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第3节 卫星通信和光纤通信
目录
【A 夯基础】 1
一、卫星通信 1
二、光纤通信 3
【B 提能力】 4
【C 链中考】 6
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．在地球周围均匀放置3颗地球同步卫星，就可实现全球通信，并非至少需要4颗，故A错误；
B．通信卫星能传递的信号类型丰富，不只是声音信号，像图像信号等也能传递，故B错误；
C．卫星通信的原理是地面站发射电磁波，通信卫星作为中继站进行转发，而不是卫星向地面发射电磁波，故C错误；
D．通信卫星可以传递声音信号，也能够传递图像信号等多种信号，故D正确。
故选D。
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，人类利用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信。可知，BDS接收器通过接收卫星发射的微波信号，实现对车辆的精确定位并导航。故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
3．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】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电磁波传递信息，故ACD错误，Ｂ正确。
故选B。
4．手机是利用微波进行通信的，当手机使用下列哪个功能时，手机与一定是电信运营商的基地台进行着微波通信（ ）
A．手机用GPS导航 B．手机用WIFI上网
C．手机用数据流量包上网 D．用蓝牙传文件
【答案】C
【详解】A．手机用GPS导航时，手机可以直接与卫星通信，故A错误；
B．手机用WIFI上网，可以是手机与地面的路由器进行通信，故B错误；
C．手机用数据流量包上网，手机必须与电信运营商的基地台进行着微波通信，故C正确；
D．用蓝牙传文件，可以是手机与其他终端设备进行文件传输，例如他人的手机、蓝牙音响等，故D错误。
故选C。
5．我国能前往月球背面采集样品，是因为有“鹊桥”中继卫星为探月任务提供了强有力的通信支持。如下图所示，请你为“鹊桥”选址，将其位置选定在 （选填“A”“B”或“C”）点，可以实现地面指挥中心与月球背面的通信中转。
【答案】C
【详解】为了实现地面指挥中心与月球背面的通信中转，则信号能从卫星反射到月球的背面，由光的反射定律，根据图示可知，位置应该在C点。
6．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
【解析】【小题1】[1]要想实现全球通信，可以用通信卫星做微波通信的中继站，并在地球周围均匀地配置3颗地球同步通信卫星。
[2]电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，而且电磁波可以传递信息和能量。卫星通信是利用了电磁波可以传递信息。
[3]因为电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度,即电磁波在真空中的传播速度为
二、光纤通信
7．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．利用声呐系统探测海底深度，声呐发出的是超声波，故A符合题意；
B．光纤系统利用的是光，而光也是电磁波，故B不符合题意；
C．北斗导航系统利用电磁波传递信息进行定位，故C不符合题意；
D．利用微波雷达跟踪飞行目标，微波属于电磁波，故D不符合题意。
故选A。
8．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】[1]携带信息的光从光纤的一端入射后，在光纤的内壁上反复反射，直至从另一端出射。这是因为光纤的内壁具有特殊的光学特性，能让光发生全反射，从而使光可以沿着光纤传输。
[2][3]光纤通信具有诸多优良特性，其中传输距离长是因为光纤对光信号的损耗小，能让光信号在长距离传输后仍保持较强的信号强度；高抗干扰是由于光信号在光纤内部传输，不易受到外界电磁干扰等因素的影响，所以光缆通信能量损耗非常小，适用于长距离、高质量的信息传输场景。
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】[1]电磁波可传递信息，且传递信息的质量高、传输距离远，5G是利用电磁波传递信息的。
[2]光从光纤的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，把它携带的信息传到了远方，即光纤通信是利用光在光导纤维中多次反射将信息传到远方。
10．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】无线电波传播的速度与光速相同，v=3×108m/s，无线电波从地球到卫星用的时间
延迟时间
故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
11．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
【解析】【小题1】一束光从水中斜射入空气，发生光的折射现象，由于光从水中斜射入空气，折射角大于入射角，所以入射角小于折射角。
【小题2】由题意可知，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，所以“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入射角大于临界角。
【小题3】利用光导纤维可以制成“传像光纤”，用于医学上的肠镜、胃镜检查。
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】 B 属于 3×108 不会 ABC
【详解】（1）[1]计算机通过光纤接入互联网，光纤的作用是通信，故选B。
（2）[2][3]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。光波属于电磁波，光在真空中的传播速度为3×108m/s。
（3）[4]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。当光从空气射入水中，折射角会小于入射角，逐渐增大入射角时，所以不会发生全反射。
（4）[5]A. 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，故A正确；
B. 光纤通信是激光在光导纤维内传播，不容易受外界干扰，能够传播更远，故B正确；
C. 光导纤维是利用激光传输信息，故C正确；
D. 石英玻璃能够拉制成细丝说明它的延展性好，不是弹性好，故D错误。
故选ABC。
13．（2025·广东·中考真题）如图所示是我国自主研制的隐身战斗机歼-35A，其与地面通信是利用（ ）
A．电磁波 B．超声波
C．次声波 D．光导纤维
【答案】A
【详解】“隐形战机”可以有效避开雷达的探测，主要是它表面有一种特殊材料，能够增强对电磁波的吸收，减弱电磁波反射回雷达，从而有效避开敌方的侦测，飞机与地面指挥中心联系也是通过电磁波来实现的，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
14．（2023·湖南益阳·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；
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。
15．（2023·四川成都·中考真题）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
【答案】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。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科
第3节 卫星通信和光纤通信
目录
【A 夯基础】 1
一、卫星通信 1
二、光纤通信 2
【B 提能力】 2
【C 链中考】 4
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．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
4．手机是利用微波进行通信的，当手机使用下列哪个功能时，手机与一定是电信运营商的基地台进行着微波通信（ ）
A．手机用GPS导航 B．手机用WIFI上网
C．手机用数据流量包上网 D．用蓝牙传文件
5．我国能前往月球背面采集样品，是因为有“鹊桥”中继卫星为探月任务提供了强有力的通信支持。如下图所示，请你为“鹊桥”选址，将其位置选定在 （选填“A”“B”或“C”）点，可以实现地面指挥中心与月球背面的通信中转。
6．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 。
二、光纤通信
7．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
8．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。
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．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
11．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： 。
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．（2025·广东·中考真题）如图所示是我国自主研制的隐身战斗机歼-35A，其与地面通信是利用（ ）
A．电磁波 B．超声波
C．次声波 D．光导纤维
14．（2023·湖南益阳·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
15．（2023·四川成都·中考真题）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
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