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选择性必修二第四章第3节、第4节：无线电波的发射和接收 、电磁波谱 学案
预习案
【自主学习】
阅读教材78-84页，思考下列问题：
1.要有效发射电磁波，振荡电路必须具有哪两个特点？
2.无线电波的发射和接收主要经过哪几个环节？
3.说说电磁波从长到短排列的主要波段名称依次是什么？
【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。）
课堂案
【合作探究一】在如图所示的电路中，C1＝200 pF，L1＝40 μH，L2＝160 μH，怎样才能使回路2与回路1发生电谐振？发生电谐振的频率是多少？
【合作探究二】有波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波同时传向收音机的接收天线，当把收音机的调谐电路的频率调到756 kHz时，
(1)哪种波长的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强？
(2)如果想接收到波长为290 m的无线电波，应该把调谐电路中可变电容器的动片旋进一些还是旋出一些？
【进阶闯关检测】
A类基础关
1．(多选)简单的、比较有效的电磁波的发射装置，至少应具备以下电路中的(　　)
A．调谐电路 B．调制电路 C．高频振荡电路 D．开放电路
2．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视台信号，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
3．一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，其中一组是用细线密绕匝数多的线圈，另一组是用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
4．(多选)图中甲为一个调谐接收电路，图乙、图丙、图丁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
5．(多选)关于电磁波，下列说法中正确的有(　　)
A．能在真空中传播 B．能被人眼直接观察到
C．红外线可以用来灭菌消毒 D．机场安检使用X射线可以窥见行李箱内的物品
6．下列关于电磁波的特性和应用，说法正确的是(　　)
A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，在医学上常用来透视人体
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是γ射线，最容易用来观察衍射现象
D．紫外线和X射线都可以使照相底片感光
B类能力关
7．关于电磁波的发射与接收，下列说法正确的是(　　)
A．调频与调幅都是用高频载波发送信号，原理相同，无本质区别
B．解调是将低频信号加载到高频电磁波上进行发射传送的过程
C．调谐就是将接收电路的振幅调至与电磁载波的振幅相同的过程
D．由调谐电路接收的感应电流，再经过解调、放大，通过耳机才可以听到声音
8．一台收音机的收音过程至少要经过哪两个过程(　　)
A．调幅和检波 B．调制和检波 C．调谐和解调 D．调谐和调幅
9．收看某个频道播放的电视节目具体是由下列哪个单元电路决定的(　　)
A．接收天线 B．调制器 C．调谐器 D．解调器
10．间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标。这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车队离开，也瞒不过它。这种遥感照相机敏感的电磁波属于(　　)
A．可见光波段 B．红外波段 C．紫外波段 D．X射线波段
11．电磁波是一个很大的家庭，有的波长长，有的波长短，不同波长的电磁波在生活中有不同的应用，下列关于电磁波的应用的说法正确的是(　　)
A．微波炉是利用可见光来加热食物的
B．紫外线消毒柜利用紫外线灭菌消毒
C．可以在飞机或人造地球卫星上用红外线遥感勘测地热、监视森林火情
D．X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官
12．关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是(　　)
A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的
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
13．下列说法中符合实际的是(　　)
A．医院里常用X射线对病房和手术室消毒
B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒
C．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力
D．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力
C类综合关（选做）
14．为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，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
15．在收音机的调谐电路中，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. B. C. D.
16．下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。请将相应的字母填写在运用这些现象的医疗器械后面的横线上。
(1)X光机，________；(2)紫外线灯________；
(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用________。
A．光的全反射 B．紫外线具有很强的荧光作用
C．紫外线具有杀菌消毒作用 D．X射线有很强的贯穿能力
E．红外线具有显著的热效应 F．红外线波长较长，易发生衍射
参考答案：
【合作探究一】解析　发生电谐振时两电路的固有频率相同。为使回路发生电谐振，可以改变可变电容器C2，使f2＝f1，
即＝
C2＝＝ pF＝50 pF。
发生电谐振时的频率
f1＝≈1.78×106 Hz＝1.78 MHz。
答案　改变可变电容器C2的电容，使得C2为50 pF　1.78 MHz
【合作探究二】解析　(1)根据公式f＝，设波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波的频率分别为f1、f2、f3，则有
f1＝＝ ≈1 034 kHz
f2＝＝ ≈756 kHz
f3＝＝ ≈530 kHz
所以波长为397 m的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强。
(2)要接收波长为290 m的无线电波，应增大调谐电路的固有频率，因此，应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些。
答案　(1)波长为397 m的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强　(2)旋出一些
A类基础关
1．(多选)简单的、比较有效的电磁波的发射装置，至少应具备以下电路中的(　　)
A．调谐电路 B．调制电路 C．高频振荡电路 D．开放电路
解析　比较有效的发射电磁波的装置应该有调制电路、高频振荡电路和开放振荡电路。调制电路是把需要发射的信号装载在高频电磁波上才能发射出去，高频振荡电路能产生高频电磁波，开放振荡电路能把电磁波发送的更远。而调谐电路是在接收端需要的电路。故B、C、D三项正确。
答案　BCD
题组　电磁波的接收
2．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视台信号，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
解析　室外天线处于变化的电磁场中，天线中产生了感应电流，此电流通过馈线输送给LC电路。此电流中各电视台信号激起的电流均存在，但只有频率与调谐电路的固有频率相等的信号对应的电流最强，然后再通过解调处理输入给后面的电路，故A正确，B、C、D均错误。
答案　A
3．一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，其中一组是用细线密绕匝数多的线圈，另一组是用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
解析　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f＝，可知电感越大，回路固有频率越小，可排除C选项；根据c＝fλ，可知频率越小，波长越大，可知A选项是正确的。
答案　A
4．(多选)图中甲为一个调谐接收电路，图乙、图丙、图丁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
解析　L1中由于电磁感应，产生的感应电动势的图像同乙图相似，但是由于L2和D串联，所以当L2的电压与D反向时，电路不通，因此这时L2没有电流，所以L2中的电流图像应是丙图。高频部分通过C2，通过耳机的电流如同丁图中的i3，只有低频的音频电流，故选项A、C、D正确。
答案　ACD
5．(多选)关于电磁波，下列说法中正确的有(　　)
A．能在真空中传播
B．能被人眼直接观察到
C．红外线可以用来灭菌消毒
D．机场安检使用X射线可以窥见行李箱内的物品
解析　电磁波的传播不需要介质，故选项A正确；电磁波中的可见光部分能被人眼直接观察到，其他波谱成分没有视觉感应，故选项B错误；红外线热效应明显，紫外线可以用来灭菌消毒，故选项C错误；X射线具有很强的穿透本领，在机场等地进行安全检查时，X射线可以轻而易举地探测到箱内的物品，故选项D正确。
答案　AD
6．下列关于电磁波的特性和应用，说法正确的是(　　)
A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，在医学上常用来透视人体
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是γ射线，最容易用来观察衍射现象
D．紫外线和X射线都可以使照相底片感光
解析　电磁波具有能量，紫外线和X射线都能使底片感光，红外线穿透本领很小，不能用来透视人体，过强的紫外线照射人体时有害健康，γ射线波长最短最不易衍射，故D正确。
答案　D
B类能力关
7．关于电磁波的发射与接收，下列说法正确的是(　　)
A．调频与调幅都是用高频载波发送信号，原理相同，无本质区别
B．解调是将低频信号加载到高频电磁波上进行发射传送的过程
C．调谐就是将接收电路的振幅调至与电磁载波的振幅相同的过程
D．由调谐电路接收的感应电流，再经过解调、放大，通过耳机才可以听到声音
解析　调频与调幅一种是改变载波频率，一种是改变载波振幅，原理不同，选项A错误；解调是接收电磁波过程中的步骤，选项B错误；调谐是将接收电路的固有频率调至与载波的频率相同的过程，选项C错误；由调谐电路接收的感应电流，要再经过解调(调制的逆过程)、放大，通过耳机才可以听到声音，选项D正确。
答案　D
8．一台收音机的收音过程至少要经过哪两个过程(　　)
A．调幅和检波 B．调制和检波 C．调谐和解调 D．调谐和调幅
解析　收音机是接收电路，要接收声音信号。至少要经过调谐和解调两个过程，C项正确。
答案　C
9．收看某个频道播放的电视节目具体是由下列哪个单元电路决定的(　　)
A．接收天线 B．调制器 C．调谐器 D．解调器
解析　接收天线负责接收信号，但它不能选择信号，故选项A错误；调制器的作用是将音频及视频信号加载到高频信号中，故选项B错误；当我们调至具体频道时调谐器将向对应的频率信号进行调谐，使这一频率的电磁波产生的感应电流达到最大，然后输送给解调器，这样我们就可看到相应频道的电视节目，故选项C正确；解调器的作用是将输入的信号中的音频及视频信号检出送给放大电路，故选项D错误。
答案　C
10．间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标。这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车队离开，也瞒不过它。这种遥感照相机敏感的电磁波属于(　　)
A．可见光波段 B．红外波段 C．紫外波段 D．X射线波段
解析　所有的物体都能发出红外线，热的物体的红外线辐射比冷的物体的强，间谍卫星上装的遥感照相机，实际上是红外线探测器，它能在较冷的背景上探测出较热物体的红外线辐射，这是红外线摄影的基础。再者，红外线波长比其他波(如可见光、紫外线、X射线)的长，衍射显著有较好的穿透云雾的能力，故B项正确。而其他选项的电磁波不具备以上特点，故A、C、D三项错误。
答案　B
11．电磁波是一个很大的家庭，有的波长长，有的波长短，不同波长的电磁波在生活中有不同的应用，下列关于电磁波的应用的说法正确的是(　　)
A．微波炉是利用可见光来加热食物的
B．紫外线消毒柜利用紫外线灭菌消毒
C．可以在飞机或人造地球卫星上用红外线遥感勘测地热、监视森林火情
D．X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官
解析　微波炉是用微波来加热食物的，A错误；紫外线具有很强的消毒作用，可制作消毒柜，B正确；可以在飞机或人造地球卫星上利用红外线遥感勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮，C正确；X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官是否有病变，如医院用X射线拍片子，D正确。
答案　BCD
12．关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是(　　)
A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的
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
解析　要有效地发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射，A错误；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波，B正确；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，C正确；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调制信号中取出来，否则就不能显示，故D正确。
答案　BCD
13．下列说法中符合实际的是(　　)
A．医院里常用X射线对病房和手术室消毒
B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒
C．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力
D．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力
解析　紫外线具有杀菌、消毒的作用，X射线穿透能力较强，因此医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，用X射线透视人体；在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用射线的衍射能力较强，容易透过云雾烟尘，因而用波长较长的红外线，所以答案为B、D。
答案　BD
C类综合关（选做）
14．为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，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
解析　要增大无线电台向空间发射无线电波的能力，必须提高其振荡频率，由f＝知，可减小L或C以提高f。要减小L可采取减少线圈匝数，向外抽或抽出铁芯的办法，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，故选项B正确，选项A、C、D错误。
答案　B
15．在收音机的调谐电路中，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. B.
C. D.
解析　由c＝λf得接收到的频率f＝＝，解得C＝，故选项D正确。
答案　D
16．下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。请将相应的字母填写在运用这些现象的医疗器械后面的横线上。
(1)X光机，________；
(2)紫外线灯________；
(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用________。
A．光的全反射
B．紫外线具有很强的荧光作用
C．紫外线具有杀菌消毒作用
D．X射线有很强的贯穿能力
E．红外线具有显著的热效应
F．红外线波长较长，易发生衍射
解析　(1)X光机是用来透视人体内的器官的，因此需要具有较强穿透能力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了X射线。
(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用。
(3)理疗医用“神灯”又称红外线灯，主要用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快。
答案　(1)D　(2)C　(3)E

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