电磁波的发射和接收教案.docx
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电磁波的发射和接收教案
选修3-4
第十四章电磁波
14.2电磁震荡
14.3电磁波的发射和接受
【教学目标】
1．知道什么是LC振荡电路和振荡电流。
2．知道LC回路中振荡电流的产生过程。
3．知道LC回路的周期和频率公式。
4．知道什么样的电磁振荡和电路有利于向外发射电磁波。
5．了解利用电磁波传递信号要对电磁波进行调制，调制方法有两种：
调幅和调频。
知道什么是调制、什么是调幅和调频。
6．知道接收需要的电磁波要进行调谐，知道还原信号还要进行解调，了解什么是调谐和解调。
重点：
知道什么是调制、什么是调幅和调频。
了解什么是调谐和解
难点：
知道产生电磁振荡过程中，LC振荡电路中的能量转换情况
【自主预习】
1.大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫做________电流，产生________的电路叫做振荡电路。
2．由________和________组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。
3．在LC振荡电路中，通过电容器不断地________，从而使电路中出现了大小、方向都在变化的电流，即振荡电流。
当电容器放电结束时，电路中的________最大，________最小；当电容器充电结束时，电路中的________能最大，________能最小。
4.要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点：
第一，要有足够高的________。
第二，振荡电路的电场和磁场必须分散到________的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。
5．实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫做________；线圈的另一端与高高地架在空中的________相连。
6．在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做________。
7．一种调制的方法是使高频电磁波的________随信号的强弱而变，这种调制叫做调幅（AM）；另一种调制的方法是使高频电磁波的________随信号的强弱而变，这种调制叫做调频（FM）。
8．当接收电路的________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，这种现象叫做________。
使接收电路产生________的过程叫做调谐。
9．使声音或图像信号从高频电流中还原出来，这个过程是________的逆过程，叫做________。
调幅波的________也叫检波。
10.
（1）无线电波
①无线电波：
无线电技术中使用的波长大于1mm的电磁波。
②无线电波的波长范围从几毫米到几十千米。
③无线电波按波长（或频率）分成若干个波段，各个波段有其不同的主要用途。
（2）有效发射电磁波的条件
①要有足够高的振荡频率。
②采用开放电路。
11.无线电波的接收
（1）电谐振：
当接收电路的固有频率跟接收到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。
（2）调谐：
使接收电路产生电谐振的过程叫调谐。
能够调谐的接收电路叫做调谐电路。
调谐的方法一般是改变电路的L或C。
（3）解调：
要使声音或图像信号从高频电流中还原出来，这个过程是调制的逆过程，叫做解调。
调幅波的解调也叫检波。
【典型例题】
一、无线电波的发射
【例1】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．尽可能使电场和磁场分散开
D．增加回路中的电容和电感
【例2】．为了增大无线电台向空间辐射无线电波的能力，对LC振荡电路结构可采取下列哪些措施（ ）
A．增大电容器极板的正对面积
B．增大电容器极板的间距
C．增大自感线圈的匝数
D．提高供电电压
二、无线电波的接收
【例3】如图所示，为某人收音机接收电路，其电感为L＝10－3mH，为了接收波长为500m的电磁波，其电容器C应调到多少？
【例4】．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
【课后练习】
1．在LC振荡电路中，电容器上的带电量从最大值变化到零所需的最短时间是（ ）
A.
B.
C．π
D．2π
2．在LC振荡电路中，用以下的哪种办法可以使振荡频率大一倍（ ）
A．自感L和电容C都增大一倍
B．自感L增大一倍，电容C减小一半
C．自感L减小一半，电容C增大一倍
D．自感L和电容C都减小一半
3．为了增大LC振荡电路的固有频率，下列办法中可采取的是（ ）
A．增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯
B．减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数
C．减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯
D．减小电容器两极板的正对面积并减小线圈的匝数
4．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的改变叫调幅
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
5．关于电磁波的发射，下列说法中正确的是（ ）
A．各种频率的电磁振荡都能辐射电磁波，只是辐射的能量所占振荡总能量的比例不同罢了，振荡周期越大，越容易辐射电磁波
B．为了有效向外辐射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率
C．为了有效向外辐射电磁波，振荡电路不必采用开放电路，但要提高振荡频率
D．提高振荡频率和电路开放是发射电磁波的必要手段，振荡电路开放的同时，其振荡频率也随之提高
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．1/2π
C．λ2/2πLc2
D．λ2/4π2Lc2
7．为了有效地把磁场的能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间。
如果用敞露空间的电路后，还需要加上行之有效的办法是（ ）
A．增大电容器极板间的距离
B．减小电容器极板的正对面积
C．减小线圈的匝数
D．采用低频振荡电流
8．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，通过馈线输送给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，通过馈线输送给LC电路
C．天线只是有选择地接收某电台信号，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
9．如果收音机调谐电路中是采用改变电容的方式来改变回路固有频率的。
当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时，则电容器的最大电容量与最小电容量之比为（ ）
A．3∶1B．9∶1
C．1∶3D．1∶9
10．一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，其中一组是细线密绕匝数多的线圈，另一组是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，故用于接收短波
D．匝数少的电感大，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收中波
11．关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．雷达是用X光来测定物体位置的设备
B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调
C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
D．变化的电场可以产生变化的磁场
12．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
13．手机A拨手机B时，手机B发出铃声屏上显示A的号码。
若将手机A置于一真空玻璃罩中，用手机B拨叫手机A，则（ ）
A．能听到A发出的铃声，并看到A显示B的号码
B．不能听到A发出的铃声，但看到A显示B的号码
C．不能听到A发出的铃声，但看到A显示A的号码
D．既不能听到A发出的铃声，也不能显示B的号码
14．关于无线电广播的接收，下列说法中正确的是（ ）
A．用调谐器取出的高频电流，通过喇叭即可听到声音且接受到的高频电流只有通过解调，才能产生音频电流
B．接受到的高频电流只有通过解调，才能产生音频电流
C．调谐器的作用就是将音频信号从高频信号中取出
D．通过解调电路的电流，再通过喇叭才能听到声音
15．在LC振荡电路的电容器两极板距离减小后与某一外来电磁波发生电谐振，那么LC振荡电路原来的周期T1与外来的电磁波的周期T2的关系是（ ）
A．T1＞T2
B．T1＜T2
C．T1＝T2
D．都有可能
例题答案：
1.【答案】B
【解析】理论证明，电磁波发射本领（功率）与频率（f）成正比，电磁场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，通过选项，只有B符合题意。
2.解析：
要增大无线电台向空间辐射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，由f＝
知，可减小L和C以提高f，要减小L可采取减少线圈匝数，向外抽出铁芯的办法，要减小C可采取增大极板间距，减小正对面积，减小介电常数的办法。
故B正确，A、C、D错误。
答案：
B
3.【答案】7.04×10－2μF
【解析】该电磁波的频率为
f＝c/λ＝3×108/500Hz＝6×105Hz
那么该电路的固有频率也应调到f。
由电磁振荡的频率公式得C＝1/4π2f2L，代入数据得C＝7.04×10－2μF
4.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＝1/（2π）知在C无法再调节的情况下，可减小L以提高f，故C、D正确。
答案：
C、D
课后练习答案：
1.解析：
LC振荡电路的周期T＝2π
，其电容器上的带电量从最大值变化到零的最短时间t＝T/4，所以t＝
。
答案：
B
2.解析：
由LC的振荡电路的频率f＝
，当自感系数L和电容C都减小一半时，其中振荡频率恰好增大一倍。
答案：
D
3.解析：
本题考查LC振荡电路的频率公式f＝
。
由此式可知增大固有频率f的办法是减小L或减小C或同时减小L和C。
另外电容器两极板的正对面积增大则C增大，正对面积减小则C减小。
在线圈中放入铁芯或增加线圈的匝数则L增大，减小线圈的匝数则L减小，故选项D正确。
答案：
D
4.解析：
由调幅和调频的概念可知B、D正确。
答案：
B、D
5.解析：
电磁波的发射应该采用开放电路，同时频率越高，发射范围越大。
答案：
B
6.解析：
波长为λ的信号，频率为f＝
，故
＝
，解得C＝
，选项D正确。
答案：
D
7.解析：
有效发射电磁波的条件是高频率和开放电路，要提高频率，由f＝
可知，减小L或减小C，L与线圈匝数及有无铁芯等有关，C＝
，与εr、S、d有关，分析可知A、B、C正确。
答案：
A、B、C
8.解析：
室外天线处于空间变化的电磁场中，天线中产生了感应电流，此电流通过馈线输送给LC电路，此电流中空间各电台信号激起的电流均存在，但只有频率与调谐电路频率相等的电信号对应的电流最强，然后再通过解调处理输入后面电路，故A正确，B、C、D均错误。
答案：
A
9.解析：
由λ＝
＝c·2π
知，
λ＝c·2π
3λ＝c·2π
，
则
＝
，
B项正确。
答案：
B
10.解析：
解答本题必须对匝数与电感大小的关系，电感与固有频率的关系，频率与波长的关系和调谐电路的固有频率与接收电磁波波长的关系很清楚，才能准确选取出正确的选项。
根据匝数多密绕的线圈电感大，匝数少疏绕的线圈电感小，可排除B、D选项；根据T＝2π
，电感越大，回路固有频率越小，可排除C选项；根据c＝fλ，频率越小，波长越大，可知A选项是正确的。
答案：
A
11.解析：
雷达是利用微波来定位的，A项错误；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，B项错误；钞票是利用紫外线的荧光作用，C项错误；根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场会产生变化的磁场，D项正确。
答案：
D
12.解析：
由c＝λf可判定：
电磁波频率越高，波长越短，衍射性越差，不宜沿地面传播，而跟光的传播相似，沿直线传播，故B对A错；电磁波在介质中传播时，频率不变，而传播速度改变，由v＝λf，可判断波长改变，C错；由于同步卫星相对地面静止在赤道上空36000km高的地方，用它做微波中继站，只要有三颗互成120°的同步卫星，就几乎可覆盖全球，D正确。
答案：
B、D
13.解析：
声波不能在真空中传播，电磁波能在真空中传播。
答案：
B
14.解析：
本题主要在于区分解调和调谐的概念区别，解调又叫检波，是把音频信号从高频信号当中取出的过程；调谐是使接收电路产生电谐振的过程。
答案：
B、D
15.解析：
电容器极板距离减小，由C＝
可知，C增大，而T＝2π
，可知T增大，增大后发生电谐振，则原来的周期小于外来波的周期，A项正确。
答案：
B
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