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21.4 越来越宽的信息之路
一、微波通信
1．微波通信
（1）微波：微波是波长在10 m～1 mm 之间的电磁波．
（2）微波的特点
①频率高：相同时间内传递的信息更多，一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话；
②大致沿 传播：不能沿地球绕射，每隔 50 km 左右就要建设一个微波 站．
【答案】直线，中继。
【详解】微波通信，速度快，容量大；微波的传播与光的传播相似，即大致沿直线传播；
由于地球表面是曲面，而微波沿直线传播，所以微波以地表传输的距离是有限的，所以每隔50 km
左右就要建设一个微波中继站，这样微波信号能够通过中继站接力传播，传输到更远的目的地。
2．通过微波传送的是（ ）
A．超远程通信 B．无线电广播 C．电报 D．电视和宇航通信
【答案】D
【详解】超远程通信用的是短波；无线电广播是多波段，短波、中波、长波都有；电报一般是短
波和长波比较多；电视和宇航通信是微波。
故选D。
3．对于微波通信，下列说法正确的是
A．微波的频率比中、短波的低，因此它的波长更长一些，可以传递更多的信息
B．微波大致沿直线传播，而地球又是一个球体，其表面是一个球面，因而距发射台较远的地方必
须有相当高的天线才能接收到微波信号，而且信号也比较弱，因此，每隔50 km左右就要建立一个微
波中继站
C．月球是地球的卫星，可以在月球上建立中继站，实现微波通信
D．在陆地上必须建造中继站，而在水面上可以不建造中继站
【答案】B
【详解】A．微波的频率比中、短波的高，因此它的波长更短一些，可以传递更多的信息，故A
错误；
B．微波大致沿直线传播，而地球又是一个球体，其表面是一个球面，因而距发射台较远的地方必须有相当高的天线才能接收到微波信号，而且信号也比较弱，因此，每隔50km左右就要建立一个微波
中继站，B正确；
C．月球虽是地球的卫星，但距离地球较远，不适合在月球上建立中继站进行微波通信，C错误；
D．在陆地上必须建造中继站，在水面上也陆地一样，也是曲面，所以要进行微波通信也必须建立
中继站，故D错误；
故选B。
二、卫星通信
4. 卫星通信
（1）通信卫星相当于微波通信的 。
（2）通信卫星大多是相对地球“ ”的同步卫星，在地球的周围均匀地配置3颗同步通信
卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现 。
【答案】中继站；静止；全球通信。
【详解】（1）卫星通信是利用人造卫星作为通信的中继站来转发无线电信号，在两个或多个地面
站之间进行通信的．通信卫星作为一个微波中继站，只是转发信号，转发的信号可以是广播、电视等
多种信号。
（2）通信卫星大多是相对地球静止的同步卫星，用通信卫星做微波通信的中继站，在地球周围均
匀地配置3颗同步通信卫星，通信范围就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。
5. 北斗卫星导航系统是中国自主建设、独立运行的卫星导航系统，始终秉持和践行“中国的北斗，
世界的北斗，一流的北斗”的发展理念，为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授
时服务。卫星导航在传递信息过程中主要依靠的是（ ）
A．超声波 B．次声波 C．电磁波 D．光导纤维
【答案】C
【详解】卫星导航在传递信息过程中依靠的是电磁波来传递信息。故选C。
三、光纤通信
6．光纤通信
光纤通信是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。光导纤维是很细很细的 ，由内芯和外套两部分组成。
光纤通信传送的不是普通的光，而是一种频率单一、方向高度集中的 ，激光最早是在1960
年由美国科学家梅曼发现的。光纤通信的保密性 ，不受外界条件的 ，传播距离 ，
容量 。
【答案】玻璃丝，激光，强，干扰，远，大。【详解】1966年英籍华人高锟发表论文提出用石英制作玻璃丝，即光导纤维，可实现大容量的光
纤通信。
光纤通信传送的是一种高方向性、高相干性、高单色性的激光，所以光纤通信又叫激光—光纤通
信。由于激光的高方向性、高相干性、高单色性等优点，使得光纤通信的保密性强，不受外界环境的
干扰，光纤通信传播损耗低，无中继传输距离可达几十、甚至上百公里，因此，光纤通信传播距离远。
一根光纤的潜在带宽可达20THz，因此，光纤通信的容量大。
7．历经四十年的发展，中国光纤光缆行业已经占据世界半壁江山，为现代通讯做出了突出贡献，
体现了大国精神、大国担当。现代信息高速公路，是卫星通信和光纤维通信等高速、大容量信息传输
通道的俗称，光纤维通信传输信息的载体是（ ）
A．微波 B．光波 C．无线电波 D．超声波
【答案】B
【详解】光纤通信传输的信息的载体是光波，因为光波可以携带大量的信息，故ACD不符合题意，
B符合题意。故选B。
8. 光纤通信前景广阔，下列关于光纤通信的说法正确的是（ ）
A．光纤通信中所使用的光不是激光
B．光纤通信传递信息的容量要比短波、微波大
C．光纤通信不需要任何传导介质
D．因为玻璃丝很容易折断，不宜用来做光导纤维
【答案】B
【详解】光纤通信利用的是激光，通信时需要光导纤维作为传导介质，光导纤维是很细很细的玻
璃丝；光纤通信传递信息的容量比短波、微波高出百万倍、千万倍。故ACD错误，B正确。故选B。
四、网络通信
9. 世界上凡是计算机集中的地方，例如：企业、机关、学校等等．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，叫做 ，这样便可以做到 的
共享。
【答案】因特网，信息资源。
【详解】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，称为因特网，实现了信息
资源的共享。
10．把计算机联在一起，可以进行 通信，目前这种通信使用最频繁的形式是 ，物
理老师上网冲浪用的电子邮箱是wangyoo2003@gmail.com，这表示这个电子邮箱属于 ，邮
箱的服务器域名叫 ．【答案】网络，电子邮件，wangyoo2003，gmail.com。
【详解】电子邮件是目前使用最频繁的网络通信形式，目前这种通信使用最频繁的形式是电子邮
件，对于一个邮箱来说，要有以下几部分组成：@前面的内容代表邮箱是谁的，所以wangyoo2003
@gmail.com代表这个邮箱属于wangyoo2003，@后面的内容包含邮箱的服务器的名字，题目中
gmail.com代表邮箱服务器的域名。
11. 下列说法中不正确的是（ ）
A．微波大致沿直线传播，因此微波通信要建很多中继站才能把信息传递到远方
B．卫星通信只需要3颗同步卫星就可以实现全球通信
C．光纤通信容量大，不受电磁干扰，保密性好，通信质量高，但传输距离短
D．利用因特网可实现资源共享和信息传递，还可进行远程教育、远程医疗等
【答案】C
【详解】A、地球是圆的，而微波沿直线传播，因此需要设置微波中继站，将信号接力传递下去，
故A说法正确．
B、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，故B说法正确．
C、光纤已经成为现代通信的主要传输工具，它具有容量大、不受外界磁场的干扰、不怕腐蚀、不
怕潮、能量损耗少使，激光通信能传播很远，并且能提高通信质量．等优点，故C说法不正确；
D、人们可以通过互联网进行远程教育、远程医疗会诊、打IP电话、查阅资料、发送电子邮件等，
故D说法正确．故选C
12．下列关于通信的说法正确的是（ ）
A．微波信号传递的距离远，不需要中继站
B．最少4颗同步通信卫星就可覆盖全部地球表面，实现全球通信
C．使用光纤通信，因为光的频率很低，在一定时间内可以传输大量信息
D．使用手机时，可能也同时使用了微波通信
【答案】D
【详解】A．微波通信的缺点：每隔50km需要中继站(卫星可解决此缺点)，A选项错误；
B．目前，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，B选项错误；
C．光纤通信利用是利用激光来传递信息的，因为激光的频率高，在一定时间内传递信息量大，C选项错误；
D．无线电波按频率分为长波，短波，微波等，微波是无线电波范畴．手机用的无线频率是微波，
也是无线电波，故D选项正确．
13. 光纤通信是利用 （选填“太阳光”或“激光”）在光纤内的 （选填“直线传
播”、“反射”或“折射”）来传递信息的；如下图所示，光从光纤一端射入，从另一端射出．请你
将图中未完成的光路部分补充完整．
【答案】激光，反射，见右图。
【详解】光纤通信是利用激光传递信息的，激光在光纤内发生反射；
光在光纤中传播遵循光的反射定律，根据光的反射定律，完成光路图．
14. 如图所示，电视台把无线电信号传送到高空中的通信卫星上，卫星再把信号传到地面上的其他
区域，这样就实现了卫星转播。在调试的过程中，电视台本身也需要接收卫星上传回的信号，并和演
播室用电缆传来的信号进行比较，这时发现卫星传来的画面上，人物动作变化总比电缆传来的画面发
生慢一些。
（1）解释产生这种时间延误的原因；
（2）已知通信卫星的高度大约是36000 km，无线电波的传播速度和光速相同。请你根据这些数据，
估算一下画面延迟的时间。
【答案】（1）见解析；（2）0.24s
【详解】（1）电视台发出的无线电信号由电视台传到卫星，然后再由卫星传回电视台，需要一定
的时间，演播室用电缆传来的信号由于距离很短，传输所用的时间忽略不计。所以卫星传来的画面上，
人物动作的变化总比电缆传来的画面相应的变化发生得晚一些。
（2）无线电信号的路程s=2h，则画面延迟的时间s 2h 2×36000km
t= = = =0.24s
v v 3×105km/s
15．阅读短文，回答问题。
全反射
如图甲所示，当光线从一种介质1（如水）射向另一种介质2（如空气）时，一部分光进入介质
2，称为折射光，另一部分光反射回介质1，称为反射光。如图乙所示，当入射角增大时，折射角也增
大，但折射角先增大到90度，此时折射光消失，只剩下反射光，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。
相对于空气而言，水是光密介质，空气是光疏介质；水相对于玻璃而言，水就是光疏介质。只有
当光由光密介质斜射入光疏介质且入射角大于或等于临界角时，才会发生全反射现象。
光纤通信就是利用光的全反射原理，如图丙所示，光导纤维在结构上有内芯和外套两种不同介质，
光从内芯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。
（1）由全反射的条件可知，当光从空气斜射到水中时 （选填“会”或“不会”）发生全反
射现象；
（2）若光由水进入空气的临界角是48.5°，则入射光以60°的入射角从中水射向空气时 （选
填“会”或“不会”）发生全反射现象；
（3）光导纤维的外套相对于内芯介质来说是 （选填“光疏介质”或“光密介质”）。
【答案】（1）不会；（2）会；（3）光疏介质.
【详解】（1）由题意可知，只有入射角大于或等于临界角时，才会发生全反射现象。因此，当光
从空气斜射到水中时不会发生全反射现象。
（2）若光由水进入空气的临界角是48.5°，则入射光以60°的入射角从水射向空气时，此时角度大
于临界角，所以会发生全反射现象。
（3）由题意可知，光导纤维的外套相对于内芯介质来说，外套的折射率小于内芯介质，所以说外
套是光疏介质。16．（2023·湖南益阳·统考中考真题）2022年中国科学院新一代远洋综合科考船“科学”号历经
74天的航程，完成了一项基于北斗卫星的深海通讯实验。这次实验突破了海水深度达到6000米的大容
量数据的即时传输，解决了水下无线通信的世界性难题。下列有关北斗卫星与深海之间数据传输的说
法正确的是（ ）
A．通过声波传递数据 B．通过电磁波传递数据
C．通过光纤传递数据 D．数据传输有较长时间的延迟
【答案】B
【详解】A．声波不能在真空中传播，而电磁波能在真空中传播，所以北斗卫星在太空中与深海之
间是通过电磁波传递数据的，故A错误，B正确；
C．要使用光纤传递数据，需在太空和海底铺设光纤，显现是不现实的，故C错误；
3
D．电磁波的传播速度非常快，真空中约为3×108m/s，水中的传播速度约为 倍真空速度，因此海
4
水深度达到6000米的大容量数据的即时传输，时间的延迟很小，故D错误。
故选B。
17．（2022·山东日照·统考中考真题）下列说法正确的是（ ）
A．通过手语向听力障碍者传递信息，这是数字通信
B．没有手机、收音机、电视机的海边就没有电磁波
C．光信号在光导纤维中的传播速度是340m/s
D．通过调频95MH 日照新闻广播频道能听到频率为95MH 的声音
Z Z
【答案】A
【详解】A．用点“.·”和画“—”的组合代表各种数字，一定的数字组合代表一个汉字，于是，
一系列点和画组成的信号就可以代表一个完整的句子。像这样用不同符号的不同组合表示的信号叫做
数学信号，使用数学信号的通信方式叫做数字通信。通过手语向听力障碍者传递信息，这是数字通信，
故A正确；
B．变化的电场和变化的磁场构成一个不可分离的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传
播形成电磁波，手机、收音机、电视机、微波炉等动能发出电磁波，故B错误；
C．光在真空中的传播速度约为3×108m/s，光信号在光导纤维中的传播速度是 3×108m/s，故C错
误；
D．用调频 95MHz 日照新闻广播频道广播时，接收的是无线电波的频率，不是听到频率为
95MHz 的声音，故D错误。
故选A。18．（2021·广西玉林·统考中考真题）关于信息的传递，下列说法错误的是（ ）
A．数字信号比模拟信号抗干扰能力强
B．5G网络通信主要是利用电磁波传递信息的
C．北斗卫星定位系统不能提供全天候即时定位服务
D．电磁波不仅能传递声音信号，且可以传递图像信号
【答案】C
【详解】A．通信的信号有两种，即数字信号和数字信号，数字信号比模拟信号抗干扰能力强，故
A正确，不符合题意；
B．电磁波可以传递信息，5G网络通信主要是利用电磁波传递信息的，故B正确，不符合题意；
C．我国独立自主建立的北斗卫星定位系统，可提供全天候的及时定位服务，该系统利用电磁波传
递信息，故C错误，符合题意；
D．电磁波作为载波使用时，既可以传递声音信号，也可以能传递图象信号，故D正确，不符合
题意。
故选C。
19.（多选题）（2019·山东济南·统考中考真题）北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite
System）是我国自主发展、独立运行的卫星导航系统。从2018年12月26日开始提供全球服务，标志
着北斗卫星导航系统正式迈入全球时代。如图所示的北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三
部分组成：空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测
站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。在北斗卫星导航
系统中（ ）
A．各部分间利用超声波进行信息传递
B．太阳能帆板是卫星的主要电源之一
C．静止轨道卫星相对于地球是静止的
D．导航定位信号的传播速度等于光速
【答案】BCD【详解】A．北斗导航各部分是利用电磁波进行信息传递的，故A选项不符合题意；
B．太阳能帆板是是将太阳能转化为电能，故是电能的主要电源之一，故B选项符合题意；
C．静止在轨道卫星，与地球同样的速度运动，故相对于地球是静止的，故C选项符合题意；
D．导航定位信号是电磁波，而光也是一种电磁波，故传播的速度等于光速，故D符合题意。
故选BCD。
20．（2020·山东青岛·统考中考真题）阅读材料，回答问题
微波通信
电磁波可以用来传递信息，通常用于广播、电视等通信。微波是电磁波家族中的一员，它的性质
比中波和短波更接近光波。信息理论表明，作为载体的电磁波，与中波和短波相比，微波在相同的时
间内可以传输更多的信息。
用微波传递信息时，必须每隔50km左右就要建设一个微波中继站，如图甲所示。信号传递的距离
越远，需要的中继站越多。在雪山上、大洋中，根本无法建设中继站，所以人类用地球同步通信卫星
做微波通信的中继站来进行通信如图乙所示，在地球的周围均匀地配置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三颗同步通信卫星
作为太空微波中继站可使地球上任意两点间保持通信，接收地面站传来的电信号，经过处理后，再发
送到另一个或几个地面站。现在通过卫星电视，某地举行体育赛事，其他地方的人几乎可以立刻看到
现场的画面。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）用微波传递信息时，必须每隔50km左右就要建设一个微波中继站，这是因为 （选填
序号）。
①多修建中继站，有利于微波产生更多的信息
②微波的传播距离比中波近，只能传播50km
③微波沿直线传播，不能沿地球表面绕射
（2）如图丙所示，a、b分别是Ⅰ、Ⅱ两颗卫星正下方的地面站，把通信卫星假想成一个平面镜，
要使地球上b处地面站接收到a处发送的信号，请仿照光路图，在图中画出平面镜及微波传播的路径和
方向______。
（3）已知三颗通信卫星距地面的高度都是3.58×104km，任意两颗卫星之间的距离都是7.30×104km。则a处发送的微波信号传送到b处所用的时间是 s。
【答案】（1）③；（2）见下图；（3）0.482s.
【详解】（1）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，来
放大上一站传来的信号并发射，转向另一条微波中继站。
（2）要使地球上b处地面站接收到a处发送的信号，则光从a出发经过Ⅰ、Ⅱ再反射到b处，根
据光的反射定律，作图如下图所示
（3） a处发送的微波信号传送到b处所用时间为
s 2×3.58×104km+7.30×104km
t= = =0.482s
v 3×105km/s
