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【核心素养】21.3 卫星通信和光纤通信 分层练习 （解析版）
知识点一：卫星通信
1．关于卫星通信，下列说法正确的是（　　）
A．要完成全球卫星通信至少需要4颗地球同步卫星
B．通信卫星只能用来传递声音信号
C．卫星通信就是利用卫星来向地面发射电磁波
D．通信卫星既能传递声音信号，又能传递图像信号
【答案】D
【详解】A、实际上，理论上只需要3颗地球同步卫星，就能实现全球（除两极附近）的通信覆盖。错误。
B、通信卫星可以传递声音、图像、数据等多种信号，不局限于声音。错误。
C、卫星通信是双向的，地面站先向卫星发射电磁波，卫星再转发到其他地面站，并非单向发射。错误。
D、现代通信卫星可以同时传输语音、视频（图像）和数据等多种信号，这是正确的。正确。
故答案为：D。
【分析】1、卫星通信的原理
卫星作为中继站，转发地面站的电磁波信号，实现远距离通信。
2、全球覆盖所需卫星数量
3颗地球同步卫星即可覆盖全球大部分区域（除两极附近）。
3、卫星通信的传输内容
可以传递声音、图像、数据等多种信号，属于综合通信系统。
2．北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS）。许多公交车安装了BDS系统，通过BDS系统可显示汽车的行驶方向、车速、与后车距离等信息。实现BDS系统与卫星信号传输的是（　　）
A．可见光 B．微波 C．红外线 D．紫外线
【答案】B
【详解】在卫星通信中，利用通信卫星做微波通信的中继站。BDS接收器通过接收卫星发射的微波信号，实现定位并导航。故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
【分析】卫星通信，利用了微波传递信息。
3．在地球周围均匀地配置　 　颗同步通信卫星就可以实现全球通信，卫星通信是利用了电磁波可以传递　 　（选填“能量”或“信息”）。电磁波在真空中的传播速度为　 　。
【答案】3；信息；3×108
【详解】同步通信卫星的覆盖范围大约是地球表面的三分之一，所以在地球周围均匀配置3颗同步通信卫星，就可以实现除两极小部分区域外的全球通信。
卫星通信的目的是传递语音、图像、数据等内容，属于信息的传递，因此这里电磁波的作用是传递信息。
电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，这个速度是一个物理常量，大小3×108m/s。
故答案为：3；信息；3×108。
【分析】1、卫星通信原理：利用同步卫星作为中继站转发电磁波信号，3颗同步卫星可实现全球通信。
2、电磁波的应用：电磁波既可以传递信息（如通信、广播），也可以传递能量（如微波炉加热），卫星通信属于前者。
3、电磁波的传播速度：电磁波在真空中的传播速度等于光速，即c=3×108m/s，在介质中传播速度会变慢。
4．我国的北斗卫星导航系统能为轮船远洋航行提供导航定位服务。卫星与轮船之间传递信息是利用了（　　）
A．红外线 B．电磁波 C．超声波 D．次声波
【答案】B
【详解】卫星与轮船之间传递信息是利用了电磁波传递信息，ACD错误，Ｂ正确。
故答案为：B。
【分析】根据信息的传递判识选项
电磁波可以传递信息，据此分析。
5． 我国自主研发的北斗卫星导航系统是利用通信卫星作为 　 　 ，接收并发射 　 　 波进行通信的。同步通信卫星绕地球转动的周期跟地球的自转周期 　 　 （选填“相同”或“不同”）。
【答案】中继站；电磁；相同
【详解】电磁波沿直线传播，地球是球体，地面发射的信号无法绕过地表曲面抵达全球各处，远距离通信必须借助中转设备。北斗导航卫星运行在太空轨道上，能够接收地面终端、地面控制站发射过来的导航与通信信号，将信号放大、处理之后，再重新向地球表面各个区域发射出去，不断接力传递信息，起到了转接、传递无线电信号的作用，在太空里充当了信号中转的站点，物理上将具备这种功能的卫星统一称作通信中继站。
声音的传播离不开空气、固体、液体等介质，宇宙太空属于真空环境，声波无法在真空中传播，所以不能依靠声波完成地面和卫星之间的信息传输。电磁波传播不需要任何介质，真空环境中也可以稳定传播，卫星导航、卫星通信全部依靠电磁波搭载文字、定位、语音等各类信息来回收发，北斗系统天地间的数据交互全程依托电磁波实现。
地球同步通信卫星的核心设计要求就是公转周期匹配地球自转周期。地球自转一周时长为24小时，同步卫星环绕地球完整公转一圈的时间同样是24小时。正是因为二者运转周期完全一致，地面上的人们观看这颗卫星时，卫星会始终固定在天空某一个固定方位，不会发生位置偏移，这也是同步卫星名字的由来。
故答案为：中继站；电磁；相同。
【分析】卫星作为空中中转设备转发电磁波实现天地通信；电磁波可在真空传播，适配太空通信场景；地球同步卫星公转周期与地球自转周期保持一致。
知识点二：光纤通信
6． 光纤通信在一定时间内可以传输大量的信息，这是因为光波（　　）。
A．波长长 B．波速快 C．频率高 D．看得见
【答案】C
【详解】A、光波波长短，并非波长长，波长和信息传输容量无关，故A错误。
B、电磁波在空气中传播速度都近似等于光速，波速一致不是传输信息量大的原因，故B错误。
C、光波频率很高，可承载的频道数量多，相同时间内能够传输海量信息，这是光纤通信大容量传输的核心原因，故C正确。
D、光波能否被人眼看见，和信息传输多少没有关联，故D错误。
故选：C。
【分析】（1）波长越长，频率越低，携带信息能力越弱；光波属于高频电磁波，波长很短；
（2）所有电磁波在真空、空气中传播速度相同，均为光速，波速不决定传输信息量大小；
（3）电磁波频率越高，带宽越大，搭载信号的能力越强，单位时间传输的数据量就越大，光纤利用高频激光实现大容量通信；
（4）可见光只是人眼可感知，红外激光常用于光纤通信且肉眼不可见，能否看见不影响信息传输。
7． 关于光纤通信，下列说法正确的是 ( )
A．光纤通信传输的信息量很大，主要用于无线电广播
B．光纤通信通过光在光导纤维中多次反射传递信息
C．光纤通信具有高抗干扰的特性，但传输距离短
D．光信号在光导纤维中的传播速度是 340 m/s
【答案】B
【详解】A、光纤依靠光导纤维有线传输，无线电广播依靠电磁波无线传播，二者传输载体不同，光纤并不用于无线电广播，故A错误。
B、光纤通信的原理是让携带信息的激光射入光导纤维内部，光会在纤芯与包层的界面上发生多次全反射，从而将信息从一端传递到另一端，故B正确。
C、光纤抗电磁干扰能力强，且信号衰减小，能够实现远距离传输，不存在传输距离短的缺点，故C错误。
D、340m/s是声音在空气中的传播速度，光在光导纤维中的传播速度接近真空中光速3×108m/s，远大于340m/s，故D错误。
故选：B。
【分析】（1）光纤通信属于有线通信，依靠光导纤维传输光信号；无线电广播是无线通信，依靠电磁波在空中传播，应用场景完全不同。
（2）光导纤维由内芯和外套两层组成，激光进入光纤后，会在内芯、外套的分界面不断发生全反射，沿着光纤曲折向前传播，以此传递数字信息。
（3）光纤内部传输光信号，不受外界电磁干扰，信号损耗极低，适合长距离、大容量通信，传输距离长。
（4）340m/s是常温下空气里声速，光属于电磁波，在光纤中的传播速度约3×108m/s，远大于340m/s。
8．光导纤维简称光纤，它是目前宽带接入的一种方式，有着通信容量大、保密性能好等优点。光纤的纤芯是一种由塑料制成的纤维，纤芯外的包层可以保证光进入纤芯后全部发生反射，从而避免了光的损失。下列能表示光在纤芯中传播路径正确的是（　　）
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【详解】激光在光纤里发生光的全反射，即只有反射光线，没有折射光线，这样可以避免能量的损失，从而保证传输距离和信号质量。在反射过程中，反射角等于入射角。
故A正确，而BCD错误。
故选A。
【分析】根据光的反射定律分析判断。
9．近年来，我国的通信行业蓬勃发展。5G是第五代移动通信技术的简称，5G网络是利用 　 　 波传递信息的；专家预计，到2030年5G网络将和光纤一道成为信息社会最重要的基础设施，其中光纤通信是利用光在光导纤维中多次 　 　 （选填“反射”或“折射”）将信息传到远方的。
【答案】电磁；反射
【详解】5G网络属于无线通信，它是利用电磁波来传递信息的，这类电磁波属于微波频段。
光纤通信的核心原理是，让携带信息的光在光导纤维内壁上不断发生反射（全反射），从而将信息传到远方。
故答案为：电磁；反射。
【分析】1、电磁波的应用
手机、5G、Wi-Fi等无线通信，都是依靠电磁波来传递信息的。
2、光纤通信的原理
利用光的全反射现象，让光在光纤内多次反射向前传播，实现长距离、低损耗的信息传输。
3、现代通信技术的分类
包括无线通信（如5G、卫星通信）和有线通信（如光纤通信），各有优势和适用场景。
10．携带信息的光从光纤的一端入射后，在光纤的内壁上反复　 　，直至从另一端出射。光纤具有　 　、　 　等特性，光缆通信能量损耗非常小。
【答案】反射；传输距离长；高抗干扰
【详解】光纤通信的原理是：携带信息的光在光纤内壁上不断发生全反射（题目中写“反射”是简化表述），从而沿着光纤传播到另一端。
光纤的优点包括：传输距离长：能量损耗小，可实现长距离传输；高抗干扰：不受电磁干扰，信号稳定‘还具有传输容量大等特点。
故答案为：反射；传输距离长；高抗干扰。
【分析】1、光纤通信的原理
利用光的全反射现象，让光在光纤内不断反射向前传播，从而传递信息。
2、光纤的特性与优点
传输距离长、能量损耗小
抗干扰能力强，信号稳定
传输容量大，可同时传输大量信息。
1．关于现代通信，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波可以在真空中传播，传播速度约为
B．移动电话是靠电磁波传递信息的
C．光纤通信传输的信息量很大，主要用于无线电广播
D．我国“北斗”卫星导航系统是利用超声波进行定位的
【答案】B
【详解】A选项分析：电磁波能够在真空中传播，其速度约为，因此A选项的表述是错误的。
B选项分析：广播、电视、移动通信以及卫星通信均依赖电磁波传递信息，这一描述是正确的。
C选项分析：光纤通信具有抗干扰能力强、信号衰减低、信息容量大、保密性高等优点。但需注意，光纤通信通过光导纤维传输光信号，属于有线通信方式，而非无线传播，因此C选项是错误的。
D选项分析：电磁波传播不需要介质，我国"北斗"卫星导航系统正是利用电磁波实现定位功能，故D选项的表述是错误的。
综上所述，正确答案为B。
【分析】1、信息的传递：无线网络通信依靠电磁波来传递信息；
1、电磁波的传播不需要介质，常见应用有北斗微信、广播、电视等。
2． 关于卫星通信，下列说法正确的是（　　）。
A．微波是一种无线电波，可以沿地球表面绕射
B．卫星通信是利用超声波传递信息的
C．卫星通信是利用人造卫星作为中继站进行通信的
D．要实现全球通信，至少需要4颗同步卫星
【答案】C
【详解】A、微波属于无线电波，但微波沿直线传播，无法沿着地球表面绕射，故A错误；
B、超声波属于声波，传播需要介质，不能在真空宇宙空间传播，卫星通信依靠电磁波传递信息，并非超声波，故B错误；
C、卫星通信的工作原理就是将人造卫星当作空中中继站，转发地面之间的电磁波信号，完成远距离通信，故C正确；
D、想要覆盖全球范围实现不间断通信，布置3颗地球同步通信卫星均匀分布即可，不需要4颗，故D错误。
故选：C。
【分析】（1）归属于无线电波，传播路径为直线，极易被地面障碍物遮挡，不能沿地表绕射传播；
（2）超声波、次声波这类机械声波必须依靠固体、液体、气体介质才能传播，太空近乎真空，声波无法传播，卫星通信载体是电磁波；
（3）以人造地球卫星作为中继中转站，接收地面发射的电磁波信号，再转发给其他地面接收站，以此实现远距离通信；
（4）3颗地球同步轨道卫星按角度均匀排布，信号就可以完整覆盖地球全部表面，满足全球通信需求。
3．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离是36000km，则延迟的时间约为（　　）
A．0.12s B．0.24s C．2.4s D．0.012s
【答案】B
【详解】无线电波是电磁波，在真空中的传播速度等于光速c=3108m/s。
信号从地面到卫星再返回地面，传播的总距离是：s=236000km=7.2107m
根据速度公式 ，可得延迟时间：。所以延迟时间约为0.24s，选项B正确。
故答案为：B。
【分析】1、电磁波的传播速度：电磁波在真空中的传播速度等于光速，即 c=3108m/s。
2、路程与时间的计算：利用计算信号往返的时间延迟。
3、卫星通信的延迟原因：信号在地面与卫星之间往返需要时间，导致通话时出现延迟。
4．光导纤维简称光纤，它是目前宽带接入的一种方式，有着通信容量大、保密性能好等优点。光纤的纤芯是一种由塑料制成的纤维，纤芯外的包层可以保证光进入纤芯后全部发生反射，从而避免了光的损失。下列能表示光在纤芯中传播路径正确的是（　　）
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【详解】激光在光纤里发生光的全反射，即只有反射光线，没有折射光线，这样可以避免能量的损失，从而保证传输距离和信号质量。在反射过程中，反射角等于入射角。
故A正确，而BCD错误。
故选A。
【分析】根据光的反射定律分析判断。
5．下列技术应用中，不是利用电磁波工作的是（　　）
A．利用声呐系统探测海底深度 B．利用光纤系统进行信息传送
C．利用北斗导航系统进行定位 D．利用微波雷达跟踪飞行目标
【答案】A
【详解】A、声呐系统的工作原理是发射和接收超声波（属于机械波，需要介质传播），通过测量声波往返的时间来计算海底深度，不利用电磁波。
B、光纤通信是利用激光（属于电磁波，可见光范畴）在光纤中进行全反射来传递信息，属于电磁波的应用。
C、北斗导航系统依靠无线电波（电磁波的一种）实现卫星与地面设备之间的信号传输，从而完成定位。
D、微波雷达利用微波（电磁波的一种）的反射特性，探测目标的位置和运动状态，属于电磁波的应用。
故答案为：A。
【分析】1、电磁波的种类与应用：
电磁波包括无线电波、微波、可见光、红外线、紫外线、X射线、γ射线等。
应用：通信（光纤、北斗）、雷达（微波）、加热（微波炉）等。
2、机械波与电磁波的区别：
机械波（如声波、超声波）需要介质传播，而电磁波可以在真空中传播。
声呐属于机械波的应用，其余选项均属于电磁波的应用。
6．关于卫星通信和光纤通信，下列说法中正确的是（　　）.
A．卫星通信是利用通信卫星作为微波通信中继站的一种通信方式
B．卫星通信使我们得到世界各地的信息，说明它比光纤通信容量大
C．由于激光沿直线传播，所以光纤通信中使用的光导纤维必须是直的
D．卫星通信的优点是覆盖面大，通信距离长，保密性好
【答案】A
【详解】A、卫星通信是通过通信卫星作为微波通信的中继站来实现通信的，A正确；
B、卫星通信能获取世界各地信息，是因为其覆盖面大；而光纤通信的容量比卫星通信更大，B错误；
C、在光纤通信中，光信号是在光导纤维内通过多次全反射来传播的，传播路径为折线，并非必须是直的，C错误；
D、卫星通信的缺点是保密性不好，而光纤通信的保密性好，D不符合题意。
故选A。
【分析】卫星通信通过卫星传递信息；光纤通信通过光的反射传递信息。
7．不需要 Wi-Fi信号，点亮 LED灯就能上网，复旦大学成功实现了这一国际前沿通信技术：在LED灯中安装一个微芯片，便可让其变成无线网络发射器.点亮LED灯，灯光下的电脑通过一套特制的接收装置接收光信号即可上网.下列有关说法错误的是（　　）.
A．有 LED灯光的地方就有网络信号
B．点亮 LED灯上网不是利用电磁波传播信号
C．与用 Wi-Fi信号上网相比，光由于直线传播不能穿墙而过，故网络信息更加安全
D．与用 Wi-Fi信号上网相比，没有大功率的无线通信设备，局部电磁辐射大大减弱
【答案】B
【详解】A、根据点亮LED灯，灯光下的电脑即可上网，有LED灯光的地方一定有网络信号。A正确；
B、点亮LED灯能上网，但网络信号是靠电磁波传输的，B错误；
C、与用Wi-fi信号上网相比，光由于直线传播不能穿墙而过，故网络信息更加安全，C正确；
D、与用Wi-fi信号上网相比，没有大功率的无线通讯设备，局部电磁辐射大大减弱，D正确。
故选B。
【分析】现代无线通信技术采用电磁波做载体，电磁波可以在真空和各种物质中传播；人们长期处于强电磁波发射和接收环境中，会受到程度不同的电磁辐射。
8．近年来，我国在信息技术领域取得了举世瞩目的成就。关于电磁波和信息技术，下列说法错误的是（　　）
A．电磁波可以在真空中传播，传播速度约为
B．北斗卫星导航系统通过电磁波提供定位服务
C．移动电话既能发射电磁波也能接收电磁波
D．光纤通信是利用激光在光纤中不断反射传递信息的
【答案】A
【详解】A.电磁波可以在真空中传播，传播速度约为3×108m/s，而声音在15℃的空气中传播速度才是340m/s，故A错误符合题意；
B.北斗卫星导航系统是通过电磁波来提供定位服务的，卫星与地面之间通过电磁波传递信息，故B正确不合题意；C.移动电话既能发射电磁波，将信息传递出去，也能接收电磁波，获取来自其他设备的信息，故C正确不合题意；
D.光纤通信是利用激光在光纤中不断反射传递信息的，激光在光纤内通过全反射原理，沿着光纤传输到另一端，故D正确不合题意。
故选A。
【分析】A.根据电磁波的传播速度的知识判断；
B.根据电磁波的特点和应用判断；
C.根据移动电话的功能判断；
D.利用携带信息的激光从光导纤维的一端射入，经内壁多次反射，从另一端射出．这样就把它携带的信息传递到了远方．这种通信方式叫做光线通信。
9．信息传递技术的发展使人们冲破了时空的阻隔，下列关于信息传递的说法错误的是（　　）.
A．光纤通信是利用光从光导纤维中的一端射入，在内壁多次反射后从另一端射出，从而把它携带的信息传到远方
B．同步通信卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同
C．电磁波的传播与水波类似，需要一种我们不知道的介质
D．微波是一种电磁波，它不能用于传递信息，只能用于微波炉中加热食物
【答案】C,D
【详解】A、光纤通信时，光从光导纤维中的一端射入，在内壁多次反射后，从另一端射出，并把携带的信息传出去，A正确，不符合题意；
B、同步通信卫星相对于地面是静止的，和地面间没有位置变化，则绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同，B正确，不符合题意；
C、电磁波可以在真空中传播，其传播不需要介质，C错误，符合题意；
D、微波是一种电磁波，可以传递信息，也可以传递能量，D错误，符合题意。
故选CD。
【分析】光纤通过利用了光在光导纤维中反射传递信息；同步卫星相对于地面没有位置变化，是静止的；电磁波的传播不需要介质，微波是电磁波，可以传递信息和能量。
10．电磁波在真空中的传播速度为　 　m/s，某电磁波的频率为此电磁波的波长为　 　m。光纤通信实际上是激光信号在光纤里　 　（选填“直线”“反射”或“折射”）传播的。
【答案】3×108；0.5；反射
【详解】（1）速度是3×108m/s；
（2）波长：；
（3）激光在光导纤维中经多次反射向前传播。
故答案为：3×108；0.5；反射。
【分析】电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s；根据电磁波波速与频率及波长的关系式c=λf分析波长与频率间的关系，求波长。光纤通信中，光在光导纤维中不断反射向前传播。
11．光纤通信主要利用波长很　 　（选填“短”或“长”）的激光传输信息。如图所示，激光从光纤一端射入，在内壁上多次　 　，从另一端射出，把信息传到远方，无线电广播的音频信号在发射出去之前，必须加载到频率更　 　（选填“高”或“低”）的电流信号上。
【答案】短；反射；高
【详解】（1）光纤通信主要利用波长很短的激光传输信息；
（2） 光如图所示，激光从光纤一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，把信息传到远方；
（3）无线电广播的音频信号在发射出去之前，必须加载到频率更高的电流信号上。
【分析】（1）无线电波的频率越高，相同时间内传输的信息量越多，激光的频率比较高，波长较短，相同的时间内就可以传递大量的信息；
（2）光遇到障碍物后改变传播方向叫光的反射；
（3）无线电的电流信号频率越大，则携带信息的能力越强。
12．阅读材料，回答下列问题。
光导纤维
光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而制成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和GeorgeA．Hockham首先提出光纤可以用于通信传输的设想，高锟因此获得了2009年诺贝尔物理学奖。
光导纤维是由纯度极高的石英玻璃（主要成分是二氧化硅）拉制而成的（如图甲所示），粗细大致与人的头发相当，有的直径只有几微米。光纤通信的原理是利用光的全反射现象。当光从玻璃中射向空气时，折射角会大于入射角，并且随着入射角的增大，折射光线越来越暗，反射光线能量越来越强，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回玻璃中，这就是光的全反射现象。表面上看，光好像在玻璃中弯曲前进（如图乙）。
一根光纤的潜在带宽可达20THz。采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。诺贝尔奖评委会这样描述：“光流动在细小如线的玻璃丝中，它携带着各种信息数据向每一个方向传递，文本、音乐、图片和视频因此能在瞬间传遍全球。”
（1）计算机通过光纤接入互联网，光纤的作用是____；
A．输电 B．通信 C．导热 D．照明
（2）光纤是利用光波在光导纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。光波　 　（选填“属于”或“不属于”）电磁波，光在真空中的传播速度为　 　m/s；
（3）根据文中全反射的定义，请你判断：当光从空气射入水中，逐渐增大入射角时，　 　（选填“会”或“不会”）发生全反射；
（4）下列关于光导纤维的说法中正确的是____；
A．光导纤维的主要成分是氧化物
B．光纤通信不容易受外界干扰，能够传播更远
C．光导纤维是利用光传输信息的
D．石英玻璃能够拉制成细丝说明它的弹性好
【答案】（1）B
（2）属于；3×108
（3）不会
（4）A；B；C
【详解】（1）光纤的核心作用是传递信息，属于通信工具，因此选B。
（2）光波属于电磁波，它在真空中的传播速度等于光速，为3108m/s。
（3）全反射发生的条件是：光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于或等于临界角。
光从空气射入水中，是从光疏介质射入光密介质，不满足全反射的条件，因此不会发生全反射。
（4）A、光导纤维的主要成分是二氧化硅（氧化物），正确。
B、光纤通信抗干扰能力强、传输距离远，正确。
C、光导纤维是利用光的全反射来传输信息的，正确。
D、石英玻璃拉成细丝说明它的延展性好，而非弹性好，错误。故答案为：A、B、C。
故答案为：（1）B；（2）属于；3×108；（3）不会；（4）ABC。
【分析】1、光纤的作用与原理
光纤是一种通信工具，利用光的全反射原理来传递信息。
2、电磁波的分类
光波属于电磁波，在真空中的传播速度为3×108m/s。
3、全反射的条件
光必须从光密介质射入光疏介质，且入射角大于或等于临界角。
4、光纤的特性与应用
具有抗干扰能力强、传输距离远、容量大等优点，广泛用于通信领域。
13．阅读短文，回答问题
光纤的奥秘
光纤电缆是本世纪最重要的发明之一、发明光纤电缆的，就是被誉为“光纤之父”的华人科学家、诺贝尔奖获得者------高锟。光纤电缆利用玻璃清澈、透明的性质，使用光来传送信号。光可以从弯曲的玻璃光纤的一端传到另一端，而不会“溜”出玻璃光纤，这是为什么呢？
原来，光从玻璃射入空气时，折射角　 　入射角（如图甲）（填“大于”、“小于”或“等于”）。当入射角增大时，折射角也增大（如图乙），到某一角度，使折射角达到90°，入射角再增大时，折射光完全消失，只剩下反射光（如图丙），这样光就在玻璃中传播，而不会“溜”出玻璃光纤（图丁），这种现象叫做全反射，它只有在如上述的情况下才可能发生。图1是光从玻璃射入空气时，折射角随入射角变化而变化的图像。
所以，一般弯曲的光学纤维（简称光纤），只要它的玻璃芯的透明度高、均匀，并且芯与外皮层之间的分界面光滑，就是一根好的光导管。一根头发般细小的光纤，其传输的信息量相当于一条饭桌般粗大的铜“线”，为目前的信息高速公路奠定了基础，数以万计的光学纤维构成的光学纤维束（如图2），它不仅能传导光能，也能将图像从一端传到另一端。传光能的纤维束称传光束，同时能传图像的纤维束称传像束。
（1）完成上文中的空格
（2）光从空气进入玻璃时　 　（填“有可能”或“不可能”）发生全反射。
（3）光从玻璃进入空气时入射角必须满足条件　 　才会发生全反射
A.大于42° B.小于42° C.大于45° D.小于45°
（4）某些自行车的尾灯也采用了全反射被镜的原理，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯的构造如图所示。下面说法中正确的是　 　
A.汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
B.汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
C.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
D.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
【答案】增大；不可能；A；C
【详解】空气是光疏介质，玻璃是光密介质，光从玻璃射入空气时，折射角大于入射角；
（2）光从空气进入玻璃时，折射角变小，不可能发生全反射。
（3）光发生全反射时，临界角与折射率的关系，光速与折射率的关系；光从玻璃进入空气，则：，所以，则θ=41.8°，故A符合题意。
折射光线消失，也就是所有的光线都经过反射变成反射光线，其亮度会增强。
（4）汽车灯光应从右面射向自行车尾灯，光在尾灯内部左表面发生全反射，使自行车后面的汽车司机发现前面有自行车，避免事故的发生；故C正确，ABD错误。
故选C。
【分析】（2）光线经过不同介质，发生折射；空气中的角度较大；
（3）光在发生折射时，超过42°时，可能发生全反射现象；
（4）自行车的尾灯是垂直的镜面，能使光线发生全反射。
14．阅读短文《光导纤维》，回答问题：
英国物理学家丁达尔研究发现，光从水中射向空气，当入射角增大时，折射角也增大，但折射角先增大到90°，此时，折射光线消失，只剩下反射光线，这种现象称为全反射现象。刚好发生全反射时的入射角叫做临界角，只有入射角大于或等于临界角时，才会发生全反射现象。由于光从水中射向空气中时，光在水流中发生了多次全反射，表面上看，好像光在水流中弯曲前进，实际上，在弯曲的水流里，光仍沿直线传播。后来人们制造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝——玻璃纤维。当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。因这种纤维能够用来传输光，故称它为光导纤维。
光导纤维在现代技术中有着广泛的应用，一根直径不到1.3cm的由32根光纤组成的光缆，能容纳50万对用户同时通话，或者同时传送5000个频道的电视节目。除通信领域外，光纤还有许多其他的应用。例如“传能光纤”可以传递高功率的激光能量，广泛应用于激光加工机、激光手术刀等；“传像光纤”可以用来传递图像，用于医学上的肠镜、胃镜检查和海关、机场等的安全监控等。
（1）一束光从水中斜射入空气，入射角 　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）折射角；
（2）“当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。”这个合适的角度满足的条件是：　 　；
（3）请利用光能沿着弯曲玻璃纤维前进的特点，设计一个应用于生活中的工具：　 　。
【答案】（1）小于
（2）入射角大于临界角
（3）可以制成“传像光纤”，用于医学上的肠镜、胃镜检查
【详解】（1）光从水（光密介质）斜射入空气（光疏介质）时，折射角会大于入射角，因此入射角小于折射角。
（2）光在玻璃纤维中传播的原理是全反射，要发生全反射，入射角必须大于或等于临界角，这样光才会在纤维内壁不断反射，沿着弯曲的纤维前进。
（3）利用光沿弯曲玻璃纤维前进的特点，可以设计的工具很多，比如：医学上的胃镜、肠镜（用于观察人体内部）；汽车的倒车影像光纤传输系统；工业上的管道检测内窥镜。
故答案为：（1）小于；（2）入射角大于临界角；（3）可以制成“传像光纤”，用于医学上的肠镜、胃镜检查。
【分析】1、光的折射规律
光从光密介质斜射入光疏介质时，折射角大于入射角。
2、全反射现象
当入射角大于或等于临界角时，光会在介质界面发生全反射，不再折射。
3、光纤的应用
利用全反射原理，光纤可以实现光的长距离、弯曲传输，广泛应用于通信、医学、工业检测等领域。
1．卫星通信系统由卫星和地面站两部分组成。卫星在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站。地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户通过地面站出入卫星系统形成链路。由于同步卫星在赤道上空36 000 km，它绕地球一周的时间恰好与地球自转一周时间(23 h 56 min 4
S)一致，从地面看上去如同静止不动。3颗相距120。的卫星就能覆盖整个赤道圆周。故卫星通信易于实现越洋和洲际通信，最适合卫星通信的频率是1—10 GHz频段，即微波频段。
（1）卫星通信是远距离的无线通信，要从卫星上接收信号必须在地面上建立　 　。
（2）关于同步卫星，以下说法中正确的是（　　）
A．同步卫星的转动周期和地球的自转周期相同
B．同步卫星和月球一样每天绕地球一周
C．同步卫星固定在空中一直不动
D．作为传播微波的中继站，地球上空的同步卫星越多越好
（3）频率为1—10 GHz的电磁波对应的波长是多少
（4）赤道上的地面站向卫星发射信号需要多长时间
【答案】（1）地面站
（2）A
（3）0.3|0.03 m
（4）0.12s
【详解】（1）从文中得知地面站是卫星系统与地面公众网的接口，所以从卫星上接受信号必须在地面上建地面站。（2）同步卫星的转动周期（绕地球一周的时间）与地球自转周期（地球自转一周的时间）一致，以地球为参照物，同步卫星是静止的，A符合题意。
（3）已知1GHz=1000MHz=1x109Hz，根据公式c=λf，λ1=c/f1=(3x108m/s)/1x109Hz=0.3m，
λ2=c/f2=(3x108m/s)/1x1010Hz=0.03m，频率为1—10GHz的电磁波对应的波长为0.3—0.03m。
（4）t=s/v=3.6x107m/（3x108m/s）=0.12s
故答案为：（1）地面站；（2）A；（3）0.3/0.03m；（4）0.12s
【分析】（1）从文中知道，卫星通信系统是由卫星与地面站两部分组成，卫星在空中起到中继站的作用，地面站是卫星系统与地面公众网的接口。向卫星发出信号和接收卫星传来的信号都是由地面站完成的。
（2）同步卫星的转动周期（绕地球一周的时间）与地球自转周期（地球自转一周的时间）一致，以地球为参照物，同步卫星是静止的。
（3）电磁波的速度是已知的，又知道电磁波的频率，可根据λ=c/f来求波长。在这里要清楚GHz这个单位是千兆赫兹。
（4）同步卫星距离地面距离已知，电磁波传播速度也是确定的，根据t=s/v来求用时。
2．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，你会看到光随弯弯的水流照到盆底，在盆底产生一个光斑。
（1）在这个实验中，激光电筒的光束是沿水流的　 　(选填“内”或“外”)壁经过多次　 　(选填“反射”或“折射”)，最后射到盆底；
（2）实验中从瓶中流出的水柱相当于激光通信中的　 　，由此说明用来进行激光通信的导管　 　(选填“能”或“不能”)弯曲；
（3）猜想：在激光通信中，每一根导管能不能同时传导多束激光束而不致相互干扰？
【答案】（1）内；反射
（2）光导纤维；能
（3）同一根光导纤维中能同时传递多束激光信号而不相互干扰。
【详解】激光电筒的光束是射到水柱内部被水柱传递的，所以光束是沿水流的内壁经多次反射到达盆底的。在本实验中，水柱类似于激光通信中的光导纤维，无论光导纤维如何弯曲，激光都能在里面传播。由于激光的频率单一，方向高度集中，所以同一根光导纤维中的多束激光不会相互干扰。
【分析】（1）光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象.
（2）无论光导纤维如何弯曲，激光都能在里面传播.
（3）光纤通信优点是：容量大、不受外界电磁场干扰、不怕潮湿、不怕腐蚀.
3．请仔细阅读下文，按要求回答问题．
同步通信卫星工作的基本原理如图所示．卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成．卫星在空中把地球站发射上来的电磁波放大后再返送回另一地球站．地球站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户通过地球站出入卫星系统形成链路．由于同步通信卫星在赤道上空3 600 km，它绕地球一周的时间恰好与地球自转一周的时间一致，从地面看上去如同静止不动一般．三颗相距120°的卫星就能覆盖整个赤道圆周，故卫星通信易于实现越洋和洲际通信．最适合卫星通信的频率为1 GHz～10 GHz频段，即微波频段．通信卫星的种类也越来越多，按服务区域划分，有全球、洲际区域和国内通信卫星．
（1）地球自转时间是23h56min4s，则通信用的地球同步卫星运行一周所用的时间是（　　）
A．24h B．23h 56min C．24h 4min D．23h 56min 4s
（2）频率为1 GHz～10 GHz的微波对应的波长是　 　m～　 　m．
（3）赤道上的地面站向卫星发射信号需要经过的时间为　 　S．
（4）如图所示，地球站1和地球站2间的通信，同步通信卫星起的是　 　的作用．
【答案】（1）D
（2）0.03；0.3
（3）0.012
（4）中继站
【详解】解：（1）通信用的地球同步卫星之所以是静止不动的，是因为地球同步卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同，都是23h56min4s．（2）根据λ= 得频率为1GHz的微波对应的波长：λ1= =0.3m；频率为10GHz的微波对应的波长：λ2= =0.03m．（3）赤道上的地面站向卫星发射信号需要经过的时间：t= = =0.012s．（4）地球站之间的通信，是靠中继站同步通信卫星来工作的．故答案为：（1）D；（2）0.03m～0.3m；（3）0.012s；（4）中继站．
【分析】（1）地球同步卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同，所以看起来好像是静止不动的；（2）根据λ= 求出频率为1 GHz～10 GHz的微波对应的波长；（3）根据t= 即可求出赤道上的地面站向卫星发射信号需要经过的时间；（4）地球站和地球站间的通信，是用通信卫星作为中继站工作的．
4．如图所示是地球上的人利用卫星进行通信的示意图，结合示意图，简要说明卫星通信的原理．
【答案】解：通信用户将信号传输给地方站，地方站从地面发出载有信号的电磁波，被通信卫星接收并处理后，再由卫星将它发送到地面站，传输给用户，实现两个地面站或多个地面站之间的远距离通信．
【解析】【分析】根据卫星通信的流程分析．
5．卫星通信
由于微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，同时在传输过程中信号存在衰减等．因此，人们在用微波传输信息时，需每隔一定距离建一个微波中继站，信息传输的越远，需要的中继站越多，在遇到雪山、大洋，根本无法建中继站又该怎么办？能否利用高悬的月球作为中继站呢？1946年，有人用雷达向月球发射微波信号，第一次准确收到了从月球表面反射回来的微波．
1959年，美、英和加拿大之间又进行了月面反射通讯实验，结果获得成功．但在实验中也发现：由于月球离我们太远，不但传输信号延迟时间太长，信号衰减也较严重，失真厉害，而且如果用月球作中继站，两个通信信号必须同时建到月球．
现在，人类可发射人造卫星，用通信卫星作微波中继站，实现了卫星通信梦想．通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，在地球周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信．请回答：
（1）在用微波传输信息时，为何每隔一定距离要建一个微波中继站？
（2）在同步通信卫星上建立微波中继站与在月球上建立微波中继站相比，有何优点？
（3）除了卫星通信外，你还知道哪些现代通信方式？
【答案】（1）解：微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，同时在传输过程中信号存在衰减等．因此，人们在用微波传输信息时，需每隔一定距离建一个微波中继站．
（2）解：由于月球离我们太远，不但传输信号延迟时间太长，信号衰减也较严重，失真厉害，而且如果用月球作中继站，两个通信信号必须同时见到月球．用通信卫星作微波中继站，在地球周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，不但通信质量高，而且覆盖范围广．可以实现全球通信．
（3）解：微波通信、光纤通信、网络通信．
【解析】【分析】要解答本题，学生须具有从短文中获得有用信息的能力，本题的答案都在短文中提到．
1．（2026·无锡中考）我国自主建设的“微厘空间”低轨卫星系统，其轨道高度约650 km，相当于把地面基站搬到了卫星上，能够对北斗卫星导航系统进行精密增强，使导航位置的定位精度达到厘米级。关于“微厘空间”卫星，下列说法不正确的是（　　）
A．卫星通信采用电磁波传递信息
B．从地面发射的电磁波到达卫星的时间约220 s
C．比地面基站通信覆盖面更大
D．可以更好地服务于汽车自动驾驶
【答案】B
【详解】A、真空环境不能传声，卫星与地面之间依靠电磁波传递信息，故A正确；
B、轨道高度，电磁波速度； ，时间远小于220s，故B错误；
C、卫星处在高空位置，信号传播范围广，通信覆盖面比地面基站更大，故C正确；
D、该系统可以实现厘米级的定位精度，能够更好服务汽车自动驾驶，故D正确。
本题选不正确的，故选：B。【分析】电磁波可以在真空中传播，卫星通信依靠电磁波；利用速度公式计算电磁波传播时间，再结合卫星通信的特点逐项判断。
2．（2024·盐城） 如图是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇，外形像大白鲸，整体呈流线型，尾部有三个尾翼。其内部有两个气囊，一个气囊装有密度比空气小的氦气，另一个气囊内充有空气，艇体通过排放空气实现上升。艇体用特种缆绳与地面相连，缆绳中布置细电缆和光纤。下列关于浮空艇分析错误的是（　　）
A．艇体整体呈流线型是为了减小空气阻力的影响
B．浮空艇在上升过程中受到的浮力变大
C．缆绳中布置光纤，目的是实时传输通信数据
D．缆绳应选择密度小、强度大的材料
【答案】B
【详解】 A.艇体整体呈流线型是为了减小空气阻力的影响，故A正确不合题意；
B.空气的密度随高度的增加而减小，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，浮空艇在上升过程中受到的浮力变小，故B错误符合题意；
C.缆绳中布置光纤，目的是实时传输通信数据，故C正确不合题意；
D.缆绳应选择密度小、强度大的材料，故D正确不合题意。
故选B。
【分析】A.舰体的流线型外形可以减小阻力。
B.根据空气密度的变化，结合阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析；
C.光纤可以传递信息。
D.根据缆绳的作用解答。
3．（2024·贵州） 神舟系列飞船完成载人飞行任务后，航天员如何安全返回地球？且看科技含量十足的返回舱如何带航天员安全“回家”，如图1所示。
返回舱从进入大气层开始，经历了三个重要阶段。
第一阶段：返回舱与大气层剧烈摩擦，速度从7.9千米每秒逐渐降至几百米每秒，实现“超级减速”。
第二阶段：当返回舱距离10km左右时，降落伞打开，使返回舱速度从200m/s降至约7m/s。
第三阶段：返回舱降至距地面1m时，底部的反推发动机接收指令点火，产生向上的推力，使返回舱速度降至1~2m/s实现“温柔”着地。
请根据上述介绍，回答下列问题：
（1）要实现航天员安全“回家”，返回舱降低高度的三个阶段共同的核心任务是　 　；
（2）返回舱在某阶段需通过舱内测距装置向地面发射信号，当返回舱接收到地面反射信号，即可测出此时其所在高度。若信号采用电磁波，接收到反射信号时的位置如图2所示；若信号采用超声波，请在答题卡的虚线框内画出返回舱接收到反射信号时的大致位置　 　。由此判断，返回舱实时测距装置发射的是　 　波；
（3）返回舱表面涂有防热材料，通过烧蚀带走因与大气剧烈摩擦产生的大量热量，但仍有部分热量传至舱内使其温度升高。你认为在返回舱的设计上如何保持舱内温度适宜？　 　（写出两条设计办法即可）
（4）第一阶段的“超级减速”过程中，请比较内能增加量E1和返回舱重力势能减少量E2的大小关系，并说明理由。　 　（忽略返回舱质量的变化）
【答案】（1）减速
（2）；电磁
（3）为了保持舱内温度适宜，可以在返回舱表面涂一层导热性能好，熔点高，比热容大的吸热材料，通过熔化吸热，降低舱内的温度或通过热辐射的方式，将舱体表面的热量导到散热区，通过吸热型物态变化处理热量，以降低舱内温度。
（4）由题意可知，第一阶段：返回舱与大气层剧烈摩擦，速度从7.9千米每秒逐渐降至几百米每秒，实现“超级减速”。因此返回舱的重力势能减小，动能减小，通过摩擦转化为内能，因此内能增加量E1大于返回舱重力势能减少量E2。
【详解】(1)根据材料，为了保障安全，使得飞船着陆时速度为安全值，三个阶段都需要让返回舱减速，故核心任务是减速。
(2)超声波速度比电磁波慢很多，故传播时间长，收到信号时候下降高度大，如下图。因为超声波速度慢，信息传递延迟性较大，另外高空空气稀薄，声波损失较大，综合考虑，应该使用电磁波测距。
(3)为了舱内温度不至于升的太高，可以利用热传递的特点，即返回舱整体用隔热性好的材料即可。也可以利用物态变化，在返回舱的内侧放置一层熔点低的物质能够在热量传进来时，让该物质熔化吸热，使得舱内温度不至于升的太高。
(4)根据能量守恒定律，返回舱下降时重力势能减少、动能减少、内能升高，故内能增加量E1应该等于重力势能减少量E2和动能减少量之和，故E1应该大于E2。
【分析】(1)根据材料中提到的信息回答；
(2)超声波速度慢，延迟高，高空空气稀薄，因此在航天上一般会选择电磁波通信；
(3)想到返回舱吸收热量的方式即可；
(4)从能量守恒的角度进行分析。
基础巩固
能力提升
拓展实践
中考精选
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【核心素养】21.3 卫星通信和光纤通信 分层练习 （原卷版）
知识点一：卫星通信
1．关于卫星通信，下列说法正确的是（　　）
A．要完成全球卫星通信至少需要4颗地球同步卫星
B．通信卫星只能用来传递声音信号
C．卫星通信就是利用卫星来向地面发射电磁波
D．通信卫星既能传递声音信号，又能传递图像信号
2．北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS）。许多公交车安装了BDS系统，通过BDS系统可显示汽车的行驶方向、车速、与后车距离等信息。实现BDS系统与卫星信号传输的是（　　）
A．可见光 B．微波 C．红外线 D．紫外线
3．在地球周围均匀地配置　 　颗同步通信卫星就可以实现全球通信，卫星通信是利用了电磁波可以传递　 　（选填“能量”或“信息”）。电磁波在真空中的传播速度为　 　。
4．我国的北斗卫星导航系统能为轮船远洋航行提供导航定位服务。卫星与轮船之间传递信息是利用了（　　）
A．红外线 B．电磁波 C．超声波 D．次声波
5． 我国自主研发的北斗卫星导航系统是利用通信卫星作为 　 　 ，接收并发射 　 　 波进行通信的。同步通信卫星绕地球转动的周期跟地球的自转周期 　 　 （选填“相同”或“不同”）。
知识点二：光纤通信
6． 光纤通信在一定时间内可以传输大量的信息，这是因为光波（　　）。
A．波长长 B．波速快 C．频率高 D．看得见
7． 关于光纤通信，下列说法正确的是 ( )
A．光纤通信传输的信息量很大，主要用于无线电广播
B．光纤通信通过光在光导纤维中多次反射传递信息
C．光纤通信具有高抗干扰的特性，但传输距离短
D．光信号在光导纤维中的传播速度是 340 m/s
8．光导纤维简称光纤，它是目前宽带接入的一种方式，有着通信容量大、保密性能好等优点。光纤的纤芯是一种由塑料制成的纤维，纤芯外的包层可以保证光进入纤芯后全部发生反射，从而避免了光的损失。下列能表示光在纤芯中传播路径正确的是（　　）
A．A B．B C．C D．D
9．近年来，我国的通信行业蓬勃发展。5G是第五代移动通信技术的简称，5G网络是利用 　 　 波传递信息的；专家预计，到2030年5G网络将和光纤一道成为信息社会最重要的基础设施，其中光纤通信是利用光在光导纤维中多次 　 　 （选填“反射”或“折射”）将信息传到远方的。
10．携带信息的光从光纤的一端入射后，在光纤的内壁上反复　 　，直至从另一端出射。光纤具有　 　、　 　等特性，光缆通信能量损耗非常小。
1．关于现代通信，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波可以在真空中传播，传播速度约为
B．移动电话是靠电磁波传递信息的
C．光纤通信传输的信息量很大，主要用于无线电广播
D．我国“北斗”卫星导航系统是利用超声波进行定位的
2． 关于卫星通信，下列说法正确的是（　　）。
A．微波是一种无线电波，可以沿地球表面绕射
B．卫星通信是利用超声波传递信息的
C．卫星通信是利用人造卫星作为中继站进行通信的
D．要实现全球通信，至少需要4颗同步卫星
3．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离是36000km，则延迟的时间约为（　　）
A．0.12s B．0.24s C．2.4s D．0.012s
4．光导纤维简称光纤，它是目前宽带接入的一种方式，有着通信容量大、保密性能好等优点。光纤的纤芯是一种由塑料制成的纤维，纤芯外的包层可以保证光进入纤芯后全部发生反射，从而避免了光的损失。下列能表示光在纤芯中传播路径正确的是（　　）
A．A B．B C．C D．D
5．下列技术应用中，不是利用电磁波工作的是（　　）
A．利用声呐系统探测海底深度 B．利用光纤系统进行信息传送
C．利用北斗导航系统进行定位 D．利用微波雷达跟踪飞行目标
6．关于卫星通信和光纤通信，下列说法中正确的是（　　）.
A．卫星通信是利用通信卫星作为微波通信中继站的一种通信方式
B．卫星通信使我们得到世界各地的信息，说明它比光纤通信容量大
C．由于激光沿直线传播，所以光纤通信中使用的光导纤维必须是直的
D．卫星通信的优点是覆盖面大，通信距离长，保密性好
7．不需要 Wi-Fi信号，点亮 LED灯就能上网，复旦大学成功实现了这一国际前沿通信技术：在LED灯中安装一个微芯片，便可让其变成无线网络发射器.点亮LED灯，灯光下的电脑通过一套特制的接收装置接收光信号即可上网.下列有关说法错误的是（　　）.
A．有 LED灯光的地方就有网络信号
B．点亮 LED灯上网不是利用电磁波传播信号
C．与用 Wi-Fi信号上网相比，光由于直线传播不能穿墙而过，故网络信息更加安全
D．与用 Wi-Fi信号上网相比，没有大功率的无线通信设备，局部电磁辐射大大减弱
8．近年来，我国在信息技术领域取得了举世瞩目的成就。关于电磁波和信息技术，下列说法错误的是（　　）
A．电磁波可以在真空中传播，传播速度约为
B．北斗卫星导航系统通过电磁波提供定位服务
C．移动电话既能发射电磁波也能接收电磁波
D．光纤通信是利用激光在光纤中不断反射传递信息的
9．信息传递技术的发展使人们冲破了时空的阻隔，下列关于信息传递的说法错误的是（　　）.
A．光纤通信是利用光从光导纤维中的一端射入，在内壁多次反射后从另一端射出，从而把它携带的信息传到远方
B．同步通信卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同
C．电磁波的传播与水波类似，需要一种我们不知道的介质
D．微波是一种电磁波，它不能用于传递信息，只能用于微波炉中加热食物
10．电磁波在真空中的传播速度为　 　m/s，某电磁波的频率为此电磁波的波长为　 　m。光纤通信实际上是激光信号在光纤里　 　（选填“直线”“反射”或“折射”）传播的。
11．光纤通信主要利用波长很　 　（选填“短”或“长”）的激光传输信息。如图所示，激光从光纤一端射入，在内壁上多次　 　，从另一端射出，把信息传到远方，无线电广播的音频信号在发射出去之前，必须加载到频率更　 　（选填“高”或“低”）的电流信号上。
12．阅读材料，回答下列问题。
光导纤维
光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而制成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和GeorgeA．Hockham首先提出光纤可以用于通信传输的设想，高锟因此获得了2009年诺贝尔物理学奖。
光导纤维是由纯度极高的石英玻璃（主要成分是二氧化硅）拉制而成的（如图甲所示），粗细大致与人的头发相当，有的直径只有几微米。光纤通信的原理是利用光的全反射现象。当光从玻璃中射向空气时，折射角会大于入射角，并且随着入射角的增大，折射光线越来越暗，反射光线能量越来越强，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回玻璃中，这就是光的全反射现象。表面上看，光好像在玻璃中弯曲前进（如图乙）。
一根光纤的潜在带宽可达20THz。采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。诺贝尔奖评委会这样描述：“光流动在细小如线的玻璃丝中，它携带着各种信息数据向每一个方向传递，文本、音乐、图片和视频因此能在瞬间传遍全球。”
（1）计算机通过光纤接入互联网，光纤的作用是____；
A．输电 B．通信 C．导热 D．照明
（2）光纤是利用光波在光导纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。光波　 　（选填“属于”或“不属于”）电磁波，光在真空中的传播速度为　 　m/s；
（3）根据文中全反射的定义，请你判断：当光从空气射入水中，逐渐增大入射角时，　 　（选填“会”或“不会”）发生全反射；
（4）下列关于光导纤维的说法中正确的是____；
A．光导纤维的主要成分是氧化物
B．光纤通信不容易受外界干扰，能够传播更远
C．光导纤维是利用光传输信息的
D．石英玻璃能够拉制成细丝说明它的弹性好
13．阅读短文，回答问题
光纤的奥秘
光纤电缆是本世纪最重要的发明之一、发明光纤电缆的，就是被誉为“光纤之父”的华人科学家、诺贝尔奖获得者------高锟。光纤电缆利用玻璃清澈、透明的性质，使用光来传送信号。光可以从弯曲的玻璃光纤的一端传到另一端，而不会“溜”出玻璃光纤，这是为什么呢？
原来，光从玻璃射入空气时，折射角　 　入射角（如图甲）（填“大于”、“小于”或“等于”）。当入射角增大时，折射角也增大（如图乙），到某一角度，使折射角达到90°，入射角再增大时，折射光完全消失，只剩下反射光（如图丙），这样光就在玻璃中传播，而不会“溜”出玻璃光纤（图丁），这种现象叫做全反射，它只有在如上述的情况下才可能发生。图1是光从玻璃射入空气时，折射角随入射角变化而变化的图像。
所以，一般弯曲的光学纤维（简称光纤），只要它的玻璃芯的透明度高、均匀，并且芯与外皮层之间的分界面光滑，就是一根好的光导管。一根头发般细小的光纤，其传输的信息量相当于一条饭桌般粗大的铜“线”，为目前的信息高速公路奠定了基础，数以万计的光学纤维构成的光学纤维束（如图2），它不仅能传导光能，也能将图像从一端传到另一端。传光能的纤维束称传光束，同时能传图像的纤维束称传像束。
（1）完成上文中的空格
（2）光从空气进入玻璃时　 　（填“有可能”或“不可能”）发生全反射。
（3）光从玻璃进入空气时入射角必须满足条件　 　才会发生全反射
A.大于42° B.小于42° C.大于45° D.小于45°
（4）某些自行车的尾灯也采用了全反射被镜的原理，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯的构造如图所示。下面说法中正确的是　 　
A.汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
B.汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
C.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
D.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
14．阅读短文《光导纤维》，回答问题：
英国物理学家丁达尔研究发现，光从水中射向空气，当入射角增大时，折射角也增大，但折射角先增大到90°，此时，折射光线消失，只剩下反射光线，这种现象称为全反射现象。刚好发生全反射时的入射角叫做临界角，只有入射角大于或等于临界角时，才会发生全反射现象。由于光从水中射向空气中时，光在水流中发生了多次全反射，表面上看，好像光在水流中弯曲前进，实际上，在弯曲的水流里，光仍沿直线传播。后来人们制造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝——玻璃纤维。当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。因这种纤维能够用来传输光，故称它为光导纤维。
光导纤维在现代技术中有着广泛的应用，一根直径不到1.3cm的由32根光纤组成的光缆，能容纳50万对用户同时通话，或者同时传送5000个频道的电视节目。除通信领域外，光纤还有许多其他的应用。例如“传能光纤”可以传递高功率的激光能量，广泛应用于激光加工机、激光手术刀等；“传像光纤”可以用来传递图像，用于医学上的肠镜、胃镜检查和海关、机场等的安全监控等。
（1）一束光从水中斜射入空气，入射角 　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）折射角；
（2）“当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。”这个合适的角度满足的条件是：　 　；
（3）请利用光能沿着弯曲玻璃纤维前进的特点，设计一个应用于生活中的工具：　 　。
1．卫星通信系统由卫星和地面站两部分组成。卫星在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站。地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户通过地面站出入卫星系统形成链路。由于同步卫星在赤道上空36 000 km，它绕地球一周的时间恰好与地球自转一周时间(23 h 56 min 4
S)一致，从地面看上去如同静止不动。3颗相距120。的卫星就能覆盖整个赤道圆周。故卫星通信易于实现越洋和洲际通信，最适合卫星通信的频率是1—10 GHz频段，即微波频段。
（1）卫星通信是远距离的无线通信，要从卫星上接收信号必须在地面上建立　 　。
（2）关于同步卫星，以下说法中正确的是（　　）
A．同步卫星的转动周期和地球的自转周期相同
B．同步卫星和月球一样每天绕地球一周
C．同步卫星固定在空中一直不动
D．作为传播微波的中继站，地球上空的同步卫星越多越好
（3）频率为1—10 GHz的电磁波对应的波长是多少
（4）赤道上的地面站向卫星发射信号需要多长时间
2．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，你会看到光随弯弯的水流照到盆底，在盆底产生一个光斑。
（1）在这个实验中，激光电筒的光束是沿水流的　 　(选填“内”或“外”)壁经过多次　 　(选填“反射”或“折射”)，最后射到盆底；
（2）实验中从瓶中流出的水柱相当于激光通信中的　 　，由此说明用来进行激光通信的导管　 　(选填“能”或“不能”)弯曲；
（3）猜想：在激光通信中，每一根导管能不能同时传导多束激光束而不致相互干扰？
3．请仔细阅读下文，按要求回答问题．
同步通信卫星工作的基本原理如图所示．卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成．卫星在空中把地球站发射上来的电磁波放大后再返送回另一地球站．地球站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户通过地球站出入卫星系统形成链路．由于同步通信卫星在赤道上空3 600 km，它绕地球一周的时间恰好与地球自转一周的时间一致，从地面看上去如同静止不动一般．三颗相距120°的卫星就能覆盖整个赤道圆周，故卫星通信易于实现越洋和洲际通信．最适合卫星通信的频率为1 GHz～10 GHz频段，即微波频段．通信卫星的种类也越来越多，按服务区域划分，有全球、洲际区域和国内通信卫星．
（1）地球自转时间是23h56min4s，则通信用的地球同步卫星运行一周所用的时间是（　　）
A．24h B．23h 56min C．24h 4min D．23h 56min 4s
（2）频率为1 GHz～10 GHz的微波对应的波长是　 　m～　 　m．
（3）赤道上的地面站向卫星发射信号需要经过的时间为　 　S．
（4）如图所示，地球站1和地球站2间的通信，同步通信卫星起的是　 　的作用．
4．如图所示是地球上的人利用卫星进行通信的示意图，结合示意图，简要说明卫星通信的原理．
5．卫星通信
由于微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，同时在传输过程中信号存在衰减等．因此，人们在用微波传输信息时，需每隔一定距离建一个微波中继站，信息传输的越远，需要的中继站越多，在遇到雪山、大洋，根本无法建中继站又该怎么办？能否利用高悬的月球作为中继站呢？1946年，有人用雷达向月球发射微波信号，第一次准确收到了从月球表面反射回来的微波．
1959年，美、英和加拿大之间又进行了月面反射通讯实验，结果获得成功．但在实验中也发现：由于月球离我们太远，不但传输信号延迟时间太长，信号衰减也较严重，失真厉害，而且如果用月球作中继站，两个通信信号必须同时建到月球．
现在，人类可发射人造卫星，用通信卫星作微波中继站，实现了卫星通信梦想．通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，在地球周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信．请回答：
（1）在用微波传输信息时，为何每隔一定距离要建一个微波中继站？
（2）在同步通信卫星上建立微波中继站与在月球上建立微波中继站相比，有何优点？
（3）除了卫星通信外，你还知道哪些现代通信方式？
1．（2026·无锡中考）我国自主建设的“微厘空间”低轨卫星系统，其轨道高度约650 km，相当于把地面基站搬到了卫星上，能够对北斗卫星导航系统进行精密增强，使导航位置的定位精度达到厘米级。关于“微厘空间”卫星，下列说法不正确的是（　　）
A．卫星通信采用电磁波传递信息
B．从地面发射的电磁波到达卫星的时间约220 s
C．比地面基站通信覆盖面更大
D．可以更好地服务于汽车自动驾驶
2．（2024·盐城） 如图是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇，外形像大白鲸，整体呈流线型，尾部有三个尾翼。其内部有两个气囊，一个气囊装有密度比空气小的氦气，另一个气囊内充有空气，艇体通过排放空气实现上升。艇体用特种缆绳与地面相连，缆绳中布置细电缆和光纤。下列关于浮空艇分析错误的是（　　）
A．艇体整体呈流线型是为了减小空气阻力的影响
B．浮空艇在上升过程中受到的浮力变大
C．缆绳中布置光纤，目的是实时传输通信数据
D．缆绳应选择密度小、强度大的材料
3．（2024·贵州） 神舟系列飞船完成载人飞行任务后，航天员如何安全返回地球？且看科技含量十足的返回舱如何带航天员安全“回家”，如图1所示。
返回舱从进入大气层开始，经历了三个重要阶段。
第一阶段：返回舱与大气层剧烈摩擦，速度从7.9千米每秒逐渐降至几百米每秒，实现“超级减速”。
第二阶段：当返回舱距离10km左右时，降落伞打开，使返回舱速度从200m/s降至约7m/s。
第三阶段：返回舱降至距地面1m时，底部的反推发动机接收指令点火，产生向上的推力，使返回舱速度降至1~2m/s实现“温柔”着地。
请根据上述介绍，回答下列问题：
（1）要实现航天员安全“回家”，返回舱降低高度的三个阶段共同的核心任务是　 　；
（2）返回舱在某阶段需通过舱内测距装置向地面发射信号，当返回舱接收到地面反射信号，即可测出此时其所在高度。若信号采用电磁波，接收到反射信号时的位置如图2所示；若信号采用超声波，请在答题卡的虚线框内画出返回舱接收到反射信号时的大致位置　 　。由此判断，返回舱实时测距装置发射的是　 　波；
（3）返回舱表面涂有防热材料，通过烧蚀带走因与大气剧烈摩擦产生的大量热量，但仍有部分热量传至舱内使其温度升高。你认为在返回舱的设计上如何保持舱内温度适宜？　 　（写出两条设计办法即可）
（4）第一阶段的“超级减速”过程中，请比较内能增加量E1和返回舱重力势能减少量E2的大小关系，并说明理由。　 　（忽略返回舱质量的变化）
基础巩固
能力提升
拓展实践
中考精选
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