21.3卫星通信和光纤通信 -2025-2026学年物理人教版（2024）九年级全一册

第3节　卫星通信和光纤通信 1.知道卫星通信中信息传播路径。 2．知道同步卫星。 3．通过观察，了解光纤通信和光纤通信中信息传播路径。 4．了解光纤在光的传播过程中的特点。 卫星通信　 阅读教材P183～P184相关内容，完成下列问题。 1．微波通信的特点：微波大致沿直线传播，要想让它沿地球表面传播就要设中继站。通常每隔 50 km 左右就要建设一个微波中继站，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去。 2．通信卫星大多是相对地球静止的　　　　卫星，相当于微波通信的　　 　　。 同步　 　中继站 3．在地球的周围均匀地配置　　　　颗地球静止卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信（如图所示）。 4．利用卫星来发射和接收电磁波信号的应用非常广泛。例如，北斗卫星导航系统。 3 （物理概念）我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统具有定位、导航和通信等功能，它传递信息是利用（　　　） A.水波 B．超声波 C．次声波 D．电磁波 导航仪属于卫星通信，是利用电磁波传递信息的，导航仪、地面端的中心控制系统、导航卫星间可以相互传递信息。 D　 2018年11月19日我国在西昌卫星发射中心成功发射第四十三颗北斗导航卫星，该卫星属地球同步轨道卫星，该卫星相对地球来说是　　　　的；若北斗卫星向地面传输一条信息用时0.07 s，则该卫星距离地面的高度为　 　　　m。 静止　 2.1×107 光纤通信　 阅读教材P184～P185相关内容，完成下列问题。 演示实验：水流导光 5．光也是一种　　　　。与短波、微波相比，光的频率　　　　。 　　　年，　　　国科学家　　　制成了世界上第一台红宝石激光器。 电磁波　 　更高 1960　 梅曼 美　 6．激光的特点是　　　　　　　 　　　　　。 7．通信用的激光一般在特殊的管道——　　　 　里传播。它的材料是　　　　，光从它的一端射入，在内壁上多次　　　　后从另一端射出，将信息传到远方。由于光的频率　　　　，所以光在一定时间内可以传输大量信息。通常将数条光纤并成一束再敷上保护层，制成　　　　，用来传递　　　 　、　　 　　等多种信息。 频率单一、方向高度集中 很高 光导纤维　 玻璃　 反射　 光缆　 电话 电视　 （物理概念）光纤通信、卫星通信与移动通信并列为20世纪90年代的三大技术。在光纤通信中，由于光的　　 　　（选填“速度快”或“频率高”），可以在一定时间内传播大量的信息。 电磁波的频率越高，在一定时间内传输的信息量越大。 频率高 光纤通信就是利用光波在光导纤维中传输信息的一种通信方式，光导纤维是一种由玻璃或塑料制成的纤维，其应用前景非常广阔。下列关于光纤通信的说法正确的是（　　　） A.光导纤维是导体 B.光在光导纤维中经多次反射传递信息 C.光波在光导纤维中传播的速度等于3×108 m/s D.光波不是电磁波 B 1．光纤通信是利用激光在光导纤维里传播信息。通常情况下，制作光导纤维的材料属于（　　　） A.绝缘体 B．导体 C．超导体 D．半导体 2．关于卫星通信的说法正确的是（　　　） A.卫星通信就是利用卫星来向地面发射电磁波 B.通信卫星相当于一个太空微波中继站，它是用来转发地面站发送来的信号的 C.卫星通信发送广播信号 D.卫星通信接收电视信号 B A 3．用于卫星通信的人造卫星叫作通信卫星。下列关于通信卫星的说法中正确的是（　　　） A.卫星通信的信号是由通信卫星发射的 B．卫星通信的信号是微波信号 C.微波信号在通过大气层时无能量损失 D．通信卫星离地面高度没有特定要求 B 4．通信卫星大多是相对于地球“静止”的　　 　　，从地面上看，它好像悬挂在空中　　　 　。在地球周围均匀地配置　　　　颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面。通过卫星电视，一个地方的突发事件，全世界几乎可以　　　　看到现场的画面。 静止不动 同步卫星　 　同时 3　 5．物理学研究成果的应用，深刻地影响着人们的生产生活，对社会发展起到巨大的推动作用。华裔物理学家高锟被誉为“光纤之父”，光纤的发明使通信技术飞速发展，光纤具有传输距离长、高抗干扰等特性，携带信息的光从光纤一端入射后，在光纤的内壁上不断反复　　　　，直至从另一端射出，这就是光缆通信原理；光在传输的整个过程中能量损失非常　　　　（选填“多”或“少”）。 反射　 　少 课后强化练习 卫星通信 1．目前世界上共有四个卫星导航系统，为了国家安全和更好地服务全球，我国自主研发的卫星导航系统的命名是（　　　） A．天宫 B．嫦娥 C．北斗 D．神舟 C　 2．如图是同步通信卫星，板状的两翼是太阳能电池板，它把太阳能转化成电能，供卫星使用；若以地球为参照物，同步卫星是　　　　的；现在许多长途电话是以地球同步卫星作为中继站，打这种长途电话会感到对方的反应有点延迟。假设某通信卫星距离地球 36 000 km，则打电话会延迟　　　　s。 　0.24 静止　 3．我国已经成功发射了多颗同步通信卫星，它是在绕地心转动的圆轨道（同步轨道）上运行的卫星，运行周期跟地球自转周期相同。那么，同步通信卫星运行周期为　　　　。如果以太阳为参照物，同步通信卫星是　　　　（选填“运动”或“静止”）的。 24 h　 运动 光纤通信 4．我国光纤通信发展十分迅速。光从光导纤维的一端射入，从另一端射出，这样就可以把它携带的信息传到远方（如图），其原理应用了光的（　　　） A．色散 B．折射 C．反射 D．直线传播 C　 5．随着科技的高速发展，光纤的应用使人们踏上了“信息高速公路”，电话、电视、广播等的信号及数据文件都可以在光纤中传播。主要是利用光纤的什么功能（　　　） A．照明 B．输电 C．通信 D．导热 C　 6．如图是新型“光导纤维照明系统”，让太阳光先通过可过滤部分紫外线的玻璃球罩，再通过凸透镜将光会聚到 光导纤维里，将太阳光导入室内不同的地 方。光通过光导纤维时，在其内部发生的 是　　　　（选填“反射”或“折射”）现象。 反射 7．中国移动5G＋北斗高精度定位系统可支持毫米级、厘米级定位，已成功应用于自动驾驶、测绘、航空等领域。下列关于电磁波和现代通信说法正确的是（　　　） A．电磁波在真空中传播的速度是340 m/s B．我国建立的“北斗”卫星导航系统是利用光纤传递信息的 C．“北斗”导航系统在传递信息过程中主要依靠激光 D．北斗卫星导航系统传送信息的速度与光速相同 D　 8．关于地球同步通信卫星，下列判断中正确的是（　　　） A．同步卫星的转动周期和地球自转周期相同，相对于地面是静止的 B．同步卫星在空中静止不动 C．同步卫星和月球一样每天绕地球运转一周 D．同步卫星作为传播微波的中继站，地球上空至少要4颗就能将信号覆盖全球 A　 9．光纤通信已成为现代通信的主要支柱之一，关于光纤以下说法正确的是（　　　） A．光纤是超导体 B．光波在光纤中不断折射向前传播 C．光波在光纤中的传播速度为3×108 m/s D．光纤不导电，不会受外界电磁场的干扰 D　 10．光导纤维由内芯和外套组成（如图甲）。若光在内芯中传播速度为真空中传播速度的三分之二，那么光信号在光导纤维内芯中沿直线传播100 km，需要 　　　　 s。互联网的光纤通信是利用光在光导纤维中多次反射来传输信息，当一束光如图乙所示，与水平方向成45 °角，从A点射到一段水平放置的长为0.850 mm、内径为50 μm的直光导纤维的边缘，光束进入此光 导纤维内部（两端的边缘除 外）后反射了　　　　次。 5×10－4　 　16 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作临界角，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1.3 cm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5 000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：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 小于 入射角大于临界角 可以制成“传像光纤”，用于医学上的肠镜、胃镜检查 $$