高中物理 第十四章 第四节 电磁波与信息化社会学案 新人教版选修34

【学习目标】

1．了解几种传感器的应用特点。

2．了解信息传递的主要途径――通过电磁波传输。 3．了解信息的处理和数字通信，信息记录等。 4．了解数字电视和因特网特点。 【重点难点】

电视机的呈现原理，雷达定位原理;图形与电信号的转化原理

【课前预习】

1、现代电视信号包括音频信号和视频信号，在发送端的信号转换是光、电转化，在接收端的信号转换是电、光转化，电视图像每秒钟传输25画面。

2、雷达是用无线电波测定物体位置的无线电设备。电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障

碍物就要发生反射，雷达就是应用电磁波的这个特性工作，波长越短的电磁波，传播的 越好，因此雷达用的是微波。雷达天线可以转动，测出从发射无线电波到收到反射信号的时间，就可以求出障碍物距离，再根据发射电磁波的方向和仰角，便可确定障碍物的位置了。

3．移动电话将用户的声音信号转换成高频电信号发射到空中，同时它又相当于一台收 音机，捕捉空中的电磁波，使用户接收到对方发送的通话信息。

【预习检测】

1、关于电视机和示波器中电子的运动，下列说法正确的是（ ） A、电视机中电子是电场偏转，示波器中电子是磁场偏转 B、电视机中电子是磁场偏转，示波器中电子是电场偏转 C、电视机和示波器中电子都是磁场偏转 D、电视机和示波器中电子都是电场偏转

2．关于电视信号的发射，下列说法中说法的是 （ ） A、摄像管输出的电信号可以直接通过天线向外发射

B、摄像管输出的电信号必须加在高频等幅振荡电流上，才能向外发射 C、伴音信号和图像信号是同步向外发射的 D、电视台发射的是带有信号的高频电磁波

3．雷达采用微波的原因是 （ ） A、微波具有很高的频率 B、微波具有直线传播的特性 C、微波的反射性强

D、微波比其它无线电波（长波、中波、短波等）传播的距离更远 【参考答案】

1

【预习检测】

1、B 2、BCD 3、AB ▲ 堂中互动▲ 【典题探究】

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=

12LC可

知，要减小f，就必须增大电容器的电容C或电感L，由C=足要求. 拓展 熟记f=

S，可判断B、D两选项操作满4kd12LC和C=

S是分析问题的基础. 4kd例2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=

12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. 例3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，由v=λf可判断波长改变，C选项错；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. 拓展 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.

2

例4一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所示，已知图中刻度ab=bc，则障碍物与雷达之间的距离是_______________________.

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，

ct3.01085010-63

由2s=ct得s== m=7.5×10 m.

22拓展 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.

例5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

2

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=4πr（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r2 则：.rp 4Ie拓展 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.

3