初中物理第十五章 怎样传递信息——通信技术简介三 现代通信技术及发展前景同步练习题

15.3现代通信技术及发展前景同步练习北师大版初中物理九年级全一册

一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）

1. 中国的创新发展战略使科技领域不断取得新成果，下列说法不正确的是

A. 智能机器人能完成实时图像传输、语音识别、自动避障等重要功能
B. 2020年5月，珠峰登顶测高运用了北斗卫星系统，该系统是通过电磁波传递信息
C. 无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装备操纵的不载人飞机
D. “5G”采用波长为毫米的微波更好地传递信息，微波在真空中的传播速度大于光速

2. 2020年6月23日，我国完成了北斗全球卫星导航系统收官卫星的发射，全面建成了北斗系统。该系统通过“星间链路”也就是卫星与卫星之间的连接“对话”，为全球用户提供定位导航授时、全球短报文通信和国际搜救等服务。关于图示的情景，下列说法中正确的是

A. 卫星绕轨道从近地点向远地点运行时，动能增大，势能减小
B. 卫星与卫星之间的连接“对话”利用了光纤通信
C. 北斗卫星绕轨道运行时受到平衡力的作用
D. 北斗卫星绕轨道运行时机械能守恒

3. 今天，科技正在改变人们的生活，下列有关新科技应用说法正确的是

A. 北斗卫星导航是通过光纤传递信息
B. 智能机器人只能通过声音信号控制
C. 用5G手机上网是通过电磁波传递信息
D. 无人自动驾驶汽车行驶不需要消耗能量

4. 五十年前，华裔物理学家高锟在光导纤维通信领域取得突破性的进展并因此获得2009年的诺贝尔物理学奖。光纤传播信息利用的原理是

A. 光的反射 B. 光的折射 C. 光的直线传播 D. 光的色散

5. 关于卫星通信的说法正确的是

A. 卫星通信就是利用卫星来向地面发射电磁波
B. 通信卫星相当于一个太空微波中继站。它是用来转发地面站发送来的信号的
C. 卫星通信发送广播信号
D. 卫星通信接收电视信号

6. 关于光纤通信，下列说法正确的是

A. 光导纤维是一种很细很细的金属丝
B. 光在光导纤维中始终沿直线传播
C. 光纤通信具有传输信息量大，光能损耗小等优点
D. 光信号在光导纤维中以声音的速度传播

7. “北斗”导航系统是我国自行研制的通信系统，该系统在传递信息过程中主要依靠

A. 电磁波 B. 超声波 C. 次声波 D. 激光

8. 小冬等几位同学，在放学回家的路上，经过广播电视台，看到高高的发射天线，他们有以下几种说法，你认为不正确的是

A. 无线电波要通过天线向外发射到空中
B. 发射无线电信号时，要将音频电信号加载到高频电磁波上
C. 收音机的调谐器可以从电磁波中选出特定频率的信号
D. 收音机中的扬声器能把电磁波转换成声音

9. 小敏通过电子邮箱向朋友发了封电子邮件，很快电脑中显示邮件已发送的提示，可是不多时小敏的邮箱里又收到了一封退信通知，说她发给朋友的邮件被退回了。这封退信通知是从哪里发给小敏的

A. 邮局 B. 小敏的朋友
C. 小敏的邮箱服务器 D. 小敏朋友的邮箱服务器

10. 下列传播信息的方式中一次传得最远的是

A. 互联网 B. 语言传播 C. 电磁波 D. 局域网

二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）

11. 光纤是信息传送的一种重要工具，光可从任意弯曲的光纤一端传向另一端，似乎光在其中能随意“转弯”，其实这是光在光纤内不断          而实现的。光也是一种电磁波，在真空中的传播速度是          。
12. 光导纤维的发明，实现了光从光纤的一端入射后，在光纤内壁上反复          ，直至从另一端射出，整个过程光能损耗非常少，这种光          选填“是”或“不是”电磁波。
13. 世界上凡是计算机集中的地方，例如企业、机关、某些居民小区等，大都已经把自己的计算机连在一起了，这些网络又互相连接，成为世界上最大的计算机网络，叫作          。
14. 我国已经成功发射了多颗同步通信卫星，它是在绕地心转动的圆轨道同步轨道上运行的卫星，运行周期跟地球自转周期相同。那么，同步通信卫星运行周期为          。如果以太阳为参照物，同步通信卫星是          选填“运动”或“静止”的。

三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）

15. 下图是表示某一段光导纤维，一束激光从一端射入光导纤维，试在图中画出激光在光导纤维中传播时的情形
    
     

16. 光纤通信是现代通信的一种重要方式。光纤的内壁具有使光发生反射的特性。请在图中作出光路图。

四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）

17. 在一个无色大塑料瓶的侧壁靠近底部的位置钻一小孔，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，激光束正好能射向对侧的小孔，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，在盆底形成一个光斑。

在这个实验中，激光电筒的光束是沿水流的_______填“内”或“外”壁经过多次_______填“反”或“折”射，最后射到盆底。

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_______填“能”或“不能”弯曲。

猜想：在激光通信中，每一根导管能不能同时传导多束激光信号而不致相互干扰？

18. 在党中央和国务院的亲切关怀和大力支持下，我国启动了农村卫星电视“村村通”工程，生活在边远山区的广大农民在家里可清楚地看到中央电视台的多套电视节目和各省市的卫星电视节目。

小明的奶奶家住农村，放寒假了，小明到奶奶家过春节，看到奶奶家的电视节目频道跟自己家里差不多，非常好奇，便在叔叔的带领下参观了当地的卫星电视接收系统，如图所示的是小明参观完后绘制的一张简图。
 

锅形天线是用来接收来自_________的信号的，在调试或使用时，“锅口”_________选填“能”或“不能”朝水平方向或朝下。

能将电视节目信号变得更清楚的设备是_________。

一般的电视机除了能接收有线信号外，还可直接接收_________信号。

五、计算题（本大题共1小题，共8.0分）

19. 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线路。由于卫星静止在赤道上空3600km，它绕地球一周时间恰好与地球自转一周一致，从地面看上去如同静止不动一般。三颗相距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频段，即微波频段。
    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
    频率为的微波对应的波长是多少？
    
    
    
    
    
    
     

六、综合题（本大题共1小题，共10.0分）

20. 阅读下面短文，回答问题。

量子通信

基于卫星平台的量子通信是构建覆盖全球量子通信网络最为可行的手段。其主要通信流程是：量子信号从地面上发射并穿透大气层中转卫星接收到量子信号并按需要将其转发到另一个中转卫星量子信号从该中转卫星上再次穿透大气层到达地球某个角落的指定接收地点。量子通信是一种传输高效的通信方式，是一种保密性非常高的通信技术。近日，中国的多支研究团队与奥地利科学院塞林格研究组合作，利用“墨子号”量子科学实验卫星，在中国和奥地利之间首次实现距离达7600公里的洲际量子密钥分发，并利用共享密钥实现加密数据传输和视频通信。

在实验中，“墨子号”分别与河北兴隆、奥地利格拉茨地面站进行了星地量子密钥分发，通过指令控制卫星作为中继，建立了兴隆地面站与格拉茨地面站之间的共享密钥，获取共享密钥量约，每秒更新一次加密密钥。基于共享密钥，中奥联合团队在北京到维也纳之间演示了图片加密传输，并建立了一套加密视频通信系统，利用该系统成功举行了75分钟的洲际量子保密视频会议。

“墨子号”卫星与不同国家和地区的地面站之间实现成功对接，表明通过“墨子号”卫星与全球范围任意地点进行量子通信的可行性与普适性，并为形成卫星量子通信国际技术标准奠定了基础。

接收量子信号的中转卫星在工作过程中运动状态_________。选填“改变”或“不改变”

文中“量子信号”其本质就是光的另一种形态表象。请说出将“量子信号”从中国传到奥地利要借助一颗或多颗中转卫星的理由。

依据文中的介绍，请猜想量子通信将来广泛应用的领域，并说明猜想的理由。

答案和解析

1.【答案】D
 

【解析】解：A、智能机器人通过多个传感器实现了图像传输、语音识别、自动避障等重要功能，故A正确；
B、北斗卫星导航系统利用电磁波传递信息的，故B正确；
C、无人机是使用自备程序操纵的电磁波控制的不载人飞机，故C正确；
D、真空中电磁波的波速大约30万千米每秒，等于光速，微波也属于电磁波，故D错误。
故选：D。
智能机器人是使用多个传感器制造的机器人；
电磁波可以在真空中传播，声波的传播需要介质；
无人机是使用电磁波控制的不载人飞机；
各种频率的电磁波在真空中传播的速度是一定的，大约为30万千米每秒，与光速相同。
本题考查了信息的传递以及新科技的应用，要牢记各种电磁波在真空中传播速度与光速相同。
 

2.【答案】D
 

【解析】解：AD、北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运行时，卫星的质量不变，高度变大，重力势能变大；卫星绕轨道运行时不受阻力的作用，机械能守恒，所以动能减小，故A错误，D正确；
B、卫星与卫星之间的连接“对话“利用了卫星通信，不是光纤通信，故B错误；
C、北斗卫星绕轨道运行时做圆周运动，运动状态不断改变，故受的力不是平衡力，故C错误；
故选：D。
动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，势能越大；没有阻力，机械能是守恒的；
卫星与卫星之间的连接“对话“利用了卫星通信；
物体受平衡力的作用处于平衡状态。
本题以北斗导航卫星为背景，考查了动能势能的影响因素、运动和静止相对性、平衡力以及卫星通信的等知识，是一道综合题。
 

3.【答案】C
 

【解析】解：A、我国自行研制的北斗卫星导航系统具有定位、导航和通信等功能，它传递信息是利用电磁波来实现的，故A错误；
B、智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段，故B错误；
C、5G手机上网属于移动电话，所以它传递信息是通过电磁波来实现的，故C正确；
D、无人自动驾驶汽车行驶也需要消耗能量，故D错误。
故选：C。
导航仪是利用电磁波传递信息的，导航仪、地面端的中心控制系统、导航卫星间可以相互传递信息。
本题考查电磁波的传播与应用、光纤通信等，难度不大，属于中等题。
 

4.【答案】A
 

【解析】解：光纤通信利用的就是全反射的道理，光纤在结构上有中心和外皮两种不同介质，光从中心传播时遇到光纤弯曲处，会发生全反射现象，而保证光线不会泄漏到光纤外，故A正确，BCD错误。
故选：A。
光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。
了解光纤通信中光的传播方式可顺利做出判断，难度不大。
 

5.【答案】B
 

【解析】解：卫星通信就是利用卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个地球站之间的通信，不是用来向地面发射电磁波的，也不是用来发送广播信号的，也不是用来接收电视信号的，故B正确，ACD错误。
故选：B。
卫星通信是一种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个地球站之间的通信。
此题主要考查的是学生对卫星通信的简单认识和了解，基础性题目。
 

6.【答案】C
 

【解析】解：光导纤维是玻璃纤维，故A错误；光在光导纤维中经多次反射向前传播，故B错误；光纤通信具有传输信息量大，光能损耗小等优点，故C正确；光信号在光导纤维中以光的速度传播，故D错误。选C。
 

7.【答案】A
 

【解析】解：
“北斗”导航卫星和地面的联系靠电磁波，将图片和声音等信号调制到电磁波上，把电磁波当成载体发射回地面，所以它传递信息利用的是电磁波，故A正确。
故选：A。
人们日常生活中用的电视信号、手机信号以及卫星通信都是利用电磁波传递信号。
这是一道考查电磁波在日常生活中应用的基础题，要求知道无线电通信都是利用电磁波来传递信息的，比较容易。
 

8.【答案】D
 

【解析】解：无线电波要通过天线才能发射，A不符合题意。发射无线电信号时，要通过调制器将音频电信号加载到高频电磁波上，B不符合题意。转动收音机的调谐器旋钮，可以选出特定频率的信号，C不符合题意。收音机的扬声器把音频信号转换成声音，D符合题意。选D。
 

9.【答案】C
 

【解析】解：退信是小敏所使用的邮箱服务器发给小敏的，收到了退信就说明邮件并没有通过自己的邮箱服务器发出；小敏发出的邮件没有发送成功的原因有可能是她使用的邮箱服务器出现了问题，需要重发。选C。
 

10.【答案】A
 

【解析】解：互联网，又叫因特网，是世界上最大的计算机网络，可以做到信息资源的共享，信息可以传播得很远；语言传播的距离是比较短的，是通过声波向四面八方传播的；电磁波的传播速度比较快，但它容易发生各种反射和折射，传播的距离不会太长；局域网是某些机关、学校、企业的内部网络，信息传播的距离是比较短的。选A。
 

11.【答案】反射 

【解析】光纤通信利用了光的全反射；光在真空中的传播速度是 。
 

12.【答案】反射

 是

【解析】光纤通信利用了光的全反射，实现了光从光纤的一端入射后，在光纤内壁上反复反射，直至从另一端射出，整个过程光能损耗非常少；这种光是激光，属于电磁波。
 

13.【答案】互联网
 

【解析】 世界各地的计算机互相连接，成为世界上最大的计算机网络，称为互联网。
 

14.【答案】 

 运动

【解析】地球的自转周期为，同步通信卫星绕地球运行周期也是；地球不停地绕太阳运动，卫星也不停地绕太阳运动，以太阳为参照物，卫星和太阳之间发生了相对位置的改变，卫星是运动的。
 

15.【答案】解：激光在光导纤维中传播时的情形，遵循光的反射定律，满足反射角等于入射角，光路图如下：
。
答：如上图。
 

【解析】激光在光导纤维中传播时，遵循光的反射定律，据此作图。
本题考查了光的反射定律，会根据光的反射定律作图。
 

16.【答案】解：光导纤维由内外两层组成，且内外两层的折射本领不同，激光不会透过去，激光是不断的经光纤壁反射向前传播。先作出“法线”，然后根据光的反射定律即可作出反射光线。如下图：

 

【解析】光在光纤通信中传播的时候，是沿光纤内壁不断的反射向前传播，根据光的反射定律即可作图。
本题主要考查学生对：光纤通信的特点的了解和掌握，是中考的热点。
 

17.【答案】内；反 
光导纤维；能 
每一根光导纤维中能传递多束激光信号而不相互干扰。
 

【解析】利用实验观察法和推理法解题。
激光电筒的光柱是射到水柱内部被水柱传递的，光束发生多次全反射到达盆底。
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，激光都能在里面遵守全反射规则而传播。
由于多束激光的入射角不同且激光的频率单一，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。
 

18.【答案】卫星；不能；放大器；无线。
 

【解析】 物理学科的“科学思维”主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。本题中的卫星电视的工作原理也可以建立模型，这样有利于对此原理的理解。
锅形天线是用来接收来自卫星的信号的，故在调试或使用时，“锅口”大致是朝斜上放置，不能朝水平方向或朝下。
能将电视节目信号变得更清楚的设备是放大器。
一般的电视机除了能接收有线信号外，还可直接接收无线信号。
 

19.【答案】A
 

【解析】解：A、同步卫星的转动周期和地球的自转周期相同，与地球同步转动，故本选项正确；
B、月球不是每天绕地球一周，是30天，故本选项错误；
C、站在地球上观看以地球本身为参照物，同步卫星在空中的位置是固定不动，如果选择参照物不是地球，那么此结论就是错误的，故本选项错误；
D、同步通通信卫星做为传播微波的中继站，地球上只要有3颗就能覆盖全世界，并非是越多越好故本选项错误。
根据得
频率为1GHz的微波对应的波长：
；
频率为10GHz的微波对应的波长：
。
故答案为：；频率为的微波对应的波长是之间。
所谓地球同步卫星，即指卫星绕地球转动的周期与地球的自转周期相同，与地球同步转动，且在赤道上空的某地，站在地球上观看以地球本身为参照物它在空中的位置是固定不动的，所以它可以代替微波中继站来进行电磁波的中转作用。全世界只要有三颗这样的卫星当然位置要选定好就可以满足全世界的需求。
根据求出频率为1  GHz的微波对应的波长。
此题不仅仅考查运动与静止的相对性，还要求学生了解地球同步卫星的有关知识，以及学生对速度公式及波长、波速、频率公式的计算，是一道基础题。
 

20.【答案】改变 ；量子信号是沿直线传播的；军事领域，保密性强。
 

【解析】接收量子信号的中转卫星相对于地球静止，即与地球自转同步，做曲线运动，所以，接收量子信号的中转卫星在工作过程中运动状态改变。
因为“量子信号”的本质就是光的另一种形态表象，光在同种均匀介质中是沿直线传播的，所以，量子信号是沿直线传播的。由于地球是球体，所以量子信号从地面上沿直线发射并穿透大气层，被中转卫星接收到并按需要沿直线将其转发到另一个中转卫星，量子信号从该中转卫星上再次沿直线穿透大气层到达地球某个角落的指定接收地点。
猜想量子通信将来广泛应用的领域是：军事领域；理由：保密性强。