新教材2023_2024学年高中物理第4章电磁振荡与电磁波分层作业23无线电波的发射和接收新人教版选择性必修第二册

第四章分层作业23　无线电波的发射和接收

A级 必备知识基础练

1.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(　　)

①调谐电路　②调制电路　③高频振荡电路　④开放振荡电路

A.①②③ B.②③④ 

C.①④ D.①②④

2.(多选)关于无线电波的发射过程,下列说法正确的是(　　)

A.必须对信号进行调制

B.必须使信号产生电谐振

C.必须把传输信号加到高频电流上

D.必须使用开放回路

3.如果收音机调谐电路是采用改变电容的方式来改变回路固有频率。当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时,则电容的最大电容与最小电容之比为(　　)

A.3∶1 B.9∶1 

C.1∶3 D.1∶9

4.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.手持移动电话与其他用户通话时,要靠较大的固定的无线电台转送

D.调谐就是将接收电路的振幅调至与电磁载波的振幅相同

5.(多选)关于调制器的作用,下列说法正确的是(　　)

A.调制器的作用是把低频声音信号加载到高频信号上去

B.调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的振幅上去

C.调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的频率上去

D.调制器的作用是将低频声音信号变成高频信号,再放大后直接发射出去

6.电台将播音员的声音转换成如图甲所示的电信号,再加载到如图乙所示的高频载波上,使高频载波的振幅随电信号改变(如图丙所示)。这种调制方式称为(　　)

A.调频 B.调谐

C.调幅 D.解调

7.(多选)(2023山东滨州高二月考)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

8. 如图所示,线圈L的自感系数为25 mH,电阻为零,电容器C的电容为40 μF,灯泡D的规格是“4 V　2 W”。开关S闭合后,灯泡正常发光,S断开后,LC中产生振荡电流。若从S断开开始计时,求:

(1)当t=×10-3 s时,电容器的右极板带何种电荷;

(2)当t=π×10-3 s时,LC回路中的电流大小。

B级 关键能力提升练

9.(2023山东泰安高二月考)在如图所示的电路中,C1=200 pF,L1=40 μH,L2=160 μH,C2为可变电容器,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?

10.LC振荡电路的电容C=556 pF,电感L=1 mH,若能向外发射电磁波,则其周期是多少?电容器极板所带电荷量从最大变为零,经过的最短时间是多少?

11.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?

12.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1×10-6 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。

分层作业23　无线电波的发射和接收

1.B　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。调制电路把需要发射的信号加载在高频电磁波上,信号才能发射出去,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射得更远。而调谐电路是接收端需要的电路。

2.ACD　电磁波的发射过程中,一定要对低频输入信号进行调制,用开放电路发射;为了有效地向外发射电磁波,必须把传输信号加到高频电流上,选项A、C、D正确。而产生电谐振的过程是在接收电路,选项B错误。

3.B　调谐电路固有频率f=,当接收电磁波的频率为f时,调谐电路发生电谐振,接收电磁波的波长λ==c·2π,可见λ与成正比,因为λmax∶λmin=3∶1,所以Cmax∶Cmin=9∶1,选项B正确。

4.C　调频与调幅都是用高频载波发送信号,但是原理不同,故A错误;解调是接收电磁波过程中的步骤,是将低频信号从高频载波信号中分离出来的过程,故B错误;手持移动电话与其他用户通话时,要靠较大的固定的无线电台转送,故C正确;调谐是将接收电路的频率调至与电磁波的频率相同,故D错误。

5.ABC　调制器的作用是把低频声音信号加载到高频振荡信号上去,如果高频信号的振幅随低频信号的变化而变化,则是调幅;如果高频信号的频率随低频信号的变化而变化,则是调频。由于低频信号不利于直接从天线发射,所以需要将低频信号加载到高频信号上去,选项A、B、C正确,D错误。

6.C　使载波随各种信号而改变的技术叫作调制,调制共有两种方式。一种是调幅,即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载;另一种是调频,即通过改变电磁波的频率来实现信号加载。由题意可知高频载波的振幅随电信号改变,所以调制方式为调幅,故选C。

7.AD　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,只不过频率跟谐振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、放大,通过耳机才可以听到声音,故A、D正确。

8.答案 (1)正电荷　(2)0.5 A

解析 (1)S断开后,LC中产生振荡电流,振荡周期为

T=2π=2πs=2π×10-3s,

则t=×10-3s=时,电容器充电完毕,右极板带正电荷。

(2)开关S闭合后,灯泡正常发光时电路中的电流I=A=0.5A,

当t=π×10-3s=时,LC回路中的电流达到反向最大,即I=0.5A。

9.答案 改变可变电容器C2的电容,使得C2为50 pF　1.78 MHz

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的电容,使f2=f1

即

解得C2=pF=50pF

发生电谐振时的频率

f1==1.78×106Hz=1.78MHz。

10.答案 4.68×10-6 s　1.17×10-6 s

解析 T=2π=2×3.14×s=4.68×10-6s,LC振荡电路周期即其发射的电磁波的周期,电容器极板上所带电荷量由最大变为零,经过的最短时间为,则t==1.17×10-6s。

11.答案 见解析

解析 (1)根据公式f=

得f1=Hz=1034kHz

f2=Hz=756kHz

f3=Hz=530kHz

所以波长为397m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290m的无线电波,应增大调谐电路的固有频率,可以减小电容C或电感L,因此,应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些。

12.答案 v=

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=。