高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册无线电波的发射、传播与接收课文内容ppt课件

这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册无线电波的发射、传播与接收课文内容ppt课件，共35页。PPT课件主要包含了知识点，随堂对点自测，ABC，课后巩固训练，ACD，BCD等内容，欢迎下载使用。
1.知道有效地发射电磁波的两个条件。2.了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电磁谐振在电磁波发射、接收过程中的作用。3.体会电磁波的应用对社会发展的推动作用。
知识点二　无线电波的传播和接收　无线电波与移 动互联网
知识点一　无线电波的发射
请同学们思考，在如图所示的普通LC振荡电路中能否有效地发射电磁波？
提示　在普通LC振荡电路中，电场主要集中在电容器两极板之间，磁场主要集中在电感线圈内部。在电磁振荡过程中，电场能和磁场能的相互转化主要是在电路内部完成的，辐射出去的能量很少，周围空间的电磁场很弱，不能有效地发射电磁波。
1.发射条件(1)振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的______空间中，才能有效地把电磁场的能量传播出去。(2)要有足够高的__________。2.载波：用来“运载”信号的高频等幅波。
3.电磁波的调制(1)定义：把传递的信号“加”到载波上的过程叫作调制。(2)两种调制方法①调幅：使高频振荡的______随信号而变。②调频：使高频振荡的______随信号而变。
【思考】 如何有效地发射电磁波？
例1 实际发射无线电波的过程如图甲所示，高频振荡器产生高频等幅振荡电流如图乙所示，人对着话筒说话时，产生的低频电流信号如图丙所示。则发射出去的电磁波图像应是(　　)
解析　使电磁波随各种信号而改变的技术，叫作调制。调制共有两种方法：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，即通过改变频率来实现信号加载，由各选项的图形可知，该调制波为调幅波，即发射信号的振幅随声音信号振幅的变化而变化。故B正确。
(1)无线电波的发射：由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需要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。(2)一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号，采用调幅波；电台的调频广播和电视中的伴音信号，采用调频波。　　　　
知识点二　无线电波的传播和接收　无线电波与移动互联网
移动通信的过程如图所示。思考问题：
(1)两个人在同一地点用手机通话时，信号是直接相互传播的吗？(2)采用哪种方式进行传播的？提示　(1)不是。两个人在同一地点用手机通话时，信号也要通过附近的基站传到总机，总机对信号处理后再传给基站发射出来，由另一部手机接收。不过此时两部手机共用一个基站。(2)移动通信中的电磁波信号采用直线传播的方式，所以要建设许多的基站。
1.无线电波的三种主要传播方式(1)地波：沿地球______空间传播的无线电波，适用于____波、____波和______波，____波和____波不宜用地波传播。(2)天波：依靠电离层的______来传播的无线电波。____波最适宜以天波的形式传播。(3)直线传播：沿______传播的电磁波叫作空间波或视波，适合于____波(又叫超短波)通信。卫星中继通信、卫星电视转播等也主要以空间波为传播途径。
2.无线电波的接收(1)电磁谐振：当振荡电路的固有频率与传播来的电磁波的频率______时，电路中激起的__________就最强。这种现象叫作电磁谐振，也称为电谐振。(2)调谐：使接收电路产生________的过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作调谐电路。
3.无线电波与移动互联网(1)要让手机与其他网络终端实现信息传递，就需要借助大型的固定无线电台来转接，这样固定的无线电台就是基站。(2)智能手机、平板电脑和个人计算机处理的信号都是用幅度恒定的脉冲电压来表示的数字信号，它包含二进制数据。
【思考】 1.无线电波的主要传播方式有哪些？提示　天波、地波和直线传播。2.电磁谐振应怎样理解？提示　相当于共振。
例2 (多选)调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号，要收到电信号，应(　　)A.增大调谐电路中线圈的匝数B.加大电源电压C.减少调谐电路中线圈的匝数D.将线圈中的铁芯取走
训练1 (多选)关于电磁波的传播，下列叙述正确的是(　　)A.电磁波频率越高，越易沿地面传播B.电磁波频率越高，越易沿直线传播C.电磁波在各种介质中传播波长恒定D.只要有三颗均匀分布的同步卫星在赤道上空传递微波，微波信号就可以传遍除两极等少部分地区外的世界各地
解析　由c＝λf可判定，电磁波频率越高，波长越短，衍射性越差，不宜沿地面传播，而跟光的传播相似，沿直线传播，故A错误，B正确；电磁波在介质中传播时，频率不变，而传播速度改变，由v＝λf，可判断波长改变，故C错误；由于同步卫星相对地面静止在赤道上空36 000 km高的地方，把它作为微波中继站，只要有三颗均匀分布的同步卫星，微波信号就可以传遍除两极等少部分地区外的世界各地，故D正确。
训练2 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；当我们调至某个频道时，调谐器将对相应的频率信号进行选择，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，就可看到相应频道的电视节目，解调器的作用是将输入信号中的音频及视频信号检出送给放大电路，故选项C正确，D错误。
1.(无线电波的发射)(多选)为了有效地把磁场的能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间。除了采用开放电路，还需要加上行之有效的办法是(　　 )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.减小线圈的匝数D.采用低频振荡电流
2.(无线电波的发射和传播)(多选)下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因说法正确的是(　　)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时波长才能不变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传递过去
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，在传播速度不变的情况下，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，经过调制之后的电磁波具有较高频率，从而把我们要告知对方的信号有效地传递出去，D正确。
3.(无线电波的接收)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(　　)
题组一　无线电波的发射1.(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.必须使信号产生电磁谐振C.必须把传输信号加到高频电流上D.必须使用开放回路
解析　电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制，并把传输信号加到高频电流上。为了有效地向外发射电磁波，必须使电路开放，故A、C、D正确；产生电磁谐振的过程是在接收电路中，B错误。
题组二　无线电波的传播和接收　无线电波与移动互联网2.(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
解析　无线电波在传播过程中，遇到障碍物就会被吸收一部分，遇到导体，会在导体内产生感应电流(同频率的振荡电流)，故选项A错误，B正确；波长越短的电磁波，传播方式越接近直线传播，移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段，故选项C、D正确。
3.某同学自己绕制天线线圈，制作一个简单的收音机，用来收听中波的无线电广播，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300 m、397 m、566 m的无线电波，下列说法正确的是(　　)A.使接收电路产生电谐振的过程叫作调制B.在电磁波发射技术中，只有调频这种调制方式C.为更好接收波长为300 m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到1 MHzD.为了能收到频率最高的中波电台，应增加线圈的匝数
4.收音机中的调谐电路线圈的自感系数为L，要想接收波长是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)(　　)
5.(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作调制，调制分调幅和调频两种，如图所示有甲、乙两幅图，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，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，如果采用如图丙所示的电路，图中虚线框a和b内只有一个电容器或电感线圈，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，图中甲是调幅波B.在电磁波的发射技术中，图中乙是调幅波C.图丙中a是电容器，用来通高频阻低频，b是电感线圈，用来阻高频通低频D.图丙中a是电感线圈，用来阻交流通直流，b是电容器，用来阻高频通低频
解析　调幅是通过改变电磁波的振幅来实现信号加载，故图甲为调幅波，调频是通过改变电磁波的频率来实现信号加载，故图乙为调频波，A正确，B错误；在交流电路中，电容器通高频阻低频，电感线圈通低频阻高频，元件a要让高频信号通过，阻止低频信号通过，故元件a是电容较小的电容器，元件b要让低频信号通过，阻止高频信号通过，故元件b是电感线圈，故C正确，D错误。
6.某收音机接收电磁波的波长范围在577 m和182 m之间，该收音机LC回路的可变电容器的动片全部旋出时，回路总电容为39 pF，试分析(计算结果保留3位有效数字)：(1)动片全部旋出时，对应收音机接收电磁波的波长为多大？此LC回路的线圈的自感系数为多少？(2)该收音机LC回路的可变电容器的动片完全旋入时，电容器的电容为多大？
答案　(1)182 m　0.239 mH　(2)392 pF
动片完全旋出时，电容器极板正对面积最小，对应电容器的电容最小，因此，接收电磁波的波长最小，为λmin＝182 m
此时电容器的电容为Cmin＝39 pF
代入数据可求出L＝0.239 mH。
7.科学技术是一把双刃剑。电磁波的应用也是这样。它在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用——电磁污染。频率超过0.1 MHz的电磁波的强度足够大时，就会对人体构成威胁。按照有关规定，人体所受到的电磁辐射强度(即单位时间内垂直通过单位面积的电磁波的能量)不得超过某一规定值Ie。已知某无线通信设备发射电磁波的功率为P，设该通信设备向四面八方均匀地发射电磁波，且电磁波在传播过程中无能量损失。由数学知识可知，球面的面积S＝4πr2(式中r为球半径)，球半径与球面总是垂直的。根据上述资料，可估算出人体到该通信设备发射电磁波处的安全距离至少应为多少时，人体所受的电磁辐射强度才不会超过规定值？