4.3無線電波的發(fā)射和接收

課程標準物理素養(yǎng)

1.知道有效發(fā)射電磁波的

兩個條件.

2.了解無線電波的特點及物理觀念：了解調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧、解調(diào)、電諧振的概念及其相互關(guān)

傳播規(guī)律.系。

3.了解調(diào)制(調(diào)幅、調(diào)頻)、科學(xué)思維：能解釋無線電波發(fā)射、接收的過程。

電諧振、調(diào)諧、解調(diào)在電科學(xué)探究：了解電視廣播的發(fā)射與接收的原理與過程。

磁波發(fā)射、接收過程中的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：領(lǐng)會高頻電磁波在無線電發(fā)射與接收中的重要作用。

作用．

（一）課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識：

一、無線電波的發(fā)射

1．要有效地發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有的兩個特點：

(1)要有足夠高的振蕩頻率，頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大．

(2)振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，因此采用開放電路．

2．實際應(yīng)用中的開放電路，線圈的一端用導(dǎo)線與大地相連，這條導(dǎo)線叫作地線；線圈的另一端與高高地架

在空中的天線相連．

3．電磁波的調(diào)制：在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使載波隨各種信號而改變的技術(shù)．調(diào)制分為調(diào)幅和調(diào)頻．

(1)調(diào)幅(AM)：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變的調(diào)制方法．

(2)調(diào)頻(FM)：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變的調(diào)制方法．

二、無線電波的接收

1．接收原理：電磁波在傳播時如果遇到導(dǎo)體，會使導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，空中的導(dǎo)體可以用來接收電磁波，

這個導(dǎo)體就是接收天線．

2．電諧振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強，這種

現(xiàn)象叫作電諧振，相當(dāng)于機械振動中的共振．

(1)調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程．

(2)解調(diào)：把聲音或圖像信號從高頻電流中還原出來的過程．調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢波．

三、電視廣播的發(fā)射和接收

1．電視廣播信號是一種無線電信號，實際傳播中需要通過載波將信號調(diào)制成高頻信號再進行傳播．

2．高頻電視信號的三種傳播方式：地面無線電傳輸、有線網(wǎng)絡(luò)傳輸以及衛(wèi)星傳輸．

3．電視信號的接收：電視機接收到的高頻電磁波信號經(jīng)過解調(diào)將得到的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像信號和伴音信號．

【題型一】無線電波的發(fā)射

1．有效發(fā)射電磁波的條件

要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有的兩個特點：

(1)要有足夠高的振蕩頻率．頻率越高，振蕩電路發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大，如果是低頻信號，要用高頻信號

運載才能將其更有效地發(fā)射出去．

(2)采用開放電路．采用開放電路可以使振蕩電路的電磁場分散到盡可能大的空間，如圖．

2．調(diào)制

(1)概念：把要傳遞的信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，使載波隨各種信號而改變.

(2)調(diào)制的分類

①調(diào)幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而改變的調(diào)制技術(shù)，如圖所示．

②調(diào)頻：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而改變的調(diào)制技術(shù)，如圖所示．

【典型例題1】實際發(fā)射無線電波的過程如圖甲所示，高頻振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩如圖乙所示，人對著話

筒說話時產(chǎn)生低頻信號如圖丙所示．則發(fā)射出去的電磁波圖像應(yīng)是()

【答案】B

【解析】使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)，叫作調(diào)制．調(diào)制共有兩種方式：一種是調(diào)幅，即通過改變

電磁波的振幅來實現(xiàn)信號加載；另一種是調(diào)頻，即通過改變頻率來實現(xiàn)信號加載，由各選項的圖形可知，

該調(diào)制波為調(diào)幅波，即發(fā)射信號的振幅隨聲音信號振幅的變化而變化．故選B.

【對點訓(xùn)練1】1886年，赫茲做了如圖所示實驗，關(guān)于該實驗，以下說法正確的是（）

A．實驗證實了電磁波的存在

B．實驗證實了法拉第的電磁場理論

C．實驗可以說明電磁波是一種縱波

D．在真空環(huán)境下進行實驗，仍能觀察到明顯的火花放電

【答案】A

【解析】ABC．該實驗是赫茲用來發(fā)射和接收電磁波的實驗，不能說明電磁波是橫波還是縱波。之后進行了

一系列實驗觀察到電磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象，測出了電磁波在真空中的速度等于光

速證明了電磁波與光的統(tǒng)一性，才證實了麥克斯韋的電磁場理論。故A正確；BC錯誤；

D．實驗中火花放電是空氣被擊穿的現(xiàn)象，在真空環(huán)境下進行實驗，不能觀察到明顯的火花放電。故D錯誤。

故選A。

【題型二】無線電波的接收

1．無線電波的接收原理

利用電磁感應(yīng)在接收電路產(chǎn)生和電磁波同頻率的電流．

2．方法

(1)利用調(diào)諧產(chǎn)生電諧振，使接收電路的感應(yīng)電流最強．

(2)利用解調(diào)把接收電路中的有用信號分離出來．

(3)調(diào)諧和解調(diào)的區(qū)別：調(diào)諧就是一個選臺的過程，即選攜帶有用信號的高頻振蕩電流，在接收電路中產(chǎn)生

最強的感應(yīng)電流的過程；解調(diào)是將高頻電流中攜帶的有用信號分離出來的過程．

【典型例題2】如圖甲所示為收音機的調(diào)諧電路，改變可變電容器C的電容，進而改變調(diào)諧電路的頻率。若

“調(diào)頻”后，電路中的最強的高頻電流i隨時間t的變化規(guī)律為圖乙所示的正弦曲線。下列說法或做法正確的

是（）

A．改變電容器C的電容的目的是使調(diào)諧電路的固有頻率跟接收的電磁波頻率相同

B．將可變電容器的電容減小，電路將接收到波長更大的電信號

C．在t1~t2時間內(nèi)，電容器C正在放電

D．電路中電場能隨時間變化的周期等于t4

【答案】A

【解析】A．改變電容器C的電容目的是達到共振，即使調(diào)諧電路的固有頻率跟接收的電磁波頻率相同，故

A正確；

B．根據(jù)

1

f

2LC

將可變電容器的電容減小，固有頻率會增加，根據(jù)公式

v

f

可知，頻率越大，波長越小，所以將可變電容器的電容減小后，將接收到波長更小的電信號，故B錯誤；

C．在t1~t2時間內(nèi)，電路中電流在減小，電容器在充電，故C錯誤；

1

D．一個周期電容器充放電兩次，所以電路中的電場能隨時間變化的周期等于t，故D錯誤。

24

故選A。

【對點訓(xùn)練2】“小蜜蜂”是老師上課常用的擴音設(shè)備，隨著無線電技術(shù)的應(yīng)用，很多老師用上了藍牙“小蜜

蜂”（藍牙是利用電磁波來傳遞信息的），麥克風(fēng)與擴音器不用導(dǎo)線連接，老師拿著麥克風(fēng)在教室中間說話，

放在講臺上的擴音器就能傳出老師的聲音。下列說法正確的是（）

A．“小蜜蜂”只能接收到來自麥克風(fēng)的信號

B．“小蜜蜂”接收電磁波時，通過解調(diào)來使接收電路中出現(xiàn)電諧振現(xiàn)象

C．麥克風(fēng)中只要有變化的電場，就一定能發(fā)出電磁波信號

D．麥克風(fēng)回路可通過增大發(fā)射電磁波的頻率來提高發(fā)射電磁波的本領(lǐng)

【答案】D

【解析】A．因為藍牙屬于電磁波，周圍空間存在其他電磁波信號，所以“小蜜蜂”不只接收到了來自麥克風(fēng)

的信號，故A錯誤；

B．“小蜜蜂”接收電磁波時，需要接收電磁波的LC振蕩電路的固有頻率與電磁波的頻率相同，從而發(fā)生電諧

振現(xiàn)象，這個過程叫做調(diào)諧，故B錯誤；

C．均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，不能產(chǎn)生電磁波信號，故C錯誤；

D．電磁波的能量與頻率有關(guān)，麥克風(fēng)回路可通過增大發(fā)射電磁波的頻率來提高發(fā)射電磁波的本領(lǐng)，故D正

確。

故選D。

【基礎(chǔ)強化】

1．2023年8月，華為隆重推出可直接撥打衛(wèi)星電話的Mate60手機，強力回擊了美國封鎖中國高端芯片的

企圖。Mate60手機信號上傳到衛(wèi)星接收器的速度約為（）

A．4105m/sB．4104m/sC．3108m/sD．3107m/s

【答案】C

【解析】Mate60手機信號是以電磁波上傳到衛(wèi)星接收器，速度接近是光速c3108m/s，故選C。

2．關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）

A．麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，法拉第最先用實驗證實了電磁波的存在

B．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波

C．在真空中，頻率越高的電磁波傳播速度越大

D．利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸

【答案】B

【解析】A．麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，赫茲最先用實驗證實了電磁波的存在，A錯誤；

B．根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波，B正確；

C．真空中電磁波的傳播速度均為3.0108m/s，C錯誤；

D．電磁波可以通過光纖傳輸，D錯誤。

故選B。

3．下圖是中國載人航天工程辦公室官方發(fā)布的神舟十四號乘組航天員在軌拍攝的攝影作品之一，這些作品

是通過電磁波傳輸?shù)降孛娼邮照?，下列關(guān)于電磁波說法正確的（）

A．長波、中波、短波可以用于廣播及其他信號的傳輸

B．除可見光外，我們看不到其他電磁波，所以電磁波不具有能量

C．空間站離地面高約400km，圖片從空間站傳回地面最少需要0.013s

D．麥克斯韋預(yù)言并通過實驗驗證了電磁波，為無線電技術(shù)發(fā)展開拓了道路

【答案】A

【解析】A．長波、中波、短波可以用于廣播及其他信號的傳輸，故A正確；

B．除可見光外，我們看不到其他電磁波，但所有電磁波均具有能量，故B錯誤；

C．空間站離地面高約400km，圖片從空間站傳回地面最少需要的時間為

400103

ts0.0013s

3108

故C錯誤；

D．麥克斯韋預(yù)言了電磁波，赫茲通過實驗驗證了電磁波的存在，故D錯誤。

故選A。

4．我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的電磁波頻率約1561MHz，家用WiFi的電磁波頻率約5725MHz。則（）

A．這兩種電磁波不會產(chǎn)生偏振現(xiàn)象

B．北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的電磁波更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象

C．家用WiFi的電磁波穿墻壁進入另一個房間時頻率會減小

D．家用WiFi與北斗導(dǎo)航的電磁波疊加時將會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象

【答案】B

【解析】A．電磁波是橫波，可以產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，這兩種電磁波都會產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，故A錯誤；

B．.家用微波爐加熱食物所使用的電磁波頻率約2450MHz，家用WiFi所使用的電磁波頻率約5725MHz，根

據(jù)cf可知，家用WiFi的波長更短，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的電磁波更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，故B正確；

C．電磁波頻率由波源決定，從一個房間穿越墻壁進入另一個房間時其頻率不變，故C錯誤；

D．家用WiFi所使用的電磁波與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)所使用的電磁波頻率不同，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故D錯誤。

故選B。

5．關(guān)于機械波和電磁波，下列說法正確的是（）

A．機械波都是橫波，電磁波都是縱波B．機械波和電磁波都可以在真空中傳播

C．機械波和電磁波都可以傳遞信息和能量D．機械波能發(fā)生衍射現(xiàn)象，電磁波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象

【答案】C

【解析】A．電磁波都是橫波，而機械波可以是橫波也可以是縱波，故A錯誤；

B．電磁波的傳播不需要介質(zhì)，機械波的傳播需要介質(zhì)，則機械波不能在真空中傳播，故B錯誤；

C．電磁波和機械波的傳播過程中都可以傳遞信息和能量，故C正確；

D．衍射是波特有的現(xiàn)象，不論是機械波還是電磁波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，故D錯誤。

故選C。

6．關(guān)于無線電波的發(fā)射和接收，下列說法正確的是（）

A．無線電波發(fā)射時，應(yīng)使信號產(chǎn)生電諧振

B．天線在接收到電磁波時，天線上不會產(chǎn)生感應(yīng)電流

C．要使電視機的屏上有圖像，必須要有解調(diào)過程

D．音頻信號在發(fā)射時，調(diào)頻是調(diào)制的唯一方法

【答案】C

【解析】A．無線電波發(fā)射時，應(yīng)對低頻信號進行調(diào)頻或調(diào)幅，然后通過開放電路發(fā)射，A錯誤；

B．天線在接收到電磁波時，天線上會產(chǎn)生感應(yīng)電流，B錯誤；

C．要使電視機的屏上有圖像，必須要有解調(diào)過程，C正確；

D．音頻信號在發(fā)射時，有調(diào)頻和調(diào)幅兩種調(diào)制方法，D錯誤。

故選C。

【素養(yǎng)提升】

7．（多選）黑匣子是分析飛機事故的重要裝置。如圖甲所示為搜索黑匣子的原理圖，黑匣子以一定的頻率

自動發(fā)出信號，搜索人員利用探測儀查找黑匣子發(fā)出的電磁波信號就能確定黑匣子的位置。若某時刻黑匣

子中電磁波發(fā)射電路中的LC電磁振蕩電路如圖乙所示。則下列關(guān)于LC電磁振蕩電路的說法中正確的是（）

A．該時刻電容器的電荷量正在增加

B．該時刻線圈的自感電動勢正在減少

C．若減小發(fā)射端線圈的自感系數(shù)L，則發(fā)射電磁波的頻率增大

D．若減小發(fā)射端線圈的自感系數(shù)L，為了更好的接收到黑匣子發(fā)出的電磁波信號，則可在接收端減小可

調(diào)電容器兩極板間的距離

【答案】AC

【解析】AB．由圖示磁場及安培定則可知，電路電流沿逆時針方向，電容器下板帶正電，上板帶負電，電

容器正處在充電狀態(tài)，電荷量正在增加，自感電動勢正在增加，故A正確，B錯誤；

1

C．若減小發(fā)射端線圈的自感系數(shù)L，由f則發(fā)射的電磁波頻率變大，故C正確；

2LC

D．若減小發(fā)射端線圈的自感系數(shù)L，則發(fā)射的電磁波頻率變大，為了更好的接收到黑匣子發(fā)出的電磁波信

S

號，接收端頻率變大，可調(diào)電容器使電容減小，由C可知應(yīng)增大可調(diào)電容器兩極板間的距離，故D

4kd

錯誤。

故選AC。

8．（多選）電磁波的發(fā)射、傳播及接收過程如圖所示，下列說法正確的是（）

A．信號源發(fā)射出的電磁波是由自由電子周期運動而產(chǎn)生的

B．電磁波發(fā)射裝置主要由振蕩器和開放電路兩部分組成。振蕩器的作用是產(chǎn)生高頻振蕩電流和對開放

電路供給能量

C．能直接穿過電離層，以空間波的形式進行直線傳播是短波，這種直線傳播受大氣的干擾小、能量損

失少、信號強

D．調(diào)節(jié)頻道主要是在調(diào)節(jié)LC電路中的電容C，改變其固有頻率而產(chǎn)生“電諧振”現(xiàn)象

【答案】ABD

【解析】A．信號源發(fā)射出的電磁波是由自由電子周期運動而產(chǎn)生的；故A正確；

B．電磁波發(fā)射裝置主要由振蕩器和開放電路兩部分組成。振蕩器的作用是產(chǎn)生高頻振蕩電流和對開放電路

供給能量，故B正確；

C．能直接穿過電離層，以空間波的形式進行直線傳播是微波，這種直線傳播受大氣的干擾小、能量損失少、

信號強，故C錯誤；

D．調(diào)節(jié)頻道主要是在調(diào)節(jié)LC電路中的電容C，改變其固有頻率而產(chǎn)生“電諧振”現(xiàn)象，故D正確。

故選ABD。

9．（多選）關(guān)于無線電波的傳播，下列敘述正確的是（）

A．頻率越高，越適合沿地面?zhèn)鞑?/p>

B．頻率越高，越接近直線傳播

C．無線電波遇到導(dǎo)體，就可以在導(dǎo)體中激起同頻率的振蕩電流

D．只要有三顆同步衛(wèi)星在赤道上空傳遞微波，就可把信號傳遍全世界

【答案】BCD

【解析】

AB．由cf可知，頻率越高，波長越短，衍射性越差，不宜沿地面?zhèn)鞑?，越接近直線傳播，故A錯誤，B

正確；

C．無線電波遇到導(dǎo)體，會在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生同頻率的振蕩電流，故C正確；

D．由于同步衛(wèi)星相對地面靜止在赤道上空36000km高的地方，用它作微波中繼站，只要有三顆互成120的

同步衛(wèi)星，就能覆蓋全球，故D正確。

故選BCD。

10．（多選）關(guān)于電磁波的發(fā)射和接收，下列說法中正確的是（）

A．音頻電流的頻率比較低，不能直接用來發(fā)射電磁波

B．為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量，電路必須是閉合的

C．當(dāng)接收電路的固有頻率與接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最強

D．要使電視機的屏幕上有圖像，必須要有解調(diào)過程

【答案】ACD

【解析】A．音頻電流的頻率比較低，需放大后搭載到高頻電磁波上，故A正確；

B．為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量，必須是開放電路，故B錯誤；

C．當(dāng)接收電路的固有頻率與接收到的電磁波的頻率相同時，產(chǎn)生電諧振，所以接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最

強，故C正確；

D．解調(diào)就是從調(diào)頻或調(diào)幅的高頻信號中把音頻、視頻等調(diào)制信號分離出來的過程，要使電視機的屏幕上有

圖像，必須要有解調(diào)過程，故D正確。

故選ACD。

11．（多選）第五代移動通信技術(shù)（簡稱5G）是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，5G的性能目標是高數(shù)據(jù)速率、

減少延遲、大規(guī)模設(shè)備連接等。與4G相比，5G使用的電磁波頻率更高。下列說法中正確的是（）

A．4G比5G使用的電磁波發(fā)生衍射現(xiàn)象更明顯

B．5G和4G使用的電磁波在真空中的傳播速度相同

C．5G和4G使用的電磁波都可以發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象

D．在真空中5G使用的電磁波波長比4G的長

【答案】A