高中物理 第3章 電磁振蕩 電磁波 3 電磁波譜 電磁波的應用 4 無線電波的發(fā)射、傳播和接收學業(yè)分層測評 教科版選修3-4

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電磁波譜 電磁波的應用 無線電波的發(fā)射、傳播和接收 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．古代也采用過“無線”通信的方式，如利用火光傳遞信息的烽火臺，利用聲音傳遞信號的鼓等，關于聲音與光，下列說法中正確的是(　　) A．聲音是機械波 B．聲音是電磁波 C．光是電磁波 D．光是機械波 E．聲音和光都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象 【解析】　聲音必須在介質(zhì)中傳播，是機械波；光可以在真空中傳播，是電磁波． 【答案】　ACE 2．關于雷達的特點，下列說法正確的是(　　) A．雷達所用無線電波的波長比短波還短 B．雷達只有連續(xù)發(fā)射無線電波，才能發(fā)現(xiàn)目標 C．雷達的顯示屏上可以直接讀出障礙物的距離 D．雷達在能見度低的黑夜將無法使用 E．雷達的使用與黑夜和白天無關 【解析】　雷達一般采用直線性好、反射性強的微波，不是連續(xù)發(fā)射無線電波，每次發(fā)射的時間及兩次發(fā)射的時間間隔都有一定要求，障礙物的距離等情況都由顯示屏顯示出來． 【答案】　ACE 3．關于紅外線的作用與來源，下列說法正確的是(　　) A．一切物體都在不停地輻射紅外線 B．紅外線具有很強的熱作用 C．紅外線具有很強的熒光作用 D．紅外線的顯著作用是化學作用 E．紅外線容易穿透云霧 【解析】　熒光作用和化學作用都是紫外線的重要特性，紅外線波長比可見光長，繞過障礙物能力強，易穿透云霧． 【答案】　ABE 4.如圖332所示為收音機接收電磁波的電路，由線圈L1與可變電容器C1組成，它相當于一個LC振蕩電路，當各個無線電臺發(fā)射的電磁波都通過磁棒后，會在L1中不同程度地產(chǎn)生感應電流(振蕩電流)，當可變電容調(diào)至某一值(選臺)使其振蕩頻率恰好與武漢人民廣播電臺發(fā)射頻率相同時，僅可接收該臺廣播節(jié)目．若要改為接收中央人民廣播電臺(高于武漢臺頻率)的節(jié)目，可采取的措施是(　　) 圖332 A．增加電容器電容C B．減小電容器電容C C．減少磁棒上線圈匝數(shù) D．將磁棒從線圈中抽出部分 E．增加磁棒上線圈匝數(shù) 【解析】　當收音機調(diào)諧電路的頻率等于要接收的電磁波的頻率時才發(fā)生電諧振，即接收到該臺．要使接收的電臺電磁波頻率升高，由f＝知，當L和C減小時，頻率f增大，故B、C、D正確． 【答案】　BCD 5．關于電磁波的發(fā)射和接收，下列說法中正確的是(　　) A．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 B．音頻電流的頻率比較低，不能直接用來發(fā)射電磁波 C．當接收電路的固有頻率與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，必須要有檢波過程 E．電視信號可以直接通過天線向外發(fā)射 【解析】　有效發(fā)射電磁波，必須采用開放電路和高頻發(fā)射；一般的音頻電流和電視信號的頻率較低，不能直接用來發(fā)射電磁波；電磁波接收原理是一種叫電諧振的現(xiàn)象，與機械振動中的共振有些相似；電視機顯示圖像時，必須通過檢波過程，把有效的信號從高頻調(diào)制信號中取出來，否則就不能顯示．故A、E錯誤，B、C、D正確． 【答案】　BCD 6．要提高LC振蕩電路輻射電磁波的本領，應采取的措施是(　　) A．增大電容器極板間距 B．使振蕩電容器的正對面積足夠大 C．盡可能使電場和磁場分散開 D．增加回路中的電容和電感 E．使振蕩電路形成開放電路 【解析】　要提高LC振蕩電路輻射電磁波的本領，應從兩個方面考慮，一是提高振蕩頻率，二是使電磁場盡可能地分散開，所以C正確；由f＝可知，當增大電容器極板間的距離時，C變小，f增大，A正確；使電容器正對面積變大，C變大，f變小，B錯誤；增大回路中的L、C，f變小，D也錯誤；使振蕩電路形成開放電路有利于電磁波的發(fā)射，E正確． 【答案】　ACE 7．下列說法正確的是(　　) 【導學號：18640025】 A．當處于電諧振時，所有的電磁波仍能在接收電路中產(chǎn)生感應電流 B．當處于電諧振時，只有被接收的電磁波才能在接收電路中產(chǎn)生感應電流 C．由調(diào)諧電路接收的感應電流，再經(jīng)過耳機就可以聽到聲音了 D．由調(diào)諧電路接收的感應電流，再經(jīng)過檢波、放大，通過耳機才可以聽到聲音 E．無線電廣播的步驟是調(diào)制——調(diào)諧——解調(diào) 【解析】　當處于電諧振時，所有的電磁波仍能在接收電路中產(chǎn)生感應電流，只不過頻率跟諧振電路固有頻率相等的電磁波，在接收電路中激發(fā)的感應電流最強．由調(diào)諧電路接收的感應電流，要再經(jīng)過檢波(也就是調(diào)制的逆過程)、放大，通過耳機才可以聽到聲音，無線電廣播步驟是調(diào)制——調(diào)諧——解調(diào)，E正確． 【答案】　ADE 8．一種電磁波入射到半徑為1 m的孔上，可發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，這種波屬于電磁波譜中的________． 【解析】　波能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔的尺寸大小跟光的波長差不多或比波長還要?。鐖D所示，電磁波中的無線電波波長范圍是104～10－3 m，紅外線波長范圍是10－3～10－7 m，可見光、紫外線、γ射線的波長更短，所以只有無線電波才符合條件． 【答案】　無線電波 [能力提升] 9．關于電磁波譜，下列說法中正確的是(　　) A．電磁波中最容易表現(xiàn)出干涉、衍射現(xiàn)象的是無線電波 B．紅外線、紫外線、可見光是原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的 C．X射線和γ射線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的 D．紅外線的顯著作用是熱作用，溫度較低的物體不能輻射紅外線 E．在電磁波譜中，無線電波的波長最長 【解析】　波長越長的無線電波波動性越顯著，干涉、衍射現(xiàn)象易發(fā)生；紅外線、紫外線、可見光是原子的外層電子受激發(fā)產(chǎn)生的；從電磁波產(chǎn)生的機理可知γ射線是原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的；不論物體溫度高低都能輻射紅外線，物體的溫度越高，它輻射的紅外線越強；電磁波譜中無線電波的波長最長，E正確． 【答案】　ABE 10．雷達是應用電磁波來工作的，它發(fā)射的電磁波頻率多在300 MHz至1 000 MHz的范圍內(nèi)，已知真空中光速c＝3108 m/s，下列說法中正確的是(　　) 【導學號：18640026】 A．電磁波可由恒定不變的電場和磁場產(chǎn)生 B．電磁波可由周期性變化的電場和磁場產(chǎn)生 C．雷達發(fā)射的電磁波在真空中的波長范圍多在0.3 m至1 m之間 D．雷達與目標之間的距離可由電磁波從發(fā)射到接收的時間間隔確定 E．雷達工作時在連續(xù)不斷地發(fā)射電磁波 【解析】　恒定的電場不能產(chǎn)生磁場，A錯誤；周期性變化的電場可以產(chǎn)生周期性變化的磁場，周期性變化的磁場也可以產(chǎn)生周期性變化的電場，這樣的電場和磁場形成的統(tǒng)一體就是電磁場，B正確；雷達發(fā)射的電磁波頻率多在300 MHz至1 000 MHz的范圍內(nèi)．因此，它在真空中的波長可由λ＝c/f求得，則其波長范圍為0.3 m至1 m，C正確；雷達與目標之間的距離可由電磁波從發(fā)射到接收的時間間隔確定，等于cΔt/2，D正確．雷達工作時是按一定的時間間隔向外發(fā)射無線電脈沖，E錯誤． 【答案】　BCD 11．有波長分別為290 m、397 m、566 m的無線電波同時傳向收音機的接收天線，當把收音機的調(diào)諧電路的頻率調(diào)到756 kHz時， (1)哪種波長的無線電波在收音機中產(chǎn)生的振蕩電流最強？ (2)如果想接收到波長為290 m的無線電波，應該把調(diào)諧電路中可變電容器的動片旋進一些還是旋出一些？ 【解析】　(1)根據(jù)公式f＝，設波長分別為290 m、397 m、566 m的無線電波的頻率分別為f1、f2、f3，則有 f1＝＝ Hz≈1034 kHz f2＝＝ Hz≈756 kHz f3＝＝ Hz≈530 kHz 所以波長為397 m的無線電波在收音機中產(chǎn)生的振蕩電流最強． (2)要接收波長為290 m的無線電波，應增大調(diào)諧電路的固有頻率，因此，應把調(diào)諧電路中可變電容器的動片旋出一些． 【答案】　見解析 12.某一戰(zhàn)斗機正以一定的速度朝雷達的正上方水平勻速飛行，已知雷達發(fā)射相鄰兩次電磁波之間的時間間隔為510－4 s．某時刻在雷達熒光屏上顯示的波形如圖333甲所示，t＝173 s后雷達向正上方發(fā)射和接收的波形如圖333乙所示，雷達監(jiān)視相鄰刻線間表示的時間間隔為10－4 s，電磁波的傳播速度為c＝3108 m/s，則該戰(zhàn)斗機的飛行速度大約為多少？ 甲　　　　乙 圖333 【解析】　由題意知熒光屏相鄰刻線間的時間間隔t0＝10－4 s，甲圖發(fā)射波和接收波的時間間隔t1＝410－4 s，乙圖時間間隔t2＝110－4 s，所以第一次飛機位置距雷達的距離為s1＝c＝6.0104 m，第二次飛機在雷達正上方，所以飛機高度h＝c＝1.5104 m，所以173 s內(nèi)飛機飛行的水平距離為s＝≈5.8104 m，所以v＝≈335 m/s. 【答案】　335 m/s