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第2节　电磁场与电磁波
第3节　无线电波的发射和接收
学习目标　1.知道电磁场的概念及产生的原理。2.知道有效发射电磁波的两个条件。3.了解无线电波的特点及传播规律。4.了解调制(调幅、调频)、电谐振、调谐、解调在电磁波发射、接收过程中的作用。
知识点一　电磁场与电磁波
一、电磁场
1.变化的磁场产生电场
(1)实验基础:如图所示,在变化的磁场中放一个闭合电路,电路里就会产生感应电流。
(2)麦克斯韦的见解:电路里能产生感应电流,是因为变化的磁场产生了电场,电场促使导体中的自由电荷做定向运动。
(3)实质:变化的磁场产生了电场。
2.变化的电场产生磁场
麦克斯韦假设:既然变化的磁场能产生电场,那么变化的电场也会在空间产生磁场,跟闭合电路是否存在无关。
3.变化的电场和磁场总是相互联系,形成一个不可分割的统一的电磁场。
二、电磁波
1.电磁波的产生:变化的电场和磁场交替产生,由近及远地向周围传播,形成电磁波。
2.电磁波的特点
(1)电磁波是横波,在传播方向上的任一点,E和B彼此垂直且均与传播方向垂直。如图所示。
(2)电磁波的传播不需要介质,在真空中电磁波的传播速度跟光速相同,即v真空＝c＝3.0×108 m/s。
(3)电磁波具有波的共性,能产生干涉、衍射、反射、折射和偏振等现象,电磁波也是传播能量的一种形式。
(4)电磁波波速c、波长λ及频率f之间的关系为c＝λf。
(5)赫兹通过实验证实了电磁波的存在。
【思考】
1.如图所示的实验装置,当接在高压感应圈上的两金属球间有电火花时,导线环上两小球间也会产生电火花,这是为什么 这个实验证实了什么
提示　当A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场,这种变化的电磁场以电磁波的形式传播到导线环时,在导线环中激发出感应电动势,使导线环上两小球间也产生电火花,说明导线环接收了电磁波,这个实验证实了电磁波的存在。
2.如图所示,某同学正在回答神舟十号航天员王亚平的问题,请问她们的通话是通过机械波进行的还是通过电磁波进行的 为什么
提示　电磁波。因为机械波的传播离不开介质,而电磁波可以在真空中传播。
例1 (多选)关于电磁场的理论,下列说法正确的是(　　)
A.变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B.变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的
C.均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的
D.振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场
答案　BD
解析　变化的电场产生磁场有两层含义:①均匀变化的电场产生恒定的磁场。②非均匀变化的电场产生变化的磁场。振荡的电场产生同频率的振荡磁场。均匀变化的磁场产生恒定的电场,故B、D正确,A、C错误。
总结提升　对麦克斯韦电磁场理论的理解
例2 (2026·四川成都高二月考)关于电磁振荡和电磁波,下列说法正确的是(　　)
A.电磁波和机械波的传播都需要介质
B.如图甲所示的磁场能产生电磁波
C.红外线的衍射能力比X射线的衍射能力弱
D.图乙所示的电磁振荡电路,电容器刚要放电时,线圈中的电流最大
答案　B
解析　电磁波的传播不需要介质,机械波的传播需要介质,故A错误;根据麦克斯韦电磁场理论可知,正弦式交变磁场能够产生同频率的正弦式交变电场,正弦式交变电场能够产生同频率的正弦式交变磁场,交变磁场与交变电场交替产生,形成电磁波,可知,如图甲所示的磁场能产生电磁波,故B正确;红外线的波长大于X射线的波长,则红外线的衍射能力比X射线的衍射能力强,故C错误;电容器刚要放电时,电场能最大,磁场能最小,则线圈中的电流最小,故D错误。
训练1 下列装置或电器不是应用电磁波工作的是(　　)
答案　D
解析　射电望远镜是通无线电波来接收信号的,是利用电磁波工作,故A错误;收音机是通过无线电波来接收信号的,是利用电磁波工作,故B错误;微波炉利用微波加热食物,其所用的微波也是电磁波,故C错误;电熨斗利用电流的热效应工作,不是利用电磁波工作,故D正确。
知识点二　无线电波的发射和接收
　　　　　　　　　　 　　　　
一、无线电波的发射
1.要有效地向外发射电磁波,振荡电路必须具有的两个特点
(1)要有足够高的振荡频率。频率越高,振荡电路发射电磁波的本领越大,如果是低频信号,要用高频信号运载才能将其更有效地发射出去。
(2)采用开放电路。可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间,如图所示。
2.开放电路
实际应用中的开放电路,线圈的一端用导线与大地相连,这条导线叫作地线;线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连。
3.调制
(1)概念:把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上,使载波随各种信号而改变。
(2)调制的分类
①调幅(AM):使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制技术,如图所示。
②调频(FM):使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制技术,如图所示。
二、无线电波的接收
1.接收原理:电磁波在传播时如果遇到导体,会使导体中产生感应电流,空中的导体可以用来接收电磁波,这个导体就是接收天线。
2.接收方法
(1)电谐振: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,这种现象叫作电谐振,相当于机械振动中的共振。
(2)调谐:使接收电路产生电谐振的过程。
(3)解调:把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程,这个过程也是调制的逆过程。调幅波的解调也叫检波。
3.电视广播的发射和接收
(1)电视广播信号是一种无线电信号,实际传播中需要通过载波将信号调制成高频信号再进行传播。
(2)高频电视信号的三种传播方式:地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输。
(3)电视信号的接收:电视机接收到的高频电磁波信号经过解调将得到的电信号转变为图像信号和伴音信号。
【思考】
1.如图,我们调节旋钮改变的是什么 调节的目的是什么
提示　调节旋钮改变的是可变电容器的电容,可以改变调谐电路的频率,使它跟要接收的电台发出的电磁波的频率相同,这个频率的电磁波在调谐电路里激起较强的感应电流,这样就选出了这个电台。
2.判断正误
(1)只要是电磁波信号,都可以直接用LC振荡电路进行发射。(×)
(2)频率越高,振荡电路发射电磁波的本领越大。(√)
(3)要有效地发射电磁波,振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间。(√)
(4)当接收电路的固有频率和电磁波频率相同时,出现电谐振现象。(√)
(5)要使电视机的屏幕上出现图像,必须将电视机接收到的无线电信号解调。(√)
例3 (多选)下列关于无线电广播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.经过调制后的电磁波在空间传播得更快
C.经过调制后的电磁波在空间传播的波长不变
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有效地传递出去
答案　AD
解析　调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力,也就是把含有信息的低频信号加载到高频电磁波上,频率变大,即辐射能量的本领变强,易于向外发射,A正确;电磁波在空气中的波速接近光速,传播速度不变,B错误;根据v＝λf可知,传播速度不变,频率改变,则波长必然改变,C错误;要把电磁波有效地发射出去,必须有足够高的频率,经过调制之后的波具有较高频率,从而把我们要告知对方的信号有效地传递出去,D正确。
例4 (2026·浙江杭州高二月考)以下电路中,能够最有效发射电磁波的是(　　)
答案　D
解析　有效发射电磁波要满足两个条件:一是振荡电路的频率足够高(频率公式f＝);二是振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的开放的空间中,即开放电路;D项中具备小电感、小电容,同时采用开放结构,最有效发射电磁波,故D正确。
调谐电路的调节,要特别注意以下问题
(1)调节方向:由题中情景准确判断出电路的固有频率应该调大还是调小。
(2)频率公式f＝,根据(1)中的调节方向,可进一步准确判定电容C和电感L是增大还是减小。
训练2 (多选)关于电磁波的发射和接收,下列说法正确的是(　　)
A.调制的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波上去,调制的方法有调幅和调频
B.在电磁波发射技术中,使载波随各种信号而改变的技术叫作调谐
C.要使电视机的屏上有图像,必须有解调过程
D.接收电磁波时,通过调制来使接收电路中出现电谐振现象
答案　AC
解析　调制的作用是把低频信号加载到高频电磁波上去,如果使高频电磁波的振幅随低频信号的变化而变化,则是调幅,如果使高频电磁波的频率随低频信号的变化而变化,则是调频,A正确;在电磁波的发射技术中,使载波随各种信号而改变的技术叫作调制,B错误;将信号从电磁波上还原出来的过程称为解调,所以要使电视机的屏上有图像,必须有解调过程,C正确;当接收电路的固有频率等于电磁波的频率时,会在接收电路中发生电谐振现象,通过调谐来使接收电路中出现电谐振现象,D错误。
随堂对点自测
1.(电磁场与电磁波)关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是(　　)
A.任何磁场都能激发电场
B.变化的电场能激发磁场
C.电磁波传播时需要介质
D.电磁波是纵波,能产生偏振现象
答案　B
解析　只有变化的磁场才能激发电场,故A错误;变化的电场能激发磁场,故B正确;电磁波传播不需要介质,故C错误;电磁波是横波,能产生偏振现象,故D错误。
2.(无线电波的发射)(多选)为了有效地把能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间,除了使用开放电路,还可以(　　)
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.减少线圈的匝数
D.采用低频振荡电流
答案　ABC
解析　使用开放电路和提高发射频率是提高电磁波发射能力的两种有效方法,由f＝、C＝可知,A、B、C正确,D错误。
3.(无线电波的接收)如图所示为电视接收过程示意图,其工作过程顺序正确的是(　　)
A.解调——放大——调谐——显示
B.调谐——放大——解调——显示
C.调谐——解调——放大——显示
D.放大——调谐——解调——显示
答案　C
解析　电磁波的接收过程是调谐——解调——放大——显示,故C正确。
基础对点练
题组一　电磁场与电磁波
1.(2026·江苏无锡月考)下列关于电磁场和电磁波的说法正确的是(　　)
A.电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波
B.麦克斯韦提出了电磁场理论,并通过实验捕捉到了电磁波
C.电磁波的传播速度总是3×108 m/s
D.电磁波是一种物质,不能在真空中传播
答案　A
解析　电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波,A正确;麦克斯韦提出了电磁场理论,赫兹通过实验捕捉到了电磁波,B错误;电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s,C错误;电磁波本身是一种物质,能在真空中传播,D错误。
2.(多选)应用麦克斯韦电磁场理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场,下图是表示变化的场产生的另外的场)正确的是(　　)
答案　BC
解析　A图中的上图磁场是稳定的,由麦克斯韦电磁场理论可知,其周围空间不会产生电场,故A错误;B图中的上图是均匀变化的电场,应该产生稳定的磁场,下图的磁场是稳定的,故B正确;C图中的上图是周期性变化的磁场,它能产生同频率周期性变化的电场,当磁感应强度的变化率最大时,感应电场最强,故C正确;D图的上图是周期性变化的电场,在其周围空间产生周期性变化的磁场,当电场强度的变化率最大时,感应磁场应最强,故D错误。
3.(2026·山东潍坊高二月考)下列说法错误的是(　　)
A.根据麦克斯韦的电磁场理论,在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一定产生变化的电场
B.发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性LC电路
C.机械波和电磁波都能发生干涉和衍射现象
D.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播
答案　A
解析　根据麦克斯韦的电磁场理论可知,变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场;均匀变化的电(磁)场只能产生恒定不变的磁(电)场,故A错误;发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性LC电路,故B正确;机械波和电磁波,都属于波,都能发生干涉和衍射现象,故C正确;机械波是机械振动在介质中的传播过程,必须依赖于介质,没有介质不能形成机械波;电磁波传播的是电磁场,而电磁场本身就是一种物质,不需要借助其他物质来传播,所以电磁波可以在真空中传播,故D正确。
题组二　无线电波的发射和接收
4.(2025·河北邯郸高二期中)关于无线电波的发射和接收,下列说法正确的是(　　)
A.无线电波发射时,应使信号产生电谐振
B.天线在接收到电磁波时,天线上不会产生感应电流
C.音频信号在发射时,调频是调制的唯一方法
D.要使电视机的屏上有图像,必须要有解调过程
答案　D
解析　接收电路的固有频率与收到电磁波的频率相同时,才会产生电谐振,A错误;当电磁波到达天线时,由于电磁感应,天线中会产生相同频率的感应电流,B错误;调制的方法有调幅和调频,C错误;把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程称为调解,要使电视机的屏上有图像,必须要有解调过程,D正确。
5.(多选)下列说法正确的是(　　)
A.当处于电谐振时,所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流
B.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
C.由调谐电路接收的感应电流,再经过耳机就可以听到声音了
D.由调谐电路接收的感应电流,再经过检波、放大,通过耳机才可以听到声音
答案　AD
解析　当处于电谐振时,所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流,只不过频率跟接收电路固有频率相等的电磁波,在接收电路中激发的感应电流最强。由调谐电路接收的感应电流,要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大,通过耳机才可以听到声音,故A、D正确,B、C错误。
6.(2026·浙江台州高二月考)无线电广播系统方框图如图所示,下列关于a、b装置说法正确的是(　　)
A.a是调制、b是调谐 B.a是调制、b是解调
C.a是调谐、b是解调 D.a是调谐、b是调制
答案　B
解析　在无线电广播中,人们先将声音信号转换为电信号,然后将这些信号由高频电磁波带着向周围空间传播,可知a是调制。而在另一地点,人们利用接收机接收到这些电磁波后,又将其中的电信号还原成声音信号,可知b是解调,故B正确。
7.在如图所示的LC振荡电路中,已知线圈的电感不变,电容器为可调电容器,开始时电容器的电容为C0,要发生电谐振应使振荡电路的固有频率加倍。则电容器的电容应变为(　　)
A.4C0 B.2C0
C.C0 D.C0
答案　D
解析　由题意,固有频率变为原来的2倍,即周期变为原来的,由T＝2π知,L不变,只有C＝C0时符合要求,D正确。
8.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,如图所示,甲是需要输送的低频信号,乙和丙是调制后的电磁波,则下列说法中正确的是(　　)
A.图甲低频信号可直接发射,且发射效率高
B.在电磁波的发射技术中,图中乙是调频波
C.在电磁波的发射技术中,图中丙是调幅波
D.通过电谐振可以把需要的电磁波接收下来
答案　D
解析　图甲低频信号可直接发射,但发射效率低,故A错误;在电磁波的发射技术中,图中乙是调幅波,图中丙是调频波,故B、C错误;通过电谐振可以把需要的电磁波接收下来,故D正确。
综合提升练
9.(多选)如图所示是我国500 m口径球面射电望远镜(FAST),它可以通过接收来自宇宙深处的电磁波,探索宇宙。现已经发现的脉冲星超过240颗,我国也因此成为世界上发现脉冲星数量最多的国家。下列关于电磁波的说法正确的是(　　)
A.频率越高的电磁波,波长越短
B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s
C.赫兹通过实验捕捉到电磁波,证实了麦克斯韦的电磁场理论
D.均匀变化的电场激发变化的磁场,空间将产生电磁波
答案　AC
解析　根据公式c＝λf可知,频率越高的电磁波,波长越短,故A正确;电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s,故B错误;赫兹通过实验捕捉到电磁波,证实了麦克斯韦的电磁场理论,故C正确;均匀变化的电场激发稳定的磁场,空间不会产生电磁波,故D错误。
10.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,那么当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时,电容器的最大电容与最小电容之比为(　　)
A.3∶1 B.9∶1
C.6∶1 D.27∶1
答案　B
解析　最长波长是最短波长的3倍,根据公式c＝λf可知,最长波长和最短波长对应的波的频率之比为1∶3,由f＝,可知电容与频率的平方成反比,故电容器的最大电容与最小电容之比为9∶1,B正确。
培优加强练
11.(2026·浙江绍兴期中)有一半径为R、截面积不计的橡胶圆环,环上均匀分布一定数量的同种电荷,每个电荷电荷量大小为q。让圆环以垂直环面且过圆心的直线为轴开始转动,其ω－t图像如图所示。已知t0之前ω－t为正弦图像,t0之后角速度大小恒定为ω0,此时圆环上的等效电流为I。下列说法正确的是(　　)
A.圆环上负电荷的总数N＝,t0之前圆环能够产生电磁波
B.圆环上负电荷的总数N＝,t0之前圆环能够产生电磁波
C.圆环上负电荷的总数N＝,t0之前圆环不能产生电磁波
D.圆环上负电荷的总数N＝,t0之前圆环不能产生电磁波
答案　A
解析　t0之后,圆环转动的周期为T＝,电流为I＝,联立解得N＝,t0之前ω－t为正弦图像,则圆环转动的周期也随时间周期性变化,则产生的电流也随时间周期性变化,产生的磁场也随时间周期性变化,圆环能够产生电磁波,故A正确。(共51张PPT)
第2节　电磁场与电磁波
第3节　无线电波的发射和接收
第四章　电磁振荡与电磁波
1.知道电磁场的概念及产生的原理。
2.知道有效发射电磁波的两个条件。
3.了解无线电波的特点及传播规律。
4.了解调制(调幅、调频)、电谐振、调谐、解调在电磁波发射、接收过程中的作用。
学习目标
目 录
00ONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　无线电波的发射和接收
知识点一　电磁场与电磁波
知识点一　电磁场与电磁波
一、电磁场
1.变化的磁场产生电场
(1)实验基础:如图所示,在变化的磁场中放一个闭合电路,电路里就会产生__________。
(2)麦克斯韦的见解:电路里能产生感应电流,是因为变化的______产生了电场,电场促使导体中的自由电荷做定向运动。
(3)实质:变化的______产生了电场。
感应电流
磁场
磁场
2.变化的电场产生磁场
麦克斯韦假设:既然变化的磁场能产生电场,那么变化的电场也会在空间产生______,跟闭合电路是否存在无关。
3.变化的电场和磁场总是____________,形成一个不可分割的统一的_________。
磁场
相互联系
电磁场
二、电磁波
1.电磁波的产生:变化的______和______交替产生,由近及远地向周围传播,形成电磁波。
2.电磁波的特点
(1)电磁波是______,在传播方向上的任一点,E和B彼此______且均与传播方向______。如图所示。
电场
磁场
横波
垂直
垂直
(2)电磁波的传播_________介质,在真空中电磁波的传播速度跟光速相同,即v真空＝c＝3.0×108 m/s。
(3)电磁波具有波的共性,能产生______、______、反射、折射和______等现象,电磁波也是传播能量的一种形式。
(4)电磁波波速c、波长λ及频率f之间的关系为________。
(5)______通过实验证实了电磁波的存在。
不需要
干涉
衍射
偏振
c=λf
赫兹
【思考】
1.如图所示的实验装置,当接在高压感应圈上的两金属球间有电火花时,导线环上两小球间也会产生电火花,这是为什么 这个实验证实了什么
提示　当A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场,这种变化的电磁场以电磁波的形式传播到导线环时,在导线环中激发出感应电动势,使导线环上两小球间也产生电火花,说明导线环接收了电磁波,这个实验证实了电磁波的存在。
2.如图所示,某同学正在回答神舟十号航天员王亚平的问题,请问她们的通话是通过机械波进行的还是通过电磁波进行的 为什么
提示　电磁波。因为机械波的传播离不开介质,而电磁波可以在真空中传播。
例1 (多选)关于电磁场的理论,下列说法正确的是(　　)
A.变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B.变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的
C.均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的
D.振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场
解析　变化的电场产生磁场有两层含义:①均匀变化的电场产生恒定的磁场。②非均匀变化的电场产生变化的磁场。振荡的电场产生同频率的振荡磁场。均匀变化的磁场产生恒定的电场,故B、D正确,A、C错误。
BD
总结提升　对麦克斯韦电磁场理论的理解
例2 (2026·四川成都高二月考)关于电磁振荡和电磁波,下列说法正确的是(　　)
B
A.电磁波和机械波的传播都需要介质
B.如图甲所示的磁场能产生电磁波
C.红外线的衍射能力比X射线的衍射能力弱
D.图乙所示的电磁振荡电路,电容器刚要放电时,线圈中的电流最大
解析　电磁波的传播不需要介质,机械波的传播需要介质,故A错误;根据麦克斯韦电磁场理论可知,正弦式交变磁场能够产生同频率的正弦式交变电场,正弦式交变电场能够产生同频率的正弦式交变磁场,交变磁场与交变电场交替产生,形成电磁波,可知,如图甲所示的磁场能产生电磁波,故B正确;红外线的波长大于X射线的波长,则红外线的衍射能力比X射线的衍射能力强,故C错误;电容器刚要放电时,电场能最大,磁场能最小,则线圈中的电流最小,故D错误。
训练1 下列装置或电器不是应用电磁波工作的是(　　)
D
解析　射电望远镜是通无线电波来接收信号的,是利用电磁波工作,故A错误;收音机是通过无线电波来接收信号的,是利用电磁波工作,故B错误;微波炉利用微波加热食物,其所用的微波也是电磁波,故C错误;电熨斗利用电流的热效应工作,不是利用电磁波工作,故D正确。
知识点二　无线电波的发射和接收
一、无线电波的发射
1.要有效地向外发射电磁波,振荡电路必须具有的两个特点
(1)要有_________的振荡频率。频率越___,振荡电路发射电磁波的本领越大,如果是低频信号,要用高频信号运载才能将其更有效地发射出去。
(2)采用______电路。可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间,如图所示。
足够高
高
开放
2.开放电路
实际应用中的开放电路,线圈的一端用导线与______相连,这条导线叫作地线;线圈的另一端与高高地架在空中的______相连。
3.调制
(1)概念:把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上,使载波随各种______而改变。
大地
天线
信号
(2)调制的分类
①调幅(AM):使高频电磁波的______随信号的强弱而改变的调制技术,如图所示。
振幅
②调频(FM):使高频电磁波的______随信号的强弱而改变的调制技术,如图所示。
频率
二、无线电波的接收
1.接收原理:电磁波在传播时如果遇到______,会使导体中产生感应电流,空中的导体可以用来接收电磁波,这个导体就是____________。
2.接收方法
(1)电谐振:当接收电路的固有频率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,这种现象叫作电谐振,相当于机械振动中的______。
(2)调谐:使接收电路产生电谐振的过程。
(3)解调:把声音或图像信号从___________中还原出来的过程,这个过程也是调制的逆过程。调幅波的解调也叫检波。
导体
接收天线
相同
共振
高频电流
3.电视广播的发射和接收
(1)电视广播信号是一种无线电信号,实际传播中需要通过载波将信号调制成______信号再进行传播。
(2)高频电视信号的三种传播方式:地面_________传输、有线网络传输以及______传输。
(3)电视信号的接收:电视机接收到的高频电磁波信号经过______将得到的电信号转变为图像信号和伴音信号。
高频
无线电
卫星
解调
【思考】
1.如图,我们调节旋钮改变的是什么 调节的目的是什么
提示　调节旋钮改变的是可变电容器的电容,可以改变调谐电路的频率,使它跟要接收的电台发出的电磁波的频率相同,这个频率的电磁波在调谐电路里激起较强的感应电流,这样就选出了这个电台。
2.判断正误
(1)只要是电磁波信号,都可以直接用LC振荡电路进行发射。(　 　)
(2)频率越高,振荡电路发射电磁波的本领越大。(　 　)
(3)要有效地发射电磁波,振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间。(　 　)
(4)当接收电路的固有频率和电磁波频率相同时,出现电谐振现象。(　 　)
(5)要使电视机的屏幕上出现图像,必须将电视机接收到的无线电信号解调。(　 　)
√
×
√
√
√
例3 (多选)下列关于无线电广播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.经过调制后的电磁波在空间传播得更快
C.经过调制后的电磁波在空间传播的波长不变
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有效地传递出去
AD
解析　调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力,也就是把含有信息的低频信号加载到高频电磁波上,频率变大,即辐射能量的本领变强,易于向外发射,A正确;电磁波在空气中的波速接近光速,传播速度不变,B错误;根据v＝λf可知,传播速度不变,频率改变,则波长必然改变,C错误;要把电磁波有效地发射出去,必须有足够高的频率,经过调制之后的波具有较高频率,从而把我们要告知对方的信号有效地传递出去,D正确。
例4 (2026·浙江杭州高二月考)以下电路中,能够最有效发射电磁波的是(　　)
D
解析　有效发射电磁波要满足两个条件:一是振荡电路的频率足够高(频率公式f＝);二是振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的开放的空间中,即开放电路;D项中具备小电感、小电容,同时采用开放结构,最有效发射电磁波,故D正确。
调谐电路的调节,要特别注意以下问题
(1)调节方向:由题中情景准确判断出电路的固有频率应该调大还是调小。
(2)频率公式f＝,根据(1)中的调节方向,可进一步准确判定电容C和电感L是增大还是减小。
训练2 (多选)关于电磁波的发射和接收,下列说法正确的是(　　)
A.调制的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波上去,调制的方法有调幅和调频
B.在电磁波发射技术中,使载波随各种信号而改变的技术叫作调谐
C.要使电视机的屏上有图像,必须有解调过程
D.接收电磁波时,通过调制来使接收电路中出现电谐振现象
AC
解析　调制的作用是把低频信号加载到高频电磁波上去,如果使高频电磁波的振幅随低频信号的变化而变化,则是调幅,如果使高频电磁波的频率随低频信号的变化而变化,则是调频,A正确;在电磁波的发射技术中,使载波随各种信号而改变的技术叫作调制,B错误;将信号从电磁波上还原出来的过程称为解调,所以要使电视机的屏上有图像,必须有解调过程,C正确;当接收电路的固有频率等于电磁波的频率时,会在接收电路中发生电谐振现象,通过调谐来使接收电路中出现电谐振现象,D错误。
随堂对点自测
2
B
1.(电磁场与电磁波)关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是(　　)
A.任何磁场都能激发电场
B.变化的电场能激发磁场
C.电磁波传播时需要介质
D.电磁波是纵波,能产生偏振现象
解析　只有变化的磁场才能激发电场,故A错误;变化的电场能激发磁场,故B正确;电磁波传播不需要介质,故C错误;电磁波是横波,能产生偏振现象,故D错误。
ABC
2.(无线电波的发射)(多选)为了有效地把能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间,除了使用开放电路,还可以(　　 )
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.减少线圈的匝数
D.采用低频振荡电流
解析　使用开放电路和提高发射频率是提高电磁波发射能力的两种有效方法,由f＝、C＝可知,A、B、C正确,D错误。
C
3.(无线电波的接收)如图所示为电视接收过程示意图,其工作过程顺序正确的是(　　)
A.解调——放大——调谐——显示
B.调谐——放大——解调——显示
C.调谐——解调——放大——显示
D.放大——调谐——解调——显示
解析　电磁波的接收过程是调谐——解调——放大——显示,故C正确。
课后巩固训练
3
A
基础对点练
题组一　电磁场与电磁波
1.(2026·江苏无锡月考)下列关于电磁场和电磁波的说法正确的是(　　)
A.电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波
B.麦克斯韦提出了电磁场理论,并通过实验捕捉到了电磁波
C.电磁波的传播速度总是3×108 m/s
D.电磁波是一种物质,不能在真空中传播
解析　电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波,A正确;麦克斯韦提出了电磁场理论,赫兹通过实验捕捉到了电磁波,B错误;电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s,C错误;电磁波本身是一种物质,能在真空中传播,D错误。
BC
2.(多选)应用麦克斯韦电磁场理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场,下图是表示变化的场产生的另外的场)正确的是(　　)
解析　A图中的上图磁场是稳定的,由麦克斯韦电磁场理论可知,其周围空间不会产生电场,故A错误;B图中的上图是均匀变化的电场,应该产生稳定的磁场,下图的磁场是稳定的,故B正确;C图中的上图是周期性变化的磁场,它能产生同频率周期性变化的电场,当磁感应强度的变化率最大时,感应电场最强,故C正确;D图的上图是周期性变化的电场,在其周围空间产生周期性变化的磁场,当电场强度的变化率最大时,感应磁场应最强,故D错误。
A
3.(2026·山东潍坊高二月考)下列说法错误的是(　　)
A.根据麦克斯韦的电磁场理论,在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一定产生变化的电场
B.发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性LC电路
C.机械波和电磁波都能发生干涉和衍射现象
D.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播
解析　根据麦克斯韦的电磁场理论可知,变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场;均匀变化的电(磁)场只能产生恒定不变的磁(电)场,故A错误;发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性LC电路,故B正确;机械波和电磁波,都属于波,都能发生干涉和衍射现象,故C正确;机械波是机械振动在介质中的传播过程,必须依赖于介质,没有介质不能形成机械波;电磁波传播的是电磁场,而电磁场本身就是一种物质,不需要借助其他物质来传播,所以电磁波可以在真空中传播,故D正确。
D
题组二　无线电波的发射和接收
4.(2025·河北邯郸高二期中)关于无线电波的发射和接收,下列说法正确的是(　　)
A.无线电波发射时,应使信号产生电谐振
B.天线在接收到电磁波时,天线上不会产生感应电流
C.音频信号在发射时,调频是调制的唯一方法
D.要使电视机的屏上有图像,必须要有解调过程
解析　接收电路的固有频率与收到电磁波的频率相同时,才会产生电谐振,A错误;当电磁波到达天线时,由于电磁感应,天线中会产生相同频率的感应电流,B错误;调制的方法有调幅和调频,C错误;把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程称为调解,要使电视机的屏上有图像,必须要有解调过程,D正确。
AD
5.(多选)下列说法正确的是(　　)
A.当处于电谐振时,所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流
B.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
C.由调谐电路接收的感应电流,再经过耳机就可以听到声音了
D.由调谐电路接收的感应电流,再经过检波、放大,通过耳机才可以听到声音
解析　当处于电谐振时,所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流,只不过频率跟接收电路固有频率相等的电磁波,在接收电路中激发的感应电流最强。由调谐电路接收的感应电流,要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大,通过耳机才可以听到声音,故A、D正确,B、C错误。
B
6.(2026·浙江台州高二月考)无线电广播系统方框图如图所示,下列关于a、b装置说法正确的是(　　)
A.a是调制、b是调谐 B.a是调制、b是解调
C.a是调谐、b是解调 D.a是调谐、b是调制
解析　在无线电广播中,人们先将声音信号转换为电信号,然后将这些信号由高频电磁波带着向周围空间传播,可知a是调制。而在另一地点,人们利用接收机接收到这些电磁波后,又将其中的电信号还原成声音信号,可知b是解调,故B正确。
D
7.在如图所示的LC振荡电路中,已知线圈的电感不变,电容器为可调电容器,开始时电容器的电容为C0,要发生电谐振应使振荡电路的固有频率加倍。则电容器的电容应变为(　　)
A.4C0 B.2C0
C.C0 D.C0
解析　由题意,固有频率变为原来的2倍,即周期变为原来的,由T＝2π知,L不变,只有C＝C0时符合要求,D正确。
D
8.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,如图所示,甲是需要输送的低频信号,乙和丙是调制后的电磁波,则下列说法中正确的是(　　)
A.图甲低频信号可直接发射,且发射效率高
B.在电磁波的发射技术中,图中乙是调频波
C.在电磁波的发射技术中,图中丙是调幅波
D.通过电谐振可以把需要的电磁波接收下来
解析　图甲低频信号可直接发射,但发射效率低,故A错误;在电磁波的发射技术中,图中乙是调幅波,图中丙是调频波,故B、C错误;通过电谐振可以把需要的电磁波接收下来,故D正确。
AC
综合提升练
9.(多选)如图所示是我国500 m口径球面射电望远镜(FAST),它可以通过接收来自宇宙深处的电磁波,探索宇宙。现已经发现的脉冲星超过240颗,我国也因此成为世界上发现脉冲星数量最多的国家。下列关于电磁波的说法正确的是(　　)
A.频率越高的电磁波,波长越短
B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s
C.赫兹通过实验捕捉到电磁波,证实了麦克斯韦的电磁场理论
D.均匀变化的电场激发变化的磁场,空间将产生电磁波
解析　根据公式c＝λf可知,频率越高的电磁波,波长越短,故A正确;电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s,故B错误;赫兹通过实验捕捉到电磁波,证实了麦克斯韦的电磁场理论,故C正确;均匀变化的电场激发稳定的磁场,空间不会产生电磁波,故D错误。
B
10.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,那么当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时,电容器的最大电容与最小电容之比为(　　)
A.3∶1 B.9∶1 C.6∶1 D.27∶1
解析　最长波长是最短波长的3倍,根据公式c＝λf可知,最长波长和最短波长对应的波的频率之比为1∶3,由f＝,可知电容与频率的平方成反比,故电容器的最大电容与最小电容之比为9∶1,B正确。
A
培优加强练
11.(2026·浙江绍兴期中)有一半径为R、截面积不计的橡胶圆环,环上均匀分布一定数量的同种电荷,每个电荷电荷量大小为q。让圆环以垂直环面且过圆心的直线为轴开始转动,其ω－t图像如图所示。已知t0之前ω－t为正弦图像,t0之后角速度大小恒定为ω0,此时圆环上的等效电流为I。下列说法正确的是(　　)
A.圆环上负电荷的总数N＝,t0之前圆环能够产生电磁波
B.圆环上负电荷的总数N＝,t0之前圆环能够产生电磁波
C.圆环上负电荷的总数N＝,t0之前圆环不能产生电磁波
D.圆环上负电荷的总数N＝,t0之前圆环不能产生电磁波
解析　t0之后,圆环转动的周期为T＝,电流为I＝,联立解得N＝,t0之前ω－t为正弦图像,则圆环转动的周期也随时间周期性变化,则产生的电流也随时间周期性变化,产生的磁场也随时间周期性变化,圆环能够产生电磁波,故A正确。
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