）见解析；（2）远离雷达方向， 【详解】（1）电磁波在传播时遇到导体会使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这就是雷达接收电磁波的原理。 （2）由屏幕上显示的波形可以看出，反射波滞后于发射波的时间越来越长，说明飞机离信号源的距离越来越远，飞机向远离雷达方向运动； 从雷达发出第一个电磁波起开始计时，经被飞机接收，故飞机第一次接收电磁波时与雷达距离 第二个电磁波从发出至返回，经T+ΔT时间，飞机第二次接收电磁波时与雷达距离 飞机从接收第一个电磁波到接收第二个电磁波内前进了，接收第一个电磁波时刻为，接收第二个电磁波时刻为 所以接收第一个和第二个电磁波的时间间隔为 故飞机速度为 解得 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.3无线电波的发射和接收（知识解读）（解析版） •知识点1 无线电波的发射 •知识点2 无线电波的接收 •知识点3 电视广播的发射和接收 •作业 随堂检测 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改变的调制方法。 （2）调频(FM)：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制方法。 注意：这里描述的天线用于长波、中波、短波的无线电广播和通信。电视广播和微波通信的天线，在结构和原理上都与这种天线不同。 【典例1】我国科学家利用脑机接口技术帮助截瘫患者实现意念控制体外仪器。植入患者颅骨内的微处理器，将意念对应的低频神经信号，通过高频载波无线传输给体外仪器。则（　　） A．使体外仪器产生感应电流的过程叫做检波 B．使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制 C．体外接收电路的固有频率与低频神经信号的频率相等 D．体外接收电路中的信号经过调谐还原出低频神经信号 【变式1-1】赫兹通过如图所示的实验装置观察到了电火花，证实了电磁波的存在。重复实验时发现改变接收器参数可以更容易观察到电火花，这个过程叫作（    ） A．调幅 B．调谐 C．调频 D．解调 【变式1-2】（多选）关于电磁波的发射和接收，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，调制的方法有调幅和调频 B．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调谐 C．要使电视机的屏上有图像，必须有解调过程 D．接收电磁波时，通过调制来使接收电路中出现电谐振现象 【变式1-3】（多选）我国自行研制的北斗卫星导航系统，是用时间测距方法进行导航定位。时间测距是通过定位卫星与用户间发出信号和接受信号的时间差计算出用户与卫星间的距离，通常导航信号传输使用电磁波。下列关于电磁波的说法中，正确的是（　　） A．电磁波可以传递信息和能量，只能在介质中传播 B．无线电台利用LC电路形成振荡电流，从而发射电磁波 C．增大电容器的电容C，可以增大LC电路产生的电磁波频率 D．减小线圈的自感系数L，可以增大LC电路产生的电磁波频率 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。 注意：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】我国科研团队正研发可超高速无线传输数据的植入式脑机接口技术，其内置芯片采用了频率为的太赫兹电磁波作为载波，人体神经信号的频率范围约为1~1000 Hz。关于该通信过程，下列说法正确的是（　　） A．太赫兹电磁波属于横波 B．太赫兹电磁波在真空中的传播速度比无线电波快 C．将太赫兹电磁波与神经信号叠加并发射出去的过程属于调谐 D．体外接收电路若要接收此信号，其固有频率应调至与神经信号频率相近 【变式2-1】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。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中不能传播 B．电磁波能传播信息，不能传播能量 C．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波 D．赫兹用实验证实了电磁波的存在 【变式2-2】（多选）关于移动电话，下列说法中正确的是（　　） A．随身携带的移动电话（手机）内，只有无线电接收装置，  没有无线电发射装置 B．随身携带的移动电话（手机）内，既有无线电接收装置，  又有无线电发射装置 C．两个携带手机的人，必须通过固定的基地台转接，才能相互通话 D．移动电话发射的是声波和电磁波 【变式2-3】（多选）关于无线电波的发射和接收，下列说法中正确的是（　　） A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的 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．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程 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信号转变为图像信号和伴音信号。 【典例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】电磁波无处不在，我们身边的广播、电视、移动通信都与电磁波有着密不可分的联系。例如我国自主建立的北斗导航系统所使用的电磁波频率约为1561MHZ；家用微波炉所使用的电磁波频率约为2450MHZ； 家用Wi-Fi所使用的电磁波频率约为5725MHZ。关于电磁波下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦预言了电磁波，楞次首次用实验证实了电磁波的存在 B．Wi-Fi信号与微波炉所使用的微波相比，更容易产生明显的衍射现象 C．Wi-Fi信号与北斗导航信号叠加时，将产生明显的干涉现象 D．Wi-Fi信号从一个房间穿过墙壁进入另一个房间后，波长不变 【变式3-2】（多选）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 【变式3-3】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_____信号再进行传播。 （2）高频电视信号的三种传播方式：地面_____传输、有线网络传输以及_____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_____将得到的电信号转变为图像信号和伴音信号。 1．中国神舟二十号载人飞船已于2025年4月24日17时17分在酒泉卫星发射中心成功发射。若航天员要与地面工作人员联系，则需通过（　　） A．直接喊话 B．紫外线 C．红外线 D．无线电波 2．下列装置或电器不是应用电磁波工作的是（　　） A．射电望远镜 B．收音机 C．微波炉 D．电熨斗 3．天和核心舱与地面间使用电磁波联系，下列说法正确的是（　　） A．电磁波传播需要介质 B．电磁波是一种物质 C．电磁波不能发生干涉和衍射 D．电磁波能够传递信号，但不能传递能量 4．关于电磁波，下列说法中正确的是（    ） A．变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场 B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在 C．电磁波的发射过程是吸收能量的过程 D．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播 5．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电磁波的频率有关 B．周期性变化的电场和磁场可相互激发，形成电磁波 C．利用电磁波传递信号可实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 D．电磁波可由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 6．电磁波治疗仪可改善局部血液循环、促进组织修复、缓解疼痛与炎症，在临床中广泛应用。其核心部件为电磁波发生器，主要由高频振荡电路构成。工作时，交变电流通过线圈产生交变电磁场，以短波、微波等形式穿透皮肤，作用于深层组织。下列说法正确的是（　　） A．短波和微波在同一介质中传播速率相同 B．线圈的自感系数越小，发射电磁波的本领越大 C．电磁波从空气进入人体，传播速度减小，波长变大 D．电磁波治疗仪利用红外线的热辐射作用升高浅层组织温度 7．如图为某LC振荡电路的电流随时间变化的i-t图像，已知t=0时刻，回路中电容器的M板带正电。下列关于电磁波与LC振荡电路的说法，正确的是（　　） A．Oa段时间内，回路的磁场能不断减小，电容器处于充电过程 B．cd段时间内，回路的电场能不断增大，M板带正电且电荷量不断增加 C．雷达利用电磁波的反射特性探测目标，医用CT机也利用电磁波的反射特性工作 D．收音机接收电路中，调节可变电容使电路发生电谐振、选出特定频率电台信号的过程，叫作解调 8．（多选）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．CT机是通过X射线拍摄人体组织 B．验钞机通过发出红外线使钞票荧光物发光 C．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 D．医院里经常通过射线摧毁病变细胞来对患者进行治疗 9．（多选）关于电磁波的特性，下列说法正确的是（    ） A．医院常用射线来杀菌消毒 B．常用的空调遥控器发出红外线脉冲信号 C．雷达发射电磁波受天气影响，浓雾天不能使用 D．射线可用来进行人体透视 10．（多选）无线电波的发射和接收离不开天线。如图甲、图乙、图丙所示，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，这样就可以有效地把无线电波发射出去了。手机作为常用的通信工具需要用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，收发无线电波的能力最好。曾经有人将手机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。下列有关说法正确的是（    ） 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．与相比，使用的电磁波传播速度更大 C．手机信号的频率与的数量级相同 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 11．（多选）下列说法正确的是（　　） A．根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场 B．发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性LC电路 C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 D．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动 12．智能家居已广泛应用于生活中，手机通过___________（选填“电磁波”或“超声波”）远程控制扫地机器人，充电时机器人内置的电池属于___________（选填“用电器”或“电源”）。 13．如图所示为某收音机接收电路，其中电感，为了接收在真空中波长为500m的电磁波，电容C应调到多少？ 14．雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。试回答下列问题∶ （1）雷达是如何接收电磁波的？ （2）利用雷达可以测出飞机的运动方向和速度。某固定雷达正在跟踪一架匀速飞行的飞机，其每隔固定时间T0发射一短脉冲的电磁波（如图中幅度大的波形），收到的由飞机反射回的电磁波经雷达处理后显示如图中幅度较小的波形，反射滞后的时间已在图中标出。其中T0、T和ΔT为已知量，光在真空中的传播速度为c。则飞机的运动方向和飞机的速度大小分别为多少？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $