資源簡介

(共41張PPT)
第四章　電磁振蕩與電磁波
5.無線電波與移動互聯網
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核心素養：1.知道有效發射電磁波的兩個條件，了解無線電波的特點及傳播規律. 2. 了解調制、調幅、調頻、調諧、解調、電諧振在電磁波發射、接收過程中的作用. 3. 體會電磁波的應用對社會發展的推動作用.
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研習任務一　無線電波的發射
合作　討論
將兩根鋁管固定在感應圈的兩極上，另兩根鋁管接微安表頭并固定在絕緣手柄上，如 圖所示.
（1）接通感應圈電源，把手柄上兩鋁管平行靠近感應圈上的兩鋁管，你看到了什么 現象？為什么？
提示：（1）微安表頭指針偏轉，這說明絕緣手柄上的鋁管接收到了 電磁波.
（2）當把感應圈兩極上的鋁管拆掉后，把手柄靠近感應圈有什么現象？為什么？
提示：（2）沒有裝鋁管時，微安表頭指針不偏轉，說明絕緣手柄上 的鋁管沒有接收到電磁波.因為發射電磁波要有天線.
教材　認知
1. 有效發射電磁波的條件
（1）要有足夠高的振蕩頻率
頻率越高，振蕩電路發射電磁波的本領越大，如果是低頻信號，要用高頻信號運載才 能將其更有效地發射出去.
（2）采用開放電路
采用開放電路可以使振蕩電路的電磁場分散到盡可能大的空間，如圖所示.
　 　
甲 乙 丙
實際的開放電路：線圈的一端用導線與大地相連，這條導線叫作地線；線圈的另一端 與高高地架在空中的天線相連.無線電波就由這樣巨大的開放電路發射出去.
2. 調制
（1）調制：在電磁波的發射過程中，使載波隨各種信號而改變的技術.
（2）調制的分類
①調幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而改變的調制技術，如圖所示.
甲：聲音信號的波形
乙：高頻等幅振蕩電流的波形
丙：經過調幅的高頻振蕩電流的波形
②調頻：使高頻電磁波的頻率隨信號而改變的調制技術，如圖所示.
甲：聲音信號的波形
乙：高頻等幅振蕩電流的波形
丙：經過調頻的高頻振蕩電流的波形
3. 無線電波的發射：由振蕩器（常用LC振蕩電路）產生高頻振蕩電流，用調制器將 需傳送的電信號調制到振蕩電流上，再耦合到一個開放電路中激發出無線電波，向四 周發射出去.
研習　經典
　 　
甲 乙 丙
B
A B
C D
解析：使電磁波隨各種信號而改變的技術，叫作調制.調制共有兩種方式：一種是調 幅，即通過改變電磁波的振幅來實現信號加載；另一種是調頻，通過改變頻率來實現 信號加載.由各選項的圖形可知，該調制波為調幅波，即發射信號的振幅隨聲音信號 振幅的變化而變化.故選B.
名師點評
　　解決這類問題首先要熟悉電磁波的發射過程，了解調制、調幅、調頻、調 諧、解調、電諧振在電磁波發射、接收過程中的作用，其次在此基礎上形成正 確的物理觀念.
對應　訓練
A. 經過調制后的電磁波向外界輻射能量的本領更強
B. 經過調制后的電磁波波長不變
C. 經過調制后的電磁波在空間才能傳播得快
D. 經過調制后的電磁波才能把我們要告知對方的信息傳遞出去
解析：調制是把低頻信號加到高頻電磁波上增強發射能力，頻率變大，即輻射 本領更強；電磁波的傳播速度不變；調制后波的頻率改變，波長改變，經過調 制后的高頻電磁波帶有低頻信號，能把我們要告知對方的信息傳遞出去，故A、 D正確，B、C錯誤.
AD
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研習任務二　無線電磁波的傳播和接收
合作　討論
在電磁波的接收中，為什么要進行“選臺”？“選臺”的原理是什么？
提示：天空中有各種頻率的電磁波，攜帶著各種信號，這些電磁波在天線中均會產生 感應電流，如果把它們都接收下來，那必然是混亂的信號，因此要進行“選 臺”.“選臺”的原理是利用“電諧振”，即使接收電路的固有頻率與某電磁波的頻 率相同，則該電磁波的振蕩電流最強.
教材　認知
1. 無線電波的三種主要傳播方式
（2）天波：依靠電離層的 來傳播的無線電波. 波最適宜以天波的形式 傳播.
（3）空間波或視波：沿 傳播的電磁波.適合于 波（又叫超短波）通 信.衛星中繼通信、衛星電視轉播等也主要以空間波為傳播途徑.
表面　
長　
中　
中
短　
短　
微　
反射　
短　
直線　
微　
2. 無線電波的接收
（1）無線電波的接收電路如圖所示.
（2）通過電諧振來選臺.
①電諧振：當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產生 的振蕩電流最強的現象，類似于機械振動中的共振.
②調諧：使接收電路發生電諧振的過程.
（3）通過解調獲取信號.
解調：把聲音或圖像等信號從高頻振蕩電流中還原出來的過程.調幅波的解調也 叫檢波.
（4）放大電路：經解調取出攜帶的信號，放大后再通過揚聲器和顯示設備還原成聲 音或圖像的過程.
3. 無線電波與移動互聯網
（1）要讓手機與其他網絡終端實現信息傳遞，需要借助大型的固定無線電臺來轉 接，這樣固定的無線電臺就是基站.
（2）智能手機、平板電腦和個人計算機處理的信號都是用幅度恒定的脈沖電壓來表 示的數字信號，它包含二進制數據.
研習　經典
A. 當處于電諧振時，所有的電磁波仍能在接收電路中產生感應電流
B. 當處于電諧振時，只有被接收的電磁波才能在接收電路中產生感應電流
C. 由調諧電路接收的感應電流，再經過耳機就可以聽到聲音了
D. 由調諧電路接收的感應電流，再經過解調、放大，通過耳機才可以聽到聲音
AD
解析：當處于電諧振時，所有的電磁波仍能在接收電路中產生感應電流，只不過頻率 跟接收電路固有頻率相等的電磁波在接收電路中激發的感應電流最強.由調諧電路接 收的感應電流，要再經過解調、放大，通過耳機才可以聽到聲音，故A、D正確，B、 C錯誤.
對應　訓練
　
甲 乙
　
丙 丁
ACD
A. i1是L1中的電流圖像
B. i1是L2中的電流圖像
C. i2是L2中的電流圖像
D. i3是流過耳機的電流圖像
解析：L1中為接收到的攜帶信號的無線電波，如圖乙所示，但是由于L2和D串聯，二 極管具有單向導電性，所以當L2的電壓與D反向時，電路不通，因此這時L2沒有電 流，所以L2中的電流圖像應是丙圖，故A、C符合題意，B不符合題意；高頻部分通過 C2，通過耳機的電流為通過解調還原出來的信號，如同丁圖中的i3，只有低頻的音頻 電流.故D符合題意.
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課時作業（十六）
[基礎訓練]
A. 增大調諧電路中線圈的匝數
B. 加大電源電壓
C. 增加調諧電路中的電容
D. 將線圈中的鐵芯抽出
D
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A. 增大電容器極板間的距離
B. 減少線圈的匝數
C. 減小電容器極板的面積
D. 采用低頻振蕩電流
ABC
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A. 由于手機信號屏蔽器的作用，考場內沒有電磁波了
B. 電磁波必須在介質中才能傳播
C. 手機信號屏蔽器工作時基站發出的電磁波不能傳播到考場內
D. 手機信號屏蔽器是通過發射電磁波干擾手機工作來達到目的的
D
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解析：手機信號屏蔽器工作時基站發出的電磁波仍能傳播到考場內，手機信號屏蔽器 的作用只是使手機不能與基站建立連接，考場內仍然有電磁波，選項A、C錯誤；電 磁波在真空中也可以傳播，選項B錯誤；手機信號屏蔽器是通過發射電磁波干擾手機 工作來達到目的的，選項D正確.
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A. 因為收聽到的電臺離收音機最近
B. 因為收聽到的電臺頻率最高
C. 因為接收到的電臺電磁波能量最強
D. 因為接收到的電臺電磁波與收音機調諧電路的頻率相同，產生了電諧振
解析：選臺就是調諧過程，因為接收到的電臺電磁波與收音機調諧電路的頻率相同， 產生了電諧振，使f固＝f電磁波，在接收電路中產生電諧振激起的感應電流最強.故D正 確，A、B、C錯誤.
D
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A. 信號→調制→傳播→接收→調諧→解調→信號
B. 信號→調制→傳播→接收→解調→調諧→信號
C. 信號→調諧→傳播→接收→調制→解調→信號
D. 信號→調諧→傳播→接收→解調→調制→信號
解析：要將信號發射出去，首先要調制再傳播，接收電路要經過接收、調諧，選出需 要的信號，再經過解調將信號還原出來，故A正確，B、C、D錯誤.
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A. 調幅 B. 調諧
C. 調頻 D. 解調
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解析：使電磁波隨各種信號而改變的技術，叫作調制.而調制共有兩種方式：一種是 調幅，即通過改變電磁波的振幅來實現信號加載；另一種是調頻，即通過改變電磁波 的頻率來實現信號加載.由題意可知高頻載波的振幅隨電信號改變，因此為調幅，故 A正確，B、C、D錯誤.
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A. 該耳機正常使用時，降噪電路發出的聲波與周圍環境的噪聲能 夠完全抵消
B. 該耳機正常使用時，該降噪耳機能夠消除來自周圍環境中所有 頻率的噪聲
C. 如果降噪電路能處理的噪聲頻譜寬度變小，則該耳機降噪效果 一定會更好
D. 如果降噪電路處理信息的速度大幅度變慢，則耳機使用者可能 會聽到更強的噪聲
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解析：因周圍環境產生的噪聲頻率在100～1 000 Hz范圍之內，而降噪電路只能發出 某一種與噪聲相位相反、振幅相同的聲波來抵消噪聲，所以降噪電路發出的聲波與周 圍環境的噪聲不能夠完全抵消，即不能完全消除來自周圍環境中所有頻率的噪聲，選 項A、B錯誤；如果降噪電路能處理的噪聲頻譜寬度變大，則該耳機降噪效果一定會 更好，選項C錯誤；如果降噪電路處理信息的速度大幅度變慢，則在降噪電路處理完 成后，通過揚聲器可能會向外發出與噪聲相位相同、振幅相同的聲波來加強噪聲，則 耳機使用者可能會聽到更強的噪聲，選項D正確.
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[能力提升]
A. 電視信號的發射、接收過程為：景物→電信號→電磁波→電信號→圖像
B. 攝像機在一秒鐘內要傳遞24張畫面
C. 顯像管是將電信號還原成景物的像的關鍵部分
D. 由于畫面更換迅速和視覺暫留現象使人們看到的是活動的景象
解析：電視信號的發射、接收過程為：景物→電信號→電磁波→電信號→圖像，故A 正確；攝像機在一秒鐘內要傳遞25張畫面，故B錯誤；顯像管是將電信號還原成景物 的像的關鍵部分，故C正確；由于畫面更換迅速和視覺暫留現象使人們看到的是活動 的景象，故D正確.
ACD
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A. 僅當讀卡機發射電磁波的頻率與IC卡內部接收電路的頻率相等時，IC卡才能有效 工作
B. 若讀卡機發射的電磁波頻率偏離IC卡內部接收頻率，則IC卡中不會接收到電磁波
C. IC卡只能接收讀卡機發射的電磁波，而不能向讀卡機傳輸自身的數據信息
D. IC卡工作所需要的能量來源于卡內的電池
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解析：為了使IC卡中的感應電流達到最大，應使LC電路產生電諧振，故只有發 射特定頻率的電磁波時，IC卡才能有效工作，故A正確；若電磁波的頻率偏離該 頻率，電感L中仍能出現感應電流，所以仍能接收到電磁波，但不會達到電諧 振，故B錯誤；IC卡接收到讀卡機發射的電磁波，同時將自身數據信息發送給讀 卡機進行處理，故C錯誤；IC卡中沒有電池，工作所需要的能量來源于人刷卡時 消耗的機械能，故D錯誤.
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10. 某收音機接收電磁波的波長范圍在577 m和182 m之間，該收音機LC回路的 可變電容器的動片全部旋出時，回路總電容為39 pF，試分析：（計算結果保留 三位有效數字）
（1）動片全部旋出時，對應收音機接收電磁波的波長為多大？此LC回路的線圈的自 感系數為多少？
答案：（1）182 m　0.239 mH　
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（2）該收音機LC回路的可變電容器的動片完全旋入時，電容器的電容為多大？
答案：（2）392 pF
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