2020物理人教版选修3-4课后检测：14.3 电磁波的发射和接收4 电磁波与信息化社会(Word版含解析)
3电磁波的发射和接收4电磁波与信息化社会
记一记
电磁波的发射和接收电磁波与信息化社会知识体系
5个概念——调制、调幅、调频、调谐、解调
2个过程——发射过程、接收过程
辨一辨
1.调制就是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去．(×)
2．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．(×)
3．解调就是使声音或图象信号从高频电流中还原出来．(√) 4．雷达是通过接收障碍物发出的电磁波来确定物体位置的．(×)
想一想
1.如今在我们周围的空间充满了各种频率不同、传递信息各异的电磁波，这些电磁波是如何发射出去的呢？收音机、电视机、手机又是如何检索出需要的电磁波呢？
提示：电磁波由巨大的开放电路发射出去，通过调谐选择出需要的电信号，通过解调还原出声音或图象．
2．电台发射的信号，如声音信号，为什么不直接将声音信号
转化为电信号发射出去，而是加载到高频信号中发射呢？
提示：因为声音信号频率较低，而电台要向远处发射电磁波，要有足够高的频率．实践证明，只有提高发射频率才能提高发射能力，高频电磁波就是那些有用的低频信号的“载体”，而把频率较低的信号加载到高频电磁波上去的过程就是调制过程．3．信息的掌握和信息的交流在日常生活和工作、学习中很重要．你常采用什么方法收集和交流信息？
提示：通过广播、电视、移动电话、因特网等．
思考感悟：
练一练
1.下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是()
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波长才能不变
D．经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号传递出去
解析：调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力，频率变大，即辐射本领更强；电磁波的波速接近光速，所以传播速度不变；据v＝λf可知，频率改变，波长改变，故A正确，BC 错误；进行调制的目的是为了增大频率，但并不是只能调制后的电磁波才能传输信息，故D错误．
答案：A
2．(多选)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到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
解析：由公式v＝λf可得，λmin＝v
f max＝
3×108
1 000×106
m＝0.3 m，
λmax＝
v
f min＝
3×108
200×106
m＝1.5 m，A项正确；电磁波是由周期性变
化的电场或磁场产生的，B项错误；由雷达的工作原理可知，C 项正确；波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强，D项正确．
答案：ACD
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．使回路中电容器的正对面积足够小
C．尽可能使电场和磁场分散开
D．增加回路中的电容和电感
解析：理论证明，电磁波辐射的本领与f成正比，电磁场应尽
可能扩散到周围空间，形成开放电路．f＝
1
2πLC
，C＝
εr S
4πkd，要使
f增大，应减小L或C，只有B项符合题意．
答案：B
4．关于雷达的特点，下列说法正确的是()
A．雷达所用无线电波的波长比短波更长
B．雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标
C．雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离
D．雷达在能见度低的黑夜将无法使用
解析：雷达是利用无线电波的反射来工作的，因此它利用的无线电波处于微波段，目的是为了增加反射，减小衍射．雷达大约每隔0.1 ms发射一个时间短于1 μs的脉冲信号，根据屏上显示的发射信号和接收到的反射信号可以直接读出障碍物的距离．答案：C
要点一电磁波的发射和接收
1.(多选)下列对电磁波的发射技术中调制的理解正确的是()
A．使发射的信号振幅随高频振荡信号而改变叫调幅
B．使高频振荡信号振幅随发射的信号而改变叫调幅
C．使发射的信号频率随高频振荡信号而改变叫调频
D．使高频振荡信号的频率随发射的信号而改变叫调频
解析：由调频、调幅定义可知，B、D两项正确．
答案：BD
2．在无线电广播的接收中，调谐和检波是两个必须经历的过程，下列关于接收过程的顺序，正确的是()
A．调谐→高频放大→检波→音频放大
B．检波→高频放大→调谐→音频放大
C．调谐→音频放大→检波→高频放大
D．检波→音频放大→调谐→高频放大
解析：调谐是从众多的电磁波中选出所需频率的高频信号，然后进行高频放大，再从放大后的高频信号中“检”出高频信号所承载的低频声音信号，最后将这些低频声音信号放大后通过扬声器播放出来，综上所述，A项正确．
答案：A
3．(多选)图甲为一个调谐接收电路，图乙、丙、丁为电路中的电流随时间变化的图象，则()
A．i1是L1中的电流图象
B．i1是L2中的电流图象
C．i2是L2中的电流图象
D．i3是流过耳机的电流图象
解析：L1中由于电磁感应，产生的感应电动势的图象同题图乙相似，但是由于L2和D串联，所以当L2的电压与D反向时，电路不通，因此这时L2没有电流，所以L2中的电流图象应是题图丙．高频部分通过C2，通过耳机的电流如同题图丁中的i3，只有低频的音频电流，故A、C、D三项正确．
答案：ACD
要点二电磁波与信息化社会
4.(多选)雷达是利用无线电波来探测目标方向和距离的一种
装置，雷达的天线犹如喊话筒，能使电脉冲的能量集中向某一方向发射；接收机的作用则与人耳相仿，用以接收雷达发射机所发出电脉冲的回波．测速雷达主要是利用多普勒效应原理，可由回波的频率改变数值，计算出目标与雷达的相对速度．以下说法正确的是()
A．雷达发射的是不连续的电磁波
B．雷达用的是微波波段的无线电波
C．目标离雷达天线而去时，反射信号频率将高于发射信号频率
D．目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射信号频率
解析：雷达发射的是不连续的电磁波，采用微波进行发射．根据多普勒效应，当目标离雷达天线而去时反射信号频率低于发射信号频率，当目标向雷达天线靠近时反射信号频率高于发射信号频率，故A、B、D三项正确，C项错误．
答案：ABD
5．(多选)2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市，如图所示，单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等，便于监控单车在路上的具体位置．用户仅需用手机上的客户端软件(APP)扫描二维码，即可自动开锁，骑行时手机APP上能实时了解单车的位置；骑行结束关锁后APP就显示计时、计价、里程等信息．此外，单车能够在骑行过程中为车内电池充电，满足定位和自动开锁等过程中的用电．根据以上信息，下列说法正确的是()
A．单车和手机之间是利用声波传递信息的
B．单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位确定的C．单车是利用电磁感应原理实现充电的
D．由手机APP上的显示信息，可求出骑行的平均速度
解析：单车和手机之间没有电路连接，是利用电磁波传递信息的，A项错误；单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位确定的，B项正确；单车在运动过程中通过电磁感应将机械能转化为电能，从而实现充电，C项正确；手机APP上的里程表
示路程，而平均速度为位移与时间的比值，只知道路程不知道位移，无法求出骑行的平均速度，D项错误．
答案：BC
6．(多选)下列说法正确的是()
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1s内要送出25张画面
D．电视机接收的画面是连续的
解析：摄像机通过摄像头摄取到景物的光信号，再通过特殊装置转变为电信号，在1 s内要送出25张画面；电视机通过显像管将接收到的电信号转变为光信号，最后还原成图象，每秒要接收到25张画面；由于画面更换迅速和人眼的视觉暂留效应，我们感觉到的便是连续的影像．故A、B、C三项正确．
答案：ABC
7．当电冰箱的电路接通或断开时，可从附近的收音机中听到“喀喀”的杂音，这是因为()
A．电路通、断时，发出的声音被收音机所接收
B．电路通、断时，发出的电流被收音机所接收
C．电路通、断时，发出的电磁波被收音机所接收
D．电路通、断时，发出的振荡电流被收音机所接收
解析：当电冰箱的电路接通或断开时，会产生一定频率的电磁波，当被收音机接收到会听到“喀喀”的杂音，C项正确．答案：C
基础达标
1.为了使需要传递的信息(如声音、图象等)加载到电磁波上发射到远方，必须对振荡电流进行()
A．调谐B．放大
C．调制D．检波
解析：声音、图象信号的频率很低，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
号才能向外发射出去，而把低频信号加到高频电磁波上去的过程叫调制．
答案：C
2．(多选)关于电磁波的发射过程，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，把传输信号加到高频电流上．为了有效地向外发射电磁波，必须使用开放电路，A、C、D三项正确；而产生电谐振是在接收过程，B项错误．
答案：ACD
3．世界各地有许多无线电台同时广播，用收音机一次只能收听到某一电台的播音，而不是同时收听到许多电台的播音，其原因是()
A．收听到的电台离收音机最近
B．收听到的电台频率最高
C．接收到的电台电磁波能量最强
D．接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的频率相同，产生了电谐振
解析：选台就是调谐过程，使f固＝f电磁波，在接收电路中产生电谐振激起的感应电流最强．
答案：D
4．关于电视信号的发射，下列说法中错误的是()
A．摄像管输出的电信号可以直接通过天线向外发射
B．摄像管输出的电信号必须“加”在高频振荡电流上，才能向外发射
C．伴音信号和图象信号是同步向外发射的
D．电视台发射的是带有信号的高频电磁波
解析：摄像管输出的电信号是低频的电流，不能直接发射，必须将其“加”在高频振荡电流上才能向外发射，伴音信号和图象信号同步向外发射高频电磁波，故A项正确．
答案：A
5．(多选)如图所示，调谐电路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．题图调谐电路收不到信号的
原因是调谐电路的固有频率低，由f＝
1
2πLC
知，在C无法再调节
的情况下，可减小L以提高f，故C、D两项正确．
答案：CD
6．收音机中的调谐电路线圈的自感系数为L，要想接收波长为λ的电台信号，应把调谐电路中电容器的电容调至(c为光速)()
A.
λ
2πLc B.
1
2πLcλ
C.
λ2
2πLc2 D.
λ2
4π2Lc2
解析：由T＝2πLC，在真空中c＝λ
T得，C＝
λ2
4π2Lc2，故D项
正确．
答案：D
7．一台收音机可接收中波、短波两个波段的无线电波，打开收音机后盖，在磁棒上能看到两组线圈，其中一组是用细线密绕匝数多的线圈，另一组是用粗线疏绕匝数少的线圈，由此可以判断()
A．匝数多的电感大，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收中波
B．匝数多的电感小，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收短波
C．匝数少的电感小，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收中波
D．匝数少的电感大，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收短波
解析：根据匝数多密绕的线圈电感大、匝数少疏绕的线圈电感小，故B、D两项错误；根据T＝2πLC，电感越大，回路固有频率越小，C项错误；根据c＝fλ，频率越小，波长越长，故A项正确．
答案：A
8．电磁技术的发展，使得人们的生活发生了很大的变化．关于电磁技术的应用，下列说法正确的是()
A．手机与手机之间可以直接通信
B．电磁灶的灶台与锅之间，如果隔有绝缘物质，通电后则锅不可能被加热
C．微波炉内盛放食物的器皿，只能是金属器皿
D．电视信号是电视台将声音信号与图象信号通过电磁波快速传送到用户处并被电视机接收下来的
解析：手机是一个具有发射电磁波与接收电磁波的双重功能的小型机，手机之间的通信必须通过基站进行转换才能通信，A 项错误；电磁炉的工作原理是电磁感应，在炉和锅之间有绝缘体不会影响磁场的作用，B项错误；微波炉利用电磁波加热，金属对电磁波有反射作用，并且在金属内部有涡流，应用非金属器皿，C项错误；由电视信号的原理可知，D项正确．
答案：D
9．无线充电器是指不用传统的充电线连接到需要充电的终端设备上的充电器．无线充电系统主要采用电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合实现能量的传递．所谓能量耦合是指两个或两个以上的电路元件的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象．除此之外，无线充电中还涉及到磁场共振原理，以及其他的一些交流感应技术．根据上述描述，下列认识合理的是()
A．无线充电系统所涉及的电磁感应原理最早是由奥斯特发现的
B．变压器是一种典型的能量耦合应用
C．无线充电器的优点之一是充电过程中没有电能量损失
D．无线充电器充电的时候发射端和接收端的交流电频率是不同的
解析：无线充电系统所涉及的电磁感应原理最早是由法拉第发现的，A项错误；变压器是一种典型的能量耦合应用，B项正确；采用电磁感应技术实现无线充电的优点是原理简单，适合短距离充电，但需特定的摆放位置才能精确充电，所以在充电过程中有电能量损失，C项错误；根据电磁感应原理，无线充电器充电的时候发射端和接收端的交流电频率是相同的，故D项错误．答案：B
10．在电视发射端，由摄像管摄取景物并将景物反射的光转换为电信号，这一过程完成了()
A．电、光转化B．光、电转化
C．光、电、光转化D．电、光、电转化
解析：摄像管的摄像过程把光信号转化成了电信号，即把一幅图象按照各个部分的明暗情况，逐渐地变为强弱不同的信号电流，然后通过天线把带有信号的电磁波发射出去，B项正确，A、C、D三项错误．
答案：B
11．在海湾战争中，利用红外线探测仪发现目标飞毛腿导弹，然后将信号发射给通讯卫星，再由通讯卫星发射到美国本部，经计算处理再发出指挥，由原来的通道返回战场发射“爱国者”，对导弹进行拦截，请你粗略估算一下，这信号在空中传播要多长时间，假定地面距离卫星的距离为36 000 km()
A．0.12 s B．0.15 s
C．0.24 s D．0.1 s
解析：根据公式t＝s
v可以得，t＝
36 000×103×2
3.0×108
s＝0.24 s.
答案：C
能力达标
12.(多选)认真观察下方的四幅图，下列说法中正确的是()
A．无线电台发射的是甲所示的波
B．无线电台发射的是乙所示的波
C．无线电台发射的是丙所示的波
D．无线电台发射的是丁所示的波
解析：认真观察四个图象，结合调制中的调幅波和调频波的特点，发射台的电波即为调幅波和调频波．
答案：CD
13．雷达是用来对目标进行定位的现代定位系统，海豚也具有完善的声呐系统，它能在黑暗中准确而快速地捕捉食物，避开敌害，性能远远优于现代化的无线电系统．下列关于雷达和海豚的说法正确的是()
A．它们都利用自身发射的电磁波进行定位
B．它们都利用自身发射的超声波进行定位
C．雷达利用自身发射的电磁波定位，海豚利用自身发射的超声波定位
D．雷达利用自身发射的超声波定位，海豚利用自身发射的电磁波定位
解析：海豚生活在海里，借助于自身发射的超声波在黑暗中定位，捕捉食物；而雷达采用无线电波中的微波波段定位．答案：C
14．(多选)如图所示为调幅振荡电流图象，此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段()
A．经调制后B．经调谐后
C．经检波后D．耳机中
解析：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．而图象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．
答案：AB
15．某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞
行，已知雷达发射相邻两次电磁波脉冲之间的时间间隔为5×10－4
s ，某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图甲所示，t ＝173 s 后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示，雷达监视相邻刻线间
表示的时间间隔为10－4s ，电磁波的传播速度为c ＝3×108m/s ，则
该战斗机的飞行速度大约为多少？
解析：由题意知荧光屏相邻刻线间表示的时间间隔为t 0＝10
－4 s ，题图甲发射波和接收波的时间间隔t 1＝4×10－4 s ，题图乙时间
间隔t 2＝1×10－4 s ，所以第一次战斗机距雷达的距离为s 1＝c ·t 12＝
6.0×104 m ，第二次战斗机在雷达正上方，所以战斗机的高度h ＝c ·t 22
＝1.5×104 m ，故173 s 内战斗机飞行的水平距离为s ＝s 21－h 2≈5.8×104 m ，所以v ＝s t ≈335 m/s.
答案：335 m/s