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第四节 电磁波与信息化社会
新知预习 1.电视:能传递活动的图像.在电视的发射端,把景物的光信号转换成__________信号的过程 叫摄像. 在电视接收端,天线接收到高频信号以后,经过__________、 __________,将得到的图像信号 送到显像管. 摄像机在 1s 内要传送__________幅画面,由于画面更换__________和__________效应,我 们感觉到的便是活动的影像. 2.雷达是用无线电波来测定物体位置的设备,利用的是电磁波遇到障碍物发生__________的性 质,波长越短,传播的直线性越好,反射性越好,雷达使用的是__________波段. 3.移动电话:它将用户的声音转变为___________发射到空中,同时它又相当于一台收音机,捕捉 空中的电磁波,使用户接收到通话对方发送的信息. 典题· 热题 知识点一 无线电波的发射 例 1 用一平行板电容器和一个线圈组成 LC 振荡电路,要增大发射电磁波的波长,可采用的做 法是( ) A.增大电容器两极板间的距离 B.减小电容器两极板间的距离 C.减小电容器两极板正对面积 D.在电容器两极板间加入电介质 解析:由 λ=c/f 知,要增大发射电磁波的波长,必须减小振荡电路的振荡频率 f=

1 2 LC



知,要减小 f,就必须增大电容器的电容 C 或电感 L,由 C= 满足要求. 答案:BD 巧解提示 熟记 f=

S ,可判断 B、D 两选项操作 4kd

1 2 LC

和 C=

S 是分析问题的基础. 4kd

例 2 在 LC 振荡电路中,如果 C=100 pF,要发出波长为 30 m 的无线电波,应用多大电感的线 圈? 解析:本题考查应用 LC 振荡电路的周期公式以及电磁波的速度、周期、波长关系进行分析、 计算的能力. 答案:由公式 T=2π LC 和 v=λ/T 得 L=λ2/4π2v2C 式中 v=3.0× 8 m/s,C=100× -12 F 10 10 L=

30 2 H=2.5 μH. 4  3.14 2 (3  10 8 ) 2  100  10 -12

方法归纳 LC 振荡电路是最简单的电磁振荡电路,在多种计算中广泛应用,须熟记. 知识点二 无线电波的接收

例 3 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.减小调谐电路中线圈的匝数 D.将线圈中的铁芯取走 解析:当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时,发生电谐振才能收听到电台信号, 由题意知收不到电信号的原因是调谐电路固有频率低,由 f=

1 2 LC

,可知在 C 无法调节前

提下,可减小电感 L,即可通过 C、D 两选项的操作升高 f. 答案:CD 知识点三 电磁波的传播 例 4 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.只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波,就可把信号传遍全世界 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 B 选项对 A 选项错;电磁波在介质中传播时,频率不变,而传 播速度改变, v=λf 可判断波长改变, 选项错; 由 C 由于同步卫星相对地面静止在赤道上空 3 600 km 高的地方,用它作微波中继站,只要有三颗,就能覆盖全球,D 选项正确. 答案:BD 方法归纳 记住波长越长衍射能力越强,波在各种介质中传播时频率不变,传播速度公式 v=λf 是解题关键. 知识点四 雷达 例 5 一个雷达向远处发射无线电波,每次发射的时间为 1 μs,两次发射的时间间隔为 100 μs, 在指示器的荧光屏上现出的尖形波如图 14-3-4 所示,已知图中刻度 ab=bc,则障碍物与雷达之 间的距离是_______________________.

图 14-3-4 解析:图中 a 和 c 处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的,b 处的尖形波是雷达收到 障碍物反射回来的无线电波时出现的,由 ab=bc,可知无线电波发射到返回所用时间为 50 μs. 设雷达离障碍物的距离为 s,无线电波来回时间为 t,波速为 c, 由 2s=ct 得 s=

ct 3.0  10 8  50  10 -6 = m=7.5× 3 m. 10 2 2

答案:7.5× 3 m 10 方法归纳 在荧光屏上根据波幅很容易区分发射波和反射波,根据两个尖形波距离,可直接从 荧光屏上的刻度读出障碍物的距离. 知识点五 电磁污染

例 6 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,这时人体所受到的电磁辐射强度才不会超过规定值. 解析:由题给信息知发射的电磁波都分布在以天线为中心的球面上, 即:

p ≤Ie, 4r 2
p . 4I e p 4I e

则:r≥

答案:r≥

方法归纳 解决本题时需构建物理模型,电磁波发射出去后,电磁波所有的能量都均匀分布在 以天线为中心的球面上,就像太阳发出的光都均匀分布在以太阳为中心的球面上一样.

自主广场
我夯基我达标 1.利用雷达测云层距我们观察点距离时,电磁波从发射到吸收共经历时间 10-3 s,则该云层离 观测点多远( ) A.100 km B.200 km C.150 km D.250 km 思路解析:根据公式 s=vt 可以得,s=3.0× 8× × -3 m=1.5× 5 m=150 km. 10 10 10 答案:C 2.在海湾战争中,利用红外线探测仪发现目标飞毛腿导弹,然后将信号发射给通讯卫星,再由 通讯卫星发射到美国本部,经计算处理再发出指挥,由原来的通道返回战场发射“爱国者”,对 导弹进行拦截,请你粗略估算一下,这信号在空中传播要多长时间,假定地面距离卫星的距 离为 36 000 km( ) A.0.12 s B.0.15 s C.0.24 s D.0.1 s 思路解析:根据公式 s=

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