九年级物理第二十一章第4节越来越宽的信息之路 同步练习（含答案解析）

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九年级物理 第二十一章
第4节 越来越宽的信息之路 同步练习
一、单选题
1．如图是2022年10月12日“天宫课堂”上的两个实验情景。航天员刘洋在中国空间站进行了水球变“懒”实验：用注射器喷出空气，空气冲击水球，使水球剧烈振动；她还展示了由种子长成的水稻植株。针对“天宫课堂”的下列说法正确的是（　　）

A．航天员和学生天地通话是通过电磁波传递信息的
B．航天员随空间站绕地球运动时处于平衡状态
C．水球受到冲击力的施力物体是注射器
D．水稻种子从地面被带到空间站后质量变为零
2．2022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
3．华为推出全球首款支持双向北斗卫星消息的智能手机，在无地面网络信号时，仍可通过卫星发送和接收信息，在传递信息过程中主要依靠的是（　　）
A．微波 B．红外线 C．X射线 D．光导纤维
4．2023年5月17日，我国北斗卫星导航系统迎来了新成员——第56颗北斗导航卫星。卫星向地面传递信息利用的是（ ）
A．超声波 B．次声波 C．光纤 D．电磁波
5．如图所示为一辆无人驾驶清扫车，集激光雷达、摄像头、超声波雷达等传感器于一身，可自主作业，下列有关清扫车的说法正确的是（　　）

A．激光雷达利用了激光的信息特征
B．超声波雷达发射的超声波频率小于20Hz
C．摄像头拍摄物体时成的是倒立放大的实像
D．清扫车上用到的传感器都是将电信息转化为其它信息
6．如图所示，是第五届世界智能大会官方指定用车——中国长安UNI-K智能化汽车，配备了激光雷达自动驾驶等智能功能，关于这辆智能汽车，下列判断不正确的是（ ）

A．汽车轮胎刻有凹凸不平的花纹，是为了增大摩擦力
B．该雷达技术利用了激光的方向性好的特点
C．发动机用水做冷却剂，是因为水的沸点高
D．乘客需要系安全带是为了减小惯性带来的危害
7．中国日报消息：11月19日凌晨2时7分，长征三号乙运载火箭，在西昌卫星发射中心把两颗北斗三号卫星成功送入预定轨道。这两颗卫星将和其他17颗已经在轨运行的北斗三号系统卫星组成基本网络， 并在今年年底前向“一带一路”沿线国家和地区提供基本导航服务。以下说法正确的是（　　）
A．卫星随火箭升空的过程中，动能减小，重力势能增加，机械能总量保持不变
B．卫星与地面导航接收设备之间是靠电磁波传递信号
C．卫星导航信息处理设备中的集成电路是用超导体材料制作
D．该型号运载火箭第三级用能效高的液态氢作燃料，这里的“能效高”指的是比热容大
8．2023年1月23日，亚太6E卫星与独立推进舱星间分离成功。发射成功10天后，亚太6E这颗国产全电推进同步轨道通信卫星正式开启了电推变轨的旅程，该通信卫星在传递信息时主要依靠（　　）
A．超声波 B．次声波 C．电磁波 D．红外线
二、填空题
9．在今年扬州鉴真半程马拉松赛的起点，发令枪响起后，远处小明听到的枪声是通过 传播的。空中直升飞机对赛况进行航拍，摄像头所成的是倒立、 的实像，此时物体离镜头的距离u与镜头焦距f之间的关系是 。市民通过 波将手机拍的照片发朋友圈。
10．在2023年3月15日，我国成功将试验十九号卫星送入预定轨道（如图所示），这是长征十一号运载火箭的第16次发射，实现了16连胜。地面科技人员是通过 与卫星进行通信的，火箭使用液氢做燃料是因为它的 大。

11．海市蜃楼多发生在夏天的海面上或沙漠中，是由于光的 产生的一种现象；光导纤维则是利用了光的 来传递信息，进行通信的。
12．阳春三月，正是踏青赏花的好时节，小宇徜徉在花海中用手机拍摄美景分享到朋友圈，此时手机是利用 （选填“X射线”或“微波”）传递信息的。
13．光纤是传播光的器件，其优点是 强，能减少信号 ，适用于 传输信息。
三、简答题
14．微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信，这些通信方式是从不同的视角进行分类的：微波通信按加载信号的电磁波的波长来分类；卫星通信、光纤通信按传播介质或设备来分类，网络通信按通信者之间的联络关系来分类。网络通信也可以采用光纤通信方式，微波通信也可以通过卫星传播，这些分类是可以重叠的。请你把以上通信方式和你知道的其他通信方式，设计一个通信方式分类图，并在图中侧重说明以上四种方式的优点。
15．小红在互联网上注册了一个电子邮箱，邮箱的地址是：xiaohong@.cn
请回答下列问题。
（1）她电子邮箱的用户名是什么？
（2）地址中“cn”表示她的邮箱的服务器是在哪里注册的？
四、作图题
16．如图所示是光纤传输的原理图，画出光信号从一端传播到另一端的路径图。
( )
17．如图所示，请在图中无线电广播的发射过程图的空格中填入恰当的器材和元件名称。
五、实验题
18．小明的奶奶家在一个风景秀丽的小山村，放暑假了，小明到奶奶家避暑。小明发现奶奶家的电视节目跟自己家的一样。于是，小明在叔叔的带领下参观了当地的卫星电视接收及传递设施，初步弄清了其中的道理。下面是小明自己绘制的一张卫星电视节目的接收传递流程图，如图甲所示。
（1）卫星电视的接收天线的“锅口”大致是朝上放置，这样是为了接收来自 的电视信号；
（2）在机房内，技术人员可以通过调试，接收来自不同电视台的节目信息，这主要是因为不同电视台通过卫星发射的电磁波的 不同；
（3）请你猜想：从机房到用户家里加装放大器有何作用 ？
（4）小明发现：天线接收到的信号都是通过如图乙所示的电缆线传输到各家各户的，而不是用类似于家庭电路中的芯线平行的导线传输，请你大胆猜想使用图中的电缆线传输信号有什么用处 ？
19．在一个无色大塑料瓶的侧壁靠底部的位置，钻一个小孔，在瓶中装满水，用胶带粘住小孔，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面的小孔。如图所示，揭下胶带，让水流到下面盆里，你会看到光随着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，激光电筒的光束沿水流的内壁经过多次 （填“反”或“折”）射，最后射到盆底的；
（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 （填“能”或“不能”）弯曲；
（3）猜想：在激光通信中，同一根导管能不能同时传导多束激光束而不致相互干扰？ 。
六、计算题
20．卫星通信系统是由赤道上空一定高度上的地球同步卫星和经该卫星连通的地球站两部分组成．同步卫星天线波束最大覆盖面可以达到地球表面总面积的三分之一，因此，在赤道上空同平面轨道上等间隔放置三颗同步卫星，就能实现全球范围的通信．目前使用的国际通信卫星系统就是按照上述原理建立起来的，三颗卫星分别位于大西洋、印度洋、太平洋上空．
（1）已知地球半径为6.4×103km，要实现全球卫星通信，卫星在轨理论高度（距地面高度）至少多远？
（2）卫星传输的主要缺点是传输时延大．甲乙两人打接越洋电话，已知他们两地基站共用的是一颗在轨高度约3.6×104km的通信卫星，且两地距卫星均为4.5×104km，求打接一次电话时延多少s？
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参考答案：
1．A
【详解】A．由于航天员所在的中国空间站在太空中，周围环境是真空环境，所以只能依靠电磁波传递信息，故航天员和学生天地通话是通过电磁波传递信息的，故A正确；
B．航天员随空间站绕地球运动时，做圆周运动，不断改变运动方向，所以空间站不处于平衡状态，故B错误；
C．由于空气冲击水球，使水球剧烈振动，所以水球受到冲击力的施力物体是空气，故C错误；
D．由于质量是物体含有物质的多少，质量大小与物体的位置无关，所以水稻种子从地面被带到空间站后质量不变，故D错误。
故选A。
2．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；
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。
3．A
【详解】A．利用微波进行通信具有容量大、频带宽、质量好、传输效率高、可传至很远的距离等特点，故A符合题意；
B．红外线有热效应，主要应用于医疗，作为红外线光源具有一定穿透性，可以用于夜视仪、监控装备、遥控器、感应门或感应开关等，故B不符合题意；
C．X射线是一种频率极高、波长极短、能量很大的电磁波，具有很强的穿透性，透过人体不同组织时，被吸收的程度不同，经过显像处理后可得到不同的影像，故C不符合题意；
D．光导纤维原理是根据光的全反射传播信息，不能无线传输信息，故D不符合题意。
故选A。
4．D
【详解】电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在固体、液体、气体中传播，也可以在真空中传播，卫星向地面传递信息利用的是电磁波，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
5．A
【详解】A．与一般的光相比，激光具有亮度高、方向性好、单色性好、相干性好的优点，激光雷达就是利用了激光的这些信息特征，故A正确；
B．超声波雷达发射的超声波频率高于20000Hz，故B错误；
C．摄像头拍摄物体时成的是倒立缩小的实像，故C错误；
D．清扫车上用到的传感器是将周围的物理世界转化成了电信息，故D错误。
6．C
【详解】A．轮胎刻有凹凸不平的花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故A正确，不符合题意；
B．激光激光频率单一，方向性好，雷达技术利用了激光的方向性好的特点，故B正确，不符合题意；
C．发动机用水做冷却剂，是因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，故C错误，符合题意；
D．汽车刹车时，由于驾驶员具有惯性会向前倾，所以开车系安全带，是为了减小惯性带来的危害，故D正确，不符合题意。
故选C。
7．B
【详解】A．卫星发射升空时，加速上升，质量不变，动能增大；高度升高，重力势能增大，机械能增大，故A错误；
B．电磁波可以在真空中传播，且传播速度快，卫星与地面导航接收设备之间靠电磁波传递信号，故B正确；
C．常温下的超导材料还处于研究阶段，集成电路使用的是半导体材料，故C错误；
D．液态氢的热值大，质量一定时，完全燃烧放出的热量多，也就是“能效高”，故D错误。
故选B。
8．C
【详解】太空是真空，真空不能传声，通信卫星是通过电磁波传递信息的。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
9． 空气 缩小 u>2f 电磁
【详解】[1]声音的传播需要介质，小明听到的枪声是通过空气传播的。
[2][3]摄像头是一个凸透镜，当物距u>2f时，成倒立、缩小的实像，照相机（摄像机）就是利用这一原理工作的。
[4]手机是通过电磁波传递信息的，即市民通过电磁波将手机拍的照片发朋友圈。
10． 电磁波 热值
【详解】[1]电磁波可以传递信息且能够在真空中传播，地面科技人员是通过电磁波与卫星进行通信的。
[2]火箭使用液氢做燃料是因为它的热值大，相同质量的液氢完全燃烧时与其他燃烧比较可以放出更多的热量。
11． 折射 全反射
【分析】（1）光从一种介质斜射到另一种介质时，传播方向通常会发生改变，这种现象叫光的折射；
（2）光从光密介质进入光疏介质时，当入射角达到一定值时，没有折射光，只有反射光的现象叫全反射。
【详解】[1]海市蜃楼多发生在夏天的海面上或沙漠中，是由于光的折射产生的一种现象。
[2]光导纤维则是利用了光的全反射来传递信息，进行通信的。
12．微波
【详解】微波是一种电磁波，它即可用于传递信息，也能用于微波炉中加热食物，现代的手机是利用微波来传递信息的。
13． 抗干扰能力 衰减 远距离、大容量
【详解】[1][2][3]光纤通信中使用的导线是光导纤维，光在光导纤维中经多次反射向前传播，光纤通信具有传输信息容量大，光能损耗小、抗干扰能力、能减小信号衰减等优点，适合远距离传输信息。
14．见解析
【详解】现代通信方式：
卫星通信指直接通过卫星通信频率交流的数字信息通信，它具有快捷、安全度较高的特点。
光纤通信是一种利用光纤信号的通信方式，其特点是快速交换信号。
网络通信则指一般为家庭所用的网络通信，适用家庭通信，安全度较差。
微波通信不需要固体介质，当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送。
15．（1）xiaohong；（2）中国
【详解】[1]电子邮件是目前人们经常使用的网络通信形式，电子邮箱的地址包括：用户名和服务器名两部分，服务器名的最后一部分表示的是服务器注册的国家名称。对于一个邮箱来说，要有以下几部分组成：1.邮箱是谁的，也就是该邮箱属于谁；2.@表示在什么上；3.邮箱的服务器的名字；4.cn是China的简写，表示这个服务器是在中国注册的；在小红邮箱的地址xiaohong@.cn中，电子邮箱的用户名是xiaohong 。
[2]邮箱的地址是：xiaohong@.cn，这里的“cn”表示她的邮箱的服务器是在哪里注册的，就是指中国注册的。
16．
【详解】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，如图所示：
。
17．
【详解】话筒把声音信号转换成音频电信号；通过调制器把音频电信号加载到高频电磁波上；通过天线把载有音频电信号的电磁波发射出去，如图所示：
18． 卫星 频率 见解析 见解析
【详解】（1）[1]卫星传来的信号是从太空传来的，故“锅口”大致是朝上放置，这样是为了接收来自卫星的电视信号。
（2）[2]不同的电视节目的频率不同，需要经过调试求能被接收。
（3）[3]放大器的作用是把机房出来的电视信号进行放大，使接收效果更好。
（4）[4]电线中的电视信号的频率很高，为了防止信号泄漏，影响接收效果，故要用有铜丝网的屏蔽层的电线来传输，同时防止信号对其它用电器的干扰。
19． 反 光纤 能 能
【详解】（1）[1]由图可知，激光电筒的光束是沿水流的内壁，多次反射后，射到盆底。
（2）[2]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。
[3]实验中从瓶中流出的水柱相当于激光通信中的光导纤维，所以，用来进行激光通信的导管能弯曲。
（3）[4]光纤通信的容量大，不受外界条件的干扰，传播很远，通信质量很高，在激光通信中，每一根光导纤维中能同时传导多束激光信号而不致相互干扰。
20．（1）6.4×103km（2）0.6
【详解】（1）．∵三颗卫星覆盖整个地球，同步卫星天线波束最大覆盖面可以达到地球表面总面积的三分之一，
∴∠DOB＝120°，
∴∠AOB＝60°，
∵△ABO是直角三角形，
∴∠OAB＝30°，
∴OA＝2OB＝2R，
∴AC＝OA﹣OC＝2R﹣R＝R＝6.4×103km．
（2）．打接一次电话的路程：
s＝4×4.5×104km＝1.8×105km．
∵v＝，
∴t＝＝＝0.6s．
答：（1）．卫星在轨理论高度至少6.4×103km．
（2）．打接一次电话时延多少0.6s．
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