人教版九年级全一册21.4越来越宽的信息之路（有解析）

人教版九年级全一册 21.4 越来越宽的信息之路
一、单选题
1．4月30日，我国正式启动2020珠峰高程测量，之前已进行过6次大规模的测绘和科考工作，国产设备全面担纲本次测量任务。关于珠峰高程测量，下列说法正确的是（）
A．珠峰会“走路”，每年向长春市移动约4.2m，这是选择了珠峰为参照物
B．北斗卫星导航系统首次用于珠峰测高，卫星导航系统是利用超声波传递信息
C．队员从海拔5200m的珠峰大本营向更高海拔进发的过程中，大气压强逐渐增大
D．科考队员释放的高空探测气球在某段时间内匀速上升，是因为受到平衡力的作用
2．2020年4月24日，国家航天局公布：首次火星探测任务被命名为“天问一号”。火星探测器与地球的通讯是利用（ ）
A．超声波 B．次声波 C．电磁波 D．光纤
3．提出光纤通信的构想，使得用光进行通信的幻想得以实现的科学家是
A．牛顿 B．欧姆 C．高锟 D．伏特
4．下列关于电磁波和信息技术说法正确的是（ ）
A．手机 5G 技术“传输的信息更多”主要是其电磁波频率更低
B．电磁波在光纤中是沿一条直线传播的
C．电磁波既能传递信息，又能传递能量
D．不同频率的电磁波在真空中传播速度不相同
5．中国的创新发展战略使科技领域不断取得新成果，下列说法正确的是
A．智能机器人只能通过声音信号控制 B．北斗卫星导航是通过光纤传递信息
C．无人自动驾驶汽车行驶不需要消耗能量 D．用5G手机上网是通过电磁波传递信息
6．信息传递的不断发展使人们冲破了时空的阻隔，下列关于信息传递的说法正确的是（　　）
A．固定电话是通过电流传递信息
B．同步通信卫星相对于太阳保持静止
C．光纤通信是利用光沿直线传播的原理，在光导纤维中将光携带的信息传到远方
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
7．2021年5月16日，我国自主研发的“天问一号”火星探测器成功将“祝融号”火星车着落到火星表面，探测器从火星向地球传递信息是通过（　　）
A．红外线 B．超声波 C．电磁波 D．次声波
8．光纤通信传输信息的载体是
A．电流 B．超声波 C．无线电波 D．光波
9．关于材料和信息的说法不正确的是（　　）
A．条形码扫描器中的光敏二极管主要使用的是半导体材料
B．保险丝是用铅锑合金制作的，电阻比较大、熔点比较低
C．如果用超导材料制造电子元件，可以进一步实现电子设备的微型化
D．光纤通信在传递电磁波信号时，利用了光的直线传播的原理来传输信息
10．下列有关声和电磁波的说法正确的是（　　）
A．光信号在光导纤维中以声音的速度传播
B．高速公路旁的房屋装有隔音窗，是为了防止噪声的产生
C．养蜂人通过听到蜜蜂的“嗡嗡”声，判断蜜蜂是否采了蜜，采蜜后发出的声音音调变高
D．宇航员之间在太空不能直接对话而要使用无线电对话
二、填空题
11．要想把某场足球比赛进行全球直播，至少需要________ 颗地球同步卫星．电视直播往往反应“迟钝”，是因为________ 的传播需要时间．如果足球比赛现场和电视机距离通信卫星都是3.6×108m，则信号至少延迟________ 秒．
12．2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器在月球背面成功着陆，并通过中继星传回首张月球背面图片；中继星利用____波向地面传递信息。由于月球的遮挡，月球背面的着陆器和探测器无法与地球直接传输信息（信息的传递可类比于光的传播），“鹊桥”中继星应该位于图中的______（选填“A”或“B”）位置时，可起到信息中转作用。
13．请阅读《北斗导航系统》并回答题。
北斗导航系统
2020年3月9日19时55分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第54颗导航卫星。此次发射的北斗导航卫星是北斗三号卫星导航系统当中第二颗地球同步轨道卫星。按照计划，今年5月，我国将再发射一颗北斗三号地球同步轨道卫星，届时由30颗北斗三号卫星组成的导航星座将全部部署完成。覆盖“一带一路”沿线国家，实现全球服务能力。
北斗卫星导航系统建设先后经历了北斗一号系统、北斗二号系统、北斗三号系统三个阶段，目前北斗一号4颗试验卫星已全部退役，从北斗二号首颗星起算，我国已发射54颗北斗导航卫星，距离北斗三号系统建成，仅一步之遥。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力。
北斗三号系统搭载了国内最先进的新一代铷原子钟，星间链路最新的技术，新一代铷原子钟天稳定度达到10-14量级，“这相当于300万年只有1秒误差”。星间链路是指用于卫星之间通信的链路。通过星间链路可以实现卫星之间的信息传输和交换。通过星间链路将多颗卫星互联在一起，形成一个以卫星作为交换节点的空间通信网络。通过光通信可实现大容量数据传输。北斗三号系统中的地球同步轨道卫星，运行在地球赤道上空约36000km的圆形轨道上，运行方向与地球自转方向相同，运行一周的时间与地球自转一周的时间相等，能对所覆盖区域实现24小时不间断的移动通信。北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和社会经济发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，广泛应用于交通运输，例如2019年12月30号北京至张家口的高速铁路开通运营，成为世界首次应用北斗导航系统，实现有人值守、自动驾驶的高铁。北斗卫星导航系统还应用于海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域。北斗导航系统秉持和践行“中国的北斗，世界的北斗，一流的北斗”的发展理念，服务全球、造福人类。
.根据上述材料，回答下列问题：
(1)运载火箭点火起飞升空的过程中，火箭中搭载的卫星的机械能______（选填“增大”“减小”“不变”）；
(2)下列关于北斗卫星导航系统的说法中错误的是( )；
A．北斗卫星导航系统传送信息的速度与光速相同
B．北斗卫星导航系统采用超声波为汽车行驶导航
C．北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成
D．能在全球范围内全天候、全天时为用户提供高精度、高可靠定位导航、授时服务
(3)北斗地球同步轨道卫星正常运行时，相对地面是____的（选填“运动”、“静止”）；
(4)当甲乙两人通过北斗地球同步卫星通电话时，甲发出“呼叫”后，至少经过___ s才能听到乙的“回应”。
14．现代通信主要由______通信和光纤通信这两种方式组成；互联网（因特网）在现代生活中正发挥着越来越重要的作用，试举一例说明它的用途：______.
15．光缆利用的是________（选填太阳光、激光、红外线、紫外线）在光纤内的 ________（选填反射或 折射）来工作的．
三、综合题
16．阅读短文，回答问题：
2020年6月，我国在西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，成功地将北斗导航系统的最后一颗组网卫星送入太空，如图是长征三号运载火箭发射时的情景，火箭加速离开地面时，发出巨大的轰鸣声，拖着长长的橘红色火焰直奔天际。北斗导航系统的最后一颗组网卫星准确进入轨道，并进行工作，标志着北斗导航系统可以成功为全球用户提供定位和导航服务。北斗导航系统中有地球同步卫星，地球同步卫星运行方向与地球自转方向相同，绕地球转动的周期跟地球自转周期相同。
地球同步卫星可以对所覆盖区域实现24小时不间断的卫星通信。其优点是：只要在卫星覆盖范围内，任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响；同时可在多处接收。
（1）火箭发射时，高温高压的燃气从尾部喷出，火箭获得上升的推力，这是利用了力的作用是______的。
（2）火箭加速离开地面的过程中，动能______，重力势能______，机械能______。（均选填“减小”或“增大”）。
（3）地球同步卫星绕地球转动时，卫星的运动状态______（选填“不变”或“改变”）。
（4）卫星通信是通过______（选填“超声波”或“电磁波”）传递信息的。
17．阅读下面材料，并回答材料下面的问题
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达成的光传导工具．前香港中文大学校长高锟和George A．Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想，高锟因此获得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________ 电磁波（选填“属于”或“不属于”），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，________ 发生全反射（选填“会”或“不会”）．
18．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36 000 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．
19．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）．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（如图丁），这种现象叫做全反射，它只有在折射时折射角是大于入射角的现象中才可能发生．如图是光从玻璃射入空气时，折射角随入射角变化而变化的图象．
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，其传输的信息量相等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），它不仅能传导光能，也能将图象从一端传到另一端．传光能的纤维束称传光束，同时能传图象的纤维束称传像束．
（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________ 才会发生全反射．
A．大于42° B．小于42° C．大于45° D．小于45°
（4）下列关于传光束与传像束的说法正确的是________
A．传光束中的光学纤维在两端端面上的位置必须严格对应，传像束中的光学纤维在两端端面上的位置不需严格对应．
B．传光束中的光学纤维在两端端面上的位置不需严格对应，传像束中的光学纤维在两端端面上的位置必须严格对应．
C．传光束与传像束中的光学纤维在两端端面上的位置都必须严格对应．
D．传光束与传像束中的光学纤维在两端端面上的位置都不需严格对应．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．珠峰会“走路”，描述的是珠峰的运动，描述物体运动时不能选择被研究物体本身作为参照物，珠峰会“走路”，是以长春市为参照物，故错误；
B．卫星导航系统是利用电磁波传递信息的，故错误；
C．气压随海拔高度的升高而降低，故错误；
D．高空探测气球在某段时间内匀速上升，由力和运动的关系可知，该段时间内气球受平衡力的作用，故正确。
故选D。
2．C
【解析】
【详解】
AB．声按照人的听觉频率分为超声波，声音和次声波，声音的传播需要介质，真空不能传声，太空中是真空，所以火星探测器与地球的通讯不能依靠声传播，故AB不符合题意；
C．电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播，速度是3×108m/s，故C符合题意；
D．光纤通讯需要传导工具玻璃纤维，光在玻璃纤维中发生全反射传输信息，光纤通讯有很多优点，但是受传导工具限制，不能在太空中通讯，故D不符合题意。
故选C。
3．C
【解析】
【分析】
从牛顿、欧姆、高坤、伏特作出的突出贡献进行判断．
【详解】
华裔科学家高锟因在“有关光导纤维用于光学通信方面”取得了突破性成就而获得2009年诺贝尔物理学奖．
故选C
4．C
【解析】
【详解】
A．根据无线电通信理论，手机 5G 技术“传输的信息更多”主要是其电磁波频率更高，故A错误；
B．电磁波（激光）在光纤中是经过多次反射传播的，故B错误；
C．电磁波既能传递信息，如无线电广播，又能传递能量，如微波炉加热食物，故C正确；
D．不同频率的电磁波在真空中传播速度相同，约为3.0×108m/s，故D错误。
故选C。
5．D
【解析】
【详解】
A．智能机器人可以通过电磁波信号控制；
B．卫星通讯都是通过电磁波传递信息的；
C．无人驾驶汽车行驶过程中也需要消耗能量；
D．现代手机通讯都是通过电磁波传递信息的．
6．A
【解析】
【详解】
A．固定电话传递信息的载体是电流，利用导线中的电流传递信息的，故A正确；
B．同步通信卫星相对于太阳的位置发生改变，是运动的，同步通信卫星与地球处于相对静止状态，故B错误；
C．光纤通信是激光在传输过程中，从光导纤维的一端射入后，在光导纤维内壁上要发生多次反射，并从另一端射出，这样就把它携带的信息传到远方，故C错误；
D．微波属于电磁波的一种，不仅用于微波炉中加热食物，还可以传递信息，实现无线通信，故D错误。
故选A。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
因为电磁波的传播不需要介质，且传播速度快，传递距离远，所以在太空中进行远距离信息传递使用的是电磁波，火星探测器向地球传递信息也是通过电磁波传播的。
故选C。
8．D
【解析】
【分析】
利用光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式，由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，所以光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光-光纤通信．
【详解】
光纤通信主要是利用激光在光导纤维中传输信息的通信方式，激光是一种光波．
故选D.
9．D
【解析】
【详解】
A．条形码扫描器中的光敏二极管使用的是半导体材料，故A正确，不符合题意；
B．保险丝通常安装在火线上，它是由电阻大、熔点低的铅锑合金制成的；当电路中有过大电流通过时，保险丝发热自动熔断，切断电路，从而起到保护电路的作用，故B正确，不符合题意；
C．超导材料制造电子元件时，由于没有电阻，不必考虑散热问题，元件可以缩小体积，实现微型化，故C正确，不符合题意；
D．光导纤维是利用激光的反射传递信息的，故D错误，符合题意。
故选D。
10．D
【解析】
【详解】
A．光纤是一种利用光在玻璃制成的纤维中的反射原理而制成的光传导工具，光信号在光导纤维中以光的速度传播，故A错误；
B．控制噪声的途径：在声源处防止噪声的产生，在传播过程中阻断噪声的传播，在人耳处阻止噪声进入人耳。高速公路旁的房屋装有隔音窗，在传播过程中阻断噪声的传播，故B错误；
C．蜜蜂采蜜后飞行时比不采蜜飞行时翅膀振动频率小，发出的音调低，故C错误；
D．太空中没有空气，真空不能传声，因此宇航员在太空中不能直接对话，而要使用无线电对话，故D正确。
故选D。
11． 3 电磁波 2.4
【解析】
【详解】
解：（1）确定空间的一个点需要三个坐标，所以为了确定一个地球上的点位置，需要至少三个卫星；在地球同步轨道上布设3颗通讯卫星，即可实现除两极外的全球通讯；（2）从地面站发出载有信号的电磁波，这个电磁波被通信天线接收并处理后，再由卫星将它发送到地面站，需要一定的时间，所以会出现信号延迟的现象；
信号至少延迟t＝＝2.4s．
点睛：（1）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；（2）卫星通信是把地面站送来的信号接收、放大，然后转发向另外的地面站；需要一定的时间，根据公式t＝可求延迟的时间．
12． 电磁 B
【解析】
【详解】
[1]真空不能传声，而电磁波能在真空中传播，所以中继星利用电磁波向地面传递信息。
[2]由于月球的遮挡，月球背面的着陆器和巡视器无法与地球直接传输信息，故“鹊桥”中继星位于B位置时，可以利用“光的反射”与地球和月球背面进行信息和数据交换。
13． 增大 B 静止 0.48
【解析】
【详解】
(1)[1]运载火箭点火起飞升空的过程中，其质量不变，速度变大，故动能变大，同时其质量不变，高度增加，故重力势能增大，又机械能等于动能与重力势能之和，故火箭中搭载的卫星的机械能增大。
(2)[2]北斗卫星导航系统是利用电磁波传送信息的，而光属于电磁波，所以电磁波的速度与光速相同，故A正确，A不符合题意；北斗卫星导航系统采用电磁波为汽车行驶导航，故B错误，B符合题意；北斗卫星导航系统是由空间段、地面段和用户段三部分组成，故C正确，C不符合题意；北斗卫星导航系统能在全球范围内全天候、全天时为用户提供高精度、高可靠定位导航、授时服务，故D正确，D不符合题意；故选B。
(3)[3]因为二者是同步轨道，所以北斗地球同步轨道卫星正常运行时，相对地面是静止的。
(4)[4] 当甲乙两人通过北斗地球同步卫星通电话时，甲发出“呼叫”后，信号传的距离为
根据速度公式可得，传播的时间为
14． 卫星 网上交易（网上学习、收发电子邮件等）
【解析】
【详解】
[1]现代通信主要由卫星通信和光纤通信这两种方式组成，现代通信方式大大方便了人们的生活；
[2]互联网的用途很多，相信我们都有深刻的体会：如网购、网上学习、收发电子邮件、浏览信息等．
15． 激光 反射
【解析】
【详解】
在光纤通信中光（激光）信号是靠光纤壁不断地反射向前传播的．
16． 相互 增大 增大 增大 改变； 电磁波
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]火箭发射时，高温高压的燃气从尾部喷出，火箭对气体产生一个向下的力，气体对火箭产生一个向上的力，火箭获得上升的推力，这是利用了力的作用是相互的。
（2）[2][3][4]火箭加速离开地面的过程中，质量不变，速度增大，动能增大；质量不变，高度增大，重力势能增大；火箭的动能增大、重力势能增大，火箭的机械能增大。
（3）[5]地球同步卫星绕地球转动时，方向不断变化，卫星的运动状态改变。
（4）[6]电磁波可以在真空中传播，卫星通信是通过电磁波传递信息的。
17． B 属于 3×108 不会
【解析】
【详解】
试题分析：（1）计算机通过光纤接入互联网，光纤的作用是通信；（2）光波属于电磁波，光在真空中的传播速度为3×108m/s；（3）光的全反射现象应当发生在由光密介质向光疏介质中入射时才会出现，空气和水相比，空气是光疏介质，水是光密介质，所以不会发生全反射现象．
考点：光的全反射现象
18． 电磁波虽然传播速度快，但由于传输距离远，它的传播也需要一定的时间. 0.24s
【解析】
【详解】
（1）电视台发出的无线电信号由电视台传到卫星，然后再由卫星传到电视台，需要一定的时间，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上相应的变化发生得晚一些．
（2）无线电信号的路程，则画面延迟的时间．
答：（1）因电磁波从电视台到卫星间的往返传播要用一定时间，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上相应的变化发生得晚一些．
（2）卫星传来的画面延迟的时间是0.24s．
【点睛】本题考查速度公式及其变形公式的应用，解题的关键是知道无线电信号的路程是卫星高度的两倍；计算时要注意单位换算．
19． 大于 增大 不可能 A B
【解析】
【详解】
(1)光从玻璃射入空气时，折射角大于入射角．当入射角增大时，折射角也随着增大；(2)空气是光疏介质，玻璃是光密介质，所以光从空气进入玻璃时不可能发生全反射；(3)根据光发生全反射时临界角与折射率的关系sinθ＝及光速与折射率的关系n＝可得;光从玻璃进入空气所以n＝;所以sinθ＝,所以θ＝41.8 ；(4)传光束中的光学纤维在两端端面上的位置不需严格对应，传像束中的光学纤维在两端端面上的位置必须严格对应．
点睛：（2）光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射全反射；空气是光疏介质，玻璃是光密介质，所以光从空气进入玻璃时不可能发生全反射；（3）根据光发生全反射时临界角与折射率的关系sinθ＝及光速与折射率的关系n＝可得出结果．
答案第1页，共2页
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