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第三节　电磁波的发射、传播和接收
第四节　电磁波谱
[学习目标]　1．知道电磁波发射的条件及电磁波传播和接收的原理．2．了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振在电磁波发射、接收过程的作用．3．认识电磁波谱，了解电磁波各波段的特性以及应用．
知识点一　电磁波的发射
1．有效发射条件
(1)振荡频率足够高．
(2)LC振荡电路的电场、磁场分散到尽可能大的空间．
2．开放电路：为了满足发射条件，可以减小电容器两极板的正对面积，增大极板间距，使电容器变成两条长直导线，一条深入高空成为天线，另一条接入地下成为地线．
3．电磁波的调制
(1)定义：把低频的电信号“加载”到高频振荡电流上的过程称为调制．
(2)分类
①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变．
②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变．
知识点二　电磁波的传播
1．无线电波的三种传播方式
地波、天波和直线传播．
2．传播特点
(1)地波：沿地球表面空间传播的无线电波．在无线电通信和导航中，通常采用地波的形式传播长波、中波和中短波．
(2)天波：利用大气层中电离层的反射来传播的无线电波．短波最适合采用天波的形式传播．
(3)空间波：像光束那样沿直线传播的无线电波．这种传播方式适用于超短波和微波，此外卫星中继通信、卫星电视转播等也主要是利用空间波作为传输途径．
知识点三　电磁波的接收
1．电谐振现象：当接收电路的固有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的现象．与机械振动中的共振现象类似．
2．调谐：在无线电技术中，对空间存在的各种频率的电磁波，需要选择某一特定的频率接收的过程．
3．调谐电路
(1)定义：能够调谐的接收电路．
(2)应用：调节调谐电路可调电容或电感，改变电路的固有频率，使它与要接收的电台的电磁波的频率相同．
4．解调：从高频振荡电流中筛选出所携带的低频信号电流的过程．
知识点四　电磁波谱
1．认识电磁波谱
电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，把这些电磁波按波长或频率大小的顺序排列起来，就构成了电磁波谱．
2．电磁波的特性及应用
(1)无线电波．
①特点：波长大于1 mm(频率小于300 GHz)．
②应用：长波主要用于超远程无线电通信和导航；中波主要用于调幅无线电广播、电报及通信；短波主要用于远距离短波通信及调幅广播；微波主要用于调频无线电广播、电视、卫星导航和雷达，微波炉可利用高功率的微波对食物进行加热．
(2)红外线和紫外线的应用．
①红外线：具有明显的热效应．利用红外线的这种热效应，制成了红外线烤箱、红外线炉等；利用红外线使特制底片感光的性质还可制成红外摄影仪、红外遥感器等．
②紫外线：紫外线能使很多物质发出荧光，很容易让底片感光．当适量紫外线照射人体时，能使人体合成维生素D，可以预防佝偻病，但过量的紫外线会伤害人体，应注意防护．紫外线还具有杀菌作用，医院里的病房利用紫外线消毒；银行利用紫外线灯鉴别钞票的真伪．
(3)X射线和γ射线的应用．
①X射线：穿透力较强，在医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断．长期暴露在X射线下，会对人体造成很大伤害．
②γ射线：从原子核内发出的电磁波，能量较高，穿透力很强，对生物的破坏力很大．医学上常用来摧毁病变的癌细胞．
1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”)
(1)振荡频率足够高的开放电路才能发射电磁波． (√)
(2)电磁波波长较长的波贯穿障碍物的能力强． (×)
(3)电磁波波长较短的波能量大，穿透能力强． (√)
(4)可见光是整个电磁波谱中极狭窄的一段，其中红光波长最长． (√)
(5)红外线属于可见光． (×)
(6)紫外线有明显的热效应． (×)
2．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．减小电容器极板间距
B．使电容器的正对面积足够大
C．尽可能使电场和磁场分散开
D．增大回路中的电容和电感
C　[要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应从两个方面考虑，一是提高振荡频率，二是使电场和磁场尽可能地分散开，C正确；由f＝可知，当减小电容器极板间的距离时，C变大，f减小，A错误；使电容器正对面积变大，C变大，f变小，B错误；增大回路中的L、C，f变小，D错误．]
3．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．夏天太阳光把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的
B．医院里用X射线进行人体透视，是因为它是各种电磁波中穿透本领最强的
C．在热学中所说的热辐射就是指红外线辐射
D．医院里的病房利用紫外线消毒，是因其有杀菌作用
CD　[热效应最强的是红外线，热辐射即红外线辐射，A错误，C正确；穿透本领最强的是γ射线，B错误；紫外线具有杀菌作用，D正确．]
(1)1895年，一位年轻的意大利人马可尼(公元1874～1937年)发明了无线电通信技术．从此，携带了人类信息的电磁波开始在空间自由旅行，人们不必依赖电线就可以在遥远的地方互通信息．电视台发射电视信号为什么要建高耸入云的发射塔呢？
提示：电视信号要有效地发射出去，必须采用高频开放电路，电视信号所用电磁波的波长比较短，以直线传播为主，遇到障碍物会被阻挡，所以发射天线要架得高一些．
(2)红外体温计不用与人体接触便可以迅速测量体温，你知道它的工作原理吗？
提示：根据体温越高，辐射红外线越强的原理．
考点1　电磁波的发射、传播和接收
1．电磁波的发射：由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去，如图所示．
2．调制
(1)使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制．
(2)调制方法．
调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变．
调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变．
3．电磁波的接收：天线接收到的所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经解调取出携带的信号，放大后再还原成声音或图像的过程．
4．调谐和解调的区别：调谐就是一个选台的过程，即选携带有用信号的高频振荡电流，在接收电路中产生最强的振荡电流的过程；解调是将高频振荡电流中携带的有用信号分离出来的过程．
【典例1】　(多选)关于电磁波的发射和接收，下列说法正确的是(　　)
A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路
B．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波
C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强
D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程
[思路点拨]　解此题关键有两点：
(1)明确有效发射电磁波的条件．
(2)明确电谐振、检波的概念．
BCD　[有效发射电磁波必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图像时，必须通过检波过程，把有效的信号从高频信号中取出来，否则就不能显示，故A错误，B、C、D正确．]
[跟进训练]
1．(多选)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调制，调制分调幅和调频两种．如图甲所示有A、B两幅图，在收音机电路中天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送到下一级，需要把高频成分和低频成分分开，只让低频成分输入下一级，如果采用如图乙所示的电路，图中虚线框a和b内只用一个电容器或电感器．以下关于电磁波的发射和接收的说法中，正确的是(　　)
A．在电磁波的发射技术中，图甲中A是调幅波
B．在电磁波的发射技术中，图甲中B是调幅波
C．图乙中a是电容器，用来通高频，阻低频，b是电感器，用来阻高频，通低频
D．图乙中a是电感器，用来阻交流，通直流，b是电容器，用来通高频，阻低频
AC　[调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载，故题图甲中A为调幅波，B为调频波，故A正确，B错误；根据交流电路中电容器的通高频、阻低频和电感线圈的通低频、阻高频作用可知，元件a要让高频信号通过，阻止低频信号通过，故元件a是电容器，元件b要让低频信号通过，阻止高频信号通过，故元件b是电感器，故C正确，D错误．故选AC．]
考点2　电磁波的应用
1．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 X射线 γ射线
频率 由左向右，频率由小到大
真空中 波长 由左向右，波长由长到短
特性 波动性强 热效应强 感光性强 化学作用，荧光效应 穿透力强 穿透力 最强
用途 通讯、 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
2．不同电磁波的特性总结
(1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长，越容易产生干涉、衍射现象；波长越短，穿透能力越强．
(2)同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同．不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越大，折射率越大，速度越小．
3．对X射线和γ射线的两点说明
(1)X射线和γ射线在真空或空气中的传播速度相同，但它们的频率不同，所以在同一介质中的传播速度也不相同．
(2)X射线与γ射线都具有穿透能力，但γ射线的穿透能力更强．X射线能穿过人体，通常做人体透视；而γ射线可以穿过几厘米厚的铅板，可以探测金属砂眼．
【典例2】　(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　)
A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
AB　[X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，波动性越强，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C、D错误．]
[跟进训练]
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γ射线，最容易发生衍射现象
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
D　[X射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，但红外线没有很高的穿透本领，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γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，选项C错误；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，D正确．]
1．手机发射和接收的信号属于电磁波．手机将信号通过天线发送到最近的一个移动基站，基站通过有线连接到机房的交换机，交换机再通过线连接到另一部手机最近的基站，基站将信号发送出去，通过已知信道被另一部手机接收．下列关于电磁波的说法正确的是(　　)
A．只要有电场和磁场，并且发生变化，就能产生电磁波
B．电磁波的传播必须在介质中才能进行
C．基站停止工作，发射出去的电磁波也就停止传播
D．电磁波的传播也就是能量的传播
D　[均匀变化的电场和磁场不能产生电磁波，A错误；电磁波可以在真空中传播，B错误；基站停止工作，发射出去的电磁波继续传播，C错误；电磁波可以使电荷移动，说明电磁波具有能量，电磁波传播的过程也就是能量传播的过程，D正确．故选D．]
2．电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，电磁波谱如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．红外线比红光的波长短
B．紫外线常用于杀菌消毒，长时间照射可能损害人体健康
C．无限电波的频率比γ射线的频率大
D．红光比X射线穿透力大
B　[红外线比红光的频率小、波长长，故A错误；紫外线常用于杀菌消毒，但是长时间照射可能损害人体健康，故B正确；无限电波的频率比γ射线的频率小，故C错误；红光的频率比X射线小，红光比X射线穿透力小，故D错误．故选B．]
3．有一个LC接收电路，原来接收较低频率的电磁波，现在要想接收较高频率的电磁波，下列调节方式正确的是(　　)
A．增加电源电压
B．使用调频的调制方式
C．把可动电容器的动片适当旋出一些
D．在线圈中插入铁芯
C　[增大LC接收电路的频率，由公式f＝可知，应减小电容或电感，A、B项错误；把可动电容器的动片适当旋出一些，减小了电容，符合题目要求，C项正确；在线圈中插入铁芯，增大了电感，不合题意，D项错误．]
回归本节内容，自我完成以下问题：
1．发射电磁波的振荡电路的特点是什么？
提示：(1)要有足够高的振荡频率．(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去．
2．调制的两种方法是什么？
提示：调幅和调频．
3．各种电磁波的共性是什么？
提示：(1)它们在本质上都是电磁波，遵从相同的波动规律．(2)它们在真空中的传播速度相同，都等于光速．(3)他们的传播都不需要介质．(4)他们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．
4．各种电磁波的个性是什么？
提示：(1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长越容易产生干涉、明显衍射现象，波长越短穿透能力越强．(2)相同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同；不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越大，速度越小．
课时分层作业(十四)　电磁波的发射、传播和接收　电磁波谱
?题组一　电磁波的发射、传播与接收
1．太赫兹波是一种电磁波，波长在3 mm～0.03 mm之间，不少专家确信太赫兹波将颠覆未来绝大多数行业，甚至还有人认为太赫兹波将是6 G或者7 G通信的基础，因为太赫兹波比雷达波(波长在1 m～1 mm之间)波长更短，穿透力更强．下列说法正确的是(　　)
A．太赫兹波是纵波
B．使接收太赫兹波的电路产生电谐振的过程叫解调，是调制的逆过程
C．雷达是利用雷达波波长短、衍射不明显的特点来测定物体位置的．太赫兹波不能用于测定物体的位置
D．与雷达波相比，要产生太赫兹波，需要频率更大的电磁振荡电路
D　[太赫兹波是电磁波，是横波，A错误；使接收电路产生电谐振的过程叫调谐，俗称选台，解调是调制的逆过程，B错误；雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备，是利用微波波长短，衍射不明显的特点，太赫兹波也具有波长较短，衍射不明显的特点，故也能用于测定物体的位置，C错误；与雷达波相比，太赫兹波的波长更短，要产生太赫兹波，则需要频率更大的电磁振荡电路，D正确．]
2．高考时很多地方在考场使用手机信号屏蔽器，该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描．该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰，手机不能检测从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立连接，达到屏蔽手机信号的目的，手机表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象．由以上信息可知(　　)
A．由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了
B．电磁波必须在介质中才能传播
C．手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内
D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的
D　[手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波仍能传播到考场内，手机信号屏蔽器的作用只是使手机不能与基站建立连接，考场内仍然有电磁波，选项A、C错误；电磁波在真空中也可以传播，选项B错误；手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的，选项D正确．]
3．一台无线电接收机，当接收频率为535 kHz的信号时，调谐回路里电容器的电容是360 pF．如果调谐回路里的电感线圈保持不变，要使接收频率为1 605 kHz的信号时，调谐回路里电容器的电容应改变为(　　)
A．40 pF　　　　　　　　 B．120 pF
C．1 080 pF D．3 240 pF
A　[由f＝得，f1＝535×103 Hz＝，f2＝1 605×103 Hz＝，联立解得C＝40×10-12 F＝40 pF，故选A．]
4．“小蜜蜂”是老师上课常用的扩音设备，随着无线电技术的应用，很多老师用上了蓝牙“小蜜蜂”(蓝牙属于电磁波)，麦克风与扩音器不用导线连接，老师拿着麦克风在教室中间说话，放在讲台上的扩音器也能工作．下列说法正确的是(　　)
A．“小蜜蜂”只能接收到来自麦克风的信号
B．麦克风中只要有变化的电场，就一定能发出蓝牙信号
C．“小蜜蜂”接收电磁波时，通过调谐来使接收电路中出现电谐振现象
D．麦克风回路可通过增大发射电磁波的波长来提高LC振荡电路发射电磁波的本领
C　[因为蓝牙属于电磁波，周围空间存在其他电磁波信号，所以“小蜜蜂”不只接收到来自麦克风的信号，A错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，不能产生电磁波信号，B错误；使接收电路产生电谐振现象的过程叫作调谐，C正确；减小发射电磁波的波长，则会提高频率，可以提高LC振荡电路发射电磁波的本领，D错误．]
5．(多选)如图所示为调幅振荡电流图像，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．经解调后 D．耳机中
AB　[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．调制的方法之一是使高频振荡电流的振幅随信号而变化，成为调幅振荡电流，这就是调幅．在接收电路中，经过调谐，使电路与所需接收的电磁波产生电谐振，电路中将会出现调幅振荡电流．经解调后，调幅振荡电流将被“切”去一半，得到单向脉动电流，再经过滤波电路，把高频交流成分滤除掉，在耳机中就只有随信号而变化的音频(属于低频)电流，故选A、B．]
?题组二　电磁波谱
6．(多选)关于无线电波的传播，下列说法正确的是(　　)
A．发射出去的电磁波，可以传到无限远处
B．无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流
C．波长越短的电磁波，越接近直线传播
D．移动电话是利用无线电波进行通信的
BCD　[无线电波在传播过程中，遇到障碍物就被吸收一部分，遇到导体，会在导体内产生涡流(同频率的振荡电流)，故A错误，B正确；波长越短，传播方式越接近光的直线传播，移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段，故C、D正确．]
7．非接触式体温测量仪可以通过人体辐射的红外线测量体温；紫外线灯可以在无人的环境下消杀病毒．下列说法正确的是(　　)
A．红外线和紫外线都能用来加热理疗
B．真空中红外线的传播速度比紫外线的大
C．真空中红外线的频率比紫外线的大
D．真空中红外线的波长比紫外线的长
D　[红外线可以用来理疗，紫外线长时间照射会损害人体健康，故不可以用来理疗，故A错误；真空中红外线和紫外线的速度均为光速，其传播速度大小相等，故B错误；波长和频率关系满足c＝λf，根据电磁波谱可知，红外线的波长大于紫外线的波长，所以红外线的频率小于紫外线的频率，故C错误，D正确．故选D．]
8．(多选)许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，正确的是(　　)
A．紫外验钞机是利用紫外线的化学作用
B．X光透视利用的是光的衍射现象
C．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力
D．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的现象
CD　[紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧光文字，发出可见光，使这些文字能被肉眼看到，利用了紫外线的荧光效应，A项错误；X射线具有较强的穿透能力，在医学上用它来透视人体，检查病变和骨折情况，B项错误；γ射线具有极强的穿透能力，工业上的金属探伤就是利用这个原理，C项正确；一切物体都在不停地辐射红外线，红外遥感技术就是利用这个原理，D项正确．]
9．(多选)有一种多功能LED限速牌，如图所示，没有车通过的时候，它显示出该路段的限速值．当有车通过时，它显示出该车的车速，并根据该车是否超速给出提示，这是雷达在生活中的一种应用．下列说法正确的是(　　)
A．该雷达只需发送一次电磁脉冲就能知道车的速度
B．该雷达至少要发送两次电磁脉冲才能知道车的速度
C．该雷达只需发送一次电磁脉冲就能知道车离雷达的距离
D．该雷达必须发送两次电磁脉冲才能知道车离雷达的距离
BC　[电磁脉冲测速是基于测距原理实现，即以一定时间间隔连续测量目标距离，用两次目标距离的差值除以时间间隔就可得知目标的速度值，故该雷达至少要发送两次电磁脉冲才能知道车的速度，故A错误，B正确；电磁脉冲测距的基本原理是，在测距点向被测目标发射一束短而强的电磁脉冲，电磁脉冲到达目标后会反射回一部分被光功能接收器接收，假设目标距离为L，电磁脉冲往返的时间间隔为t，光速为c，则测距公式为L＝，故C正确，D错误．故选BC．]
10．如图所示，某收音机接收电路中，电感线圈L＝10-3 H，为了接收波长为
500 m的电磁波，其电容器的电容C应调到多少？
[解析]　该电磁波的频率f＝＝ Hz＝6×105 Hz
那么该电路的固有频率也应调到f，由f＝得C＝
代入数据解得C≈7×10-11 F．
[答案]　7×10-11 F
11．(人教版教材改编)某高速公路自动测速仪装置如图甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波，每次发射时间为10-6 s，相邻两次发射时间间隔为t．当雷达向汽车发射无线电波时，在显示屏上呈现一个尖波形；在收到反射回来的无线电波时，在显示屏上呈现第二个尖波形．根据两个波形的距离，可以计算出汽车距雷达的距离，根据自动打下的纸带(如图乙所示)，可求出车速．请根据t1、t2、t、c求出汽车车速的表达式．
[解析]　第一次测量时汽车距雷达的距离s1＝，第二次测量时汽车距雷达的距离s2＝，两次发射时间间隔为t，则汽车车速v＝＝＝．
[答案]　v＝
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把握共性之“新”　打通应考之“脉”
第四章　电磁振荡与电磁波
第三节　电磁波的发射、传播和接收　
第四节　电磁波谱
[学习目标]　1．知道电磁波发射的条件及电磁波传播和接收的原理．2．了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振在电磁波发射、接收过程的作用．3．认识电磁波谱，了解电磁波各波段的特性以及应用．
必备知识·自主预习储备
1．有效发射条件
(1)振荡频率______．
(2)LC振荡电路的电场、磁场分散到______________．
2．开放电路：为了满足发射条件，可以____电容器两极板的正对面积，____极板间距，使电容器变成两条长直导线，一条深入高空成为____，另一条接入地下成为____．
足够高
尽可能大的空间
减小
增大
天线
地线
3．电磁波的调制
(1)定义：把低频的电信号“加载”到高频振荡电流上的过程称为____．
(2)分类
①调幅：使高频电磁波的____随信号的强弱而变．
②调频：使高频电磁波的____随信号的强弱而变．
调制
振幅
频率
知识点二　电磁波的传播
1．无线电波的三种传播方式
____、____和________．
2．传播特点
(1)地波：沿地球表面空间传播的无线电波．在无线电通信和导航中，通常采用地波的形式传播____、中波和中短波．
地波
天波
直线传播
长波
(2)天波：利用大气层中电离层的____来传播的无线电波．____最适合采用天波的形式传播．
(3)空间波：像光束那样沿____传播的无线电波．这种传播方式适用于超短波和____，此外卫星中继通信、卫星电视转播等也主要是利用空间波作为传输途径．
反射
短波
直线
微波
知识点三　电磁波的接收
1．电谐振现象：当接收电路的________跟收到的电磁波的频率____时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象．与机械振动中的____现象类似．
2．调谐：在无线电技术中，对空间存在的各种频率的电磁波，需要选择某一特定的____接收的过程．
固有频率
相同
共振
频率
3．调谐电路
(1)定义：能够____的接收电路．
(2)应用：调节调谐电路可调____或____，改变电路的________，使它与要接收的电台的电磁波的频率____．
4．解调：从高频振荡电流中筛选出所携带的低频信号电流的过程．
调谐
电容
电感
固有频率
相同
知识点四　电磁波谱
1．认识电磁波谱
电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，把这些电磁波按____或____大小的顺序排列起来，就构成了________．
波长
频率
电磁波谱
2．电磁波的特性及应用
(1)无线电波．
①特点：波长大于1 mm(频率小于300 GHz)．
②应用：____主要用于超远程无线电通信和导航；____主要用于调幅无线电广播、电报及通信；____主要用于远距离短波通信及调幅广播；____主要用于调频无线电广播、电视、卫星导航和雷达，微波炉可利用高功率的微波对食物进行加热．
长波
中波
短波
微波
(2)红外线和紫外线的应用．
①红外线：具有明显的______．利用红外线的这种热效应，制成了__________、红外线炉等；利用红外线使特制底片感光的性质还可制成__________、红外遥感器等．
②紫外线：紫外线能使很多物质发出____，很容易让底片感光．当适量紫外线照射人体时，能使人体合成________，可以预防佝偻病，但过量的紫外线会伤害人体，应注意防护．紫外线还具有____作用，医院里的病房利用紫外线____；银行利用紫外线灯鉴别钞票的____．
热效应
红外线烤箱
红外摄影仪
荧光
维生素D
杀菌
消毒
真伪
(3)X射线和γ射线的应用．
①X射线：穿透力____，在医学上常用X光照片辅助进行____诊断．长期暴露在X射线下，会对人体造成很大伤害．
②γ射线：从原子核__发出的电磁波，能量较高，穿透力____，对生物的破坏力很大．医学上常用来摧毁病变的癌细胞．
较强
疾病
内
很强
1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”)
(1)振荡频率足够高的开放电路才能发射电磁波． (　　)
(2)电磁波波长较长的波贯穿障碍物的能力强． (　　)
(3)电磁波波长较短的波能量大，穿透能力强． (　　)
(4)可见光是整个电磁波谱中极狭窄的一段，其中红光波长最长． (　　)
(5)红外线属于可见光． (　　)
(6)紫外线有明显的热效应． (　　)
×
√
√
√
×
×
2．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．减小电容器极板间距
B．使电容器的正对面积足够大
C．尽可能使电场和磁场分散开
D．增大回路中的电容和电感
√
C　[要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应从两个方面考虑，一是提高振荡频率，二是使电场和磁场尽可能地分散开，C正确；由f＝可知，当减小电容器极板间的距离时，C变大，f 减小，A错误；使电容器正对面积变大，C变大，f 变小，B错误；增大回路中的L、C，f 变小，D错误．]
3．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．夏天太阳光把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的
B．医院里用X射线进行人体透视，是因为它是各种电磁波中穿透本领最强的
C．在热学中所说的热辐射就是指红外线辐射
D．医院里的病房利用紫外线消毒，是因其有杀菌作用
√
√
CD　[热效应最强的是红外线，热辐射即红外线辐射，A错误，C正确；穿透本领最强的是γ射线，B错误；紫外线具有杀菌作用，D正确．]
关键能力·情境探究达成
(1)1895年，一位年轻的意大利人马可尼(公元1874～1937年)发明了无线电通信技术．从此，携带了人类信息的电磁波开始在空间自由旅行，人们不必依赖电线就可以在遥远的地方互通信息．电视台发射电视信号为什么要建高耸入云的发射塔呢？
提示：电视信号要有效地发射出去，必须采用高频开放电路，电视信号所用电磁波的波长比较短，以直线传播为主，遇到障碍物会被阻挡，所以发射天线要架得高一些．
(2)红外体温计不用与人体接触便可以迅速测量体温，你知道它的工作原理吗？
提示：根据体温越高，辐射红外线越强的原理．
考点1　电磁波的发射、传播和接收
1．电磁波的发射：由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去，如图所示．
2．调制
(1)使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制．
(2)调制方法．
调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变．
调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变．
3．电磁波的接收：天线接收到的所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经解调取出携带的信号，放大后再还原成声音或图像的过程．
4．调谐和解调的区别：调谐就是一个选台的过程，即选携带有用信号的高频振荡电流，在接收电路中产生最强的振荡电流的过程；解调是将高频振荡电流中携带的有用信号分离出来的过程．
【典例1】　(多选)关于电磁波的发射和接收，下列说法正确的是
(　　)
A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路
B．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波
C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强
D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程
√
√
√
[思路点拨]　解此题关键有两点：
(1)明确有效发射电磁波的条件．
(2)明确电谐振、检波的概念．
BCD　[有效发射电磁波必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图像时，必须通过检波过程，把有效的信号从高频信号中取出来，否则就不能显示，故A错误，B、C、D正确．]
[跟进训练]
1．(多选)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调制，调制分调幅和调频两种．如图甲所示有A、B两幅图，在收音机电路中天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送到下一级，需要把高频成分和低频成分分开，只让低频成分输入下一级，如果采用如图乙所示的电路，图中虚线框a和b内只用一个电容器或电感器．以下关于电磁波的发射和接收的说法中，正确的是(　　)
A．在电磁波的发射技术中，图甲中A是调幅波
B．在电磁波的发射技术中，图甲中B是调幅波
C．图乙中a是电容器，用来通高频，阻低频，b是电感器，用来阻高频，通低频
D．图乙中a是电感器，用来阻交流，通直流，b是电容器，用来通高频，阻低频
√
√
AC　[调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载，故题图甲中A为调幅波，B为调频波，故A正确，B错误；根据交流电路中电容器的通高频、阻低频和电感线圈的通低频、阻高频作用可知，元件a要让高频信号通过，阻止低频信号通过，故元件a是电容器，元件b要让低频信号通过，阻止高频信号通过，故元件b是电感器，故C正确，D错误．故选AC．]
考点2　电磁波的应用
1．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 X射线 γ射线
频率 由左向右，频率由小到大
真空中 波长 由左向右，波长由长到短
电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
特性 波动性强 热效 应强 感光性强 化学作用，荧光效应 穿透 力强 穿透力
最强
电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
用途 通讯、 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
2．不同电磁波的特性总结
(1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长，越容易产生干涉、衍射现象；波长越短，穿透能力越强．
(2)同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同．不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越大，折射率越大，速度越小．
3．对X射线和γ射线的两点说明
(1)X射线和γ射线在真空或空气中的传播速度相同，但它们的频率不同，所以在同一介质中的传播速度也不相同．
(2)X射线与γ射线都具有穿透能力，但γ射线的穿透能力更强．X射线能穿过人体，通常做人体透视；而γ射线可以穿过几厘米厚的铅板，可以探测金属砂眼．
【典例2】　(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　)
A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
√
√
AB　[X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，波动性越强，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C、D错误．]
[跟进训练]
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γ射线，最容易发生衍射现象
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
√
D　[X射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，但红外线没有很高的穿透本领，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γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，选项C错误；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，D正确．]
学习效果·随堂评估自测
1．手机发射和接收的信号属于电磁波．手机将信号通过天线发送到最近的一个移动基站，基站通过有线连接到机房的交换机，交换机再通过线连接到另一部手机最近的基站，基站将信号发送出去，通过已知信道被另一部手机接收．下列关于电磁波的说法正确的是(　　)
A．只要有电场和磁场，并且发生变化，就能产生电磁波
B．电磁波的传播必须在介质中才能进行
C．基站停止工作，发射出去的电磁波也就停止传播
D．电磁波的传播也就是能量的传播
√
D　[均匀变化的电场和磁场不能产生电磁波，A错误；电磁波可以在真空中传播，B错误；基站停止工作，发射出去的电磁波继续传播，C错误；电磁波可以使电荷移动，说明电磁波具有能量，电磁波传播的过程也就是能量传播的过程，D正确．故选D．]
2．电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，电磁波谱如图所示，下列说法正确的是(　　)


A．红外线比红光的波长短
B．紫外线常用于杀菌消毒，长时间照射可能损害人体健康
C．无限电波的频率比γ射线的频率大
D．红光比X射线穿透力大
√
B　[红外线比红光的频率小、波长长，故A错误；紫外线常用于杀菌消毒，但是长时间照射可能损害人体健康，故B正确；无限电波的频率比γ射线的频率小，故C错误；红光的频率比X射线小，红光比X射线穿透力小，故D错误．故选B．]
3．有一个LC接收电路，原来接收较低频率的电磁波，现在要想接收较高频率的电磁波，下列调节方式正确的是(　　)
A．增加电源电压
B．使用调频的调制方式
C．把可动电容器的动片适当旋出一些
D．在线圈中插入铁芯
√
C　[增大LC接收电路的频率，由公式 f＝可知，应减小电容或电感，A、B项错误；把可动电容器的动片适当旋出一些，减小了电容，符合题目要求，C项正确；在线圈中插入铁芯，增大了电感，不合题意，D项错误．]
提示：(1)要有足够高的振荡频率．(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去．
回归本节内容，自我完成以下问题：
1．发射电磁波的振荡电路的特点是什么？
提示：调幅和调频．
2．调制的两种方法是什么？
3．各种电磁波的共性是什么？
提示：(1)它们在本质上都是电磁波，遵从相同的波动规律．(2)它们在真空中的传播速度相同，都等于光速．(3)他们的传播都不需要介质．(4)他们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．
提示：(1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长越容易产生干涉、明显衍射现象，波长越短穿透能力越强．(2)相同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同；不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越大，速度越小．
4．各种电磁波的个性是什么？
题号
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课时分层作业(十四)　电磁波的发射、传播和接收　电磁波谱
?题组一　电磁波的发射、传播与接收
1．太赫兹波是一种电磁波，波长在3 mm～0.03 mm之间，不少专家确信太赫兹波将颠覆未来绝大多数行业，甚至还有人认为太赫兹波将是6 G或者7 G通信的基础，因为太赫兹波比雷达波(波长在
1 m～1 mm之间)波长更短，穿透力更强．下列说法正确的是(　　)
A．太赫兹波是纵波
B．使接收太赫兹波的电路产生电谐振的过程叫解调，是调制的逆过程
C．雷达是利用雷达波波长短、衍射不明显的特点来测定物体位置的．太赫兹波不能用于测定物体的位置
D．与雷达波相比，要产生太赫兹波，需要频率更大的电磁振荡电路
题号
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√
D　[太赫兹波是电磁波，是横波，A错误；使接收电路产生电谐振的过程叫调谐，俗称选台，解调是调制的逆过程，B错误；雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备，是利用微波波长短，衍射不明显的特点，太赫兹波也具有波长较短，衍射不明显的特点，故也能用于测定物体的位置，C错误；与雷达波相比，太赫兹波的波长更短，要产生太赫兹波，则需要频率更大的电磁振荡电路，D正确．]
题号
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2．高考时很多地方在考场使用手机信号屏蔽器，该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描．该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰，手机不能检测从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立连接，达到屏蔽手机信号的目的，手机表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象．由以上信息可知(　　)
A．由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了
B．电磁波必须在介质中才能传播
C．手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内
D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的
√
题号
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D　[手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波仍能传播到考场内，手机信号屏蔽器的作用只是使手机不能与基站建立连接，考场内仍然有电磁波，选项A、C错误；电磁波在真空中也可以传播，选项B错误；手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的，选项D正确．]
题号
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√
3．一台无线电接收机，当接收频率为535 kHz的信号时，调谐回路里电容器的电容是360 pF．如果调谐回路里的电感线圈保持不变，要使接收频率为1 605 kHz的信号时，调谐回路里电容器的电容应改变为(　　)
A．40 pF　　　 B．120 pF
C．1 080 pF D．3 240 pF
题号
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A　[由f＝得，f1＝535×103 Hz＝，f2＝1 605×
103 Hz＝，联立解得C＝40×10-12 F＝40 pF，故选A．]
√
4．“小蜜蜂”是老师上课常用的扩音设备，随着无线电技术的应用，很多老师用上了蓝牙“小蜜蜂”(蓝牙属于电磁波)，麦克风与扩音器不用导线连接，老师拿着麦克风在教室中间说话，放在讲台上的扩音器也能工作．下列说法正确的是(　　)
A．“小蜜蜂”只能接收到来自麦克风的信号
B．麦克风中只要有变化的电场，就一定能发出蓝牙信号
C．“小蜜蜂”接收电磁波时，通过调谐来使接收电路中出现电谐振现象
D．麦克风回路可通过增大发射电磁波的波长来提高LC振荡电路发射电磁波的本领
题号
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C　[因为蓝牙属于电磁波，周围空间存在其他电磁波信号，所以“小蜜蜂”不只接收到来自麦克风的信号，A错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，不能产生电磁波信号，B错误；使接收电路产生电谐振现象的过程叫作调谐，C正确；减小发射电磁波的波长，则会提高频率，可以提高LC振荡电路发射电磁波的本领，D错误．]
题号
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√
5．(多选)如图所示为调幅振荡电流图像，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．经解调后
D．耳机中
题号
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√
AB　[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．调制的方法之一是使高频振荡电流的振幅随信号而变化，成为调幅振荡电流，这就是调幅．在接收电路中，经过调谐，使电路与所需接收的电磁波产生电谐振，电路中将会出现调幅振荡电流．经解调后，调幅振荡电流将被“切”去一半，得到单向脉动电流，再经过滤波电路，把高频交流成分滤除掉，在耳机中就只有随信号而变化的音频(属于低频)电流，故选A、B．]
题号
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√
√
?题组二　电磁波谱
6．(多选)关于无线电波的传播，下列说法正确的是(　　)
A．发射出去的电磁波，可以传到无限远处
B．无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流
C．波长越短的电磁波，越接近直线传播
D．移动电话是利用无线电波进行通信的
题号
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√
BCD　[无线电波在传播过程中，遇到障碍物就被吸收一部分，遇到导体，会在导体内产生涡流(同频率的振荡电流)，故A错误，B正确；波长越短，传播方式越接近光的直线传播，移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段，故C、D正确．]
题号
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√
7．非接触式体温测量仪可以通过人体辐射的红外线测量体温；紫外线灯可以在无人的环境下消杀病毒．下列说法正确的是(　　)
A．红外线和紫外线都能用来加热理疗
B．真空中红外线的传播速度比紫外线的大
C．真空中红外线的频率比紫外线的大
D．真空中红外线的波长比紫外线的长
题号
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题号
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D　[红外线可以用来理疗，紫外线长时间照射会损害人体健康，故不可以用来理疗，故A错误；真空中红外线和紫外线的速度均为光速，其传播速度大小相等，故B错误；波长和频率关系满足c＝λf，根据电磁波谱可知，红外线的波长大于紫外线的波长，所以红外线的频率小于紫外线的频率，故C错误，D正确．故选D．]
√
题号
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8．(多选)许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，正确的是(　　)
A．紫外验钞机是利用紫外线的化学作用
B．X光透视利用的是光的衍射现象
C．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力
D．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的现象
√
题号
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CD　[紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧光文字，发出可见光，使这些文字能被肉眼看到，利用了紫外线的荧光效应，A项错误；X射线具有较强的穿透能力，在医学上用它来透视人体，检查病变和骨折情况，B项错误；γ射线具有极强的穿透能力，工业上的金属探伤就是利用这个原理，C项正确；一切物体都在不停地辐射红外线，红外遥感技术就是利用这个原理，D项正确．]
9．(多选)有一种多功能LED限速牌，如图所示，没有车通过的时候，它显示出该路段的限速值．当有车通过时，它显示出该车的车速，并根据该车是否超速给出提示，这是雷达在生活中的一种应用．下列说法正确的是(　　)
A．该雷达只需发送一次电磁脉冲就能知道车的速度
B．该雷达至少要发送两次电磁脉冲才能知道车的速度
C．该雷达只需发送一次电磁脉冲就能知道车离雷达的距离
D．该雷达必须发送两次电磁脉冲才能知道车离雷达的距离
√
题号
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√
BC　[电磁脉冲测速是基于测距原理实现，即以一定时间间隔连续测量目标距离，用两次目标距离的差值除以时间间隔就可得知目标的速度值，故该雷达至少要发送两次电磁脉冲才能知道车的速度，故A错误，B正确；电磁脉冲测距的基本原理是，在测距点向被测目标发射一束短而强的电磁脉冲，电磁脉冲到达目标后会反射回一部分被光功能接收器接收，假设目标距离为L，电磁脉冲往返的时间间隔为t，光速为c，则测距公式为L＝，故C正确，D错误．故选BC．]
题号
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10．如图所示，某收音机接收电路中，电感线圈L＝10-3 H，为了接收波长为500 m的电磁波，其电容器的电容C应调到多少？
题号
1
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[解析]　该电磁波的频率f＝＝ Hz＝6×105 Hz
那么该电路的固有频率也应调到f，由f＝得C＝
代入数据解得C≈7×10-11 F．
[答案]　7×10-11 F
11．(人教版教材改编)某高速公路自动测速仪装置如图甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波，每次发射时间为10-6 s，相邻两次发射时间间隔为t．当雷达向汽车发射无线电波时，在显示屏上呈现一个尖波形；在收到反射回来的无线电波时，在显示屏上呈现第二个尖波形．根据两个波形的距离，可以计算出汽车距雷达的距离，根据自动打下的纸带(如图乙所示)，可求出车速．请根据t1、t2、t、c求出汽车车速的表达式．
题号
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[解析]　第一次测量时汽车距雷达的距离s1＝，第二次测量时汽车距雷达的距离s2＝，两次发射时间间隔为t，则汽车车速v＝＝＝．
题号
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[答案]　v＝
谢 谢！

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