2017-2018学年高中物理 第三章 电磁振荡 电磁波 第3、4讲 电磁波谱 电磁波的应用 无线电波的发射、传播和接收学案 教科版选修3-4.doc

第3讲电磁波谱电磁波的应用第4讲无线电波的发射、传播和接收目标定位1.认识电磁波谱，了解电磁波各波段的特性和主要作用.2.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用.3.知道有效发射电磁波的条件，知道调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振等概念一、电磁波谱电磁波的应用1电磁波谱：按波长(或频率)的顺序把所有电磁波排列起来2电磁波的应用(1)无线电波：波长从几毫米到几十千米(2)红外线：波长位于微波和可见光之间的电磁波应用：热作用，红外线脉冲信号，用来遥控电视机、录像机和空调机，利用物体发射红外线做红外线遥感(3)紫外线：波长比最短波长的可见光(紫光)还短的电磁波应用：杀细菌、消毒、激发荧光做防伪标志(4)X射线：波长比紫外线还短的电磁波应用：医用透视(5)射线：比X射线波长更短的电磁波应用：工业探伤，杀死病态细胞(刀)二、无线电波的发射、传播和接收1无线电波的发射(1)要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点：第一，振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的开放空间中，才能有效地把电磁场的能量传播出去第二，要有足够高的振荡频率(2)载波：用来“运载”信号的高频等幅波(3)调制：把传递的信号“加”到载波上的过程分类2无线电波的传播(1)地波：沿地球表面空间传播的无线电波适用于能够绕过地面障碍物的长波、中波和中短波短波和微波不宜用地波传播(2)天波：依靠电离层的反射来传播的无线电波适用于不易吸收和穿过电离层而易被电离层反射的短波实验证明：微波易穿过电离层进入太空，长波易被电离层吸收掉(3)直线传播：沿直线传播的电磁波，叫做空间波或视波适用于微波3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，会在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)电磁谐振(电谐振)：当振荡电路的固有频率跟传播来的电磁波的频率相等时，电路中激起的感应电流最强(3)调谐：使接收电路产生电谐振的过程调谐电路：能够调谐的接收电路想一想在我们周围弥漫着各种电台、电视台及无线电设备发出的电磁波，我们若想收听某一电台的广播时，需要调节收音机的旋钮选台，你知道“选台”的作用吗？答案“选台”是为了使想收听的某一电台发射的电磁波的频率与收音机的接收电路的固有频率相同.一、各种电磁波的特点及应用电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线伦琴射线(X射线)射线频率(Hz)由左向右，频率变化由小到大真空中波长由左向右，波长变化由长到短特性波动性强热作用强感光性强化学作用，荧光效应穿透力强穿透力最强用途通信、广播、导航加热、遥测、遥感、红外摄像、红外制导照明、照相等日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等检查、探测、透视、治疗探测、治疗例1(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、射线C红光、黄光、绿光D紫外线、X射线、射线解析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射线射线，由此可知B、C、D选项正确答案BCD例2关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是()A红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体B过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康C电磁波中频率最大的为射线，最容易用它来观察衍射现象D紫外线和X射线都可以使感光底片感光解析X射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，红外线没有，选项A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项B错误；电磁波中频率最大的为射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，选项C错误答案D二、无线电波的发射、传播和接收1无线电波的发射、传播和接收过程2对概念的理解(1)“调幅”和“调频”都是调制过程，解调是调制的逆过程(2)电谐振就是电磁振荡中的“共振”(3)调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程例3要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是()A增加辐射波的波长B使振荡电容的正对面积足够小C减小电容器两极板间的距离D增加回路中的电容和电感解析研究表明频率越高，电磁波发射本领越大，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路f，C，要使f增大，应减小L或C，只有B符合题意答案B借题发挥f和C这两个公式是分析这类问题的基础由C可清楚判断影响电容C大小的因素，同时也应清楚影响自感系数L大小的因素，如增大自感线圈的匝数可增大自感系数L，将铁芯取走可减小自感系数L等再由公式f进行综合分析即可例4(多选)关于电磁波的接收，下列说法正确的是()A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解析当处于电谐振时，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A、D答案AD电磁波的特点及应用1下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象，请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上(1)X光机，_.(2)紫外线灯，_.(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好，这里的“神灯”是利用_A光的全反射B紫外线具有很强的荧光作用C紫外线具有杀菌消毒作用DX射线的很强的贯穿力E红外线具有显著的热效应F红外线波长较长，易发生衍射解析(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X射线，故选择D(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，故选择C(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择E.答案(1)D(2)C(3)E无线电波的发射、传播和接收2(多选)关于无线电波的发射过程，下列说法正确的是()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必须使用开放回路解析电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制为了有效地向外发射电磁波，必须用开放电路发射，A、C、D正确；而产生电谐振的过程是在接收无线电波，B不正确答案ACD3图1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火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发_(填“无线电广播信号”或“电视信号”)这是因为_.图1解析从题中知，传输无线电广播所用电磁波波长为550 m，根据发生明显衍射现象的条件，已知该电磁波很容易发生衍射现象，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，沿直线传播，受山坡阻挡，不易衍射题组一电磁波的特点及应用1根据电磁波谱选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且频率顺序由大到小排列的是()A微波、红外线、紫外线B射线、X射线、紫外线C紫外线、可见光、红外线D紫外线、X射线、射线解析红外线与紫外线在电磁波谱中不相邻，更不会频率重叠，A错误；紫外线、可见光、红外线虽相邻，但它们三者间有明确的界线，频率也不相重叠，C错误；在电磁波谱中紫外线、X射线、射线有重叠，射线频率最大，紫外线频率最小，故B正确，D错误答案B2(多选)关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是()A一切物体都在不停地辐射红外线B红外线具有很强的热作用和荧光作用C红外线的显著作用是化学作用D红外线容易穿透云雾解析荧光作用和化学作用都是紫外线的重要用途，红外线波长比可见光长，绕过障碍物能力强，易穿透云雾，故A、D正确，B、C错误答案AD3(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是()A电磁波中最容易表现干涉、衍射现象的是无线电波B红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的C伦琴射线和射线是原子的内层电子受激发后产生的D红外线最显著的作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线解析波长越长的无线电波的波动性越显著，干涉、衍射现象越容易发生；从电磁波产生的机理可知射线是原子核受到激发后产生的；不论物体温度高低如何，都能辐射红外线，物体的温度越高，它辐射的红外线越强由此可知答案为A、B答案AB4(多选)关于电磁波的应用，下列说法正确的是()A医院里常用X射线对病房和手术进行消毒B工业上利用射线检查金属部件内有无砂眼或裂缝C刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高D卫星用红外遥感技术拍摄云图照片，因为红外线衍射能力较强解析医院里用紫外线杀菌消毒，A错误，B、C、D均正确答案BCD5间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车已离开，也瞒不过它这种遥感照相机敏感的电磁波属于()A可见光波段B红外波段C紫外波段DX射线波段答案B题组二无线电波的发射、传播和接收6(多选)调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号，要收到电信号，应()A增大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将线圈中的铁芯取走解析当调谐电路的固有频率等于接收电磁波的频率时，发生电谐振才能较好地收到电台信号本题中收不到信号的原因是调谐电路的固有频率低，由f知，在C无法再调节的情况下，可减小L以提高f，故选项C、D正确答案CD7(多选)下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法中正确的是()A经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强B经过调制后的电磁波在空间传播得更快C经过调制后的电磁波在空间传播波长不变D经过调制后的电磁波在空间传播波长改变解析调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡波上去，频率越高，传播信息能力越强，A对；电磁波在空气中以接近光速传播，B错；由vf，知波长与波速和传播频率有关，C错，D对答案AD8电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为()A天线处于变化的电磁场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送到LC电路B天线只处于变化的电场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送到LC电路C天线只是有选择地接收某台电信号，而其他电视台信号则不接收D天线将电磁波传输到电视机内解析处于变化的电磁场中的导体，都会产生感应电动势答案A9把经过调制的高频电流变为图像信号电流的过程叫做()A调幅B调频C调谐D解调解析解调是调制的逆过程，该过程把所载的声音信号或图像信号从高频电流中还原出来答案D10(多选)雷达采用微波的原因是()A微波具有很高的频率B微波具有直线传播的特性C微波的反射性强D微波比其他无线电波(长波、中波、短波等)传播的距离更远解析雷达采用微波，是利用微波的频率高，不容易发生衍射，具有很好的直线传播的特性和反射性强的特点，所以A、B、C均正确；因微波不易发生衍射，传播的距离不一定比无线电波的长波、中波、短波段远，因此D不正确答案ABC11下列哪些设备内部只有接收装置而无发射装置()A发报机B对讲机C收音机D雷达解析收音机只能接收无线电波，不能发射无线电波答案C12(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解析电磁波的频率越高，波长就越小，不容易发生衍射，越难以沿地面传播，越易沿直线传播，选项A错误，B正确；电磁波在各种介质中传播不同，但是频率不变，则波长不同，选项C错误；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，选项D正确答案BD13在波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波同时传向收音机的接收天线，当把收音机的调谐电路的频率调到756 kHz时，(1)哪种波长的无线电波在收音机激起的感应电流最强？(2)如果想接收到波长为290 m的无线电波，应该把调谐电路中可变电容器的动片旋进一些，还是旋出一些？解析(1)根据公式f，设波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波的频率分别为f1、f2、f3则有f1 Hz1 034 kHzf2 Hz756 kHzf3 Hz530 kHz.所以波长为397 m的无线电波在收音机中激起的感应电流最强(2)要接收波长为290 m的无线电波，应增大调谐电路的固有频率因此，应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些答案(1)波长为397 m的无线电波(2)旋出一些