14_3电磁波的发射和接收
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高中人教版物理选修1-1第四章第三节电磁波的发射和接收同步测试1.发射电视信号时通常采用波长较短的米波,在高楼密集的城市楼群中,电视机上经常出现重影,当电视天线接收到强信号后,接着又接收到弱信号,屏幕上出现强弱交替的影像,这是由于()A. 电磁波的干涉B. 电磁波的衍射C. 电磁波的反射D. 电磁波的折射2.电磁波已广泛运用于很多领域.下列关于电磁波的说法符合实际的是()A. 电磁波不能产生衍射现象B. 常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C. 根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D. 光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同3.关于现代通信和电磁波,下列叙述正确的是()A. 光纤通信传输的信息量很大,主要用于无线电广播B. 卫星通信利用人造卫星作为中继站进行通信C. 电磁波的应用对人类有利无害D. 电磁波不能在真空中传播4.红外夜视镜在美国对伊拉克反美武装力量实施的夜间打击中起到重要作用,红外夜视镜是利用了( )A. 红外线波长长,易绕过障碍物的特点B. 红外线的热效应强的特点C. 一切物体都在不停地辐射红外线的特点D. 红外线不可见的特点5.下列关于电磁波和电磁波谱的认识正确的是()A. 电磁波是横波B. 电磁波在真空中不能传播C. 麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在D. 红外线的频率比紫外线频率大6.2为实现全球的电视转播,下列方案中,正确的一种是()A. 只需运用一颗同步卫星,在赤道平面上空运行B. 至少需要三颗同步卫星,在赤道平面上空运行C. 只需运用一颗同步卫星,绕着通过南北极的上空运行D. 至少需要三颗同步卫星,绕着通过南北极的上空运行7.1927年,英国发明家贝尔德在伦敦第一次用电传递了活动的图象,标志着电视的诞生.电视塔天线发送的是()A. 电子B. 电流C. 声波D. 电磁波8.卫星定位系统在日常生活中有广泛的应用,定位时,接收器需要获得卫星发送的信号.卫星发送的是()A. 声波B. 电磁波C. 次声波D. 机械波9.下列说法中,正确的是()A. 电磁波不能在真空中传播B. 无线电通信是利用电磁波传输信号的C. 电磁波在真空中的传播速度与频率有关D. 无线电广播与无线电视传播信号的原理毫无相似之处10.下列应用没有利用电磁波技术的是A. 白炽灯B. 移动电话C. 雷达D. 无线电广播11.关于电磁波谱,下列说法正确的是( )A. 波长不同的电磁波在本质上完全相同B. 电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象C. 电磁波谱的频带很宽D. 电磁波的波长很短,所以电磁波谱的频带很窄12.下列说法中正确的是()A. 摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置B. 电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置C. 摄像机在1 s内要传送25张画面D. 电视机接收的画面是连续的13.关于电磁波的传播,下列叙述正确的是()A. 电磁波频率越高,越易沿地面传播B. 电磁波频率越高,越易沿直线传播C. 电磁波在各种介质中传播波长恒定D. 只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波,就可把信号传遍全世界14.有一种“隐形飞机”,可以有效避开雷达的探测,秘密之一在于它的表面有一层特殊材料,这种材料能够________(填“增强”或“减弱”)对电磁波的吸收作用;秘密之二在于它的表面制成特殊形状,这种形状能够________(填“增强”或“减弱”)电磁波反射回雷达设备.15.两人面对面交谈时是利用________传递声音,现代广播、电视、通信系统是利用________传递信息.电磁波的传播速度v、频率f、波长的关系为v=________16.“嫦娥三号”依靠________(选填“电磁”或“声”)波将拍到的月貌图片传回地球,此波由真空进入大气的传播过程中,保持不变的是________(选填“速度”或“频率”).17.电磁波谱(波长从大到小的顺序)________.按这个循序频率逐渐变________大能量逐渐变________大在同一介质中折射率逐渐变________.18.如图1所示是接收无线电波的简易收音机电路图.已知L和C ,当C调至时,图1(1)指出哪些元件组成了调谐电路,周期是多少?(2)这时该电路能收到的无线电波波长是多少?(3)元件D、起什么作用?答案及解析1.【答案】C【解析】【解答】直接接收的是强信号,经反射后再由天线接收到弱信号,故出现重影。
第四章:电磁振荡与电磁波4.3:无线电波的发射和接收一:知识精讲归纳考点一、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.考点二、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.考点三、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.技巧一:有效发射电磁波的条件要有效地向外发射电磁波,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,振荡电路发射电磁波的本领越大,如果是低频信号,要用高频信号运载才能将其更有效地发射出去.(2)采用开放电路.采用开放电路可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间,如图2.图22.调制(1)概念:把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上,使载波随各种信号而改变.(2)调制的分类①调幅:使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制技术,如图3所示.图3②调频:使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制技术,如图4所示.二:考点题型归纳题型一:电磁波的发射和接收1.(2023秋·江西上饶·高二统考期末)无线电波可以用于广播及其他信号的传输。
第14章电磁波相对论简介版块一知识点1变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场'电磁波的产生、发射、接收及其传播Ⅰ1.麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。
2.电磁场:变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体,这就是电磁场。
3.电磁波:电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波。
(1)电磁波是横波,在空间传播不需要介质。
(2)v=λf对电磁波同样适用。
(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。
4.发射电磁波的条件(1)要有足够高的振荡频率;(2)电路必须开放,使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。
5.调制:有调幅和调频两种方法。
6.电磁波的传播(1)三种传播方式:天波、地波、空间波。
(2)电磁波的波速:真空中电磁波的波速与光速相同,c=3.0×108 m/s。
7.电磁波的接收(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时,激起的振荡电流最强,这就是电谐振现象。
(2)使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐,能够调谐的接收电路叫作调谐电路。
(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程叫作检波,检波是调制的逆过程,也叫作解调。
8.电磁波的应用电视和雷达。
知识点2电磁波谱Ⅰ1.定义按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线,形成电磁波谱。
最强医用治疗知识点3狭义相对论的基本假设质速关系、质能关系' 相对论质能关系式Ⅰ1.狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的。
(2)光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。
2.相对论的质速关系(1)物体的质量随物体速度的增加而增大,物体以速度v 运动时的质量m 与静止时的质量m 0之间有如下关系: m =m 01-⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2。
(2)物体运动时的质量m 总要大于静止时的质量m 0。
新能源汽车关键技术技能大赛试题及答案1. ACC 的目的是通过对车辆()运动进行自动控制,以减轻驾驶员的劳动强度。
A. 横向B. 纵向 ( 正确答案 )C. 泊车D. 变道2. 自适应巡航控制不能通过控制()实现与前车保持适当距离的目的。
A. 发动机B. 传动系统C. 制动器D. 转向 ( 正确答案 )3. 车间距是指()。
A. 前车尾部与本车头部之间的距离 ( 正确答案 )B. 前车尾部与本车尾部之间的距离C. 前车头部与本车尾部之间的距离D. 前车头部与本车头部之间的距离4. 以下不属于倒车雷达结构组成的是()。
A. 超声波传感器B. 控制器C. 蜂鸣器D. 图像传感器 ( 正确答案 )5. 关于超声波说法错误的是()。
A. > 20kHz 的声波B. 沿直线传播C. 穿透力弱 ( 正确答案 )D. 遇到障碍物会产生反射波6. 先进驾驶辅助系统主要分为两大类:信息辅助类和控制辅助类,以下不属于信息辅助类的是()。
A. 前方交通穿行提示B. 盲区监测C. 智能限速提醒D. 交通拥堵辅助 ( 正确答案 )7. 自动紧急制动的简称为()。
A. AEB ( 正确答案 )B. EBAC. ESAD. LKA8. 盲区监测的简称为()。
A. LCWB. BSD ( 正确答案 )C. FCWD. AVM9. 智能决策层的主要功能是接收环境感知层的信息并进行融合,对道路、车辆、行人、交通标志和交通信号等进行识别、决策分析和判断车辆驾驶模式及将要执行的操作,并向( ) 输送指令。
A. 环境感知层B. 信息融合层C. 控制和执行层 ( 正确答案 )D. 以上都不是10. 激光雷达以激光作为载波,激光是光波段电磁辐射,波长比微波和毫米波()。
A. 长B. 短 ( 正确答案 )C. 一样长D. 以上均不对11. 关于激光雷达说法错误的是()。
A. 全天候工作,不受白天和黑夜光照条件的限制B. 可以获得目标反射的幅度、频率和相位等信息C. 不受大气和气象限制 ( 正确答案 )D. 抗干扰性能好12. CAN 总线网络传输的帧中用于接收单元向发送单元请求主动发动数据的帧为()。
无线电广播和电视【基础知识精讲】1.无线电广播和电视是利用电磁波来传递声音信号和图像信号的,分发射和接收两个过程.2.广播:用无线电波传递声音,需要把声音信号转变为电信号加载在电磁波上,再把载有这种信号的电磁波发射出去;在接收处需要从带有声音信号的电磁波中把信号取出并放大,然后还原成声音.3.电视:把图像和声音的电信号同时向空间发射与接收.【重点难点解析】1.电磁波的发射过程由于电磁波看不见、摸不着,利用看得见的信鸽送信过程来类比:(1)用振荡器产生高频振荡电流:类似于可以远飞的信鸽(2)用话筒等把声音等信号转变为变化的电流:类似于要发出的信件(3)用调制器把两种电流迭加,获得高频率的调制电信号:类似于把信件绑在信鸽身上.(4)用天线把高频调制电信号发送出去:类似于信鸽的放飞.2.电磁波的接收过程(1)用天线接收在空间传播的电磁波.(2)用调谐器从各种电磁波中选取我们要接收的某种频率的电磁波.(3)用检波器把声音信号从高频电信号中“捡”出来.(4)用耳机或扬声器将声音信号还原成声音.例题1.电视中的“频道”是怎么回事?例2.有线电视是怎么回事?解析:在人口集中的城市,现在发展了有线电视,它接收到的节目,图像清晰稳定.为人们所欢迎,从最初的有线(如电话)发展到无线是一大进步,为什么又回到了有线?因为现在有许多电视台的节目通过卫星传送,现有的电视机不能直接接收(要有接收卫星传输信号的地面站),而有线电视台可以接收,另外有线台可以自办节目,其电信号,不必通过电磁波传送而直接用电线传送.有线电视节目一般都有20套以上,已深受欢迎.【难题巧解点拨】例 1.用电磁波传递声音信号,首先要把声音信号通过_________变为_________再加到电磁波上,并把它通过_________发射到天空.解析:声音信号不能直接加到电磁波上,而是要先通过话筒把声音变为电信号,这个含有声音的电信号称为低频信号,再加到高频振荡电波中,通过发射天线以电磁波的形式发射出去.例2.以下说法中,正确的是( )A.电视和录音机都能接收电磁波B.无线电广播用长波C.电视使用短波D.kHz表示千赫,MHz表示兆赫解析:录音机的工作原理是把磁带里包含有的磁信号还原为声音,与接收电磁波毫无关连;电磁波里的长波不用作无线电广播,只有中、短波才用作无线电广播;电视的传播使用微波而不是短波;在收音机里常有符号kHz和MHz,它们分别代表千赫和兆赫,这点要记住.例3.下列说法中,正确的为( )A.发射电磁波要使用振荡器,调谐器和天线B.接收电磁波要使用天线、调制器、检波器和喇叭C.电磁波只能传播声音,不能传递图象D.电磁波的传播速度为3×108m/s解析:电磁波的发射,主要是把含有声音信号的电信号回到高频振荡电流上,这个过程就叫做调制而不是调谐,调谐的通俗讲法就是选台,它只能发生在接收过程;电磁波中既可包含有声频信号也可包含有视频信号,它既能传播声音,也能传递图象,电视就是从电磁波中检出声音和图象;在人们认识电磁波前先认识了光,光的传播速度是3×108m/s,而光就其本质来讲也属电磁波,所以电磁波的传播速度也为3×108m/s.【命题趋势分析】节主要结合广播和电视在实际生活中的应用加以考查,主要题型有填空选择、问答、计算.【典型热点考题】例1.下列说法中正确的是( )A.电磁波是一种信息运载工具B.飞机导航可以通过无线电波实现C.电磁波的传播速度小于光速D.我们生活的空间充满着电磁波解析:电磁波的发现始于十九世纪末,麦克斯韦在理论上预见,而赫兹用实验验证.对电磁波的利用首先是电报,“的的嗒嗒”的电报声传递着语言信息.以后的无线电话、收音和电视都是电磁波的运用,电磁波传递着声音和图象的信息;飞机在空中飞行,随着飞行速度和高度的提高,飞机驾驶员是不能利用自己的眼睛来为飞机导航的.飞机要知道自己的位置和航行方向需要听从地面的指挥,这个指挥只有通过无线电波(无绳电话)来实现;麦克斯韦在理论上证明了电磁波速等于光速,赫兹用实验方法也测出了电磁波和光具有相同的速度,所以他们断言光也是电磁波.现代物理更是从不同侧面证明光是电磁波的一种,所以电磁波和光的速度相同;世界上有多少无线电发射台谁也搞不清.尤其是这几年的通讯发展飞跃,可以讲每一个人手中拿的移动电话(俗称“大哥大”)就是一个小发射台.它们都向空中发射着电磁波,所以讲,我们周围的空间充满了电磁波一点不夸张,故ABD 对,C 错.例2.关于同步卫星,以下说法中正确的是( )A.同步卫星的转动周期和地球的自转周期相同B.同步卫星和月球一样每天绕地球一周解析:所谓地球同步卫星,即此卫星绕地球转动的周期与地球的自转周期相同,与地球同步转动,且在赤道上空的某地,站在地球上观看(以地球本身为参照物)它在空中的位置是固定不动的,所以它可以代替微波中继站,全世界只要有三颗这样的卫星(当然位置要选定好)就可以满足全世界的需求,正确答案只有A.例3.北京中央电视台演播厅正在现场直播文艺晚会,有一观众坐在离演员30m 处观看,而远在上海的一观众坐在家中通过电视机观看同一节目,已知北京到上海的距离是1460km ,那么这两名观众谁先听到演员的声音?解析:问谁先听到声音,应比较声音传到观众所用的时间,声音从演员传到现场观众是以声速度传播,而从北京到上海则以电磁波的形式传播.解:设声音从演员传到现场观众所需时间为t 1,无线电波从北京传到上海所需时间为t 2,则t 1=声v S 1≈0.088s t 2=光v S 2=s km km /10314605 ≈0.044s ∵t 1>t 2 ∴上海观众先听到声音答案:上海的观众先听到声音.【同步达纲练习】1.无线电广播和电视是利用_________来传播的,分_________和_________两大过程.2.无线电广播的发射原理是:由振荡器产生_________,用话筒把声音转化成_________,然后把_________都输入调制器,使_________又随着_________而改变,把这样的_________送到发射天线,发出的电磁波就带有声音信号了.3.用电磁波传递图像信号的方法是:把图像通过_________,变成随图像变化的高频振荡电流,经过调制器,利用_________出去,到电视接收机中要用_________把这种振荡电流还原成图像.4.有的收音机频率的单位用字母表示,kHz 表示_________,MHz 表示_____,利用已知的频率便可求出_________.5.下面是无线电广播接收过程的几步骤,其合理顺序是_________.A.调谐选择所需要接收的电磁波B.接收无线电波C.检波获得声音信号电流D.耳机放音【素质优化训练】1.接收电磁波需要有接收天线,接收天线的作用是( )A.只接收高频信号B.只接收低频信号C.只接收中频信号D.可以接收各种频率的信号2.发射带有声音信号的电磁波要用的装置是( )A.调谐器B.调制器C.检波器D.耳机3.无线电通信就是( )A.借助空气来传输电信号B.借助水来传输电信号C.借助地球来传输电信号D.借助无线电波来传输电信号【生活实际应用】简述无线电广播的基本原理【知识验证实验】收音机有时为什么收不到短波节目?怎么办?【知识探究学习】如果你要向外发射电磁波,需要准备哪些基本器材?参考答案【同步达纲练习】1.电磁波;发射;接收2.高频振荡电流;变化的电流;两种电流;高频电流;声音信号,高频振荡电流3.摄像机;无线发射;显像管4.千赫兹;兆赫兹;波长5.高频振荡;广播电台;电视台;收音机;6.BACD。
电磁原理基础理论知识单选题100道及答案解析1. 下列哪位科学家发现了电磁感应现象?()A. 安培B. 法拉第C. 奥斯特D. 库仑答案:B解析:法拉第发现了电磁感应现象。
2. 通电导线周围存在磁场,其方向可用()定则来判断。
A. 左手B. 右手C. 安培D. 楞次答案:C解析:通电导线周围磁场方向用安培定则判断。
3. 变化的磁场能够产生电场,这是()的重要结论。
A. 法拉第电磁感应定律B. 麦克斯韦电磁场理论C. 楞次定律D. 安培定律答案:B解析:麦克斯韦电磁场理论指出变化的磁场能够产生电场。
4. 以下哪种材料的磁导率最高?()A. 空气B. 铁C. 铜D. 铝答案:B解析:铁是磁性材料,磁导率较高。
5. 电磁感应现象中,产生的感应电动势的大小与()成正比。
A. 磁通量的变化量B. 磁通量的变化率C. 磁场强度D. 导线长度答案:B解析:感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
6. 真空中电磁波的传播速度是()。
A. 3×10^5 m/sB. 3×10^6 m/sC. 3×10^7 m/sD. 3×10^8 m/s答案:D解析:真空中电磁波的传播速度约为3×10^8 m/s。
7. 以下哪种电磁波的频率最高?()A. 无线电波B. 红外线C. 紫外线D. X 射线答案:D解析:X 射线的频率高于紫外线、红外线和无线电波。
8. 楞次定律是用来判断()。
A. 感应电流的方向B. 磁场的方向C. 感应电动势的大小D. 磁通量的大小答案:A解析:楞次定律用于判断感应电流的方向。
9. 一个线圈的自感系数与()无关。
A. 电流B. 线圈匝数C. 有无铁芯D. 线圈的几何形状答案:A解析:自感系数与电流无关。
10. 互感现象中,互感系数与()有关。
A. 两个线圈的距离B. 两个线圈中的电流C. 两个线圈的电压D. 两个线圈的电阻答案:A解析:互感系数与两个线圈的距离等因素有关。
电磁波分布范围一、广义的电磁波范围波长(cm)频率(Hz)无线电波>30<10^9微波30~0.11×10^9~3×10^11远红外0.1~5×10^-33×10^11~6×10^12中红外6×10^-3~2.5×10^-46×10^12~1.2×10^14近红外 2.5×10^-4~7.8×10^-5 1.2×10^14~3.8×10^14可见光7.8×10^-5~3.8×10^-5 3.8×10^14~7.9×10^14近紫外线 3.8×10^-5~2×10^-57.9×10^14~1.5×10^15远紫外2×10^-5~10^-6 1.5×10^15~3×10^16χ射线10^-6~10^-83×10^17~3×10^19γ射线<10^-8>3×10^19二、可见光通常指波长范围为:390nm - 780nm 的电磁波。
紫外线的波段频率范围大致在8×10^14到3×10^17赫兹之间。
紫外光被划分为UVA:波长范围400-315nm、UVB:波长范围315-280nmUVC:波长范围280-190nm红外线为波长大于780nm的光波。
从频率划分:可见光的波段频率范围大致是3.9×10^14到7.7×10^14赫兹,紫外线的波段频率范围大致是8×10^14到3×10^17赫兹之间,而红外线波长的范围大致是3×10^11到约4×10^14赫兹之间三、电磁波与机械波电磁波与声波,水波是两类不同性质的波声波,水波:属于振动波,靠声源的振动,带动介质的振动而传播振动能的.形成的是一个疏密相间的波状态.波在单位时间内振动的次数,称之为频率,波状态中介质疏密相间的距离,称之为;波长,声波按照频率分为次声波、声波和超声波。
14.2光的波动性电磁波与相对论一、光的干涉、衍射和偏振1.光的干涉(1)定义:在两列光波叠加的区域,某些区域相互加强,出现条纹,某些区域相互减弱,出现条纹,且加强区域和减弱区域相互间隔的现象.(2)条件:两束光的频率、相位差恒定.(3)双缝干涉图样特点:单色光照射时,形成明暗相间的等间距的干涉条纹;白光照射时,中央为条纹,其余为条纹.2.光的衍射发生明显衍射的条件:只有当障碍物的尺寸与光的波长,甚至比光的波长的时候,衍射现象才会明显.3.光的偏振(1)自然光:包含着在垂直于传播方向上沿振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同.(2)偏振光:在垂直于光的传播方向的平面上,只沿着某个的方向振动的光.(3)偏振光的形成①让自然光通过形成偏振光.②让自然光在两种介质的界面发生反射和,反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光.(4)光的偏振现象说明光是一种波.二、电磁波和相对论1.电磁场、电磁波、电磁波谱(1)麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生,变化的电场能够在周围空间产生.(2)电磁波①电磁场在空间由近及远的传播,形成.②电磁波的传播不需要,可在真空中传播,在真空中不同频率的电磁波传播速度(都等于光速).③不同频率的电磁波,在同一介质中传播,其速度是不同的,频率越高,波速越.④v=λf,f是电磁波的频率.(3)电磁波的发射①发射条件: 电路和 信号,所以要对传输信号进行调制(调幅或调频). ②调制方式a .调幅:使高频电磁波的 随信号的强弱而变.b .调频:使高频电磁波的 随信号的强弱而变.(4)无线电波的接收①当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率 时,激起的振荡电流 ,这就是电谐振现象.②使接收电路产生电谐振的过程叫做 ,能够调谐的接收电路叫做 电路.③从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程,叫做 .检波是 的逆过程,也叫做 .(5)电磁波谱:按照电磁波的 或 的大小顺序把它们排列成谱叫做电磁波谱.按波长由长到短排列的电磁波谱为:无线电波、红外线、 、紫外线、X 射线、γ射线.2.相对论(1)狭义相对论的两个基本假设①狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是 的.②光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,光速和光源、观测者间的相对运动没有关系.(2)质速关系①物体的质量随物体速度的增加而 ,物体以速度v 运动时的质量m 与静止时的质量m 0之间有如下关系:m =m 01-(v c )2.②物体运动时的质量总要 静止时的质量m 0.(3)质能关系 用m 表示物体的质量,E 表示它具有的能量,则爱因斯坦质能方程为:E = .光的干涉现象例题1.如图所示,用频率为f 的单色光(激光)垂直照射双缝,在光屏的P 点出现第3条暗条纹,已知光速为c ,则P 到双缝S 1、S 2的距离之差|r 1-r 2|应为( )A.c 2fB.3c 2fC.3c fD.5c 2f(多选)(2021·浙江6月选考·16)肥皂膜的干涉条纹如图所示,条纹间距上面宽、下面窄.下列说法正确的是( )A. 过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形B .肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹C .肥皂膜从形成到破裂,条纹的宽度和间距不会发生变化D .将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°,条纹也会跟着转动90°以下现象不属于干涉的是( )A .白光经过杨氏双缝得到彩色图样B .白光照射肥皂膜呈现彩色图样C .白光经过三棱镜得到彩色图样D .白光照射水面油膜呈现彩色图样光的衍射和偏振现象例题2.如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹).在下面的4幅图中从左往右排列,亮条纹的颜色依次是( )A .红黄蓝紫B .红紫蓝黄C.蓝紫红黄D.蓝黄红紫奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标,可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度,从而鉴定含糖量.偏振光通过糖的水溶液后,偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α,这一角度α称为“旋光度”,α的值只与糖溶液的浓度有关,将α的测量值与标准值相比较,就能确定被测样品的含糖量了.如图所示,S是自然光源,A、B是偏振片,转动B,使到达O处的光最强,然后将被测样品P置于A、B之间.(1)偏振片A的作用是_______________________________________.(2)偏振现象证明了光是一种________.(3)以下说法中正确的是________.A.到达O处光的强度会减弱B.到达O处光的强度不会减弱C.将偏振片B转动一个角度,使得O处光强度最强,偏振片B转过的角度等于αD.将偏振片A转动一个角度,使得O处光强度最强,偏振片A转过的角度等于α用如图甲所示装置做圆孔衍射实验,在屏上得到的衍射图样如图乙所示,实验发现,光绕过孔的边缘,传播到了相当大的范围.下列说法正确的是()A.此实验说明了光沿直线传播B.圆孔变小,衍射图样的范围反而变大C.圆孔变小,中央亮斑和亮纹的亮度反而变大D.用不同波长的光做实验,衍射图样完全相同电磁振荡电磁波例题3.(2020·浙江1月选考·8)如图所示,单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电.t=0时开关S打到b端,t=0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值.则()A.LC回路的周期为0.02 sB.LC回路的电流最大时电容器中电场能最大C.t=1.01 s时线圈中磁场能最大D.t=1.01 s时回路中电流沿顺时针方向例7(多选)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无关B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输(多选)关于物理知识在生活中的应用,下列说法正确的是()A.机场、车站所用的测量人体温度的测温仪应用的是紫外线B.雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的无线电设备C.γ射线可以用来治疗某些癌症D.医院给病人做的脑部CT应用的是X射线的穿透本领较强雪深雷达是2020珠峰高程测量主力设备之一,该系统主要利用天线发射和接收高频电磁波来探测珠峰峰顶冰雪层厚度,如图所示.下列说法正确的是()A.雷达利用电磁波的干涉特性工作B.电磁波发射时需要进行调谐和解调C.电磁波从空气进入雪地,频率减小,波长增大D.在电磁波中,电场和磁场随时间和空间做周期性变化狭义相对论例题4.如图所示,两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行,相对地面的速度均为v(v接近光速c).地面上的人测得它们相距为L,则飞船A上的人测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L.当B向A发出一光信号,飞船A上的人测得该信号的速度为________.1905年到1915年,爱因斯坦先后发表的狭义相对论和广义相对论在20世纪改变了理论物理学和天文学,取代了主要由牛顿创立的有200年历史的力学理论。
第十四章电磁波
14.3 电磁波的发射和接收
★新课标要求
(一)知识与技能
1.理解无线电波的波长范围。
2.理解无线电波的发射过程和调制的简单概念。
3.理解调谐、检波及无线电波接收的基本原理。
(二)过程与方法
通过观察总结理解无线电波的基本应用,理解现代技术的应用方法,学会基本原理。
(三)情感、态度与价值观
通过对无线电波应用原理的基本理解感悟科学技术的价值和重要性。
端正科学态度,培养科学的价值观。
★教学重点
对本节基本概念的理解。
★教学难点
对调谐的理解,无线电波发射与接收过程。
★教学方法
演示推理法和分析类比法
★教学用具:
信号源,示波器,收音机,录音机,调频发射机,计算机多媒体,实物投影仪等。
★教学过程
(一)引入新课
师:在信息技术高速发展的今天,电磁波对我们来说越来越重要,无论是广播、电视还是
无线电通信以及航空、航天中的自动控制和通信联系,都离不开电磁波.在无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波,那么无线电波是怎样发射和接收的呢?这节课我们就来学习电磁波的发射和接收。
(二)实行新课
1.无线电波的发射
师:请同学们讨论,在普通LC振荡电路中能否有效地发射电磁波?
学生讨论。
生:在普通LC振荡电路中,电场主要集中在电容器的极板之间,磁场主要集中在线圈内部。
在电磁振荡过程中,电场能和磁场能的相互转化主要是在电路内部完成的,辐射出去的能量很少。
不能有效地发射电磁波
师:有效地发射电磁波的条件是什么?
学生阅读教材相关内容。
师生总结:要有效地向外发射电磁波,振荡电路要满足如下条件:
(1)要有充足高的振荡频率。
(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间,才能有效地把电磁场的能量传播出去。
引导学生讨论:如何改造普通的LC振荡电路,才能使它能够有效地发射电磁波?
师生一起讨论后,引出开放电路的概念。
将闭合电路变成开放电路就能够有效地把电磁波发射出去。
如下图,是由闭合电路变成开放电路的示意图。
师:无线电波是由开放电路发射出去的。
讲解:在实际应用中常把开放电路的下端跟地连接。
跟地连接的导线叫做地线。
线圈上部接到比较高的导线上,这条导线叫做天线。
天线和地线形成了一个敞开的电容器,电磁波就是由这样的开放电路发射出去的。
电视发射塔要建得很高,是为了使电磁波发射得较远。
实际发射无线电波的装置中还需在开放电路旁加一个振荡器电路与之耦合,如下图。
振荡器电路产生的高频率振荡电流通过L 2与L 1的互感作用,使L 1也产生同频率的振荡电流,振荡电流在开放电路中激发出无线电波,向四周发射.
师:发射电磁波是为了利用它传递某种信号。
例如无线电报传递的是电码符号,无线电广播传递的是声音,电视广播传递的不但有声音,还有图像。
这就要求发射的电磁波随信号而改变。
电磁波是怎样传递这些信号的呢?
讲解:在电磁波发射技术中,假如把这种电信号“加”到高频等幅振荡电流上,那么,载有信号的高频振荡电流产生的电磁波就载着要传送的信号一起发射出去。
把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上,使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制。
实行调制的装置叫做调制器。
要传递的电信号叫做调制信号。
使高频振荡电流的振幅随调制信号而改变叫做调幅(AM )。
使高频振荡电流的频率随调制信号而改变叫做调频(FM )。
右图是调幅装置的示意图.接在振荡器和线圈之间的话筒就是一个最简单的调制器,由声源发出的声音振动使话筒里的碳粒
发生时松时紧的变化,它的电阻也发生时大时小的变化。
所以,虽然振荡器产生的是高频等幅振荡电流,但是线圈通过的却是随声音而改变的高频调幅电流.因为线圈的互感作用,从开放电路中发射的也是这种高频调幅电流。
这种电磁波叫调幅波。
(多媒体演示:调幅波)
(用示波器观察调幅波形)
2.无线电波的接收
师:处在电磁波传播空间中的导体,会产生感应电流,导作中感应电流的频率与激起它的电磁波频率相同,所以,利用放在电磁波传播空间中的导体,就能够接收到电磁波,这样的导体就是接收天线。
在无线电技术中,用天线和地线组成的接收电路来接收电磁波。
讲解:世界上有许很多多的无线电台、电视台以及各种无线电通讯设备,它们持续地向空中发射不同频率的电磁波,这些电磁波强弱不等地弥漫在我们周围。
假如不加选择地把它们都接收下来,那必然是信号一片混乱,分辨不清,达不到我们传递信息的目的。
所以,接收电磁波时,首先要从诸多的电磁波中把我们需要的选出来,通常叫做选台。
这就要设法使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强。
在无线电技术里,是利用电
谐振来达到这个目的的。
当接收电路的固有频率跟接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。
这种现象叫做电谐振,相当于
机械振动中的共振。
(用示波器观察电谐振波形)
师:接收电路产生电谐振的过程叫做调谐,能够调谐的接收电路叫做
调谐电路。
如图是收音机的调谐电路。
调节可变电容器的电容来改变调谐电路的
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。
(演示调谐过程)
讲解:收音机接收的经过调制的高频振荡电流(对应图讲解),这种电流通过收音机的耳机或扬声器,并不能使它们振动而发声,为什么呢,假定某一个半周期电流的作用是使振动片向某个方向运动,下一个半周期电流就以几乎同样大的作用使振动片向反方向运动.高频电流
的周期非常短,半周期更短,而振动片的惯性相当大,所以在振动片还没有来得及在电流的作用下向某个方向运动的时候,就立即有一个几乎同样大的作用要使它向反方向运动,结果振动片实际上不发生振动.要听到声音,必须从高频振荡电流中“检”出声音信号,使扬声器(或耳机)中的动片随声音信号振动。
从接收到的高频振荡电流中“检”出所携带的调制信号过程,叫做检波。
检波是调制的逆过程,所以也叫解调。
因为调制的方法不同,检波的方法也不同。
检波之后的信号再经过放大、重现,我们就能够听到
或看到了。
下面介绍收音机中对调幅波的检波。
右图是晶体二极管的检波电路,是利用晶体二极管的单向导电性来实行检波的。
调谐电路中产生的是经过调幅的高频振荡电流,L 1和L 2绕在同一磁棒上,因为互感作用,在L 2上产生的是高频交变电压.因为二极管的单向导电性,通过它的是单向脉动电流,这个单向脉动电流既有高频成分,又有低频的声音信号,高频成分基本从电容器C (复习旁路电容器)通过,剩下的音频电流通过耳机发声。
(用示波器观察检波过程)实际上就是一个晶体二极管收音机的电路图.这种收音机声音很小,只能用开机收听本地电台.为了提升收音机的接收性能,需要用放大器把微
弱的信号放大.图示是加有放大器的收音机方框图.由天线和调谐电路接收到的高频调幅电流,先通过放大器实行高频放大,然后实行检波和低频放大,放大后的音频电流输送到喇叭,使它们发出声音。
下面我们通过调幅和调频两种方式,来看看无线电波发射和接收的全过程。
(1)调幅发射和接收。
(实验演示) (2)调频发射和接收。
(实验演示) 比喻:
高频电流→火车 音频电流→货物
调制→发射→传播→调谐→解调
装货→出站→运行→进站→卸货
师:我们再来看一下无线电波的分段。
(投影)
(三)课堂总结、点评
本节课主要学习了以下内容
1.电磁波的产生和发射条件。
2.开放电路的结构和特点。
3.电磁波的发射过程和接收过程
★课余作业
完成P92“问题与练习”中的题目。
阅读P91“科学足迹”。
预习下一节:电磁波的发射和接收。
★教学体会
思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参与知识的发现过程是培养学生水平的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木。
学生素质的培养就成了镜中花,水中月。
附:巩固训练
1.电磁波的调制有哪两种方式?
2.什么叫电谐振?
3.调谐过程中,若接收同一波段内的不同信号,通常是改变电路中哪个元件的值?
4.发射电磁波为什么要用开放电路?
5.接收电磁波信号时,为什么要调谐?
6.调谐电路中可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率电台发出的电信号,要收到该电台的信号,应该怎么办?
A.增加调谐电路线圈的匝数B.增大电源电压
C.减少调谐电路线圈的匝数D.减小电源电压
参考答案:
1.电磁波的调制有调幅和调频两种方式。
2.当接收电路的固有频率跟接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,这种现象叫电谐振。
3.调谐过程中,通常是改变调谐电路中电容器的电容。
4.振荡电路要有效地向外发射电磁波必须具备两个条件:(1)有充足高的振荡频率.(2)振荡电路的电场和磁场要尽量分散到大的空间,只有开放电路才能满足这两个条件,所以,发射电磁波要使用开放电路。
5.在空间里有大量的不同频率的电磁波传播.要接收到其中某一频率的信号,必须使这个信号在接收电路中引起电谐振,所以必须实行调谐。
6.C。