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人教版物理九年级全一册精做课件授课教师：.班级：9年级（）班.时间：.21.3卫星通信和光纤通信第二十一章电磁波及其应用21.3卫星通信和光纤通信同步练习题（人教版九年级全一册）一、选择题（每题3分，共30分）1.实现全球无死角卫星通信，至少需要的同步卫星数量是（）A. 1颗B. 2颗C. 3颗D. 4颗2.卫星通信传递信号依靠的载体是（）A.超声波B.电磁波（微波）C.次声波D.光波3.光纤通信用来传递信息的载体是（）A.普通可见光B.激光C.红外线D.紫外线4.光纤通信传输信号的原理是（）A.光的直线传播B.光的反射（全反射）C.光的折射D.光的色散5.下列关于光纤通信的优势，说法错误的是（）A.传输容量大B.信号衰减小、抗干扰能力强C.保密性好D.极易受电磁干扰6.同步通信卫星相对地球的运动状态是（）A.相对静止B.匀速运动C.变速运动D.来回运动7.现代互联网、宽带入户主要依托的通信方式是（）A.微波通信B.光纤通信C.短波通信D.卫星通信8.下列不属于现代四种主要通信方式的是（）A.微波通信B.卫星通信C.光纤通信D.声波通信9.关于卫星通信和光纤通信，下列说法正确的是（）A.都需要介质传播B.卫星通信靠光波传递信息C.光纤通信靠电磁波传递信息D.卫星通信不需要介质10.网络通信的主要传输媒介是（）A.导线和光纤B.空气C.水体D.真空二、填空题（每空2分，共28分）11.现代通信的三种重要方式：_________通信、_________通信、网络通信。12.卫星通信以_________为中继站，利用_________传递信号，可实现远距离、全球通信。13.地球同步卫星绕地球转动的周期与地球自转周期_________，相对地面保持_________。14.光纤通信是利用_________在光导纤维中发生_________来传递信息的。15.光纤通信的特点：传输容量_________、抗干扰能力_________、保密性好、信号损耗小。16.微波通信需要中继站，而_________通信可以替代微波中继站，实现全球通信。17.互联网、微信、远程教育等，都属于_________通信，依托光纤和局域网实现信息交互。三、规律对比题（共22分）18.根据现代通信规律，完成填空对比。（1）卫星通信载体是_________，_________（选填“需要”或“不需要”）传播介质，可在真空传播。（2）光纤通信载体是_________，光在光纤内部反复发生_________，不会射出光纤外部。（3）实现全球全覆盖卫星通信，最少需要_________颗同步通信卫星。（4）容易受天气、地形影响的是_________通信；抗干扰、最稳定的是_________通信。（5）所有无线通信信号传播速度均为_________m/s，光纤中光速略小于该速度。四、简答对比应用题（共20分）19.简要对比卫星通信与光纤通信的优缺点。（10分）20.简述光纤通信抗干扰、保密性强的原因。（10分）五、参考答案与解析选择题答案：1.C解析：3颗同步通信卫星均匀分布，可覆盖地球全部区域，实现全球通信。2.B解析：卫星通信属于无线通信，利用微波（电磁波）传递信息。3.B解析：光纤通信专用载体为激光，激光亮度高、方向性强、信号稳定。4.B解析：激光在光导纤维内壁不断发生全反射，反复传播实现信号传输。5.D解析：光纤完全不受外界电磁干扰，信号传输极其稳定。6.A解析：同步卫星自转、公转周期与地球一致，相对地面静止。7.B解析：家用宽带、骨干网络均依托光纤通信，是现代有线通信核心。8.D解析：现代通信包含微波、卫星、光纤、网络通信，无声波通信。9.D解析：卫星通信靠电磁波，无需介质；光纤通信靠激光，需要光纤介质。10.A解析：网络通信依托网线、光纤等有线媒介传输数据信号。填空题答案：11.卫星；光纤12.同步卫星；微波（电磁波）13.相同；静止14.激光；全反射15.大；强16.卫星17.网络规律对比题答案：（1）微波（电磁波）；不需要（2）激光；全反射（3）3（4）卫星（微波）；光纤（5）$$3\times10^8$$简答对比应用题答案：19.答：卫星通信优点：无需铺设线路，覆盖范围极广，可实现全球、偏远地区通信；缺点：受天气、云层、地形影响，信号易干扰，传输延迟略大。光纤通信优点：传输容量大、速度快、抗电磁干扰、保密性强、信号损耗小；缺点：需要铺设光纤线路，移动性差，无法覆盖无布线区域。20.答：光纤依靠激光在封闭的光导纤维内部全反射传输信号，全程封闭在光纤内部。外界的电磁波、磁场等干扰无法穿透光纤影响内部光信号，且光信号不会向外泄露，因此光纤通信具备极强的抗干扰能力和极高的保密性。习题总结本套习题全覆盖21.3卫星通信、光纤通信、网络通信核心考点，包含同步卫星工作原理、全球通信条件、光纤全反射原理、两种通信方式的优缺点对比、现代通信应用场景。重点攻克中考高频对比考点，区分有线与无线通信差异，排版、难度与全册习题统一，适配课后巩固与单元总结复习。学习目标
1.了解卫星通信、光纤通信；知道信息理论，频率越高，相同时间传输的信息越多。
2.经历通信方式演变的过程，体会信息传递的多样性。
3.经历“水流导光”实验，了解光纤通信的原理，提高应用物理知识分析、解决问题的能力。
在无线电波中，微波的波长通常在1m～1mm之间，波长较
短、频率较高。微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。
我们怎样才能将微波信号传递到远方呢？
问题
课堂导入
　　2020年，北斗三号系统的建设基本完成，北斗系统正式实现了全球覆盖，为全球用户提供了高精度、可靠性的导航服务，从古代的“北斗七星”到现代自主研发的“北斗系统”，中国的星辰大海梦想从幻想已经变为了现实。
探究新知
卫星通信
1. 微波通信
微波波长较短，频率较高。一定时间内可以传递更多信息。
①微波的波长范围和频率范围
a. 微波的波长在厘米量级甚至更短。
可穿透大气层，适用于电视信号与雷达信号传送，以及卫星通信，具有极高的民用、科研及军事价值。
b. 微波的频率在30MHz~3×105MHz之间。
探究新知
微波的性质接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。
我们怎样才能把微波信号传递到远方呢？
中继站
探究新知
　　由于微波大致沿直线传播，所以要想让它沿地球表面传播就要设中继站。
　　通常每隔50 km左右就要建设一个微波中继站，把上一站传来的微波信号处理后，再发射到下一站去，这就像接力赛跑一样，一站传一站，经过很多中继站可以把信息传递到远方。
发射
接收
微波中继通信示意图
②微波中继站
探究新知
③微波通信的优缺点
a. 优点：微波通信的频率高，传播信息容量大，且中继站用计算机监督控制。出现故障时能自动倒换，自动报警，节约了人力资源。
b. 缺点：微波传送距离越远，需要建立的中继站就越多， 势必会带来一定的麻烦。而且在遇到雪山、大洋，要本无法建立中继站。
月球是地球的卫星，可以反射微波，但它离我们太远了——38万千米！信号衰减、时间延迟，而且只有在当两个通信点同时见到月球时，才能完成这两点间的通信。
探究新知
　　在遇到雪山、大洋等根本无法建设中继站的情况时，又该怎么办？
　　能不能利用地球的卫星——月球进行微波中继通信呢？
用月球作为中继站实现微波通信的设想。
通信卫星
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卫星通信
1.同步卫星
　　地球同步卫星是指在地球同步轨道上自西向东运行的人造卫星。从地面上看，它们好像悬挂在空中静止不动。
轨道周期与地球的自转周期相同，为1个恒星日，即23小时56分4秒 ；距离地面大约35,786 km，距离地心大约 42,164km 。
探究新知
　　天线A向卫星发射电磁波；卫星作为中继站，将接收到的电磁波进行处理，发送给天线 B，并转发给另一颗卫星；另一颗卫星再发送给天线C。通过这个通信网络，地球上几乎任意一个地方都可以将信息即时发往世界各地，在一瞬间传遍全球。
用三颗同步卫星就可以实现全球通信
1. 微波通信需要中继站，原因是( )
C
A. 微波信号衰减特别快
B. 微波信号传播速度慢
C. 微波大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射
D. 微波信号容易被干扰，信号容易丢失
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2. 下列关于地球同步通信卫星的判断中正确的是( )
A
A. 同步卫星的转动周期和地球自转周期相同，相对于地面
是静止的
B. 同步卫星在空中静止不动
C. 同步卫星每天绕地球运转一周
D. 同步卫星作为微波通信的中继站，地球上空至少要4颗才
能将信号覆盖全球
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探究新知
2.卫星通信
利用卫星来发射和接收电磁波信号的应用非常广泛。
且拥有远距离传递信息、通信容量大、干扰小、质量好、功效高等优点。
使用北斗卫星导航系统的无人驾驶车辆。
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光纤通信
　　光也是一种电磁波。与短波、微波相比，光的频率更高。
从理论上讲，如果用光来通信，相同时间可以传递更多的信息。这个设想直到激光器诞生后才得以实现。
1960年，美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生频率单一、方向高度集中的光——激光。
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1.光导纤维：
　　为了避免干扰和减少能量的损失，通信用的激光要在用专门材料制造的一种纤维中传播，这种纤维称为光导纤维，简称光纤。
　　光纤是利用光波（即可见光）传播信号的，是信息社会传送各种信息的主要工具。
探究新知
【实验】水流导光（模拟激光在光导纤维中的传播）
　　在塑料瓶的一侧开个小孔，塑料瓶内盛水，让激光从另一侧水平射向小孔。当水从小孔流出时，你会看到光随着弯弯的水流照到地面，在地面产生一个光斑。
拓展实验
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2.光在光导纤维中传播
　　光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射后从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。
探究新知
2.光纤通信的优点
　　光纤通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。
①传输频带极宽，通信容量很大；
②光纤衰减小，无中继设备，传输距离远；
③频率稳定，信号传输质量高；
④光纤抗电磁干扰，保密性好。
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科学世界
激光的应用
　　激光束的方向性特别好，这个特点使它可以用来进行精确的测距。激光测距雷达就是根据这个原理制成的。
　　激光还有一个特点是亮度高，也就是说它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上，就可以使物体的被照部分迅速上升到极高的温度并熔化。
　　此外，利用几十阿秒（10-18s）
的激光脉冲可以“捕捉”原子内电
子的运动，使人类对微观世界的观
察接近极致。
3. 光纤通信就是利用光波在光导纤维中传输信息的一种通信
方式，光导纤维是一种由玻璃制成的纤维，其应用前景非常
广阔。下列关于光纤通信的说法正确的是( )
B
A. 光导纤维是导体
B. 由于光的频率高，可以在一定时间内传播大量的信息
C. 光波在光导纤维中传播的速度等于
D. 光波不是电磁波
【点拨】光导纤维是玻璃丝，属于绝缘体。光导纤维是固体，
光在固体中的传播速度小于 。光波属于电磁波。
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4.在一个无色大塑料瓶的侧壁靠底部的位置钻一个小孔，用
胶带粘住小孔，在瓶中装满水，在瓶的另一侧放一只激光电
筒，调节光束的方向，让光束正好能射中对侧的小孔
（如图所示）。揭下胶带，让水流到下面的盆里，你会看到
光束随弯曲的水流照到盆底，在盆底形成一个光斑。
（第4题）
（1）在这个实验中，激光电筒的光束沿水
流的____（填“内”或“外”）壁经过多次
______（填“反射”或“折射”），最后射到
盆底。
内
反射
（2）实验中从瓶中流出的水柱相当于光纤
通信中的光导纤维，由此说明用来进行光
纤通信的光纤____（填“能”或“不能”）弯
曲。
（3）在光纤通信中，每一根光纤____
（填“能”或“不能”）同时传导多束激光信号
而不致相互干扰。
能
能
（第4题）
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（第5题）
5. 现在许多长途电话是以地球同
步卫星做中继站的，如图所示。
打这种长途电话时，会感到对方
的反应有些延迟。造成这种延迟
的原因之一是无线电波在射向卫
星和从卫星返回时需要一定的时
间。假设某人造卫星与地球的距
B
A. B. C. D.
离是 ，则延迟的时间约为( )
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6.光导纤维由内芯和
外套组成（如图甲）。
若光在光导纤维内芯
16
中传播速度为真空中传播速度的 ，那么光信号在光导纤维内
芯中沿直线传播，需要_________ 。光纤通信是利用
光在光导纤维中多次反射来传输信息，当一束光与水平方向
成 角，从点射到一段水平放置的长为 、内径为
的直光导纤维的边缘，如图乙所示，光束进入此光导
纤维内部（两端的边缘除外）后反射了____次。
【点拨】光在光导纤维内芯
中传播速度为
光信号在光导纤维内芯中沿直线传播 需要的时间为
。由题知，光束在此光导纤维
，
内部每反射一次传播的距离
为 /次
/次，光束在
此光导纤维内部反射的次数
为 次。因两端的边缘除外，反射的次数
应减去1，所以光束在此光导纤维内部反射的次数为16次。
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课堂小结
卫星通信和光纤通信
卫星通信
光纤通信
光导纤维
同步卫星

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