人教版初中物理九年级全册同步分层练习-21.3 《卫星通信和光纤通信》（培优版）
一、选择题（每题4分，共40分）
1．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
【知识点】速度公式及其应用；电磁波的传播；卫星中继通信
【解析】【解答】无线电波是电磁波，在真空中的传播速度等于光速c=3108m/s。
信号从地面到卫星再返回地面，传播的总距离是：s=236000km=7.2107m
根据速度公式 ，可得延迟时间：。所以延迟时间约为0.24s，选项B正确。
故答案为：B。
【分析】1、电磁波的传播速度：电磁波在真空中的传播速度等于光速，即 c=3108m/s。
2、路程与时间的计算：利用计算信号往返的时间延迟。
3、卫星通信的延迟原因：信号在地面与卫星之间往返需要时间，导致通话时出现延迟。
2．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
【知识点】卫星中继通信；通信技术的发展前景
【解析】【解答】A、实际上，理论上只需要3颗地球同步卫星，就能实现全球（除两极附近）的通信覆盖。错误。
B、通信卫星可以传递声音、图像、数据等多种信号，不局限于声音。错误。
C、卫星通信是双向的，地面站先向卫星发射电磁波，卫星再转发到其他地面站，并非单向发射。错误。
D、现代通信卫星可以同时传输语音、视频（图像）和数据等多种信号，这是正确的。正确。
故答案为：D。
【分析】1、卫星通信的原理
卫星作为中继站，转发地面站的电磁波信号，实现远距离通信。
2、全球覆盖所需卫星数量
3颗地球同步卫星即可覆盖全球大部分区域（除两极附近）。
3、卫星通信的传输内容
可以传递声音、图像、数据等多种信号，属于综合通信系统。
3．（2025·锦江模拟）近年来，我国在信息技术领域取得了举世瞩目的成就。关于电磁波和信息技术，下列说法错误的是（ ）
A．电磁波可以在真空中传播，传播速度约为
B．北斗卫星导航系统通过电磁波提供定位服务
C．移动电话既能发射电磁波也能接收电磁波
D．光纤通信是利用激光在光纤中不断反射传递信息的
【答案】A
【知识点】电磁波的产生；移动通信；光纤通信；卫星中继通信
【解析】【解答】A.电磁波可以在真空中传播，传播速度约为3×108m/s，而声音在15℃的空气中传播速度才是340m/s，故A错误符合题意；
B.北斗卫星导航系统是通过电磁波来提供定位服务的，卫星与地面之间通过电磁波传递信息，故B正确不合题意；C.移动电话既能发射电磁波，将信息传递出去，也能接收电磁波，获取来自其他设备的信息，故C正确不合题意；
D.光纤通信是利用激光在光纤中不断反射传递信息的，激光在光纤内通过全反射原理，沿着光纤传输到另一端，故D正确不合题意。
故选A。
【分析】A.根据电磁波的传播速度的知识判断；
B.根据电磁波的特点和应用判断；
C.根据移动电话的功能判断；
D.利用携带信息的激光从光导纤维的一端射入，经内壁多次反射，从另一端射出．这样就把它携带的信息传递到了远方．这种通信方式叫做光线通信。
4．（2025·增城模拟）某光纤通讯利用了波长为1310nm的“光”通过光导纤维进行传输信息，各色光在真空中的波长和部分电磁的频率如图所示，光纤通讯用的“光”
A．的频率比紫光小 B．的波长比红光小
C．在真空中传播速度为340m/s D．在真空中传播的速度比紫光大
【答案】A
【知识点】电磁波的传播；波速、波长和频率的关系；光纤通信
【解析】【解答】A.紫光的波长范围约为400-430nm。光纤通讯用的光波长为1310nm，由可知，波长越长，频率越小，所以光纤通讯用的“光”的频率比紫光小，故A正确；
B.红光波长范围约为630-760nm，1310nm大于红光波长范围，所以光纤通讯的“光”的波长比红光长，故B错误；
C.光在真空中的传播速度是3×108m/s，而不是340m/s，故C错误；
D.所有光在真空中的传播速度都相同，都是3×108m/s，所以光纤通讯用的“光”在真空中传播速度与紫光相同，故D错误。
故选A。
【分析】电磁波的波长、波速和频率的关系：波速=波长×频率。如果用c表示光速，用入表示波长，用f表示频率，则有；光在真空中的传播速度约为3×108m/s。
5．（2024·成华模拟）2024年2月22日，华为Pocket2折叠手机横空出世，它的卫星通信、5G、芯片、传感器、鸿蒙操作系统等高科技都与物理有关（ ）
A．超声波 B．次声波 C．光纤 D．电磁波
【答案】D
【知识点】超声波与次声波；光纤通信；电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】 华为Pocket2与卫星之间的信号传输是利用电磁波来传递信息的，故D正确，ABC错误。
故选：D。
【分析】电磁波可以传递信息。
卫星通信系统由通信卫星、地面站、和传输系统组成，在地球周围均匀地布置3颗同步卫星，就可以实现全球通信。
6．（2024·盐城） 如图是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇，外形像大白鲸，整体呈流线型，尾部有三个尾翼。其内部有两个气囊，一个气囊装有密度比空气小的氦气，另一个气囊内充有空气，艇体通过排放空气实现上升。艇体用特种缆绳与地面相连，缆绳中布置细电缆和光纤。下列关于浮空艇分析错误的是（ ）
A．艇体整体呈流线型是为了减小空气阻力的影响
B．浮空艇在上升过程中受到的浮力变大
C．缆绳中布置光纤，目的是实时传输通信数据
D．缆绳应选择密度小、强度大的材料
【答案】B
【知识点】阿基米德原理；光纤通信
【解析】【解答】 A.艇体整体呈流线型是为了减小空气阻力的影响，故A正确不合题意；
B.空气的密度随高度的增加而减小，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，浮空艇在上升过程中受到的浮力变小，故B错误符合题意；
C.缆绳中布置光纤，目的是实时传输通信数据，故C正确不合题意；
D.缆绳应选择密度小、强度大的材料，故D正确不合题意。
故选B。
【分析】A.舰体的流线型外形可以减小阻力。
B.根据空气密度的变化，结合阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析；
C.光纤可以传递信息。
D.根据缆绳的作用解答。
7．（2018·宜昌）人造地球同步卫星常用于通讯、气象、广播电视等方面，以实现对同一地区连续工作，下列关于同步卫星的说法正确的是（ ）
A．卫星相对于地面来说是运动的
B．卫星是利用超声波来传递信息的
C．卫星上的太阳能电池板将化学能转化为电能
D．卫星相当于太空中的微波中继站
【答案】D
【知识点】卫星中继通信
【解析】【解答】同步卫星相对于地面来说位置没有发生变化，若以地面为参照物，同步卫星是静止的，A不符合题意；超声波和次声波都属于声波，声波和电磁波都可以传递信息，但是声波不能在真空中传播，电磁波可以在真空中传播，故卫星是利用电磁波来传递信息的，C不符合题意；卫星上的太阳能电池板是将太阳能转化为电能，C不符合题意；同步卫星作为传播微波的中继站，地球上空只需3颗就几乎能覆盖全世界，D符合题意，
故答案为：D。
【分析】参照物：在研究物体运动还是静止时被选作标准的物体(或者说被假定不动的物体)叫参照物；判断物体是否运动，即看该物体相对于所选的参照物位置是否发生改变即可.
电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场，由于电磁场本身具有物质性，因此电磁波传播时不需要介质.
现代“信息高速公路”的两大支柱是：卫星通信和光纤通信，其中光纤通信优点是：容量大、不受外界电磁场干扰、不怕潮湿、不怕腐蚀，互联网是信息高速公路的主干线，互联网用途有：①发送电子邮件；②召开视频会议；③网上发布新闻；④进行远程登陆，实现资源共享等.
8．（2024九下·衡阳月考）nbsp；物理学对化学、生物学、天文学等自然科学产生了重要影响，为人类文明和社会 的进步做出了巨大贡献。下列应用实例与物理知识不对应的是
A．如图甲所示，公元 843 年，一些中国人驾驶帆船利用罗盘即指南针成功开辟了 新航线——在地磁场的作用下，指南针有指南指北性
B．如图乙所示，1966 年，华裔物理学家高锟提出用光纤通信的构想，如今光纤通 信已经成为我国长途通信的骨干力量——加载有通信信号的激光在光导纤维里 发生了光的折射
C．如图丙所示，绿色节能的太阳能建筑实现了太阳能与建筑的完美结合——太阳 能电池能将光能转化为电能
D．如图丁所示，中国天眼“FAST”是当今世界最大、最灵敏的单口径射电望远镜， 收集遥远星系的信号，让我们看到了“古老的光”——凹面镜对光起会聚作用
【答案】B
【知识点】凸面镜和凹面镜；能量的转化或转移；磁场；光纤通信
【解析】【解答】A.指南针依靠地磁场指示南北的，如图甲所示，公元843年，一些中国人驾驶帆船利用罗盘即指南针成功开辟了新航线--在地磁场的作用下，指南针有指南指北性，故A正确；
B.光纤中，依靠光的反射传播激光的，故B错误； C.阳能电池能将光能转化为电能，故C正确；
D.凹面镜对光起会聚作用，如图丁所示，中国天眼“FAST”是当今世界最大、最灵敏的单口径射电望远镜，收集遥远星系的信号，让“我们看到了古老的光”依靠凹面镜对光起会聚作用，故D正确；故选：B。
【分析】(1)根据指南针依靠地磁场指示南北的；(2)光纤中，依靠光的反射传播激光的；(3)太阳能电池能将光能转化为电能；(4)凹面镜对光起会聚作用。
9．（2018·根河模拟）下列关于电磁波与现代通信的说法中错误的是（ ）
A．语言、声音和图象是人类特有的三种信息
B．在真空罩内只能听到很微弱的手机声是因为真空罩能屏蔽电磁波
C．电流周围存在磁场，电磁波是在空间传播的电磁场
D．光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式
【答案】B
【知识点】声音的传播条件；电磁波的传播；光纤通信
【解析】【解答】解决本题需掌握电磁波的特点及光纤通讯、卫星通讯方面的知识。
语言、声音和图象是人类特有的三种信息交流形式，A不符合题意；
电磁波传播不需要介质，在真空罩内只能听到很微弱的手机声是因为声音的传播需要介质，B符合题意；
电流周围存在磁场，电磁波是在空间传播的电磁场，C不符合题意；
光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】（1）语言、声音和图象是人类特有的三种信息交流形式；
（2）电磁波传播不需要介质，为声音的传播需要介质；
（3）电流周围存在磁场，电磁波是在空间传播的电磁场；
（4）光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式.
10．（2024九下·榕江开学考）我们的身边有许多种“波”，下列有关“波”的说法中正确的是（ ）
A．微波、红光、紫外线都是电磁波
B．声波、超声波、电磁波的传播速度都相同
C．水波、声波、电磁波都是由物体振动产生的
D．微波通信、卫星通信和光纤通信都是通过光缆来传输信号的
【答案】A
【知识点】电磁波的产生；电磁波的传播；无线电广播的发射和接收；光纤通信；卫星中继通信
【解析】【解答】A、微波、红光、紫外线都是电磁波，故A正确；
B、声波、超声波、电磁波的传播速度都不相同，故B错误；
C、水波、声波是由物体的振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的，故C错误；
D、微波通信与卫星通信的信号在空间传播，光纤通信通过光缆传输信号，故D错误；
故答案为：A。
【分析】声波、超声波与电磁波的传播速度不同，电磁波的传播速度远大于声波与超声波的速度；声波、超声波、水波都是机械波，是由物体的振动产生的，微波、红光、紫外线都是电磁波，电磁波是由变化的电磁场产生的；微波通信、卫星通信信号在空间传播，光纤通信通过光缆传输信号。
二、填空题（每空2分，共24分）
11．（2025·高州模拟）北斗卫星导航系统是使用 （选填“电磁波”或“超声波”）与地面站通信；火箭搭载飞船升空过程中，火箭外壳与空气摩擦会发热，这是通过 的方式改变外壳内能；光纤通信利用了光的 原理传递信息。
【答案】电磁波；做功；全反射
【知识点】做功改变物体内能；光纤通信；电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】解：电磁波可以传递信息且传播不需要介质，因此北斗卫星导航系统是使用电磁波与地面站通信。
火箭搭载飞船升空过程中，火箭外壳与空气摩擦会发热，这是通过做功的方式改变外壳内能，将机械能转化为内能。
光纤通信是传输信息的一种通信技术，是利用了光的全反射原理传递信息。
故答案为：电磁波；做功；全反射。
【分析】广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的。
做功可以改变物体的内能，当外界对物体做功时，物体的内能增大，当物体对外界做功时，物体的内能就会减小。
光导纤维：是很细的玻璃丝，它有内、外两层，由于内外层的折射本领不一样，光在光纤中通过时，发生全反射，光就不会跑到外层了。
12．（2024九下·沈丘开学考）电磁波在真空中的传播速度为 m/s，某电磁波的频率为此电磁波的波长为 m。光纤通信实际上是激光信号在光纤里 （选填“直线”“反射”或“折射”）传播的。
【答案】3×108；0.5；反射
【知识点】电磁波的产生；波速、波长和频率的关系；光纤通信
【解析】【解答】（1）速度是3×108m/s；
（2）波长：；
（3）激光在光导纤维中经多次反射向前传播。
故答案为：3×108；0.5；反射。
【分析】电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s；根据电磁波波速与频率及波长的关系式c=λf分析波长与频率间的关系，求波长。光纤通信中，光在光导纤维中不断反射向前传播。
13．（2024·清新模拟）光纤通信主要利用波长很 （选填“短”或“长”）的激光传输信息。如图所示，激光从光纤一端射入，在内壁上多次 ，从另一端射出，把信息传到远方，无线电广播的音频信号在发射出去之前，必须加载到频率更 （选填“高”或“低”）的电流信号上。
【答案】短；反射；高
【知识点】光的反射；光纤通信
【解析】【解答】（1）光纤通信主要利用波长很短的激光传输信息；
（2） 光如图所示，激光从光纤一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，把信息传到远方；
（3）无线电广播的音频信号在发射出去之前，必须加载到频率更高的电流信号上。
【分析】（1）无线电波的频率越高，相同时间内传输的信息量越多，激光的频率比较高，波长较短，相同的时间内就可以传递大量的信息；
（2）光遇到障碍物后改变传播方向叫光的反射；
（3）无线电的电流信号频率越大，则携带信息的能力越强。
14．（2024·龙湖模拟）汽车GPS导航仪与通信卫星之间通过 来传递信息，如图所示是表示音频、视频和射频三种信号的波形示意图，频率最高的是 信号。如图所示的光纤通信是利用了激光在纤维中经过多次 （“反射”或“折射”）从一端传到另一端。
【答案】电磁波；射频；反射
【知识点】光纤通信；电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】汽车导航仪与卫星间是通过电磁波来传递信息的。图中，在相同时间内，射频振动的次数最多，频率最高。光纤通信是激光在光导纤维中多次反射，从而实现传递信息。
【分析】导航利用电磁波传递信息；相同时间内，振动次数越多，频率越高；光纤通信是激光的反射现象。
三、计算题（共12分）
15．按照题目要求作图：
（1）如图甲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．
（2） 根据图乙中给出的已知条件，画出螺线管的绕法．
（3）小明想自己制作一个楼梯门铃，准备的器材有：电池组、一个电铃、一个电动机、开关导线若干．要求：当楼下有人按开关时时，楼上的门铃响，他可以通过室内的开关来控制开门的电动机、请你在图丙方框内画出小明设计的电路图．
【答案】（1）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：
（2）解：小磁针静止时N极所指示的方向﹣﹣向右，为该点磁场的方向．在磁体外部，磁感线从N极指向S极，所以螺线管的左端为N极，右端为S极．根据电流表的连接可知：电源的右端为正极，左端为负极；根据右手定则，伸出右手使大拇指指向通电螺线管的N极即螺线管的下端，则四指弯曲的方向为电流的方向，结合电流由螺线管的右端流入即可画出绕线方法，如图所示：
（3）解：当楼下有人按开关时时，楼上的门铃响，他可以通过室内的开关来控制开门的电动机，所以楼下开关与楼上的门铃串联，室内的开关与电动机串联，且门铃与电动机并联；如图：
【知识点】串、并联电路的设计；通电螺线管的磁场；通电螺线管的极性和电流方向的判断；光纤通信
【解析】【分析】（1）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．
（2）首先根据小磁针的N极指向和电流表的连接判断出螺线管的磁极和电流方向，然后根据安培定则可知螺线管的绕法．
（3）根据要求可以看出，门铃和电动机互不影响，应并联连接，楼下开关控制门铃，楼上开关控制电动机，按要求画出电路图即可．
四、综合题（共2题，共16分）
16．（沪科版物理九年级下学期 19.3 踏上信息高速公路 同步练习）在一个无色大塑料瓶的侧壁靠底部的位置钻一个小孔，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，让光束正好能射中对侧的小孔(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，在盆底产生一个光斑。
（1）在这个实验中，激光电筒的光束是沿水流的 (选填“内”或“外”)壁经过多次 (选填“反射”或“折射”)，最后射到盆底；
（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 (选填“能”或“不能”)弯曲；
（3）猜想：在激光通信中，每一根导管能不能同时传导多束激光束而不致相互干扰？
【答案】（1）内；反射
（2）光导纤维；能
（3）同一根光导纤维中能同时传递多束激光信号而不相互干扰。
【知识点】光纤通信
【解析】【解答】激光电筒的光束是射到水柱内部被水柱传递的，所以光束是沿水流的内壁经多次反射到达盆底的。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，激光都能在里面传播。由于激光的频率单一，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。
【分析】（1）光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象.
（2）无论光导纤维如何弯曲，激光都能在里面传播.
（3）光纤通信优点是：容量大、不受外界电磁场干扰、不怕潮湿、不怕腐蚀.
17．（沪科版物理九年级全册 19.3 踏上信息高速公路 同步练习）在一个无色大塑料瓶的侧壁靠底部的位置钻一个小孔，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，让光束正好能射中对侧的小孔(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，在盆底产生一个光斑。
（1）在这个实验中，激光电筒的光束是沿水流的 (选填“内”或“外”)壁经过多次 (选填“反射”或“折射”)，最后射到盆底；
（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 (选填“能”或“不能”)弯曲；
（3）猜想：在激光通信中，每一根导管能不能同时传导多束激光束而不致相互干扰？
【答案】（1）内；反射
（2）光导纤维；能
（3）同一根光导纤维中能同时传递多束激光信号而不相互干扰。
【知识点】光纤通信
【解析】【解答】激光电筒的光束是射到水柱内部被水柱传递的，所以光束是沿水流的内壁经多次反射到达盆底的。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，激光都能在里面传播。由于激光的频率单一，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。
【分析】本题利用光的反射类比光纤通信在传递信息时的特点的了解和掌握，因为光纤有内外两层，激光在里面传播的时候不会跑到外层，由于内外两层的折射本领不同，是不断地经光纤壁反射而向前传；光导纤维是由极细的玻璃丝组成，里面传递的是光.
五、科普阅读题（共8分）
18．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
【知识点】光的折射规律；光纤通信
【解析】【解答】（1）光从水（光密介质）斜射入空气（光疏介质）时，折射角会大于入射角，因此入射角小于折射角。
（2）光在玻璃纤维中传播的原理是全反射，要发生全反射，入射角必须大于或等于临界角，这样光才会在纤维内壁不断反射，沿着弯曲的纤维前进。
（3）利用光沿弯曲玻璃纤维前进的特点，可以设计的工具很多，比如：医学上的胃镜、肠镜（用于观察人体内部）；汽车的倒车影像光纤传输系统；工业上的管道检测内窥镜。
故答案为：（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。
【分析】1、光的折射规律
光从光密介质斜射入光疏介质时，折射角大于入射角。
2、全反射现象
当入射角大于或等于临界角时，光会在介质界面发生全反射，不再折射。
3、光纤的应用
利用全反射原理，光纤可以实现光的长距离、弯曲传输，广泛应用于通信、医学、工业检测等领域。
1 / 1人教版初中物理九年级全册同步分层练习-21.3 《卫星通信和光纤通信》（培优版）
一、选择题（每题4分，共40分）
1．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
2．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
3．（2025·锦江模拟）近年来，我国在信息技术领域取得了举世瞩目的成就。关于电磁波和信息技术，下列说法错误的是（ ）
A．电磁波可以在真空中传播，传播速度约为
B．北斗卫星导航系统通过电磁波提供定位服务
C．移动电话既能发射电磁波也能接收电磁波
D．光纤通信是利用激光在光纤中不断反射传递信息的
4．（2025·增城模拟）某光纤通讯利用了波长为1310nm的“光”通过光导纤维进行传输信息，各色光在真空中的波长和部分电磁的频率如图所示，光纤通讯用的“光”
A．的频率比紫光小 B．的波长比红光小
C．在真空中传播速度为340m/s D．在真空中传播的速度比紫光大
5．（2024·成华模拟）2024年2月22日，华为Pocket2折叠手机横空出世，它的卫星通信、5G、芯片、传感器、鸿蒙操作系统等高科技都与物理有关（ ）
A．超声波 B．次声波 C．光纤 D．电磁波
6．（2024·盐城） 如图是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇，外形像大白鲸，整体呈流线型，尾部有三个尾翼。其内部有两个气囊，一个气囊装有密度比空气小的氦气，另一个气囊内充有空气，艇体通过排放空气实现上升。艇体用特种缆绳与地面相连，缆绳中布置细电缆和光纤。下列关于浮空艇分析错误的是（ ）
A．艇体整体呈流线型是为了减小空气阻力的影响
B．浮空艇在上升过程中受到的浮力变大
C．缆绳中布置光纤，目的是实时传输通信数据
D．缆绳应选择密度小、强度大的材料
7．（2018·宜昌）人造地球同步卫星常用于通讯、气象、广播电视等方面，以实现对同一地区连续工作，下列关于同步卫星的说法正确的是（ ）
A．卫星相对于地面来说是运动的
B．卫星是利用超声波来传递信息的
C．卫星上的太阳能电池板将化学能转化为电能
D．卫星相当于太空中的微波中继站
8．（2024九下·衡阳月考）nbsp；物理学对化学、生物学、天文学等自然科学产生了重要影响，为人类文明和社会 的进步做出了巨大贡献。下列应用实例与物理知识不对应的是
A．如图甲所示，公元 843 年，一些中国人驾驶帆船利用罗盘即指南针成功开辟了 新航线——在地磁场的作用下，指南针有指南指北性
B．如图乙所示，1966 年，华裔物理学家高锟提出用光纤通信的构想，如今光纤通 信已经成为我国长途通信的骨干力量——加载有通信信号的激光在光导纤维里 发生了光的折射
C．如图丙所示，绿色节能的太阳能建筑实现了太阳能与建筑的完美结合——太阳 能电池能将光能转化为电能
D．如图丁所示，中国天眼“FAST”是当今世界最大、最灵敏的单口径射电望远镜， 收集遥远星系的信号，让我们看到了“古老的光”——凹面镜对光起会聚作用
9．（2018·根河模拟）下列关于电磁波与现代通信的说法中错误的是（ ）
A．语言、声音和图象是人类特有的三种信息
B．在真空罩内只能听到很微弱的手机声是因为真空罩能屏蔽电磁波
C．电流周围存在磁场，电磁波是在空间传播的电磁场
D．光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式
10．（2024九下·榕江开学考）我们的身边有许多种“波”，下列有关“波”的说法中正确的是（ ）
A．微波、红光、紫外线都是电磁波
B．声波、超声波、电磁波的传播速度都相同
C．水波、声波、电磁波都是由物体振动产生的
D．微波通信、卫星通信和光纤通信都是通过光缆来传输信号的
二、填空题（每空2分，共24分）
11．（2025·高州模拟）北斗卫星导航系统是使用 （选填“电磁波”或“超声波”）与地面站通信；火箭搭载飞船升空过程中，火箭外壳与空气摩擦会发热，这是通过 的方式改变外壳内能；光纤通信利用了光的 原理传递信息。
12．（2024九下·沈丘开学考）电磁波在真空中的传播速度为 m/s，某电磁波的频率为此电磁波的波长为 m。光纤通信实际上是激光信号在光纤里 （选填“直线”“反射”或“折射”）传播的。
13．（2024·清新模拟）光纤通信主要利用波长很 （选填“短”或“长”）的激光传输信息。如图所示，激光从光纤一端射入，在内壁上多次 ，从另一端射出，把信息传到远方，无线电广播的音频信号在发射出去之前，必须加载到频率更 （选填“高”或“低”）的电流信号上。
14．（2024·龙湖模拟）汽车GPS导航仪与通信卫星之间通过 来传递信息，如图所示是表示音频、视频和射频三种信号的波形示意图，频率最高的是 信号。如图所示的光纤通信是利用了激光在纤维中经过多次 （“反射”或“折射”）从一端传到另一端。
三、计算题（共12分）
15．按照题目要求作图：
（1）如图甲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．
（2） 根据图乙中给出的已知条件，画出螺线管的绕法．
（3）小明想自己制作一个楼梯门铃，准备的器材有：电池组、一个电铃、一个电动机、开关导线若干．要求：当楼下有人按开关时时，楼上的门铃响，他可以通过室内的开关来控制开门的电动机、请你在图丙方框内画出小明设计的电路图．
四、综合题（共2题，共16分）
16．（沪科版物理九年级下学期 19.3 踏上信息高速公路 同步练习）在一个无色大塑料瓶的侧壁靠底部的位置钻一个小孔，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，让光束正好能射中对侧的小孔(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，在盆底产生一个光斑。
（1）在这个实验中，激光电筒的光束是沿水流的 (选填“内”或“外”)壁经过多次 (选填“反射”或“折射”)，最后射到盆底；
（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 (选填“能”或“不能”)弯曲；
（3）猜想：在激光通信中，每一根导管能不能同时传导多束激光束而不致相互干扰？
17．（沪科版物理九年级全册 19.3 踏上信息高速公路 同步练习）在一个无色大塑料瓶的侧壁靠底部的位置钻一个小孔，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，让光束正好能射中对侧的小孔(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，在盆底产生一个光斑。
（1）在这个实验中，激光电筒的光束是沿水流的 (选填“内”或“外”)壁经过多次 (选填“反射”或“折射”)，最后射到盆底；
（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 (选填“能”或“不能”)弯曲；
（3）猜想：在激光通信中，每一根导管能不能同时传导多束激光束而不致相互干扰？
五、科普阅读题（共8分）
18．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： 。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】速度公式及其应用；电磁波的传播；卫星中继通信
【解析】【解答】无线电波是电磁波，在真空中的传播速度等于光速c=3108m/s。
信号从地面到卫星再返回地面，传播的总距离是：s=236000km=7.2107m
根据速度公式 ，可得延迟时间：。所以延迟时间约为0.24s，选项B正确。
故答案为：B。
【分析】1、电磁波的传播速度：电磁波在真空中的传播速度等于光速，即 c=3108m/s。
2、路程与时间的计算：利用计算信号往返的时间延迟。
3、卫星通信的延迟原因：信号在地面与卫星之间往返需要时间，导致通话时出现延迟。
2．【答案】D
【知识点】卫星中继通信；通信技术的发展前景
【解析】【解答】A、实际上，理论上只需要3颗地球同步卫星，就能实现全球（除两极附近）的通信覆盖。错误。
B、通信卫星可以传递声音、图像、数据等多种信号，不局限于声音。错误。
C、卫星通信是双向的，地面站先向卫星发射电磁波，卫星再转发到其他地面站，并非单向发射。错误。
D、现代通信卫星可以同时传输语音、视频（图像）和数据等多种信号，这是正确的。正确。
故答案为：D。
【分析】1、卫星通信的原理
卫星作为中继站，转发地面站的电磁波信号，实现远距离通信。
2、全球覆盖所需卫星数量
3颗地球同步卫星即可覆盖全球大部分区域（除两极附近）。
3、卫星通信的传输内容
可以传递声音、图像、数据等多种信号，属于综合通信系统。
3．【答案】A
【知识点】电磁波的产生；移动通信；光纤通信；卫星中继通信
【解析】【解答】A.电磁波可以在真空中传播，传播速度约为3×108m/s，而声音在15℃的空气中传播速度才是340m/s，故A错误符合题意；
B.北斗卫星导航系统是通过电磁波来提供定位服务的，卫星与地面之间通过电磁波传递信息，故B正确不合题意；C.移动电话既能发射电磁波，将信息传递出去，也能接收电磁波，获取来自其他设备的信息，故C正确不合题意；
D.光纤通信是利用激光在光纤中不断反射传递信息的，激光在光纤内通过全反射原理，沿着光纤传输到另一端，故D正确不合题意。
故选A。
【分析】A.根据电磁波的传播速度的知识判断；
B.根据电磁波的特点和应用判断；
C.根据移动电话的功能判断；
D.利用携带信息的激光从光导纤维的一端射入，经内壁多次反射，从另一端射出．这样就把它携带的信息传递到了远方．这种通信方式叫做光线通信。
4．【答案】A
【知识点】电磁波的传播；波速、波长和频率的关系；光纤通信
【解析】【解答】A.紫光的波长范围约为400-430nm。光纤通讯用的光波长为1310nm，由可知，波长越长，频率越小，所以光纤通讯用的“光”的频率比紫光小，故A正确；
B.红光波长范围约为630-760nm，1310nm大于红光波长范围，所以光纤通讯的“光”的波长比红光长，故B错误；
C.光在真空中的传播速度是3×108m/s，而不是340m/s，故C错误；
D.所有光在真空中的传播速度都相同，都是3×108m/s，所以光纤通讯用的“光”在真空中传播速度与紫光相同，故D错误。
故选A。
【分析】电磁波的波长、波速和频率的关系：波速=波长×频率。如果用c表示光速，用入表示波长，用f表示频率，则有；光在真空中的传播速度约为3×108m/s。
5．【答案】D
【知识点】超声波与次声波；光纤通信；电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】 华为Pocket2与卫星之间的信号传输是利用电磁波来传递信息的，故D正确，ABC错误。
故选：D。
【分析】电磁波可以传递信息。
卫星通信系统由通信卫星、地面站、和传输系统组成，在地球周围均匀地布置3颗同步卫星，就可以实现全球通信。
6．【答案】B
【知识点】阿基米德原理；光纤通信
【解析】【解答】 A.艇体整体呈流线型是为了减小空气阻力的影响，故A正确不合题意；
B.空气的密度随高度的增加而减小，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，浮空艇在上升过程中受到的浮力变小，故B错误符合题意；
C.缆绳中布置光纤，目的是实时传输通信数据，故C正确不合题意；
D.缆绳应选择密度小、强度大的材料，故D正确不合题意。
故选B。
【分析】A.舰体的流线型外形可以减小阻力。
B.根据空气密度的变化，结合阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析；
C.光纤可以传递信息。
D.根据缆绳的作用解答。
7．【答案】D
【知识点】卫星中继通信
【解析】【解答】同步卫星相对于地面来说位置没有发生变化，若以地面为参照物，同步卫星是静止的，A不符合题意；超声波和次声波都属于声波，声波和电磁波都可以传递信息，但是声波不能在真空中传播，电磁波可以在真空中传播，故卫星是利用电磁波来传递信息的，C不符合题意；卫星上的太阳能电池板是将太阳能转化为电能，C不符合题意；同步卫星作为传播微波的中继站，地球上空只需3颗就几乎能覆盖全世界，D符合题意，
故答案为：D。
【分析】参照物：在研究物体运动还是静止时被选作标准的物体(或者说被假定不动的物体)叫参照物；判断物体是否运动，即看该物体相对于所选的参照物位置是否发生改变即可.
电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场，由于电磁场本身具有物质性，因此电磁波传播时不需要介质.
现代“信息高速公路”的两大支柱是：卫星通信和光纤通信，其中光纤通信优点是：容量大、不受外界电磁场干扰、不怕潮湿、不怕腐蚀，互联网是信息高速公路的主干线，互联网用途有：①发送电子邮件；②召开视频会议；③网上发布新闻；④进行远程登陆，实现资源共享等.
8．【答案】B
【知识点】凸面镜和凹面镜；能量的转化或转移；磁场；光纤通信
【解析】【解答】A.指南针依靠地磁场指示南北的，如图甲所示，公元843年，一些中国人驾驶帆船利用罗盘即指南针成功开辟了新航线--在地磁场的作用下，指南针有指南指北性，故A正确；
B.光纤中，依靠光的反射传播激光的，故B错误； C.阳能电池能将光能转化为电能，故C正确；
D.凹面镜对光起会聚作用，如图丁所示，中国天眼“FAST”是当今世界最大、最灵敏的单口径射电望远镜，收集遥远星系的信号，让“我们看到了古老的光”依靠凹面镜对光起会聚作用，故D正确；故选：B。
【分析】(1)根据指南针依靠地磁场指示南北的；(2)光纤中，依靠光的反射传播激光的；(3)太阳能电池能将光能转化为电能；(4)凹面镜对光起会聚作用。
9．【答案】B
【知识点】声音的传播条件；电磁波的传播；光纤通信
【解析】【解答】解决本题需掌握电磁波的特点及光纤通讯、卫星通讯方面的知识。
语言、声音和图象是人类特有的三种信息交流形式，A不符合题意；
电磁波传播不需要介质，在真空罩内只能听到很微弱的手机声是因为声音的传播需要介质，B符合题意；
电流周围存在磁场，电磁波是在空间传播的电磁场，C不符合题意；
光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】（1）语言、声音和图象是人类特有的三种信息交流形式；
（2）电磁波传播不需要介质，为声音的传播需要介质；
（3）电流周围存在磁场，电磁波是在空间传播的电磁场；
（4）光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式.
10．【答案】A
【知识点】电磁波的产生；电磁波的传播；无线电广播的发射和接收；光纤通信；卫星中继通信
【解析】【解答】A、微波、红光、紫外线都是电磁波，故A正确；
B、声波、超声波、电磁波的传播速度都不相同，故B错误；
C、水波、声波是由物体的振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的，故C错误；
D、微波通信与卫星通信的信号在空间传播，光纤通信通过光缆传输信号，故D错误；
故答案为：A。
【分析】声波、超声波与电磁波的传播速度不同，电磁波的传播速度远大于声波与超声波的速度；声波、超声波、水波都是机械波，是由物体的振动产生的，微波、红光、紫外线都是电磁波，电磁波是由变化的电磁场产生的；微波通信、卫星通信信号在空间传播，光纤通信通过光缆传输信号。
11．【答案】电磁波；做功；全反射
【知识点】做功改变物体内能；光纤通信；电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】解：电磁波可以传递信息且传播不需要介质，因此北斗卫星导航系统是使用电磁波与地面站通信。
火箭搭载飞船升空过程中，火箭外壳与空气摩擦会发热，这是通过做功的方式改变外壳内能，将机械能转化为内能。
光纤通信是传输信息的一种通信技术，是利用了光的全反射原理传递信息。
故答案为：电磁波；做功；全反射。
【分析】广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的。
做功可以改变物体的内能，当外界对物体做功时，物体的内能增大，当物体对外界做功时，物体的内能就会减小。
光导纤维：是很细的玻璃丝，它有内、外两层，由于内外层的折射本领不一样，光在光纤中通过时，发生全反射，光就不会跑到外层了。
12．【答案】3×108；0.5；反射
【知识点】电磁波的产生；波速、波长和频率的关系；光纤通信
【解析】【解答】（1）速度是3×108m/s；
（2）波长：；
（3）激光在光导纤维中经多次反射向前传播。
故答案为：3×108；0.5；反射。
【分析】电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s；根据电磁波波速与频率及波长的关系式c=λf分析波长与频率间的关系，求波长。光纤通信中，光在光导纤维中不断反射向前传播。
13．【答案】短；反射；高
【知识点】光的反射；光纤通信
【解析】【解答】（1）光纤通信主要利用波长很短的激光传输信息；
（2） 光如图所示，激光从光纤一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，把信息传到远方；
（3）无线电广播的音频信号在发射出去之前，必须加载到频率更高的电流信号上。
【分析】（1）无线电波的频率越高，相同时间内传输的信息量越多，激光的频率比较高，波长较短，相同的时间内就可以传递大量的信息；
（2）光遇到障碍物后改变传播方向叫光的反射；
（3）无线电的电流信号频率越大，则携带信息的能力越强。
14．【答案】电磁波；射频；反射
【知识点】光纤通信；电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】汽车导航仪与卫星间是通过电磁波来传递信息的。图中，在相同时间内，射频振动的次数最多，频率最高。光纤通信是激光在光导纤维中多次反射，从而实现传递信息。
【分析】导航利用电磁波传递信息；相同时间内，振动次数越多，频率越高；光纤通信是激光的反射现象。
15．【答案】（1）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：
（2）解：小磁针静止时N极所指示的方向﹣﹣向右，为该点磁场的方向．在磁体外部，磁感线从N极指向S极，所以螺线管的左端为N极，右端为S极．根据电流表的连接可知：电源的右端为正极，左端为负极；根据右手定则，伸出右手使大拇指指向通电螺线管的N极即螺线管的下端，则四指弯曲的方向为电流的方向，结合电流由螺线管的右端流入即可画出绕线方法，如图所示：
（3）解：当楼下有人按开关时时，楼上的门铃响，他可以通过室内的开关来控制开门的电动机，所以楼下开关与楼上的门铃串联，室内的开关与电动机串联，且门铃与电动机并联；如图：
【知识点】串、并联电路的设计；通电螺线管的磁场；通电螺线管的极性和电流方向的判断；光纤通信
【解析】【分析】（1）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．
（2）首先根据小磁针的N极指向和电流表的连接判断出螺线管的磁极和电流方向，然后根据安培定则可知螺线管的绕法．
（3）根据要求可以看出，门铃和电动机互不影响，应并联连接，楼下开关控制门铃，楼上开关控制电动机，按要求画出电路图即可．
16．【答案】（1）内；反射
（2）光导纤维；能
（3）同一根光导纤维中能同时传递多束激光信号而不相互干扰。
【知识点】光纤通信
【解析】【解答】激光电筒的光束是射到水柱内部被水柱传递的，所以光束是沿水流的内壁经多次反射到达盆底的。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，激光都能在里面传播。由于激光的频率单一，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。
【分析】（1）光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象.
（2）无论光导纤维如何弯曲，激光都能在里面传播.
（3）光纤通信优点是：容量大、不受外界电磁场干扰、不怕潮湿、不怕腐蚀.
17．【答案】（1）内；反射
（2）光导纤维；能
（3）同一根光导纤维中能同时传递多束激光信号而不相互干扰。
【知识点】光纤通信
【解析】【解答】激光电筒的光束是射到水柱内部被水柱传递的，所以光束是沿水流的内壁经多次反射到达盆底的。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，激光都能在里面传播。由于激光的频率单一，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。
【分析】本题利用光的反射类比光纤通信在传递信息时的特点的了解和掌握，因为光纤有内外两层，激光在里面传播的时候不会跑到外层，由于内外两层的折射本领不同，是不断地经光纤壁反射而向前传；光导纤维是由极细的玻璃丝组成，里面传递的是光.
18．【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
【知识点】光的折射规律；光纤通信
【解析】【解答】（1）光从水（光密介质）斜射入空气（光疏介质）时，折射角会大于入射角，因此入射角小于折射角。
（2）光在玻璃纤维中传播的原理是全反射，要发生全反射，入射角必须大于或等于临界角，这样光才会在纤维内壁不断反射，沿着弯曲的纤维前进。
（3）利用光沿弯曲玻璃纤维前进的特点，可以设计的工具很多，比如：医学上的胃镜、肠镜（用于观察人体内部）；汽车的倒车影像光纤传输系统；工业上的管道检测内窥镜。
故答案为：（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。
【分析】1、光的折射规律
光从光密介质斜射入光疏介质时，折射角大于入射角。
2、全反射现象
当入射角大于或等于临界角时，光会在介质界面发生全反射，不再折射。
3、光纤的应用
利用全反射原理，光纤可以实现光的长距离、弯曲传输，广泛应用于通信、医学、工业检测等领域。
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