2022-2023學(xué)年高二物理舉一反三系列（人教版選擇性必修第二冊(cè)）專題4.3 無(wú)線電波的發(fā)射和接收（解析版）

專題4.3無(wú)線電波的發(fā)射和接收【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1發(fā)射】 【題型2傳播】 【題型3接收】 【題型4定量運(yùn)算問(wèn)題】 【題型5聯(lián)系實(shí)際問(wèn)題】 【題型1發(fā)射】【例1】(多選)下列對(duì)無(wú)線電廣播要對(duì)電磁波進(jìn)行調(diào)制的原因的說(shuō)法正確的是()A．經(jīng)過(guò)調(diào)制后的高頻電磁波向外輻射能量的本領(lǐng)更強(qiáng)B．經(jīng)過(guò)調(diào)制后的電磁波在空間傳播得更快C．經(jīng)過(guò)調(diào)制后的電磁波在空間傳播波長(zhǎng)不變D．經(jīng)過(guò)調(diào)制后的電磁波在空間傳播波長(zhǎng)改變解析：選AD調(diào)制是把要發(fā)射的信號(hào)“加”到高頻等幅振蕩電流上去，頻率越高，傳播信息能力越強(qiáng)，A對(duì)；電磁波在空氣中以接近光速傳播，B錯(cuò)；由v＝λf，知波長(zhǎng)與波速和傳播頻率有關(guān)，C錯(cuò)，D對(duì)?！咀兪?-1】（多選）關(guān)于電磁波及其應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是()A．麥克斯韋首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在B．電磁波是橫波且能夠發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象C．電磁波的接收要經(jīng)過(guò)調(diào)諧和調(diào)制兩個(gè)過(guò)程D．微波能使食物中的水分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇從而實(shí)現(xiàn)加熱的目的答案BD【變式1-2】一臺(tái)簡(jiǎn)單收音機(jī)的收音過(guò)程至少要經(jīng)過(guò)哪兩個(gè)過(guò)程()A.調(diào)幅和檢波B.調(diào)制和檢波C.調(diào)諧和解調(diào)D.調(diào)諧和調(diào)幅答案:C解析:調(diào)諧的過(guò)程是選出電臺(tái)的過(guò)程,而解調(diào)的過(guò)程則是把聲音信號(hào)從高頻電流信號(hào)中“檢”出的過(guò)程。選項(xiàng)C正確?！咀兪?-3】(多選)關(guān)于電磁波的發(fā)射過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()A．必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制B．必須使信號(hào)產(chǎn)生電諧振C．必須把傳輸信號(hào)加到高頻電流上D．必須使用開放電路解析：選ACD電磁波的發(fā)射過(guò)程中，一定要對(duì)低頻輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，把傳輸信號(hào)加到高頻電流上，為了有效地向外發(fā)射電磁波，必須使用開放電路，A、C、D正確．而產(chǎn)生電諧振是在接收過(guò)程，B錯(cuò)誤．【題型2傳播】【例2】(多選)下列關(guān)于無(wú)線電波的敘述中，正確的是()A．無(wú)線電波是波長(zhǎng)從幾十千米到幾毫米的電磁波B．無(wú)線電波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.0×108m/sC．無(wú)線電波不能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象D．無(wú)線電波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長(zhǎng)變短解析：選AD無(wú)線電波中長(zhǎng)波波長(zhǎng)有幾十千米，微波中的毫米波只有幾毫米，A正確；無(wú)線電波在介質(zhì)中的傳播速度小于在真空中的傳播速度3.0×108m/s，B錯(cuò)誤；無(wú)線電波也能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；無(wú)線電波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，由于傳播速度減小，由λ＝eq\f(v,f)可知波長(zhǎng)變短，D正確?！咀兪?-1】2020年我國(guó)將全面進(jìn)入萬(wàn)物互聯(lián)的商用網(wǎng)絡(luò)新時(shí)代，即5G時(shí)代。所謂5G是指第五代通信技術(shù)，采用3300～5000MHz(1M＝106)頻段的無(wú)線電波?，F(xiàn)行的第四代移動(dòng)通信技術(shù)4G，其頻段范圍是1880～2635MHz。未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率(指單位時(shí)間傳送的數(shù)據(jù)量大小)可達(dá)10Gbps(bps為bitspersecond的英文縮寫，即比特率、比特/秒)，是4G網(wǎng)絡(luò)的50～100倍。下列說(shuō)法正確的是()A.4G信號(hào)和5G信號(hào)都是縱波B.4G信號(hào)更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象C.4G信號(hào)和5G信號(hào)相遇能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象D.5G信號(hào)比4G信號(hào)在真空中的傳播速度快答案B解析電磁波均為橫波，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因5G信號(hào)的頻率更高，則波長(zhǎng)小，故4G信號(hào)更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)B正確；兩種不同頻率的波不能發(fā)生干涉，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速，故傳播速度相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！咀兪?-2】我國(guó)成功研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪稱隱身飛機(jī)的克星，它標(biāo)志著我國(guó)雷達(dá)研究又創(chuàng)新的里程碑。米波雷達(dá)發(fā)射無(wú)線電波的波長(zhǎng)在1～10m范圍內(nèi)，則對(duì)該無(wú)線電波的判斷正確的是()A．米波的頻率比厘米波頻率高B．和機(jī)械波一樣須靠介質(zhì)傳播C．同光波一樣會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象D．不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象解析：選C由ν＝eq\f(c,λ)可知，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越低，故米波的頻率比厘米波頻率低，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；無(wú)線電波是電磁波，它的傳播不須靠介質(zhì)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；無(wú)線電波與光波一樣具有波的特性，會(huì)發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。【變式2-3】（多選）以聲波作為信息載體的水聲通信是水下長(zhǎng)距離通信的主要手段。2020年11月10日，中國(guó)載人潛水器“奮斗者”號(hào)創(chuàng)造了10909米深潛紀(jì)錄。此次深潛作業(yè)利用了水聲通信和電磁通信等多種通信方式進(jìn)行指令傳輸或數(shù)據(jù)交換，如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．“奮斗者”號(hào)與“探索一號(hào)”通信的信息載體屬于橫波B．“奮斗者”號(hào)與“滄?！碧?hào)通信的信息載體屬于橫波C．“探索一號(hào)”與通信衛(wèi)星的實(shí)時(shí)通信可以通過(guò)機(jī)械波實(shí)現(xiàn)D．“探索一號(hào)”與“探索二號(hào)”的通信過(guò)程也是能量傳播的過(guò)程答案：BD解析：選BD,由題知，“奮斗者”號(hào)與“探索一號(hào)”通信是通過(guò)水聲音通信，由下而上，故信息載體屬于縱波，故A錯(cuò)誤；由題知，“奮斗者”號(hào)與“滄?！碧?hào)通信是通過(guò)水聲音通信，由左向右，故信息載體屬于橫波，故B正確；因?yàn)樘罩袥](méi)有介質(zhì)，故機(jī)械波無(wú)法傳播，所以“探索一號(hào)”與通信衛(wèi)星的實(shí)時(shí)通信只能通過(guò)電磁通信來(lái)實(shí)現(xiàn)，故C錯(cuò)誤；在傳遞信息的過(guò)程也是傳遞能量的過(guò)程，故“探索一號(hào)”與“探索二號(hào)”的通信過(guò)程也是能量傳播的過(guò)程，故D正確?！绢}型3接收】【例3】某同學(xué)自己繞制天線線圈，制作一個(gè)簡(jiǎn)單的收音機(jī)，用來(lái)收聽中波無(wú)線電廣播，初步制作后發(fā)現(xiàn)有一個(gè)頻率最高的中波電臺(tái)收不到，但可以接收其他中波電臺(tái)，適當(dāng)調(diào)整后，去戶外使用，假設(shè)空間中存在波長(zhǎng)分別為290m、397m、566m的無(wú)線電波，下列說(shuō)法正確的是()A．為了能收到頻率最高的中波電臺(tái)，應(yīng)增加線圈的匝數(shù)B．為更好接收290m的無(wú)線電波，應(yīng)把收音機(jī)的調(diào)諧頻率調(diào)到756kHzC．使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫解調(diào)D．為了能接收到長(zhǎng)波，應(yīng)把電路中電容器的電容調(diào)大一點(diǎn)解析：選D為了能收到頻率最高的中波電臺(tái)，應(yīng)增大調(diào)諧電路的固有頻率，根據(jù)f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))可知，應(yīng)減少線圈的匝數(shù)，A錯(cuò)誤；為更好接收290m的無(wú)線電波，應(yīng)把收音機(jī)的調(diào)諧頻率調(diào)到f＝eq\f(c,λ)≈1034kHz，B錯(cuò)誤；使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫調(diào)諧，C錯(cuò)誤；為了能接收到長(zhǎng)波，即接收到頻率更低的電磁波，根據(jù)f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))可知，應(yīng)把電路中電容器的電容調(diào)大一點(diǎn)，D正確。【變式3-1】利用所學(xué)物理知識(shí)，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理。IC卡內(nèi)部有一個(gè)由電感線圈L和電容C構(gòu)成的LC振蕩電路，公交卡上的讀卡機(jī)(刷卡時(shí)“嘀”地響一聲的機(jī)器)向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波。刷卡時(shí)，IC卡內(nèi)的線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電流，給電容C充電，達(dá)到一定的電壓后，驅(qū)動(dòng)卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸。下列說(shuō)法正確的是()A．IC卡工作所需要的能量來(lái)源于卡內(nèi)的電池B．僅當(dāng)讀卡機(jī)發(fā)射該特定頻率的電磁波時(shí)，IC卡才能有效工作C．若讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波偏離該特定頻率，則線圈L中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D．IC卡只能接收讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波，而不能向讀卡機(jī)傳輸自身的數(shù)據(jù)信息解析：選B讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波，被IC卡內(nèi)部的LC振蕩電路接收，使IC卡充電，因此IC卡的能量源于讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波，A錯(cuò)誤；僅當(dāng)讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波頻率與該IC卡內(nèi)的LC振蕩電路的固有頻率相等時(shí)，才發(fā)生電諧振，IC卡才能有效工作，B正確；若讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波偏離該特定頻率，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈L中仍會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，C錯(cuò)誤；由題意知，IC卡內(nèi)的線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電流，給電容C充電，達(dá)到一定電壓后，驅(qū)動(dòng)卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸，D錯(cuò)誤?！咀兪?-2】調(diào)節(jié)收音機(jī)的調(diào)諧回路時(shí)，可變電容器的動(dòng)片從全部旋入到完全旋出仍接收不到某較高頻率的電臺(tái)信號(hào)，為接收到該電臺(tái)信號(hào)，則應(yīng)()A．加大電源電壓B．減小電源電壓C．增加諧振線圈的圈數(shù)D．減少諧振線圈的圈數(shù)解析：選D，由于f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))，C越小、L越小，f越大．動(dòng)片旋出，正對(duì)面積S減小，C減小，S調(diào)到最小，即C最小時(shí)，f還未達(dá)到高頻率f0，則必須調(diào)節(jié)L減小，即減少諧振線圈的圈數(shù)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確；頻率f與電源電壓無(wú)關(guān)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．【變式3-3】在無(wú)線電廣播的接收中，調(diào)諧和檢波是兩個(gè)必須經(jīng)歷的過(guò)程，下列關(guān)于接收過(guò)程的順序，正確的是()A．調(diào)諧→高頻放大→檢波→音頻放大B．檢波→高頻放大→調(diào)諧→音頻放大C．調(diào)諧→音頻放大→檢波→高頻放大D．檢波→音頻放大→調(diào)諧→高頻放大解析：選A調(diào)諧是從眾多的電磁波中選出所需頻率的高頻信號(hào)，然后進(jìn)行高頻放大，再?gòu)姆糯蠛蟮母哳l信號(hào)中“檢”出高頻信號(hào)所承載的低頻聲音信號(hào)，最后將這些低頻聲音信號(hào)放大后通過(guò)揚(yáng)聲器播放出來(lái)，綜上所述，A對(duì)．【題型4定量運(yùn)算問(wèn)題】【例4】某同學(xué)自己繞制天線線圈，制作一個(gè)簡(jiǎn)單的收音機(jī)，用來(lái)收聽中波無(wú)線電廣播，初步制作后發(fā)現(xiàn)有一個(gè)頻率最高的中波電臺(tái)收不到，但可以接收其他中波電臺(tái)，適當(dāng)調(diào)整后，去戶外使用，假設(shè)空間中存在波長(zhǎng)分別為290m、397m、566m的無(wú)線電波，下列說(shuō)法正確的是（）A．為了能收到頻率最高的中波電臺(tái)。應(yīng)增加線圈的匝數(shù)B．為更好接收290m的無(wú)線電波，應(yīng)把收音機(jī)的調(diào)諧頻率調(diào)到756kHzC．使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫做解調(diào)D．為了能接收到長(zhǎng)波，應(yīng)把電路中電容器的電容調(diào)大一點(diǎn)答案：選D解析：為了能收到頻率最高的中波電臺(tái)，應(yīng)增大調(diào)諧電路的固有頻率，根據(jù)可知應(yīng)減少線圈的匝數(shù)，故A錯(cuò)誤；為更好接收290m的無(wú)線電波，應(yīng)把收音機(jī)的調(diào)諧頻率調(diào)到故B錯(cuò)誤；使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫做調(diào)諧，故C錯(cuò)誤；為了能接收到長(zhǎng)波，即接收到頻率更低的電磁波，根據(jù)可知，應(yīng)把電路中電容器的電容調(diào)大一點(diǎn)，故D正確。故選D?！咀兪?-1】電磁輻射是一種復(fù)合的電磁波，以相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化而傳遞能量。人體生命活動(dòng)包含一系列的生物電活動(dòng)，這些生物電對(duì)環(huán)境的電磁波非常敏感，因此，電磁輻射可以對(duì)人體造成影響和損害。《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》等法規(guī)規(guī)定：當(dāng)電磁輻射強(qiáng)度（單位時(shí)間內(nèi)垂直通過(guò)單位面積的電磁輻射能量）不超過(guò)0.15W/m2時(shí)，對(duì)人體沒(méi)有任何影響。某辦公區(qū)域內(nèi)采用如圖所示的無(wú)線路由器，若它的電磁輻射功率是7.5W，則人體與該裝置的安全距離至少為（）A．2.0m B．3.0m C．4.0m D．6.0m答案：A解析：設(shè)人體與該裝置的安全距離至少為x，則解得x≈2.0m【變式4-2】（多選）圖為小羅同學(xué)用手機(jī)收聽“FM97.5衢州交通音樂(lè)廣播”的軟件界面截圖，下列說(shuō)法正確的是（）A．FM97.5電磁波的波長(zhǎng)約為B．真空中的電磁波比的電磁波傳播速度更快C．FM97.5在信號(hào)調(diào)制的過(guò)程中載波的振幅不變D．為了能接收到FM107.5的信號(hào)，在其他條件不變的情況下需要增大接收模塊的電容答案：AC解析：選AC,根據(jù)波速公式得A正確；真空中的電磁波與的電磁波傳播速度一樣，均是光速。B錯(cuò)誤；FM97.5在信號(hào)調(diào)制的過(guò)程中，載波的頻率變化，振幅不變。C正確；信號(hào)頻率增大，根據(jù)振蕩電路頻率公式可知，需要減小接收模塊的電容。D錯(cuò)誤?！咀兪?-3】某收音機(jī)接收電磁波的波長(zhǎng)范圍在577m和182m之間，該收音機(jī)LC電路的可變電容器的動(dòng)片全部旋出時(shí)，電路總電容為39pF，試分析：(計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(1)動(dòng)片全部旋出時(shí)，對(duì)應(yīng)收音機(jī)接收電磁波的波長(zhǎng)為多大？此LC電路的線圈的電感為多少？(2)該收音機(jī)LC電路的可變電容器的動(dòng)片完全旋入時(shí)，電容器的電容為多大？答案(1)182m0.239mH(2)392pF解析(1)由λ＝c·T，T＝2πeq\r(LC)可得λ＝2πceq\r(LC)動(dòng)片完全旋出時(shí)，電容器極板正對(duì)面積最小，由C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，此時(shí)電容器的電容最小，電容為C＝39pF，所以此時(shí)對(duì)應(yīng)的接收電磁波的波長(zhǎng)最小，為182m，由上面關(guān)系式可導(dǎo)出L＝eq\f(λ2,4π2c2C)代入數(shù)據(jù)可求出L≈0.239mH.(2)由λ＝2πceq\r(LC)得eq\f(Cmax,Cmin)＝eq\f(λ\o\al(max2),λ\o\al(min2))所以Cmax＝eq\f(λ\o\al(max2),λ\o\al(min2))Cmin＝eq\f(5772,1822)×39pF≈392pF.【題型5聯(lián)系實(shí)際問(wèn)題】【例5】預(yù)碰撞安全系統(tǒng)是智能技術(shù)在汽車安全性上的重要應(yīng)用。如圖所示，后車系統(tǒng)配備的微波雷達(dá)發(fā)射毫米級(jí)電磁波（毫米波），并利用傳感器和電子控制單元對(duì)前車反射的毫米波進(jìn)行收集與運(yùn)算，當(dāng)系統(tǒng)判斷有可能發(fā)生碰撞時(shí)會(huì)發(fā)出蜂鳴并顯示警示信號(hào)，則（）A．毫米波的頻率比可見(jiàn)光高B．毫米波遇到前車時(shí)會(huì)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象C．后車發(fā)射的毫米波頻率高于被前車反射后接收到的頻率D．前車的金屬尾板遇到毫米波時(shí)一定會(huì)產(chǎn)生極其微弱的感應(yīng)電流【答案】D【解析】從電磁波譜的順序可知毫米波的頻率比可見(jiàn)光低，故A錯(cuò)誤；毫米波的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于車的大小，所以遇到前車時(shí)不會(huì)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；被前車反射后的電磁波，相當(dāng)于接收者在靠近波源導(dǎo)致頻率變大，故C錯(cuò)誤；系統(tǒng)判斷有可能發(fā)生碰撞時(shí)會(huì)發(fā)出蜂鳴并顯示警示信號(hào)，說(shuō)明前車的金屬尾板遇到毫米波時(shí)一定會(huì)產(chǎn)生極其微弱的感應(yīng)電流，故D正確?！咀兪?-1】使用藍(lán)牙耳機(jī)接聽手機(jī)來(lái)電，信號(hào)傳輸示意圖如圖所示。藍(lán)牙通信的電磁波（）A．是藍(lán)光B．波長(zhǎng)比手機(jī)通信的電磁波短C．在真空中的傳播速度大小為D．在真空中的傳播速度比手機(jī)通信的電磁波速度小【答案】B【解析】藍(lán)牙通信用的電磁波不在可見(jiàn)光頻率范圍內(nèi)，不是光信號(hào)。故A錯(cuò)誤；藍(lán)牙通信比手機(jī)通信的電磁波頻率高，波長(zhǎng)短。故B正確；電磁波在真空中的傳播速度約為。故C錯(cuò)誤；藍(lán)牙通信和手機(jī)通信使用的都是電磁波，在真空中傳播速度相同。故D錯(cuò)誤。【變式5-2