2024-2025学年高一上学期华东师大版(2020)必修1第二节 数字化与编码

第二节 数字化与编码 一、选择题 1．模拟信号是指用（   ）的物理量所表达的信息。 A．连续变化 B．不连续变化 C．间隔变化 D．离散时间变化 2．关于信息编码的说法，正确的是（    ） A．一个字节和16位二进制的存储容量相同 B．十进制数28D转换为二进制数是11010B C．每个ASCII码字符在计算机中用1字节的低7位进行编码 D．使用手机录音的过程是将数字信号转换成模拟信号 3．关于信息数字化，以下表述错误的是（   ） A．信息数字化是计算机处理信息的基础 B．信息数字化过程通常通过计算机的输入设备来完成 C．目前计算机内部都是采用二进制数形式进行数据的存储和运算 D．将光盘中的影视信息在计算机上播放的过程是信息数字化过程 4．用一位二进制数能表示几种颜色?（   ） A．仅能表示一种颜色 B．能表示任意两种不同的颜色 C．仅能表示黑白两种颜色 D．不能表示任何颜色 5．如果用二进制数来表示年龄，蜡烛的亮、灭分别代表1和0，那么张老师40岁生日蛋糕上，最少需要（    ）根蜡烛来表示他的年龄。（   ） A．4 B．5 C．6 D．7 6．已知一个二进制数，如果在它最右侧加一个0，那么新的数值会是原来的多少倍（   ） A．2 B．4 C．8 D．10 7．ASCII码的作用是（    ） A．使英文字母，数字等符号可以被转换成计算机能识别的二进制数 B．用7位二进制数表示一个字符 C．可以表示94个字符 D．可以表示34个字符 8．要想用计算机存储和处理现实中的数值、文本、图形图像、声音视频等数据，必须对数据进行（   ） A．智能化 B．网络化 C．数字化 D．虚拟化 9．将十进制数28转换为二进制数，下列正确的是（   ） A．00111 B．11010 C．11100 D．10100 10．将十进制数20转换为二进制数，下列正确的是（    ） A．10100 B．10011 C．10001 D．10110 11．ASCII码值（   ）对应字符a。 A．95 B．94 C．98 D．97 12．将模拟声音数字化需要经历的过程顺序是（   ） ①量化 ②采样 ③编码 A．①②③ B．②①③ C．②③① D．③②① 13．一个时长为5分钟、采样频率为44100Hz、量化位数为16bit的立体声Wave格式音频文件，经过压缩比为10:1的压缩后，保存为MP3格式。压缩后的文件大小约为（    ） A．2560KB B．512KB C．1MB D．5MB 14．下图为部分字符ASCII码表，其中字符“Q”的ASCII码是（    ） A．00010101 B．01010001 C．01000011 D．01010010 15．下列关于编码的说法，不正确的是（   ） A．ASCII码的最大值十进制表示为127 B．信息编码的本质是信息形式转换的过程 C．相同像素大小的两幅图像，分别由黑白像素和256种颜色像素组成，其容量大小之比为1：4 D．一段时长10秒、采样频率为24KHz、量化位数为16位、双声道立体声的WAVE格式音频需要的磁盘存储空间约为938KB 16．若在二进制整数1001的最右边添加两个0形成一个六位二进制数，则新数的值是原数值的 （  ） A．2倍 B．100倍 C．10倍 D．4倍 17．1个字节能表示（    ）种状态 A．7种 B．8种 C．255种 D．256种 二、填空题 18．某系统截获21位二进制代码为100100111010101110101。已知该代码由3个加密的英文字母组成，加密方法为将原来的每个字符的ASCII码数值加1，原字符是 。 部分字符ASCII码对照表 低位 高位 011 100 101 110 111 0000 0 @ P 、 p 0001 1 A Q a q 0010 2 B R b r 0011 3 C S c s 0100 4 D T d t 0101 5 E U e u 0110 6 F V f v 0111 7 G W g w 1000 8 H X h x 1001 9 I Y i y 1010 ： J Z j z 1011 ； K [ k { 1100 < L \ l | 1101 = M ] m } 1110 > N ^ n ~ 1111 ? 0 - o DEL 19．ASCII码采用8位进制编码，共表示 个字符。 20．观察下列两幅图像并回答问题。            重庆风光 1.bmp 1024*768*24b             重庆风光 2.bmp 1024*768*24b （1）上述两张图片格式为 ，属于 （无损/有损）压缩； （2）图片“重庆风光1.bmp”分辨率为 像素，其文件大小约为 MB； （3）上述两张图片的文件大小 （相等/不相等）。 21．如图所示是一段声音的模拟信号图和数字信号图，回答下列问题： （1）模拟信号转换为数字信号一般经过 、 、 3个步骤。 （2）已知该段音频时长2秒，采样频率为44.1KHZ、量化位数为16位的双声道立体声，则该音频存储空间为 B．（填计算公式和结果） 22．某同学在计算机中保存了一张有8种颜色的位图文件，该位图的每个像素至少要用 位二进制数进行编码。 三、判断题 23．采样定理是1948年由信息论创始人冯·诺依曼提出来的，在信息处理、数字通信等领域得到了广泛的应用。( ) 24．在ASCII码中，大写字母的编码小于小写字母编码。( ) 25．我们用手机的录音软件录音时，是将声音进行数字化。( ) 26．数字信号相对于模拟信号而言有许多优势，传输过程中不容易被干扰、方便存储、传输距离远、方便传输都属于数字信号的优势。( ) 27．模拟信号可以通过数据编码转换成数字信号。( ) 四、操作题 28．2020年7月23日，我国“天问一号”探测器发射升空，将“祝融号”火星车（如图1所示）载往火星开展巡视探测任务。请运用所学内容，与小申一起探索并解决以下问题。                    图1 （1）在2023年“中国航天日”主场活动启动仪式上，国家航天局和中国科学院联合发布了中国首次火星探测火星全球影像图，全世界的人们都可以在网上看到这一消息。这主要体现的信息特征是( )。 A．信息具有时效性  B．信息的价值是相对的  C．信息可以被共享  D．信息可以被存储 （2）小申为火星车的影像录制了32秒的解说音频，设置的采样频率为48kHz、8bit量化位数、单声道，用WAV格式保存。理论上，这个音频文件的存储容量为 KB。 （3）小申为“祝融号”火星车设计的LOGO如图2所示，他用2位二进制对图中的每种颜色进行了编码。已知第3行的二进制编码是1111101111110111，可用十六进制表示为 。按此颜色编码规则，第4行的二进制编码是 。         图2 （4）小申将“火星地貌.bmp”文件转换为“火星地貌.jpg”，文件大小降低了很多，如图3所示。这种压缩方法称为 （选填：有损压缩/无损压缩）。                            图3 （5）岩石地貌是火星表面最常见的地貌之一。由于事先不知道火星上岩石的类别，为了实现对不同岩石的自动识别，可以根据采集到的岩石图像样本中的某些属性把相似的划为一类，使得在同一类中的样本相似性尽可能大，不同类别间的样本相似性尽可能小。这属于非监督学习中的 （选填：分类/聚类/回归）。 （6）小申模仿“祝融号”设计了一个矿石采集机器人，算法描述如图4所示，图5为测试区域地图及说明。当机器人从启动程序直至离开地图中的采集区域，采集到的矿石编号依次是 。                 图4             图5 （7）AI技术的发展是一把双刃剑。一方面，它在深空探索、智慧医疗、无人驾驶等领域发挥着积极作用；另一方面，它也带来了一定的风险和挑战。关于AI技术，以下说法正确的是( )。 A．AI技术的发展会取代一些原来由人工处理的重复性劳动任务，也会产生新的工作岗位，降低了对从业者的素质要求 B．AI技术提高了人们的工作效率和服务水平，对人类社会的进步、经济的发展和文化的提高都有着巨大的影响 C．AI技术在工、农业、医疗等领域都有广泛的运用，但在艺术创作方面到目前为止还没有发展 D．AI技术可以克隆声音、一键换脸，但生成假图片、炮制假新闻等AI造假问题也随之而来，我们需要利用多种途径辨别信息的真伪 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．A 【详解】本题考查模拟信号的描述。模拟信号是指用连续信号的物理量所表达的信息，数字信号是指用离散变化的物理量所表达的信息。故选A。 2．C 【详解】本题考查信息编码相关内容。A选项，一个字节可以存储8位二进制，16位二进制需要两个字节，存储容量不相同，选项错误；B选项，十进制数28D转换为二进制数是11100B，选项错误；C选项，每个ASCII码字符在计算机中用1字节的低7位进行编码（标准的ASCII码（不含扩展的）是用一个字节的低7位来表示一个字符，最高位固定为0），正确；D选项，使用手机录音的过程是将模拟信号转换成数字信号，选项错误。故本题答案是C选项。 3．D 【详解】本题考查数字化相关内容。数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理。ABC选项说法正确。D选项，信息数字化过程通过数字化装备来完成，数字化装备，‌也称为机电信息一体化装备，‌是在传统的机械装备中引入信息技术，‌嵌入传感器、‌集成电路、‌软件和其他信息元器件，‌从而形成机械技术与信息技术、‌机械产品与电子信息产品深度融合的装备或系统。‌故本题答案是D选项。 4．C 【详解】本题主要考查图像编码。21=2，用一位二进制数仅能表示黑白两种颜色，故本题选C选项。 5．C 【详解】本题主要考查二进制的编码。要用二进制数表示张老师的年龄，最少需要6根蜡烛。二进制数是由0和1组成的数制，每个位上的数字表示一种权值。对于张老师的40岁，我们可以将其表示为二进制数"101000"。其中，从右向左数，第1位表示2^0（个位），第2位表示2^1（十位），第3位表示2^2（百位），以此类推。由于40的二进制表示为"101000"，需要至少6根蜡烛，分别对应每个位上的数字。故选项C正确。 6．A 【详解】本题考查二进制相关内容。二进制数的位权是2的整数次幂，在二进制整数的最右侧加一个0，相当于前面所有位都乘以2再加0*20，即乘以2，所以是2倍。故本题答案是A选项。 7．A 【详解】本题考查ASCII相关知识点。用ASCII码对数字、英文字母等进行编码， ASCII码用8位二进制数表示一个字符，共表示128个字符。故本题应选A。 8．C 【详解】本题考查数字化的描述。要想用计算机存储和处理现实中的数值、文本、图形图像、声音视频等数据，必须对数据进行数字化。故选C。 9．C 【详解】本题考查的是进制数转换。将十进制整数转换为二进制数可用“除2取余法”。将十进制数28转换为二进制数为：11100。选项C正确。 10．A 【详解】本题考查的是进制数转换。将十进制整数转换为二进制数可用“除 2 取余法”。将十进制数20转换为二进制数为：10100。选项A正确。 11．D 【详解】本题主要考查字母ASCII码值。小写英文字母a的ASCII码值是97。故选D。 12．B 【详解】本题主要考查声音的数字化。从声音到数字的过程（即模拟信号的数字化过程）为采样、量化、编码。故本题应选B。 13．D 【详解】本题主要考查音频文件容量。音频文件容量=采样频率*量化位数*声道数*时长/8=44100*16*2*5*60/8/1024/1024≈50MB，则其压缩比约为10:1，压缩后的MP3格式文件大小约为5MB，故本题选D选项。 14．B 【详解】本题考查字符字符编码。每个ASCII字符都对应一个唯一的ASCII码，通常用一个字节（8位）表示。根据图表，字符“Q”的ASCII码是01010001。故答案为：B。 15．C 【详解】本题考查的是编码相关知识。黑白像素只要1位量化位，256种颜色需要8位量化位（2**8=256），其容量大小之比为1：8，选项C说法错误，故选C。 16．D 【详解】本题考查的是二进制数相关知识。将二进制整数转换为十进制数可采用“按权展开、逐项相加”的方法。若在二进制整数1001的最右边添加两个0形成一个六位二进制数，则新数的值是原数值的4倍。选项D正确。 17．D 【详解】本题考查的是信息编码。n位二进制数最多能表示2n种状态，1个字节有8位二进制数，故可以表示28=256种状态。故本题应选D。 18．Hit 【详解】本题考查编码。 某系统截获21位二进制代码为100100111010101110101，分隔成3个7位二进制数为：1001001、1101010、1110101；分别在3个7位二进制数基础上减1得到：1001000、1101001、1110100。对照ASCII码表，可得原字符为：Hit。 19．128 【详解】本题考查ASCII编码。n位二进制数可以表示：2n种状态，ASCII码是八位二进制，七位编码，共表示128个字符。故答案为：128。 20． BMP； 无损 1024*768 2.25 相等 【详解】本题考查的是图像的知识。（1）两张图片都是bmp格式，属于无损压缩。（2）重庆风光的分辨率为1024*768，文件大小约为1024*768*24/8/1024/1024MB=2.25MB。（3）两张图片大小相等。 21． 采样 量化 编码 声音存储空间=采样频率*量化位数*声道数*时间/8   （44.1*1000*16*2*2/8=352800） 【详解】本题考查的是音频编码。模拟信号转换为数字信号一般经过采样、量化、编码3个步骤。声音存储空间=采样频率*量化位数*声道数*时间/8（其中立体声声道数为2）=44.1*1000*16*2*2/8=352800B。 22．3 【详解】本题考查的是编码相关知识。n位二进制数最多能表示2n种颜色。由2n=8，可知n=3，故至少要用3位二进制数进行编码。 23．错误 【详解】本题主要考查数字化的描述。采样定理是由信息论创始人香农提出来的，在信息处理、数字通信等领域得到了广泛的应用，故表述错误。 24．正确 【详解】本题主要考查字符编码。大写字母“A”的ASCII码是65，小写字母“a”的ASCII码值是97，故表述正确。 25．正确 【详解】本题主要考查声音数字化。我们用手机的录音软件录音时，是将声音进行数字化（模拟信号转换为数字信号），表述正确。 26．正确 【详解】本题考查数字信号与模拟信号。数字信号相对于模拟信号而言，确实具有许多优势。首先，数字信号在传输过程中不容易受到干扰，因为数字信号在传输过程中可以通过差错检测和纠错技术来保证数据的完整性和准确性。其次，数字信号方便存储，可以通过数字化的方式将信号存储在计算机或其他数字设备中，便于管理和处理。另外，数字信号的传输距离相对较远，因为数字信号可以通过数字通信技术进行传输，可以克服模拟信号在传输过程中受到衰减和失真的问题。最后，数字信号方便传输，可以通过数字化的方式进行编码和解码，便于在不同的系统和设备之间进行传输和交换。故说法正确。 27．正确 【详解】本题主要考查模拟信号数字化。模拟信号需要经历采样、量化和编码三个步骤转换成数字信号，表述正确。 28． C 12288 FDF7 1110101010011111 有损压缩 聚类 4，3，5，2，1。 BD 【详解】本题考查信息、数字化、进制以及人工智能等知识。 （1）在2023年“中国航天日”主场活动启动仪式上，国家航天局和中国科学院联合发布了中国首次火星探测火星全球影像图，全世界的人们都可以在网上看到这一消息。这主要体现的信息特征是信息可以被共享。这是因为消息的发布使得全世界的人都能够访问和共享这一信息。故答案为：C。 （2）小申为火星车的影像录制了32秒的解说音频，设置的采样频率为48kHz、8bit量化位数、单声道，用WAV格式保存。理论上，这个音频文件的存储容量为48kHz*8bit*32秒=12288KB。故答案为：12288。 （3）第3行的二进制编码是1111101111110111，可用十六进制表示为FDF7。故答案为：FDF7。根据编码规则，可知白色方块编码为11，红色方块编码为10，蓝色方块编码为01，因此第4行的二进制编码是1110101010011111。 （4）小申将“火星地貌.bmp”文件转换为“火星地貌.jpg”，文件大小降低了很多，这种压缩方法称为 有损压缩。JPEG是一种有损压缩格式，可以显著减小文件大小但会损失一些图像质量。故答案为：有损压缩。 （5）岩石地貌是火星表面最常见的地貌之一。为了实现对不同岩石的自动识别，可以根据采集到的岩石图像样本中的某些属性把相似的划为一类，使得在同一类中的样本相似性尽可能大，不同类别间的样本相似性尽可能小。这属于非监督学习中的聚类。故答案为：聚类。 （6）根据题意，执行程序可知，采集到的矿石编号依次为：4，3，5，2，1。故答案为：4，3，5，2，1。 （7）A选项错误，AI技术的发展确实会自动化一些重复性劳动任务，但同时也会创造新的工作岗位，要求从业者具备更高的技能和素质。B选项正确，AI技术的应用可以提升工作效率，改善服务质量，对社会的进步和发展有着积极的作用。C选项错误，AI技术在艺术创作领域也有着广泛的应用，例如生成艺术作品、音乐创作等，AI已经在艺术领域展现出了创造力和潜力。D选项正确，随着AI技术的发展，出现了一些造假问题，例如假新闻、假图片等，需要注意辨别信息的真实性。故答案为：BD。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$