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4.3 无线电波的发射和接收
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 无线电波的发射 1
题型2 无线电波的接收 4
题型3 电视广播的发射和接收 8
【能力培优练】 10
【重难题型讲解】
题型1 无线电波的发射
1、要有效地发射电磁波，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，发射电磁波的本领越大。
（2）振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，因此采用开放电路。
2、由闭合电路变成开放电路：将电容器两个极板拉开，增大电容器极板间的距离，减小极板间的正对面积，从而使电场和磁场扩展到电容器的外部。这样的振荡电路叫作开放电路。开放电路甚至可以演化成为一条导线（图丙），这样就可以有效地把电磁波发射出去了。
3、地线和天线：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。
★特别提醒：这里描述的天线用于长波、中波、短波的无线电广播和通信。电视广播和微波通信的天线，在结构和原理上都与这种天线不同。
4、电磁波的调制：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术，调制分为调幅和调频。
（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方法。
（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方法。
调制 在电磁波发射技术中，使载波随各种信号面改变的技术。
调幅（AM） 使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制技术。
调频（FM） 使高频电磁波的颓率随信号的强弱而变的调制技术。
【探究归纳】无线电波发射需先用高频振荡电流作为载波，将信号调制到载波上，再通过开放电路将电磁波辐射出去。
【典例1-1】有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．电磁波在真空中不能传播
B．电磁波能传播信息，不能传播能量
C．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波
D．赫兹用实验证实了电磁波的存在
【答案】D
【详解】A．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播（如太阳光通过真空到达地球），故A错误；
B．电磁波既能传播信息（如通信），也能传播能量（如微波炉加热食物），故B错误；
C．根据麦克斯韦理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，无法形成电磁波；只有非均匀变化（如周期性振荡）的电磁场才能产生电磁波，故C错误；
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹通过实验首次证实了电磁波的存在，故D正确。
故选D。
【典例1-2】（多选）如图所示为无线电波实际发射过程的示意图，如图甲、乙、丙所示为发射过程产生的电流图像，关于这三种图像，下列说法中正确的是（　　）
A．图甲为高频振荡器产生的高频等幅振荡电流
B．图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号
C．图丙表示高频电磁波的振幅随信号的强弱而变
D．图丙表示高频电磁波的频率随信号的强弱而变
【答案】ABC
【详解】A．由图甲可知，振荡电流周期很小，则图甲为高频振荡器产生的高频等幅振荡电流，故A正确；
B．由图乙可知，振荡电流周期较大，则图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号，故B正确；
CD．由图丙可知，高频电磁波的振幅发生变化，高频电磁波的周期不变，则频率不变，故C正确，D错误。
故选ABC。
跟踪训练1实际发射无线电波如图所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示，人对话筒说话产生低频振荡如图乙所示，根据这两个图像，发射出去的电磁波图像应是图中的（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】高频振荡器产生高频等幅振荡，话筒结构是里边有碳膜电阻，它的阻值随压力变化而变化。当我们对着它说话时，空气对它的压力随着声音而变化，那么它的电阻也就随声音信号而变化，振荡电流的振幅也就随着声音信号而变化，这就是调制。它不但影响了正半轴，也影响了负半轴。
故选B。
跟踪训练2（多选）关于移动电话，下列说法中正确的是（　　）
A．随身携带的移动电话（手机）内，只有无线电接收装置， 没有无线电发射装置
B．随身携带的移动电话（手机）内，既有无线电接收装置， 又有无线电发射装置
C．两个携带手机的人，必须通过固定的基地台转接，才能相互通话
D．移动电话发射的是声波和电磁波
【答案】BC
【详解】AB．移动电话内既有无线电接收装置，又有无线电发射装置，故A错误，B正确；
C．由于移动电话发射功率小，因此必须通过固定的基地台转接，两个携带手机的人才能通话，故C正确；
D．移动电话发射的是电磁波，不是声波，故D错误。
故选BC。
跟踪训练3为了把需要传递的有用信号（如图像信号、声音信号等）加载到电磁波上发射出去，必须对振荡电流进行_____________（选填“调谐”“调制”或“解调”）；使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程，叫_____________（选填“调谐”“调制”或“解调”），也叫检波。
【答案】 调制 解调
【详解】[1]信息转化为电信号后，由于信号频率比较低不能直接用来发射，需要把传递的电信号“加载”到高频电磁波上，这就是调制；
[2]从经过调制的高频电流中“取出”调制电信号，这一过程叫解调或叫检波。
题型2 无线电波的接收
1、无线电波的接收
（1）当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象。
（2）使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。
（3）从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波．检波是调制的逆过程，也叫做解调。
2、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。
3、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。
(1)调谐：使接收电路产生电谐振的过程。
(2)解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程，调幅波的解调也叫检波。
★特别提醒 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感应电流的过程；解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程。
【探究归纳】无线电波的接收是通过调谐选择所需电磁波，经解调取出信号，再放大还原信息的过程。
【典例2-1】某同学自己绕制天线线圈，制作一个简单的收音机，用来收听中波无线电广播，初步制作后发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台，适当调整后，去户外使用，假设空间中存在波长分别为290m、397m、566m的无线电波，下列说法正确的是（　　）
A．为了能收到频率最高的中波电台，应增加线圈的匝数
B．为更好接收397m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到756kHz
C．使接收电路产生电谐振的过程叫做解调
D．为了能接收到长波，应把电路中电容器的电容调小一点
【答案】B
【详解】A．为了能收到频率最高的中波电台，应增大调谐电路的固有频率，根据
可知应减少线圈的自感系数，即减小线圈的匝数，故A错误；
B．为更好接收397m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到
故B正确；
C．使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，故C错误；
D．为了能接收到长波，即接收到频率更低的电磁波，根据
可知，应把电路中电容器的电容调大一点，故D错误。
故选B。
【典例2-2】（多选）如图甲所示是一个调谐接收电路，图乙中（a）、（b）、（c） 为电路中的电流随时间变化的图像，则（　　）
A．i1是L1中的电流图像 B．i1是L2中的电流图像
C．i2是L2中的电流图像 D．i3是流过耳机的电流图像
【答案】ACD
【详解】A．L1中的电流应为完整的波形，（a）图是完整的高频调幅电流，所以i1是L1中的电流图像，故A正确；
BC．L2中的波形在二极管的作用下为单向，则只有L1中的一半，（b）图是经二极管半波整流后的电流，所以i2是L2中的电流图像，故B错误，C正确；
D．流过耳机的电流为经C2的高频分流后的载波信号，故（c）图是通过耳机的低频电流，所以i3是流过耳机的电流图像，故D正确。
故选ACD。
跟踪训练1图甲为收音机中的调谐电路，图乙为一种LC振荡电路，下列有关说法正确的是（　　）
A．收音机为了接收更高频率的电磁波，需将甲图中电容器的电容调大
B．在甲图中，接收电路产生电谐振时，电路中产生的振荡电流最弱
C．乙图中某一时刻电流为顺时针方向且在减小，该时刻电容器上极板带负电
D．乙图中某一时刻线圈的自感电动势为最大值，该时刻电容器带电量也最大
【答案】D
【详解】A．当收音机中的LC振荡电路的频率等于要接收到的无线电波的频率时，才会产生电谐振，从而接收到该频率的电台信号，根据振荡电路的频率公式，收音机为了接收更高频率的电磁波，需将甲图中电容器的电容调小，故A错误；
B．产生电谐振时，电路中产生的振荡电流最强，故B错误；
C．若电流在减小，则为电容器的充电过程，又因为电流为顺时针方向，因此上极板应该带正电，故C错误；
D．若自感电动势最大，说明瞬间电流为零，则该时刻电容器充电完毕，则带电量最大，故D正确。
故选D。
跟踪训练2（多选）蓝牙设备使用无线电波连接传输数据。蓝牙设备包含一块小小的蓝牙模块以及支持连接的蓝牙无线电和软件。当两台蓝牙设备想要相互交流时，它们需要进行配对，蓝牙耳机接收信号发出声音，在接收电路必须经过下列过程中的（　　）
A．调幅 B．调频 C．调谐 D．解调
【答案】CD
【详解】接收电路必须通过调谐接收到载有信号的电磁波，再通过解调才能得到声音信号。
故选CD。
跟踪训练3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____________，空中的导体可以用来接收____________，这个导体就是接收天线。
（2）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____________，这种现象叫作____________，相当于机械振动中的____________。
①调谐：使接收电路产生电谐振的过程。
②解调：把声音或图像信号从____________电流中还原出来的过程。调幅波的解调也叫____________。
【答案】 感应电流 电磁波 相同 最强 电谐振 共振 电谐振 检波
【详解】（1）[1][2]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）[3][4][5][6]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。
①调谐：使接收电路产生电谐振的过程。
②[7][8]解调：把声音或图像信号从电谐振电流中还原出来的过程。调幅波的解调也叫检波。
题型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信号转变为图像信号和伴音信号。
【探究归纳】电视广播先将图像与声音信号调制到高频载波上发射，接收时经调谐、解调还原出视频和音频信号，再由显像管和扬声器还原成画面与声音。
【典例3-1】2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。神舟二十号载人飞船进入预定轨道后，与空间站“天和核心舱”成功对接。下列分析正确的是（　　）
A．火箭加速升空的过程中，机械能保持不变
B．航天员从地面到达空间站后惯性变小
C．空间站中的航天员是靠电磁波和地面控制中心取得联系的
D．飞船与空间站对接后，以飞船为参照物，空间站是运动的
【答案】C
【详解】A．火箭加速升空时，速度增大（动能增大），高度增加（重力势能增大），机械能增大，故A错误；
B．惯性仅由质量决定，航天员质量未变，惯性不变，故B错误；
C．太空为真空，电磁波可在真空传播，航天员通过电磁波与地面联系，故C正确；
D．对接后，飞船与空间站相对静止，以飞船为参照物，空间站静止，故D错误。
故选C。
【典例3-2】（多选）电磁波广泛应用于通信、能源、医学、军事、科研、工业、生活等领域，关于电磁波下列说法正确的是（ ）
A．激雷闪电的云层在发射电磁波
B．电磁脉冲炸弹是利用炸药爆炸毁坏目标发射电磁波的设备
C．隐形飞机对雷达隐身，它低空飞行时用肉眼也不能看见
D．微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输
【答案】AD
【详解】A．激雷闪电的云层在发射电磁波，故A正确；
B．电磁脉冲武器是一种专门用来干扰、破坏甚至摧毁敌人指挥、控制和电子系统的武器，可利用短时间产生强大的电磁场能破坏对方的电子电路、雷达、通信指挥系统，是介于常规武器和核武器之间的一种新型大规模电磁杀伤性武器。故B错误；
C．雷达不能检测到隐形飞机是因为它使用了吸波材料和吸波涂层。雷达的探测原理是发射和接收电磁波，通过计算时间差判定远方的目标，而吸波材料反射电磁波的能力很弱，所以敌方就不能发现。但它低空飞行时用肉眼能看见，故C错误；
D．微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输，故D正确。
故选AD。
跟踪训练1手机是当下使用最广泛的通讯工具。人们在使用手机时，经常通过Wi-Fi联网，有时也会通过蓝牙传输数据。Wi-Fi技术与蓝牙技术同属于短距离无线电技术，所使用的无线电波频率一般在2.4GHz附近。由此可知（　　）
A．Wi-Fi使用的无线电波是纵波，蓝牙使用的无线电波是横波
B．无论Wi-Fi还是蓝牙使用的无线电波都具有能量，都是一种客观存在的物质
C．蓝牙技术属于短距离无线电技术，其无线电波波长比可见光波长短
D．Wi-Fi使用的无线电波不会发生多普勒效应
【答案】B
【详解】A．无线电波属于电磁波，电磁波均为横波（电场与磁场方向垂直于传播方向），故Wi-Fi和蓝牙使用的无线电波均为横波，A错误。
B．电磁波具有能量，且电磁场是物质存在的一种形式。无论Wi-Fi还是蓝牙的无线电波均携带能量，属于客观物质，B正确。
C．无线电波频率为2.4 GHz，波长计算为
可见光波长范围为400~700 nm（），显然无线电波波长更长，C错误。
D．多普勒效应是波的普遍现象，只要波源与接收者有相对运动，频率就会变化。Wi-Fi的无线电波同样会发生多普勒效应，D错误。
故选B。
跟踪训练2（多选）2023年4月15日，神舟十五号航天员乘组进行了第四次出舱活动。在地面工作人员和舱内航天员邓清明的密切配合下，两名出舱航天员费俊龙、张陆圆满完成全部既定工作任务，安全返回问天实验舱。下列说法正确的是（　　）
A．地面工作人员发出指令的声音是由声带振动产生的
B．地面工作人员可以利用音色区分航天员
C．地面工作人员与舱内的航天员利用电磁波传递信息
D．舱外的两名航天员大声说话就能直接利用声波进行交流
【答案】ABC
【详解】A．声音的产生是由于声带的振动，A正确；
B．音色由发声体本身决定，利用音色可以区分航天员，B正确；
CD．声音的传播需要介质，太空中没有空气，所以航天员之间以及他们和地面的交流都需要通过电磁波传递信息，故C正确，D错误。
故选ABC。
跟踪训练3物质的存在有两种形态，一种是分子、原子等实物粒子，另一种则是______；物理学家______曾假设光传播需要一种特殊介质——以太：5G信号的波长______4G信号，5G基站覆盖范围______4G基站。（最后两空均选填“大于”或“小于”）
【答案】 场 惠更斯 小于 小于
【详解】[1]物质的存在有两种形态，一种是分子、原子等实物粒子，另一种则是场；
[2]物理学家惠更斯曾假设光传播需要一种特殊介质——以太；
[3][4]5G信号的频率大于4G信号，频率越高，波长越短，因此，5G信号的波长小于4G信号，由于波长越小，基站覆盖范围越小，可知5G基站覆盖范围小于4G基站。
【能力培优练】
1．2022年元旦，“天宫”空间站的三位航天员和京港澳青年学生进行“天地”对话，空间站与地面的信号通过电磁波传输。电磁波在真空中的速度为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【详解】电磁波在真空中的传播速度等于光速，其值约为。
故选D。
2．2025年3月21日20时50分，经过约7小时，神舟十九号乘组航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽密切协同，圆满完成第三次出舱活动。机械波和电磁波在通信中都扮演着至关重要的角色，在舱外时，宋令东、蔡旭哲进行语言交流时，必须通过头盔内的麦克风和耳机，这是因为（　　）
A．机械波传播慢，电磁波传播快
B．在舱外宇航员的声带无法振动
C．机械波在真空中不能传播，电磁波在真空中能传播
D．电磁波的传播距离比机械波远
【答案】C
【详解】A．机械波传播速度确实比电磁波慢，但在真空中机械波无法传播，故A错误；
B．宇航员在头盔内仍能振动声带发声，但声波无法在真空中传播，故B错误；
C．机械波需介质传播，真空无法传递声波；电磁波（如无线电波）可在真空中传播，因此需通过麦克风和耳机将声波转为电磁波传输，故C正确；
D．电磁波在真空中传播距离远，但题干核心是真空环境导致机械波无法传播，而非单纯距离问题，故D错误。
故选C。
3．关于电磁振荡、电磁波、电磁感应现象的四幅图像，以下说法正确的是（ ）

A．关于图1，分析发现振荡电路正在充电
B．关于图2，振荡电路变成开放电路，电磁波发射变得困难
C．关于图3，变化的磁场周围产生电场，跟闭合电路是否存在无关
D．关于图4，开关闭合时线圈有自感现象，开关断开时线圈没有自感现象
【答案】C
【详解】A．在图1所示的LC振荡电路中，电场方向向下，说明电容器上极板带正电，下极板带负电。磁场方向向下，根据右手螺旋定则，可知线圈中的电流方向为顺时针（从上往下看）。电流从电容器的正极板流出，流向负极板，因此电容器正在放电，故A错误；
B．图2振荡电路变成开放电路，电磁波发射变得容易，故B错误；
C．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场会在其周围产生电场，这种电场的存在与是否有闭合电路无关，故C正确；
D．关于图4，开关闭合、断开时线圈都有自感现象，故D错误。
故选C。
4．关于电视机在换台时，下列说法正确的是（　　）
A．电视机在换台时，改变的是电视台的发射频率
B．电视机在换台时，改变的是电视机的接收频率
C．电视机在换台时，改变的是电视台发射的电磁波的波速
D．电视机在换台时，改变的是电视机接收的电磁波的波速
【答案】B
【详解】AB．电视台的发射频率是固定的，不会因电视机换台而改变，电视机换台时，调整接收频率以匹配目标频道，故A错误，B正确；
CD．电磁波的波速由介质决定，在空气中恒定，不会因换台改变；电视机接收的电磁波波速同样由介质决定，不会因换台改变，故CD错误。
故选B。
5．某段时间内中继卫星向地球接收器发射了一种电磁波。当接收器的频率设置为f0时，接收到的能量最大，产生“电谐振”现象。则中继卫星发射的电磁波频率约为（　　）
A．f0 B．2 f0 C． D．
【答案】A
【详解】A．当接收器的固有频率与电磁波频率相同时发生电谐振，此时接收器频率设为，故卫星发射的电磁波频率为。
故选A。
6．下列关于电磁场、电磁波、电磁波谱的说法中正确的是（　　）
A．均匀变化的电场周围一定产生变化的磁场
B．电磁波谱按波长由长到短的顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线
C．电磁波可由恒定的电场或磁场产生
D．振荡电路只需有足够高的振荡频率就可以有效发射电磁波
【答案】B
【详解】A．根据麦克斯韦方程组，均匀变化的电场（如电场强度随时间线性变化）会产生恒定的磁场，而非变化的磁场，故A错误。
B．电磁波谱按波长由长到短的顺序为：无线电波（波长最长）、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线（波长最短），该描述符合标准电磁波谱分类，故B正确。
C．电磁波是由变化的电场和磁场相互激发产生的，恒定的电场或磁场无法形成电磁波，故C错误。
D．有效发射电磁波要求振荡电路不仅具有足够高的振荡频率，还需具备开放结构（如天线）以实现能量辐射，仅高频率不足以保证有效发射，故D错误。
故选B。
7．图甲为某车载收音机调台画面，收音机的调谐电路如图乙所示，图丙为调谐电路中接收到的感应电流i随时间t的变化规律。下列说法正确的是（　　）
A．图甲显示此时车上接收的是“调幅”信号
B．在t1~t2时间内，电容器C正在放电
C．收音机经过调谐后可以直接得到我们所需要的声音信号
D．若想接收“FM89.5”信号需要将可变电容器的电容减小
【答案】D
【详解】A．FM是调频的缩写，指通过改变载波频率来传输信号的调制方式，图甲显示此时车上接收的是“调频”信号，故A错误；
B．在t1~t2时间内，电流在减小，电容器所带电荷量在增加，电容器C正在充电，故B错误；
C．收音机经过调谐电路后必须经过调谐与解调才能够得到我们所需要的声音信号，故C错误；
D．由，若想接收“FM89.5”信号应增大接收频率，需要将可变电容器的电容减小，故D正确。
故选D。
8．（多选）我国自行研制的北斗卫星导航系统，是用时间测距方法进行导航定位。时间测距是通过定位卫星与用户间发出信号和接受信号的时间差计算出用户与卫星间的距离，通常导航信号传输使用电磁波。下列关于电磁波的说法中，正确的是（　　）
A．电磁波可以传递信息和能量，只能在介质中传播
B．无线电台利用LC电路形成振荡电流，从而发射电磁波
C．增大电容器的电容C，可以增大LC电路产生的电磁波频率
D．减小线圈的自感系数L，可以增大LC电路产生的电磁波频率
【答案】BD
【详解】A．电磁波可以传递信息和能量，既能够在介质中传播，也能够在真空中传播，故A错误；
B．无线电台利用LC电路形成振荡电流，根据麦克斯韦电磁理论可知，能够形成电磁波，从而发射电磁波，故B正确；
C．根据
可知，增大电容器的电容C，可以减小LC电路产生的电磁波频率，故C错误；
D．结合上述可知，减小线圈的自感系数L，可以增大LC电路产生的电磁波频率，故D正确。
故选BD。
9．（多选）利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，两天线同时都发出波长为和的两种无线电波。飞机降落过程中，当接收到和的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是（　　）
A．两种无线电波在空间的强弱分布稳定
B．导航利用了与两种无线电波之间的干涉
C．天线发出的两种无线电波强度必须一样
D．两种无线电波各自在空间的强弱分布不完全重合
【答案】AD
【详解】C．两列波叠加时对波的强度没有要求，故C错误；
AD．空间中某点加强与减弱取决于到两波源的距离差为半波长的奇、偶数倍。所以两种电波的波峰与波峰叠加最强分布是固定的，而且λ1≠λ2，所以无线电波各自在空间的强弱分布不重合，不过中垂线都是加强点，故AD；
B．由于无线电波以光速传播，根据知，波长不同，频率不同，所以两种无线电波之间不会发生干涉，故B错误；
故选AD。
10．（多选）有关下列四幅图的描述，说法正确的是（　　）
A．如图甲，是测量储罐中不导电液体高度的装置，当储罐中液面高度升高时，回路中振荡电流频率将减小
B．如图乙，是一种电感式微小位移传感器，当物体1向左移动时，线圈自感系数变小
C．如图丙，电容器中电场的能量正在增大
D．如图丁，生活中常用微波炉来加热食物，这是利用了红外线的热效应
【答案】AC
【详解】A．图甲中，不导电液体为电介质，储罐中液面高度升高时，介电常数增大，根据
可知，电容器得电容增大，结合LC振荡电路
可知，回路中振荡电流频率将减小，故A正确；
B．图乙中，当物体1向左移动时，铁芯插入的长度变大，线圈自感系数变大，故B错误；
C．由图丙可知，此过程电容器处于充电状态，电场能逐渐增大，磁场能转化为电场能，故C正确；
D．生活中的微波炉是利用微波加热的，而不是利用红外线的热效应加热的，故D错误。
故选AC。
11．（多选）图（a）所示，为无线门铃的发射器和接收器，图（b）为无线门铃的按键（发射器）内部电路简化图，匝的长方形导线框，单匝线框面积，处在垂直其所在平面向里的匀强磁场中，磁感应强度，、间接有一小指示灯。某次按压按键时，在0.4s内，线框有效面积变为，下列说法正确的是（ ）
A．发射器和接收器是通过声波传递信号的
B．本次按压过程中点的电势高于点的电势
C．本次按压过程，、间的平均电动势为
D．按住按键不动、间会产生稳定的电势差
【答案】BC
【详解】A．发射器和接收器是通过电磁波传递信号的，故A错误。
B．按压导致通过导线框的磁通量减少，根据楞次定律可知，线框中电流沿顺时针方向，点的电势高于点的电势，故B正确。
C．本次按压过程中，、两点间的平均电动势为
故C正确。
D．按住按键不动，通过导线框的磁通量不发生变化，、间电势差为零，故D错误。
故选BC。
12．（多选）黑匣子是分析飞机事故的重要装置。如图甲所示为搜索黑匣子的原理图，黑匣子以一定的频率自动发出信号，搜索人员利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号就能确定黑匣子的位置。若某时刻黑匣子中电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路如图乙所示。则下列关于LC电磁振荡电路的说法中正确的是（ ）
A．该时刻电容器的电荷量正在增加
B．该时刻线圈的自感电动势正在减少
C．若减小发射端线圈的自感系数L，则发射电磁波的频率增大
D．若减小发射端线圈的自感系数L，为了更好的接收到黑匣子发出的电磁波信号，则可在接收端减小可调电容器两极板间的距离
【答案】AC
【详解】AB．由图示磁场及安培定则可知，电路电流沿逆时针方向，电容器下板带正电，上板带负电，电容器正处在充电状态，电荷量正在增加，自感电动势正在增加，故A正确，B错误；
C．若减小发射端线圈的自感系数L，由则发射的电磁波频率变大，故C正确；
D．若减小发射端线圈的自感系数L，则发射的电磁波频率变大，为了更好的接收到黑匣子发出的电磁波信号，接收端频率变大，可调电容器使电容减小，由可知应增大可调电容器两极板间的距离，故D错误。
故选AC。
13．雷达是现代战争重要的军事装备。如图所示，若雷达向飞机发出的电磁波从发射到反射回来的时间为52μs（1μs=10-6s），电磁波的传播速度等于光速，此时飞机与雷达的距离为_____m。（光的速度是3×108m/s）
【答案】7800
【详解】电磁波的速度为
电磁波从射出到返回的时间为
由此可知，电磁波经过的路程为
电磁波走过的路程为飞机与雷达之间距离的二倍，因此飞机与雷达间的距离为
14．如图所示的电路中，变压器的原线圈连接在频率为f的交流电源上，电感为L的副线圈接一个适当的电容器成为LC振荡电路，这种振荡电路和机械振动中的________振动相类似，其振荡周期等于________。改变电容器的电容，当电容等于________时，振荡电流最强。
【答案】 受迫
【详解】[1][2][3]这种振荡电路和机械振动中的受迫振动相类似，其振荡周期等于。改变电容器的电容，可以改变LC振荡回路的固有频率，当固有频率与接收信号的频率相等时，发生电谐振，振荡电流最强，即
求得
15．过强的电磁辐射对人体有很大危害。为了确保安全，规定工作场所受电磁辐射强度Z（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过0.5W/m2。某无线电通讯设备的电磁辐射的功率为P=15kW，取π=3，求：
(1)请直接写出距离通讯设备为r处的电磁辐射强度Z的表达式（用P和r表示）；
(2)为了保证安全，人距离通讯设备至少多远？
【详解】（1）由题意可知
（2）将、代入到
解得
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4.3 无线电波的发射和接收
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 无线电波的发射 1
题型2 无线电波的接收 3
题型3 电视广播的发射和接收 5
【能力培优练】 6
【重难题型讲解】
题型1 无线电波的发射
1、要有效地发射电磁波，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，发射电磁波的本领越大。
（2）振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，因此采用开放电路。
2、由闭合电路变成开放电路：将电容器两个极板拉开，增大电容器极板间的距离，减小极板间的正对面积，从而使电场和磁场扩展到电容器的外部。这样的振荡电路叫作开放电路。开放电路甚至可以演化成为一条导线（图丙），这样就可以有效地把电磁波发射出去了。
3、地线和天线：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。
★特别提醒：这里描述的天线用于长波、中波、短波的无线电广播和通信。电视广播和微波通信的天线，在结构和原理上都与这种天线不同。
4、电磁波的调制：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术，调制分为调幅和调频。
（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方法。
（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方法。
调制 在电磁波发射技术中，使载波随各种信号面改变的技术。
调幅（AM） 使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制技术。
调频（FM） 使高频电磁波的颓率随信号的强弱而变的调制技术。
【探究归纳】无线电波发射需先用高频振荡电流作为载波，将信号调制到载波上，再通过开放电路将电磁波辐射出去。
【典例1-1】有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．电磁波在真空中不能传播
B．电磁波能传播信息，不能传播能量
C．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波
D．赫兹用实验证实了电磁波的存在
【典例1-2】（多选）如图所示为无线电波实际发射过程的示意图，如图甲、乙、丙所示为发射过程产生的电流图像，关于这三种图像，下列说法中正确的是（　　）
A．图甲为高频振荡器产生的高频等幅振荡电流 B．图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号
C．图丙表示高频电磁波的振幅随信号的强弱而变 D．图丙表示高频电磁波的频率随信号的强弱而变
跟踪训练1实际发射无线电波如图所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示，人对话筒说话产生低频振荡如图乙所示，根据这两个图像，发射出去的电磁波图像应是图中的（　　）
A． B． C． D．
跟踪训练2（多选）关于移动电话，下列说法中正确的是（　　）
A．随身携带的移动电话（手机）内，只有无线电接收装置， 没有无线电发射装置
B．随身携带的移动电话（手机）内，既有无线电接收装置， 又有无线电发射装置
C．两个携带手机的人，必须通过固定的基地台转接，才能相互通话
D．移动电话发射的是声波和电磁波
跟踪训练3为了把需要传递的有用信号（如图像信号、声音信号等）加载到电磁波上发射出去，必须对振荡电流进行_____________（选填“调谐”“调制”或“解调”）；使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程，叫_____________（选填“调谐”“调制”或“解调”），也叫检波。
题型2 无线电波的接收
1、无线电波的接收
（1）当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象。
（2）使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。
（3）从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波．检波是调制的逆过程，也叫做解调。
2、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。
3、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。
(1)调谐：使接收电路产生电谐振的过程。
(2)解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程，调幅波的解调也叫检波。
★特别提醒 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感应电流的过程；解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程。
【探究归纳】无线电波的接收是通过调谐选择所需电磁波，经解调取出信号，再放大还原信息的过程。
【典例2-1】某同学自己绕制天线线圈，制作一个简单的收音机，用来收听中波无线电广播，初步制作后发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台，适当调整后，去户外使用，假设空间中存在波长分别为290m、397m、566m的无线电波，下列说法正确的是（　　）
A．为了能收到频率最高的中波电台，应增加线圈的匝数
B．为更好接收397m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到756kHz
C．使接收电路产生电谐振的过程叫做解调
D．为了能接收到长波，应把电路中电容器的电容调小一点
【典例2-2】（多选）如图甲所示是一个调谐接收电路，图乙中（a）、（b）、（c） 为电路中的电流随时间变化的图像，则（　　）
A．i1是L1中的电流图像 B．i1是L2中的电流图像
C．i2是L2中的电流图像 D．i3是流过耳机的电流图像
跟踪训练1图甲为收音机中的调谐电路，图乙为一种LC振荡电路，下列有关说法正确的是（　　）
A．收音机为了接收更高频率的电磁波，需将甲图中电容器的电容调大
B．在甲图中，接收电路产生电谐振时，电路中产生的振荡电流最弱
C．乙图中某一时刻电流为顺时针方向且在减小，该时刻电容器上极板带负电
D．乙图中某一时刻线圈的自感电动势为最大值，该时刻电容器带电量也最大
跟踪训练2（多选）蓝牙设备使用无线电波连接传输数据。蓝牙设备包含一块小小的蓝牙模块以及支持连接的蓝牙无线电和软件。当两台蓝牙设备想要相互交流时，它们需要进行配对，蓝牙耳机接收信号发出声音，在接收电路必须经过下列过程中的（　　）
A．调幅 B．调频 C．调谐 D．解调
跟踪训练3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____________，空中的导体可以用来接收____________，这个导体就是接收天线。
（2）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____________，这种现象叫作____________，相当于机械振动中的____________。
①调谐：使接收电路产生电谐振的过程。
②解调：把声音或图像信号从____________电流中还原出来的过程。调幅波的解调也叫____________。
题型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信号转变为图像信号和伴音信号。
【探究归纳】电视广播先将图像与声音信号调制到高频载波上发射，接收时经调谐、解调还原出视频和音频信号，再由显像管和扬声器还原成画面与声音。
【典例3-1】2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。神舟二十号载人飞船进入预定轨道后，与空间站“天和核心舱”成功对接。下列分析正确的是（　　）
A．火箭加速升空的过程中，机械能保持不变
B．航天员从地面到达空间站后惯性变小
C．空间站中的航天员是靠电磁波和地面控制中心取得联系的
D．飞船与空间站对接后，以飞船为参照物，空间站是运动的
【典例3-2】（多选）电磁波广泛应用于通信、能源、医学、军事、科研、工业、生活等领域，关于电磁波下列说法正确的是（ ）
A．激雷闪电的云层在发射电磁波
B．电磁脉冲炸弹是利用炸药爆炸毁坏目标发射电磁波的设备
C．隐形飞机对雷达隐身，它低空飞行时用肉眼也不能看见
D．微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输
跟踪训练1手机是当下使用最广泛的通讯工具。人们在使用手机时，经常通过Wi-Fi联网，有时也会通过蓝牙传输数据。Wi-Fi技术与蓝牙技术同属于短距离无线电技术，所使用的无线电波频率一般在2.4GHz附近。由此可知（　　）
A．Wi-Fi使用的无线电波是纵波，蓝牙使用的无线电波是横波
B．无论Wi-Fi还是蓝牙使用的无线电波都具有能量，都是一种客观存在的物质
C．蓝牙技术属于短距离无线电技术，其无线电波波长比可见光波长短
D．Wi-Fi使用的无线电波不会发生多普勒效应
跟踪训练2（多选）2023年4月15日，神舟十五号航天员乘组进行了第四次出舱活动。在地面工作人员和舱内航天员邓清明的密切配合下，两名出舱航天员费俊龙、张陆圆满完成全部既定工作任务，安全返回问天实验舱。下列说法正确的是（　　）
A．地面工作人员发出指令的声音是由声带振动产生的
B．地面工作人员可以利用音色区分航天员
C．地面工作人员与舱内的航天员利用电磁波传递信息
D．舱外的两名航天员大声说话就能直接利用声波进行交流
跟踪训练3物质的存在有两种形态，一种是分子、原子等实物粒子，另一种则是______；物理学家______曾假设光传播需要一种特殊介质——以太：5G信号的波长______4G信号，5G基站覆盖范围______4G基站。（最后两空均选填“大于”或“小于”）
【能力培优练】
1．2022年元旦，“天宫”空间站的三位航天员和京港澳青年学生进行“天地”对话，空间站与地面的信号通过电磁波传输。电磁波在真空中的速度为（ ）
A． B． C． D．
2．2025年3月21日20时50分，经过约7小时，神舟十九号乘组航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽密切协同，圆满完成第三次出舱活动。机械波和电磁波在通信中都扮演着至关重要的角色，在舱外时，宋令东、蔡旭哲进行语言交流时，必须通过头盔内的麦克风和耳机，这是因为（　　）
A．机械波传播慢，电磁波传播快 B．在舱外宇航员的声带无法振动
C．机械波在真空中不能传播，电磁波在真空中能传播 D．电磁波的传播距离比机械波远
3．关于电磁振荡、电磁波、电磁感应现象的四幅图像，以下说法正确的是（ ）

A．关于图1，分析发现振荡电路正在充电
B．关于图2，振荡电路变成开放电路，电磁波发射变得困难
C．关于图3，变化的磁场周围产生电场，跟闭合电路是否存在无关
D．关于图4，开关闭合时线圈有自感现象，开关断开时线圈没有自感现象
4．关于电视机在换台时，下列说法正确的是（　　）
A．电视机在换台时，改变的是电视台的发射频率
B．电视机在换台时，改变的是电视机的接收频率
C．电视机在换台时，改变的是电视台发射的电磁波的波速
D．电视机在换台时，改变的是电视机接收的电磁波的波速
5．某段时间内中继卫星向地球接收器发射了一种电磁波。当接收器的频率设置为f0时，接收到的能量最大，产生“电谐振”现象。则中继卫星发射的电磁波频率约为（　　）
A．f0 B．2 f0 C． D．
6．下列关于电磁场、电磁波、电磁波谱的说法中正确的是（　　）
A．均匀变化的电场周围一定产生变化的磁场
B．电磁波谱按波长由长到短的顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线
C．电磁波可由恒定的电场或磁场产生
D．振荡电路只需有足够高的振荡频率就可以有效发射电磁波
7．图甲为某车载收音机调台画面，收音机的调谐电路如图乙所示，图丙为调谐电路中接收到的感应电流i随时间t的变化规律。下列说法正确的是（　　）
A．图甲显示此时车上接收的是“调幅”信号
B．在t1~t2时间内，电容器C正在放电
C．收音机经过调谐后可以直接得到我们所需要的声音信号
D．若想接收“FM89.5”信号需要将可变电容器的电容减小
8．（多选）我国自行研制的北斗卫星导航系统，是用时间测距方法进行导航定位。时间测距是通过定位卫星与用户间发出信号和接受信号的时间差计算出用户与卫星间的距离，通常导航信号传输使用电磁波。下列关于电磁波的说法中，正确的是（　　）
A．电磁波可以传递信息和能量，只能在介质中传播
B．无线电台利用LC电路形成振荡电流，从而发射电磁波
C．增大电容器的电容C，可以增大LC电路产生的电磁波频率
D．减小线圈的自感系数L，可以增大LC电路产生的电磁波频率
9．（多选）利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，两天线同时都发出波长为和的两种无线电波。飞机降落过程中，当接收到和的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是（　　）
A．两种无线电波在空间的强弱分布稳定
B．导航利用了与两种无线电波之间的干涉
C．天线发出的两种无线电波强度必须一样
D．两种无线电波各自在空间的强弱分布不完全重合
10．（多选）有关下列四幅图的描述，说法正确的是（　　）
A．如图甲，是测量储罐中不导电液体高度的装置，当储罐中液面高度升高时，回路中振荡电流频率将减小
B．如图乙，是一种电感式微小位移传感器，当物体1向左移动时，线圈自感系数变小
C．如图丙，电容器中电场的能量正在增大
D．如图丁，生活中常用微波炉来加热食物，这是利用了红外线的热效应
11．（多选）图（a）所示，为无线门铃的发射器和接收器，图（b）为无线门铃的按键（发射器）内部电路简化图，匝的长方形导线框，单匝线框面积，处在垂直其所在平面向里的匀强磁场中，磁感应强度，、间接有一小指示灯。某次按压按键时，在0.4s内，线框有效面积变为，下列说法正确的是（ ）
A．发射器和接收器是通过声波传递信号的
B．本次按压过程中点的电势高于点的电势
C．本次按压过程，、间的平均电动势为
D．按住按键不动、间会产生稳定的电势差
12．（多选）黑匣子是分析飞机事故的重要装置。如图甲所示为搜索黑匣子的原理图，黑匣子以一定的频率自动发出信号，搜索人员利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号就能确定黑匣子的位置。若某时刻黑匣子中电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路如图乙所示。则下列关于LC电磁振荡电路的说法中正确的是（ ）
A．该时刻电容器的电荷量正在增加
B．该时刻线圈的自感电动势正在减少
C．若减小发射端线圈的自感系数L，则发射电磁波的频率增大
D．若减小发射端线圈的自感系数L，为了更好的接收到黑匣子发出的电磁波信号，则可在接收端减小可调电容器两极板间的距离
13．雷达是现代战争重要的军事装备。如图所示，若雷达向飞机发出的电磁波从发射到反射回来的时间为52μs（1μs=10-6s），电磁波的传播速度等于光速，此时飞机与雷达的距离为_____m。（光的速度是3×108m/s）
14．如图所示的电路中，变压器的原线圈连接在频率为f的交流电源上，电感为L的副线圈接一个适当的电容器成为LC振荡电路，这种振荡电路和机械振动中的________振动相类似，其振荡周期等于________。改变电容器的电容，当电容等于________时，振荡电流最强。
15．过强的电磁辐射对人体有很大危害。为了确保安全，规定工作场所受电磁辐射强度Z（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过0.5W/m2。某无线电通讯设备的电磁辐射的功率为P=15kW，取π=3，求：
(1)请直接写出距离通讯设备为r处的电磁辐射强度Z的表达式（用P和r表示）；
(2)为了保证安全，人距离通讯设备至少多远？
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