17.3 现代通信（知识解读）-2025-2026学年九年级物理下册同步知识解读与专题训练（苏科版）

本初中物理讲义聚焦现代通信技术，系统梳理卫星通信（含微波特性、同步卫星中继原理）、光纤通信（激光全反射传输、光导纤维结构）及信息通信技术发展（1G至5G演进历程），构建从电磁波载体到具体通信应用再到技术革新的递进式学习支架。 资料以典例（如北斗导航、5G应用）和变式题链接前沿科技，通过卫星通信系统模型、光纤全反射原理等建构科学思维，渗透科技强国的科学态度与责任。课中辅助教师突破重难点，课后巩固题助力学生查漏补缺，强化物理观念与应用能力。

17.3 现代通信（知识解读）（解析版） •知识点1 卫星通信 •知识点2 光纤通信 •知识点3 不断发展的信息通信技术 •作业 巩固训练 卫星通信 知识点1 1、微波 （1）定义：波长为10m～1mm，频率为30MHz～3×105MHz的电磁波。微波波长比无线电波短，比红外线长。 （2）特点：性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。 2、微波通信 （1）概念：利用微波进行的通信称为微波通信。 （2）优点：作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内可以传输的信息就越多。微波比中波和短波的频率更高，可以传递更多的信息。如一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。 （3）缺点：微波通信每隔50km左右就需要建一个微波中继站。要使信号传递越远，需要的中继站就越多。如遇到雪山和大洋等无法建中继站时，微波通信就无法继续 （4）月球不能作为微波通信中继站的原因 a.离我们太远，会造成信号衰减、时间延迟 b.月球在空中的位置不固定，只有当地球上两个通信点同时见到月亮时，才能完成这两点的通信。 3、微波的其它应用 （1）雷达：微波遇到障碍物会发生发射，人们根据这一原理制成了雷达。 （2）导航：利用电磁波实现定位的一种方式 （3）加热：某些频率的微波能加剧水和脂肪分子的运动，使物体温度升高，微波炉就是根据这一原理制成的。 4、卫星通信：利用地球同步通信卫星作微波中继站，把地面站送来的信号接收，并进行放大，然后转发给另外的地面站，实现信息的传递。 5、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。 【典例1】我国的北斗卫星导航系统可以为全球提供导航、定位、授时和短报文等服务。 (1)卫星从远地点向近地点运行时 能会增大。 (2)用 颗同步卫星就可以实现全球通信，卫星通信利用电磁波可以传递 （选填“能量”或“信息”）。 (3)地球静止轨道距地面高度约为36000 km，若运行于该轨道的卫星将电磁波信号发送到地面接收站，大约需要 【答案】(1)动 (2) 3 信息 (3)0.12 【详解】（1）卫星造轨道上运行时，机械能守恒，从远地点向近地点运行时，质量不变，高度降低，重力势能减小，速度增大，故动能增大。 （2）[1]用3颗同步卫星就可以实现全球通信（因为同步卫星在赤道上空等间隔分布，三颗可覆盖全球）。卫星通信利用电磁波可以传递信息。 [2]电磁波既可以传递信息，也可以传递能量，卫星通信是利用电磁波可以传递信息，实现信息传输的。 （3）电磁波的速度为 轨道距地面的高度为 则卫星将电磁波信号发送到地面接收站的时间为 【变式1-1】2024年全国科普日活动的主题是“提升全民科学素质，协力建设科技强国”。近年来，我国航天事业发展取得巨大成就。下列有关航天器的用途的说法，不正确的是（    ） A．“北斗”——导航卫星 B．“墨子号”——量子实验卫星 C．“嫦娥六号”——太阳探测器 D．“天问一号”——火星探测器 【答案】C 【详解】A．北斗卫星系统提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，故A正确，不符合题意； B．“墨子号”卫星是我国自主研制的世界首颗量子科学实验卫星，故B正确，不符合题意； C．“嫦娥六号”是探月卫星，故C错误，符合题意； D．“天问一号”是火星探测器，于2020年7月23日在海南文昌发射中心成功发射，故D正确，不符合题意。 故选C。 【变式1-2】“科技冬奥”带动起了5G、氢能出行、智能车联网、能源及可持续发展等重大高新技术，为经济社会高质量发展发挥积极作用，下列说法正确的是（　　） A．生物质能主要取自于柴薪、农作物秸秆、牲畜粪便等，是地球上最丰富的可再生能源 B．5G网络速度比4G更快，因为它们电磁波的传播速度不一样 C．自然界中许多自发的过程都是有方向的，而能量的转移和转化没有方向 D．电视广播、移动通讯用微波传递信号，三颗地球同步卫星均匀分布无法实现全球覆盖 【答案】A 【详解】A．生物质能主要取自于柴薪、农作物秸秆、牲畜粪便等，可以从自然界中源源不断地得到的能源，属于可再生能源，故A正确； B．5G网络速度比4G更快，是因为它们的频率更高，传输的容量更大，但是电磁波在空气中的传播速度相同，故B错误； C．根据能量守恒定律，能量的转移和转化中，能量的总量保持不变，但是有方向性的，故C错误； D．电视广播、移动通讯用微波传递信号，三颗地球同步卫星均匀分布可以实现全球覆盖，故D错误。 故选A。 【变式1-3】2023年12月26日11时26分，中国在西昌卫星发射中心成功发射了两颗北斗导航卫星，至此，中国在轨运行的北斗导航卫星增至48颗。如图1所示是北斗导航卫星的运行示意图。北斗导航卫星是使用 与地面站通信的。 【答案】 可 电磁波 【详解】[1] 太阳能可以从自然界源源不断获得，属于可再生能源。 [2] 卫星在太空中，真空环境，使用电磁波与地面站通信的。 光纤通信 知识点2 1、光纤通信：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。 （1）1960年，美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生频率单一、方向高度集中的光----激光。 （2）激光属于电磁波，频率较大、传递信息的容量较大。 （3）光在光纤里只发生全反射。 （4）光纤通信抗干扰能力强，信号衰减小，传递的信息量大，保密性好，通信质量高。 2、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（如图所示），发生全反射，光就不会跑到外层了。 【典例2】5G网络是第五代移动通信网络，5G通信与4G通信相比，其载波的频率较高，因而波长较 （选填“长”或“短”）。据专家预计，到2030年5G网络将完全开发和建立，将和光纤一道成为信息社会最重要的基础设施。如图，光纤通信是利用光在光导纤维中发生多次 实现信息传输的。 【答案】 短 反射 【详解】[1]由可知电磁波的波长与频率成反比（c为光速，恒定），5G载波频率高，因此波长较短。 [2]由图可知，光纤通信中，光在光导纤维的内芯与外套的界面上发生多次反射，从而实现信息的长距离传输。 【变式2-1】如图，居民家的宽带是利用光导纤维在为我们传递（　　），光从内芯的一端传输到另一端，其原理应用了光的（　　）现象。 A．信息  折射 B．信息  反射 C．能量  色散 D．能量  直线传播 【答案】B 【详解】利用网络可以传输信息，如题图所示，居民家的宽带是利用光导纤维在为我们传递信息，光在光导纤维中经光纤壁不断地反射光从内芯的一端传输到另一端，即光的传输利用了光的反射，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式2-2】下列四幅图中，不属于光为人类服务的是（　　） A．图甲，光能使我们看见物体 B．图乙中的玻璃幕墙容易产生光污染，影响居民生活 C．图丙中的太阳能汽车靠光的能量飞快奔驰 D．图丁，现代通信利用光导纤维扩大容量和提高传输速度 【答案】B 【详解】A．图甲中光能使我们看见物体，这是光的反射现象在生活中的应用，光反射进入我们的眼睛，让我们能够看到物体，属于光为人类服务，A 不符合题意； B．图乙中的玻璃幕墙容易产生光污染，影响居民生活。光污染是由于光的不合理反射造成的不良影响，不属于光为人类服务，B 符合题意； C．图丙中的太阳能汽车靠光的能量飞快奔驰，这是利用光的能量转化为汽车的动能，属于光为人类服务，C 不符合题意； D．图丁中现代通信利用光导纤维扩大容量和提高传输速度，是利用光在光导纤维中传播来实现通信，属于光为人类服务，D 不符合题意。 故选B 。 【变式2-3】如图是光纤通信原理：光携带 （选填“信息”或“能量”）后在光纤内发生反复的 现象，完成一端向另一端的传递。 【答案】 信息 反射 【详解】[1]光纤通信中，光携带的是信息，用来传递信息。 [2]光在光纤内芯与包层界面处发生反射，使光信号在光纤内反复反射，实现远距离传输。 不断发展的信息通信技术 知识点3 1、在世界移动通信技术的变革中，我国坚持走自主创新道路，以创新驱动发展，从第一代移动通信技术(1G)至第五代移动通信技术(5G)，先后经历了"1G空白、2G跟随、3G突破、4G并跑、5G领先"的发展历程。如今，我国是全球5G通信标准制定的核心成员，拥有的5G标准必要专利数量全球最多，建成并开通的5G基站总量也居世界之首。 2、5G网络能与先进传感、人工智能等技术有机融合，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清视频等服务，让用户获得身临其境的体验，解决人与物、物与物通信的问题，满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用的需要。5G正在渗透到各个行业和领域，成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键技术。 【典例3】光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的一种通信方式，加载有信息的激光在光导纤维内壁上发生多次 ，将信息传向远方。光导纤维是由 （选填“导体”“绝缘体”“半导体”或“超导体”）制成的。 【答案】 反射 绝缘体 【详解】[1]光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的一种通信方式，加载有信息的激光从光导纤维的一端射入，在光导纤维内壁上发生多次反射，从另一端射出，将信息传向远方。 [2]光导纤维是一种由玻璃或塑料制成的纤维，光导纤维是由绝缘体制成的。 【变式3-1】信息传递的不断发展使人们冲破了时空的阻隔，下列关于信息传递的说法正确的是（　　） A．固定电话是通过电流传递信息 B．同步通信卫星相对于太阳保持静止 C．光纤通信是利用光沿直线传播的原理，在光导纤维中将光携带的信息传到远方 D．微波是一种电磁波，它不能用于传递信息，只能用于微波炉中加热食物 【答案】A 【详解】A．固定电话传递信息的载体是电流，利用导线中的电流传递信息的，故A正确； B．同步通信卫星相对于太阳的位置发生改变，是运动的，同步通信卫星与地球处于相对静止状态，故B错误； C．光纤通信是激光在传输过程中，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，故C错误； D．微波属于电磁波的一种，不仅用于微波炉中加热食物，还可以传递信息，实现无线通信，故D错误。 故选A。 【变式3-2】下列关于电磁波和通信技术说法正确的是（　　） A．用三个同步卫星可以实现全球通信 B．手机在偏远山区没信号，是电磁波的频率变小了，传播距离变短了 C．手机5G技术“传输的信息多”主要是其电磁波比4G技术传播速度快 D．光纤通信中使用的导线是金属导线 【答案】A 【详解】A．通信卫星大多是相对地球静止的同步卫星，在地球周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，就可以实现全球通信，故A正确； B．手机在偏远山区没信号，是因为手机信号弱等原因，电磁波在传播过程中频率不会变化，故B错误； C．电磁波传播的速度都相等，手机5G技术“传输的信息多”主要是其电磁波频率更高，故C错误； D．光纤通信利用玻璃做成的光导纤维传递信息，故D错误。 故选A。 【变式3-3】光能传播能量与信息的这一特点在生活中有着广泛的应用，例如：激光切割就是利用了光能传递 （选填：“能量”或“信息”）。请列举一个光能传播能量或信息的实例 。 【答案】 能量 光纤通信 【详解】[1][2]光能传播能量与信息。激光切割就是利用了光能传递能量，光纤通信就是利用了光能传递信息。 1．“5G+北斗”的融合发展正在成为新的趋势，指的是5G通信技术与北斗卫星导航系统相结合，构建出一个精准的地下定位导航系统，该系统传递信息主要依靠（　　） A．电磁波 B．次声波 C．超声波 D．光导纤维 【答案】A 【详解】5G通信技术与北斗卫星导航系统相结合，该系统传递信息主要依靠电磁波，超声波和次声波无法在真空中传播，也不可能靠光导纤维连接卫星，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．关于能源、信息和材料，下列说法正确的是（　　） A．LED灯核心元件的主要材料是半导体 B．潮汐能、太阳能发电是不可再生能源的利用 C．用超导材料制成电炉丝可以提高电炉的加热效率 D．光纤通信是利用光在光导纤维中多次折射传输信息的 【答案】A 【详解】A．LED灯核心元件是发光二极管，发光二极管具有单向导电性，主要材料是半导体，故A正确； B．潮汐能、太阳能发电是可再生能源的利用，故B错误； C．电炉丝是利用电流热效应工作的，超导材料通电不发热，则超导材料不能制成的电炉丝，故C错误； D．光纤通信是利用光的反射原理传递信息的，故D错误。 故选A。 3．关于能源和现代通信，下列说法中正确的是（    ） A．我国建立的北斗卫星定位系统是利用超声波进行定位的 B．光不能在弯曲的光纤中传播 C．太阳能和核能都属于可再生能源 D．移动电话是利用电磁波传递信息的 【答案】D 【详解】A．超声波不能在真空中传播，电磁波可以在真空中传播，我国建立的“北斗”卫星定位系统是利用电磁波定位的，故A错误； B．光纤通信是以光在光纤中传播来通信的，光能在弯曲的光纤中靠反射而传播，故B错误； C．太阳能在自然界源源不断地得到，是可再生能源；核能不能在短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，故C错误； D．移动电话是利用无线电的接收和发射装置，它是利用电磁波传递信息的，故D正确。 故选D。 4．下列关于移动电话的说法，错误的是（　　） A．移动电话既能接收电磁波，也能发射电磁波 B．移动电话发射功率非常大，其天线的灵敏度很高 C．移动电话与其他用户通话需基站转接 D．移动电话通过电磁波与电话网络联系 【答案】B 【详解】A．移动电话既能接收电磁波，也能发射电磁波，这是其实现通信的基础，故A正确，不符合题意； B．移动电话的发射功率较小，天线灵敏度也不高，需要通过基站转接来扩大通信范围，故B错误，符合题意； C．移动电话与其他用户通话需基站转接，这是移动电话通信的工作方式，故C正确，不符合题意； D．移动电话通过电磁波与电话网络联系，实现信息传输，故D正确，不符合题意。 故选B。 5．关于材料、能源和信息，下列说法正确的是（　　） A．超导材料既可用于制作远距离输电导线，又可用于制作电炉的电阻丝 B．原子弹爆炸时发生核聚变反应，在极短的时间内大量核能转化为内能 C．作为信息存储介质，竹简、纸、光盘、录音磁带的容量密度依次增大 D．光纤是传输光信号的器件，其抗干扰能力强，能减少信号衰减 【答案】D 【详解】A．超导体的电阻为零，用作输电线可以大大减小输电过程中的电能损失；但是不能发热，不能用于制作电炉的电阻丝，故A错误； B．原子弹爆炸时发生的是核裂变反应，不是核聚变，在极短的时间内大量核能转化为内能和其它形式的能量，故B错误； C．随着人类科技的发展，信息储存的介质越来越先进，介质容量密度越来越大，竹简、纸、录音磁带、光盘等容量密度依次增大，故C错误； D．光纤，即光导纤维，是传输光信号的器件。光线通信具有抗干扰能力强、传输容量大、信号衰减小等优点，故D正确。 故选 D。 6．近年来，我国在能源、信息与材料等领域取得了辉煌的成就，下列说法中正确的是（    ） A．风能、水能、太阳能、核能都是可再生能源 B．目前的核电站主要是利用核聚变来发电的 C．光纤通信是利用光信号在纤维材料中多次反射来传输信息的 D．超导材料可以用来制造电热器，从而降低电能的损耗 【答案】C 【详解】A．风能、水能、太阳能可以从自然界中源源不断地获得，属于可再生能源，核能利用后，短时间内无法得到补充，属于不可再生能源，故A错误； B．目前的核电站主要是利用可控的核裂变来发电的，故B错误； C．光纤通信是利用激光传输信息的，光信号在纤维材料中多次反射来传输信息，故C正确； D．超导电阻几乎为零，根据焦耳定律可知，超导几乎不发热，超导材料不可以用来制造电热器，故D错误。 故选C。 7．关于材料、信息与能源，下列说法中正确的是（　　） A．神舟十九号载人飞船中的航天员通过超声波与地面上的工作人员联系 B．我国大力发展太阳能发电，太阳能属于可再生能源 C．光纤通信是利用光在光导纤维中发生折射的原理 D．折叠屏手机的柔性发光二极管是用超导体材料制作的 【答案】B 【详解】A．声音的传播需要介质，而太空是真空环境，超声波无法在真空中传播。 神舟十九号载人飞船中的航天员与地面上的工作人员联系是通过电磁波来实现的，因为电磁波可以在真空中传播。故A错误； B．可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，具有取之不尽，用之不竭的特点，主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。故B正确； C．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。 光在光导纤维中传播时，是利用了光的反射原理，而不是折射原理。故C错误； D．折叠屏手机的柔性发光二极管是用半导体材料制作的，故D错误。 故选B。 8．如图所示，下列说法中正确的是（    ） A．图甲，汽车后视镜是凹面镜，扩大了视野范围，方便观察车后路况 B．图乙，光纤传输光信号利用到了光的反射 C．图丙，用放大镜观察树叶纹理，将树叶放在两倍焦距外看到正立放大的像 D．图丁，是岸上的人看到水中的鱼的光路图 【答案】B 【详解】A．汽车后视镜是凸面镜，对光有发散作用，扩大了视野范围，方便观察车后路况，故A错误； B．光纤传输光信号利用到了光在光导纤维中的反射，故B正确； C．用放大镜观察树叶纹理，将树叶放在一倍焦距内看到正立放大的虚像，故C错误； D．光从水中斜射入空气，折射角大于入射角，图中真实鱼的位置错误，故D错误。 故选B。 9．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法正确的是（　　） A．光纤是利用光的折射来进行信息传输，光纤是导体 B．目前核电站都是通过核聚变反应来利用核能 C．无人驾驶的太阳能遥控车，研发人员是通过超声波遥控的 D．国产芯片研制稳步推进，标志着我国半导体产业逐步成熟 【答案】D 【详解】A．光纤是利用光的反射来进行信息传输，光纤是玻璃丝，是绝缘体，故A错误； B．目前核电站都是通过核裂变反应来利用核能，故B错误； C．无人驾驶的太阳能遥控车，研发人员是通过电磁波遥控的，故C错误； D．芯片的制作材料是半导体，国产芯片研制稳步推进，标志着我国半导体产业逐步成熟，故D正确。 故选D。 10．近年来，全球都在密切关注能源、信息和材料的研究。下列相关说法正确的是（　　） A．太阳能、风能、可燃冰都是可再生能源 B．光纤通信是利用激光在光导纤维中不断折射传递信息的 C．手机芯片的核心部分主要是由绝缘体材料制成的 D．核电站是利用核裂变释放的核能发电的 【答案】D 【详解】A．太阳能、风能可以从自然界源源不断获取，是可再生能源，可燃冰不是，故A错误； B．光纤通信是利用激光在光导纤维中不断反射传递信息的，故B错误； C．手机芯片的核心部分主要是由半导体材料制成的，故C错误； D．利用核能的方式有核裂变和核聚变，核电站是利用核裂变释放的核能发电的，故D正确。 故选D。 11．5G技术具有高速率、大带宽和低延迟三大特点。5G手机与基站之间是通过 波实现信息的传递的，该波在真空中的传播速度约为 m/s。 【答案】 电磁 【详解】5G技术具有高速率、大带宽和低延迟三大特点。5G手机与基站之间是通过电磁波实现信息的传递的，电磁波在真空中的传播速度是。 12．2025重庆城市足球超级联赛（渝超）正火热进行，我们观看球赛的电视转播，其实是通讯卫星通过 来传递信息，这种传输信号的方式 （选填“可以”或“不可以”）在太空中进行。 【答案】 电磁波 可以 【详解】[1]广播、电视和移动通信都是利用电磁波传递信息的，即我们平时观看足球比赛的电视转播，其实是通讯卫星通过电磁波来传递信息的。 [2]电磁波可以在真空中传播，这种传输信号的方式可以在太空中进行。 13．我国探月工程四期“鹊桥二号”中继星成功发射，它通过 实现地球与月球背面的信息传递。如图所示，“鹊桥二号”在 （选填“A”或“B”）点时，可以实现月球背面与地面的通信中转。 【答案】 电磁波 B 【详解】[1]太空是真空环境，太空中信息的传递主要依靠电磁波。 [2]由于月球的自转周期与公转周期相同，月球始终有一面背对地球（月球背面）。由图可知，当“鹊桥二号”位于B点时，可以同时“看到”地球和月球背面，从而转发信息，实现通信中转。 14．激光技术是人类的一个重大发明，目前我国激光技术领先世界。通信用的激光在光导纤维中多次反射，从一端传向另一端，激光走过的路程 （填“大于”“等于”或“小于”）光导纤维的长度。激光未来还可作为“核能发电的点火技术，通过可控核 （填“聚变”或“裂变”）有望彻底解决人类能源问题。 【答案】 大于 聚变 【详解】[1] 激光在光导纤维中通过全反射传播，实际路径是沿纤维内壁多次反射的折线路径，因此激光走过的路程大于光导纤维的直线长度。 [2]激光未来还可作为核能发电的点火技术，通过可控核聚变有望彻底解决人类能源问题。 15．激光技术是人类的一个重大发明，目前我国激光技术领先世界。 （1）激光属于 （填“自然”或“人造”）光源，它是一种方向高度集中的 （填“复色”或“单色”）光， （填“发散度”或“平行度”）特别好，可以集中到局部产生高温进行激光雕刻； （2）通信用的激光在光导纤维中多次反射，从一端传向另一端，激光走过的路程 （填“大于”“等于”或“小于”）光导纤维的长度。激光未来还可作为核能发电的点火技术，通过可控核 （填“聚变”或“裂变”）有望彻底解决人类能源问题。世界上最强大的激光器于近日被激活，它能使激光脉冲在1飞秒（1000万亿分之一秒）内达到10拍瓦（1拍瓦=1015瓦）的峰值，该激光器在这1飞秒内发出激光的能量为 J。 【答案】 人造 单色 平行度 大于 聚变 10 【详解】（1）[1][2][3] 激光属于人造光源，它是一种方向高度集中的单色光，平行度特别好，可以集中到局部产生高温进行激光雕刻，所以激光可以看做平行光。 （2）[4] 通信用的激光在光导纤维中多次反射，从一端传向另一端，因为是反射前进，激光走过的路程大于光导纤维的长度。 [5] 激光未来还可作为核能发电的点火技术，通过可控核聚变有望彻底解决人类能源问题。 [6] 该激光器在这1飞秒内发出激光的能量为 16．我国的北斗卫星导航系统可以为全球提供导航、定位、授时和短报文等服务。 （1）卫星从远地点向近地点运行时 能会增大； （2）用 颗同步卫星就可以实现全球通信； （3）地球静止轨道距地面高度约为42000km，若运行于该轨道的卫星将电磁波信号发送到地面接收站，大约需要 s。 【答案】 动 3 0.14 【详解】（1）[1]卫星从远地点向近地点运行时，重力势能转化为动能，动能增大。 （2）[2]地球同步卫星定点在赤道上空，一颗同步卫星可以覆盖地球三分之一的面积，所以只要等距离安放3颗同步卫星就可以实现全球通信。 （3）[3]电磁波传播速度约为3×108m/s，运行于该轨道的卫星将电磁波信号发送到地面接收站，大约需要 17．阅读材料，回答问题。 电磁波可以用来传递信息，通常用于广播、电视等通信。微波是电磁波家族中的一员，它的性质比中波和短波更接近光波。信息理论表明，作为载体的电磁波，与中波和短波相比，微波在相同的时间内可以传输更多的信息。 用微波传递信息时，必须每隔左右就要建设一个微波中继站，如图甲所示。信号传递的距离越远，需要的中继站越多。在雪山上、大洋中，根本无法建设中继站，所以人类用地球同步通信卫星做微波通信的中继站来进行通信。如图乙所示，在地球的周围均匀地配置三颗同步通信卫星作为太空微波中继站，可使地球上任意两点间保持通信。同步通信卫星接收地面站传来的电信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。某地举行体育赛事，现在通过卫星电视，其他地方的人几乎可以立刻看到现场的画面。 (1)如图丙所示，分别是两颗卫星正下方的地面站，把通信卫星假想成一个平面镜，使地球上b处地面站接收到a处地面站发送的信号。请仿照光路图，在图中画出平面镜及微波传播的路径和方向。 (2)已知三颗通信卫星距地面的高度都是，任意两颗卫星之间的距离都是，则a处发送的微波信号传送到b处所用的时间是 s。 【答案】(1) (2)0.482 【详解】（1）由题意可知，分别连接a和和和b，作出和的角平分线，即得法线的位置，然后分别过作出法线对应的垂线，即得平面镜的位置。微波从a处发出经I处平面镜反射到Ⅱ处平面镜，再经Ⅱ处平面镜反射到b处，如图所示： （2）a处发送的微波信号传送到b处时通过的路程，微波传播的速度等于光速，为；由可得，a处发送的微波信号传送到b处所用的时间。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 17.3 现代通信（知识解读）（解析版） •知识点1 卫星通信 •知识点2 光纤通信 •知识点3 不断发展的信息通信技术 •作业 巩固训练 卫星通信 知识点1 1、微波 （1）定义：波长为10m～1mm，频率为30MHz～3×105MHz的电磁波。微波波长比无线电波短，比红外线长。 （2）特点：性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。 2、微波通信 （1）概念：利用微波进行的通信称为微波通信。 （2）优点：作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内可以传输的信息就越多。微波比中波和短波的频率更高，可以传递更多的信息。如一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。 （3）缺点：微波通信每隔50km左右就需要建一个微波中继站。要使信号传递越远，需要的中继站就越多。如遇到雪山和大洋等无法建中继站时，微波通信就无法继续 （4）月球不能作为微波通信中继站的原因 a.离我们太远，会造成信号衰减、时间延迟 b.月球在空中的位置不固定，只有当地球上两个通信点同时见到月亮时，才能完成这两点的通信。 3、微波的其它应用 （1）雷达：微波遇到障碍物会发生发射，人们根据这一原理制成了雷达。 （2）导航：利用电磁波实现定位的一种方式 （3）加热：某些频率的微波能加剧水和脂肪分子的运动，使物体温度升高，微波炉就是根据这一原理制成的。 4、卫星通信：利用地球同步通信卫星作微波中继站，把地面站送来的信号接收，并进行放大，然后转发给另外的地面站，实现信息的传递。 5、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。 【典例1】我国的北斗卫星导航系统可以为全球提供导航、定位、授时和短报文等服务。 (1)卫星从远地点向近地点运行时 能会增大。 (2)用 颗同步卫星就可以实现全球通信，卫星通信利用电磁波可以传递 （选填“能量”或“信息”）。 (3)地球静止轨道距地面高度约为36000 km，若运行于该轨道的卫星将电磁波信号发送到地面接收站，大约需要 【变式1-1】2024年全国科普日活动的主题是“提升全民科学素质，协力建设科技强国”。近年来，我国航天事业发展取得巨大成就。下列有关航天器的用途的说法，不正确的是（    ） A．“北斗”——导航卫星 B．“墨子号”——量子实验卫星 C．“嫦娥六号”——太阳探测器 D．“天问一号”——火星探测器 【变式1-2】“科技冬奥”带动起了5G、氢能出行、智能车联网、能源及可持续发展等重大高新技术，为经济社会高质量发展发挥积极作用，下列说法正确的是（　　） A．生物质能主要取自于柴薪、农作物秸秆、牲畜粪便等，是地球上最丰富的可再生能源 B．5G网络速度比4G更快，因为它们电磁波的传播速度不一样 C．自然界中许多自发的过程都是有方向的，而能量的转移和转化没有方向 D．电视广播、移动通讯用微波传递信号，三颗地球同步卫星均匀分布无法实现全球覆盖 【变式1-3】2023年12月26日11时26分，中国在西昌卫星发射中心成功发射了两颗北斗导航卫星，至此，中国在轨运行的北斗导航卫星增至48颗。如图1所示是北斗导航卫星的运行示意图。北斗导航卫星是使用 与地面站通信的。 光纤通信 知识点2 1、光纤通信：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。 （1）1960年，美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生频率单一、方向高度集中的光----激光。 （2）激光属于电磁波，频率较大、传递信息的容量较大。 （3）光在光纤里只发生全反射。 （4）光纤通信抗干扰能力强，信号衰减小，传递的信息量大，保密性好，通信质量高。 2、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（如图所示），发生全反射，光就不会跑到外层了。 【典例2】5G网络是第五代移动通信网络，5G通信与4G通信相比，其载波的频率较高，因而波长较 （选填“长”或“短”）。据专家预计，到2030年5G网络将完全开发和建立，将和光纤一道成为信息社会最重要的基础设施。如图，光纤通信是利用光在光导纤维中发生多次 实现信息传输的。 【变式2-1】如图，居民家的宽带是利用光导纤维在为我们传递（　　），光从内芯的一端传输到另一端，其原理应用了光的（　　）现象。 A．信息  折射 B．信息  反射 C．能量  色散 D．能量  直线传播 【变式2-2】下列四幅图中，不属于光为人类服务的是（　　） A．图甲，光能使我们看见物体 B．图乙中的玻璃幕墙容易产生光污染，影响居民生活 C．图丙中的太阳能汽车靠光的能量飞快奔驰 D．图丁，现代通信利用光导纤维扩大容量和提高传输速度 【变式2-3】如图是光纤通信原理：光携带 （选填“信息”或“能量”）后在光纤内发生反复的 现象，完成一端向另一端的传递。 不断发展的信息通信技术 知识点3 1、在世界移动通信技术的变革中，我国坚持走自主创新道路，以创新驱动发展，从第一代移动通信技术(1G)至第五代移动通信技术(5G)，先后经历了"1G空白、2G跟随、3G突破、4G并跑、5G领先"的发展历程。如今，我国是全球5G通信标准制定的核心成员，拥有的5G标准必要专利数量全球最多，建成并开通的5G基站总量也居世界之首。 2、5G网络能与先进传感、人工智能等技术有机融合，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清视频等服务，让用户获得身临其境的体验，解决人与物、物与物通信的问题，满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用的需要。5G正在渗透到各个行业和领域，成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键技术。 【典例3】光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的一种通信方式，加载有信息的激光在光导纤维内壁上发生多次 ，将信息传向远方。光导纤维是由 （选填“导体”“绝缘体”“半导体”或“超导体”）制成的。 【变式3-1】信息传递的不断发展使人们冲破了时空的阻隔，下列关于信息传递的说法正确的是（　　） A．固定电话是通过电流传递信息 B．同步通信卫星相对于太阳保持静止 C．光纤通信是利用光沿直线传播的原理，在光导纤维中将光携带的信息传到远方 D．微波是一种电磁波，它不能用于传递信息，只能用于微波炉中加热食物 【变式3-2】下列关于电磁波和通信技术说法正确的是（　　） A．用三个同步卫星可以实现全球通信 B．手机在偏远山区没信号，是电磁波的频率变小了，传播距离变短了 C．手机5G技术“传输的信息多”主要是其电磁波比4G技术传播速度快 D．光纤通信中使用的导线是金属导线 【变式3-3】光能传播能量与信息的这一特点在生活中有着广泛的应用，例如：激光切割就是利用了光能传递 （选填：“能量”或“信息”）。请列举一个光能传播能量或信息的实例 。 1．“5G+北斗”的融合发展正在成为新的趋势，指的是5G通信技术与北斗卫星导航系统相结合，构建出一个精准的地下定位导航系统，该系统传递信息主要依靠（　　） A．电磁波 B．次声波 C．超声波 D．光导纤维 2．关于能源、信息和材料，下列说法正确的是（　　） A．LED灯核心元件的主要材料是半导体 B．潮汐能、太阳能发电是不可再生能源的利用 C．用超导材料制成电炉丝可以提高电炉的加热效率 D．光纤通信是利用光在光导纤维中多次折射传输信息的 3．关于能源和现代通信，下列说法中正确的是（    ） A．我国建立的北斗卫星定位系统是利用超声波进行定位的 B．光不能在弯曲的光纤中传播 C．太阳能和核能都属于可再生能源 D．移动电话是利用电磁波传递信息的 4．下列关于移动电话的说法，错误的是（　　） A．移动电话既能接收电磁波，也能发射电磁波 B．移动电话发射功率非常大，其天线的灵敏度很高 C．移动电话与其他用户通话需基站转接 D．移动电话通过电磁波与电话网络联系 5．关于材料、能源和信息，下列说法正确的是（　　） A．超导材料既可用于制作远距离输电导线，又可用于制作电炉的电阻丝 B．原子弹爆炸时发生核聚变反应，在极短的时间内大量核能转化为内能 C．作为信息存储介质，竹简、纸、光盘、录音磁带的容量密度依次增大 D．光纤是传输光信号的器件，其抗干扰能力强，能减少信号衰减 6．近年来，我国在能源、信息与材料等领域取得了辉煌的成就，下列说法中正确的是（    ） A．风能、水能、太阳能、核能都是可再生能源 B．目前的核电站主要是利用核聚变来发电的 C．光纤通信是利用光信号在纤维材料中多次反射来传输信息的 D．超导材料可以用来制造电热器，从而降低电能的损耗 7．关于材料、信息与能源，下列说法中正确的是（　　） A．神舟十九号载人飞船中的航天员通过超声波与地面上的工作人员联系 B．我国大力发展太阳能发电，太阳能属于可再生能源 C．光纤通信是利用光在光导纤维中发生折射的原理 D．折叠屏手机的柔性发光二极管是用超导体材料制作的 8．如图所示，下列说法中正确的是（    ） A．图甲，汽车后视镜是凹面镜，扩大了视野范围，方便观察车后路况 B．图乙，光纤传输光信号利用到了光的反射 C．图丙，用放大镜观察树叶纹理，将树叶放在两倍焦距外看到正立放大的像 D．图丁，是岸上的人看到水中的鱼的光路图 9．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法正确的是（　　） A．光纤是利用光的折射来进行信息传输，光纤是导体 B．目前核电站都是通过核聚变反应来利用核能 C．无人驾驶的太阳能遥控车，研发人员是通过超声波遥控的 D．国产芯片研制稳步推进，标志着我国半导体产业逐步成熟 10．近年来，全球都在密切关注能源、信息和材料的研究。下列相关说法正确的是（　　） A．太阳能、风能、可燃冰都是可再生能源 B．光纤通信是利用激光在光导纤维中不断折射传递信息的 C．手机芯片的核心部分主要是由绝缘体材料制成的 D．核电站是利用核裂变释放的核能发电的 11．5G技术具有高速率、大带宽和低延迟三大特点。5G手机与基站之间是通过 波实现信息的传递的，该波在真空中的传播速度约为 m/s。 12．2025重庆城市足球超级联赛（渝超）正火热进行，我们观看球赛的电视转播，其实是通讯卫星通过 来传递信息，这种传输信号的方式 （选填“可以”或“不可以”）在太空中进行。 13．我国探月工程四期“鹊桥二号”中继星成功发射，它通过 实现地球与月球背面的信息传递。如图所示，“鹊桥二号”在 （选填“A”或“B”）点时，可以实现月球背面与地面的通信中转。 14．激光技术是人类的一个重大发明，目前我国激光技术领先世界。通信用的激光在光导纤维中多次反射，从一端传向另一端，激光走过的路程 （填“大于”“等于”或“小于”）光导纤维的长度。激光未来还可作为“核能发电的点火技术，通过可控核 （填“聚变”或“裂变”）有望彻底解决人类能源问题。 15．激光技术是人类的一个重大发明，目前我国激光技术领先世界。 （1）激光属于 （填“自然”或“人造”）光源，它是一种方向高度集中的 （填“复色”或“单色”）光， （填“发散度”或“平行度”）特别好，可以集中到局部产生高温进行激光雕刻； （2）通信用的激光在光导纤维中多次反射，从一端传向另一端，激光走过的路程 （填“大于”“等于”或“小于”）光导纤维的长度。激光未来还可作为核能发电的点火技术，通过可控核 （填“聚变”或“裂变”）有望彻底解决人类能源问题。世界上最强大的激光器于近日被激活，它能使激光脉冲在1飞秒（1000万亿分之一秒）内达到10拍瓦（1拍瓦=1015瓦）的峰值，该激光器在这1飞秒内发出激光的能量为 J。 16．我国的北斗卫星导航系统可以为全球提供导航、定位、授时和短报文等服务。 （1）卫星从远地点向近地点运行时 能会增大； （2）用 颗同步卫星就可以实现全球通信； （3）地球静止轨道距地面高度约为42000km，若运行于该轨道的卫星将电磁波信号发送到地面接收站，大约需要 s。 17．阅读材料，回答问题。 电磁波可以用来传递信息，通常用于广播、电视等通信。微波是电磁波家族中的一员，它的性质比中波和短波更接近光波。信息理论表明，作为载体的电磁波，与中波和短波相比，微波在相同的时间内可以传输更多的信息。 用微波传递信息时，必须每隔左右就要建设一个微波中继站，如图甲所示。信号传递的距离越远，需要的中继站越多。在雪山上、大洋中，根本无法建设中继站，所以人类用地球同步通信卫星做微波通信的中继站来进行通信。如图乙所示，在地球的周围均匀地配置三颗同步通信卫星作为太空微波中继站，可使地球上任意两点间保持通信。同步通信卫星接收地面站传来的电信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。某地举行体育赛事，现在通过卫星电视，其他地方的人几乎可以立刻看到现场的画面。 (1)如图丙所示，分别是两颗卫星正下方的地面站，把通信卫星假想成一个平面镜，使地球上b处地面站接收到a处地面站发送的信号。请仿照光路图，在图中画出平面镜及微波传播的路径和方向。 (2)已知三颗通信卫星距地面的高度都是，任意两颗卫星之间的距离都是，则a处发送的微波信号传送到b处所用的时间是 s。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $