21.3 卫星通信和光纤通信 同步知识点对点讲义-2025-2026学年人教版九年级全一册物理

本讲义聚焦卫星通信和光纤通信核心知识点，先以微波通信的直线传播特性及中继站需求为导入，系统梳理卫星通信的组成、同步卫星工作原理及全球通信实现方式，再过渡到光纤通信的激光、光导纤维概念及反射传输原理，构建完整知识脉络。 该资料通过表格整合卫星通信与光纤通信的关键内容，助力学生模型建构科学思维，结合中考真题及易错点辨析培养科学论证能力，课中辅助教师清晰授课，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺，体现物理观念与科学态度的融合。

第二十一章 电磁波及其应用 第3节 卫星通信和光纤通信 · 导入 在无线电波中，微波的波长短，频率高。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话（图21.3-1）。微波的性质接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。我们怎样才能把微波信号传递到远方呢？ 图21.3-1 微波通信接收装置 · 知识点对点 一、卫星通信☆ 项目 内容 传输信息与频率的关系 信息理论表明，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。因此，现代通信技术所采用的频率越来越高，微波通信就是其中应用较广泛的一种。 微波 波长和频率范围 微波的波长为1m~1mm，频率为300MHz~3×105MHz 性质 接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，需要每隔50km左右建一个微波中继站，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去（如图21.3-2），要想信号传递的距离越远，那么需要的中继站就越多。 图示 图21.3-2 微波中继通信示意 定义 利用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信的方式叫卫星通信 组成 通信卫星、地面站和传输系统三部分组成 工作原理 通信卫星大多是相对地球静止的同步卫星，利用卫星上的通信转发器接收由地面站发射的信号，并对信号进行放大变频后转发给其他地面站，从而完成两个地面之间的传输。 事实上，一颗通信卫星就是一个微波中继站。 特点 范围大 不易受陆地灾害影响 建设速度快 易于实现广播和多地址通信 全球通信 实现 在地球周围均匀的配置3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 图示 图21.3-1 用3颗地球静止卫星就可以实现全球通信 图21.3-1 使用北斗卫星导航系统的无人驾驶车辆 · 例题 考点：卫星通信 1．（2025•镇江一模）无人机可依靠卫星导航飞往目标地点，卫星导航是依靠（　　） A．可听声 B．超声波 C．电磁波 D．次声波 考点：微波通信 2．（2025•建湖县二模）北斗导航系统为用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时等服务，依靠的是（　　） A．超声波 B．红外线 C．微波 D．次声波 二、光纤通信☆ 项目 内容 基本概念 激光 一种频率单一、方向高度集中的光 光导纤维 简称光纤，是一种非常细的玻璃丝，激光可在光纤里传播，不受外界干扰 光缆 把若干条光纤集成束，外面包上保护层，便成为光缆 光纤通信 利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式 原理 利用携带信息的激光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它所携带的信息传到了远方如图 图示 水流导光 光导纤维实物和光在光导纤维中的传播 特点 信息量大，保密性好，抗干扰能力强，信号衰减小。 · 例题 考点：光纤通信 3．（2025•汶上县二模）下列说法正确的是（　　） A．用水平力推静止在水平面上的箱子未推动，是因为推力小于摩擦力 B．超导材料有很多优良特性，利用超导材料可以制作电动机 C．光纤通信是通过激光信号传递信息，激光不是电磁波 D．小磁针静止时，小磁针的北极（N极）指向地磁场的北极 考点：网络通信 4．（2025•芜湖模拟）5G网络是第五代移动通信网络的简称，其采用的电磁波频率比4G网络更高，网络下载速度比4G网络快数百倍。以下关于5G网络的说法错误的是（　　） A．5G网络信号可以在真空中传播 B．5G网络在空气中的传播速度是340 m/s C．5G电磁波的波长比4G更短 D．5G网络使用微波进行传递信息 考点：信息与信息传递 5．（2025秋•英德市期末）我们生活在光的世界里，光每时每刻都在为人类服务，下列属于利用光来传输文字、图像信息的是（　　） A．植物的光合作用 B．太阳能汽车 C．太阳能热水器 D．光纤 · 易错 × √ 1误认为光纤通信能在真空中传播 实际光纤通信是要依靠光纤（玻璃丝），靠光的全发射传播，不是靠真空中直射 2误认为光纤里传的是电流 实际光纤通信传的是光信号，无电 3误认为光纤 = 导线 实际光纤是玻璃丝，不导电 · 例题 考点：光纤通信 1．（2026•同步）关于光纤通信，下列说法正确的是（　　） A．光纤通信利用电流传输信息 B．光纤通信利用光传输信息 C．光纤通信传输的信息量很小 D．光纤通信中使用的“导线”是金属导线 · 中考真题 考点：光纤通信 1．（2025•广州）如图，光导纤维在传递信息时，光从内芯的一端传输到另一端，其原理应用了光的（　　） A．折射 B．反射 C．色散 D．直线传播 考点：信息与信息传递 2．（2025•巴中）2025年4月25日，搭载神舟十八号飞船的长征运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。在加速上升的过程中，飞船的机械能 　 　 （选填“增大”“减小”或“不变”）；飞船与空间站成功对接后，以空间站为参照物，飞船是 　 　 （选填“运动”或“静止”）的；航天员叶光富在空间站通过 　 　 （选填“电磁波”或“超声波”）与地面指挥中心传递信息。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二十一章 电磁波及其应用 第3节 卫星通信和光纤通信 · 导入 在无线电波中，微波的波长短，频率高。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话（图21.3-1）。微波的性质接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。我们怎样才能把微波信号传递到远方呢？ 图21.3-1 微波通信接收装置 · 知识点对点 一、卫星通信☆ 项目 内容 传输信息与频率的关系 信息理论表明，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。因此，现代通信技术所采用的频率越来越高，微波通信就是其中应用较广泛的一种。 微波 波长和频率范围 微波的波长为1m~1mm，频率为300MHz~3×105MHz 性质 接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，需要每隔50km左右建一个微波中继站，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去（如图21.3-2），要想信号传递的距离越远，那么需要的中继站就越多。 图示 图21.3-2 微波中继通信示意 定义 利用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信的方式叫卫星通信 组成 通信卫星、地面站和传输系统三部分组成 工作原理 通信卫星大多是相对地球静止的同步卫星，利用卫星上的通信转发器接收由地面站发射的信号，并对信号进行放大变频后转发给其他地面站，从而完成两个地面之间的传输。 事实上，一颗通信卫星就是一个微波中继站。 特点 范围大 不易受陆地灾害影响 建设速度快 易于实现广播和多地址通信 全球通信 实现 在地球周围均匀的配置3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 图示 图21.3-1 用3颗地球静止卫星就可以实现全球通信 图21.3-1 使用北斗卫星导航系统的无人驾驶车辆 · 例题 考点：卫星通信 1．（2025•镇江一模）无人机可依靠卫星导航飞往目标地点，卫星导航是依靠（　　） A．可听声 B．超声波 C．电磁波 D．次声波 【答案】C 【解答】解：无人机可依靠卫星导航飞往目标地点，卫星导航是依靠电磁波传递信息，声波的传递需要介质，真空不能传声，故C正确，ABD错误。 故选：C。 考点：微波通信 2．（2025•建湖县二模）北斗导航系统为用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时等服务，依靠的是（　　） A．超声波 B．红外线 C．微波 D．次声波 【解答】解：微波属于电磁波，卫星通信是利用电磁波来传递信息的，故ABD不符合题意，C符合题意。 二、光纤通信☆ 项目 内容 基本概念 激光 一种频率单一、方向高度集中的光 光导纤维 简称光纤，是一种非常细的玻璃丝，激光可在光纤里传播，不受外界干扰 光缆 把若干条光纤集成束，外面包上保护层，便成为光缆 光纤通信 利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式 原理 利用携带信息的激光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它所携带的信息传到了远方如图 图示 水流导光 光导纤维实物和光在光导纤维中的传播 特点 信息量大，保密性好，抗干扰能力强，信号衰减小。 · 例题 考点：光纤通信 3．（2025•汶上县二模）下列说法正确的是（　　） A．用水平力推静止在水平面上的箱子未推动，是因为推力小于摩擦力 B．超导材料有很多优良特性，利用超导材料可以制作电动机 C．光纤通信是通过激光信号传递信息，激光不是电磁波 D．小磁针静止时，小磁针的北极（N极）指向地磁场的北极 【答案】B 【解答】解：A、用水平力推静止在水平面上的箱子未推动，此时箱子处于静止状态，受平衡力作用，水平方向上推力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，故A错误。 B、超导材料具有零电阻和抗磁性等优良特性。与常规电机相比，超导电机具有节能性好、体积小、单机容量大等优点，所以利用超导材料可以制作电动机。故B正确。 C、光纤通信是通过激光信号传递信息，激光属于电磁波，它具有频率成分单纯、方向性好等特点，是一种理想的光载波，故C错误。 D、地磁场的北极在地理南极附近，地磁场的南极在地理北极附近，小磁针静止时，小磁针的北极（N 极）指向地理北极，实际上是指向地磁场的南极，故D错误。 故选：B。 考点：网络通信 4．（2025•芜湖模拟）5G网络是第五代移动通信网络的简称，其采用的电磁波频率比4G网络更高，网络下载速度比4G网络快数百倍。以下关于5G网络的说法错误的是（　　） A．5G网络信号可以在真空中传播 B．5G网络在空气中的传播速度是340 m/s C．5G电磁波的波长比4G更短 D．5G网络使用微波进行传递信息 【答案】B 【解答】解： A、5G网络是通过电磁波来传输信息，电磁波可以在真空中传播，故A正确； B、电磁波在真空或空气中的传播速度是3×108m/s，故B错误； C、电磁波在真空中传播速度是c＝3×108确定不变的，由于c＝fλ，因此频率高的波长短、频率低的波长长，所以5G电磁波的波长比4G更短，故C正确； D、5G网络使用微波进行传递信息，故D正确。 故选：B。 考点：信息与信息传递 5．（2025秋•英德市期末）我们生活在光的世界里，光每时每刻都在为人类服务，下列属于利用光来传输文字、图像信息的是（　　） A．植物的光合作用 B．太阳能汽车 C．太阳能热水器 D．光纤 【答案】D 【解答】解：利用光来传输文字、图像信息的是光纤，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选：D。 · 易错 × √ 1误认为光纤通信能在真空中传播 实际光纤通信是要依靠光纤（玻璃丝），靠光的全发射传播，不是靠真空中直射 2误认为光纤里传的是电流 实际光纤通信传的是光信号，无电 3误认为光纤 = 导线 实际光纤是玻璃丝，不导电 · 例题 考点：光纤通信 1．（2026•同步）关于光纤通信，下列说法正确的是（　　） A．光纤通信利用电流传输信息 B．光纤通信利用光传输信息 C．光纤通信传输的信息量很小 D．光纤通信中使用的“导线”是金属导线 【考点】光纤通信．版权所有 【解答】解：AB、光纤通信是利用激光传输信息的，故A错误、B正确。 C、光纤利用激光传输信息，激光的频率高，传输的信息量大，故C错误。 D、光纤通信中使用的导线是光导纤维，不是金属导线，故D错误。 故选：B。 · 中考真题 考点：光纤通信 1．（2025•广州）如图，光导纤维在传递信息时，光从内芯的一端传输到另一端，其原理应用了光的（　　） A．折射 B．反射 C．色散 D．直线传播 【解答】解：光纤通信，光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，故ACD错误，B正确。 故选：B。 考点：信息与信息传递 2．（2025•巴中）2025年4月25日，搭载神舟十八号飞船的长征运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。在加速上升的过程中，飞船的机械能 　增大　 （选填“增大”“减小”或“不变”）；飞船与空间站成功对接后，以空间站为参照物，飞船是 　静止　 （选填“运动”或“静止”）的；航天员叶光富在空间站通过 　电磁波　 （选填“电磁波”或“超声波”）与地面指挥中心传递信息。 【解答】解：在加速上升的过程中，飞船的质量不变，速度变大，动能变大，高度升高，重力势能变大，故机械能变大；飞船与空间站成功对接后，以空间站为参照物，神舟十八号飞船与空间站之间没有发生位置变化，是静止的。电磁波可以在真空中传播，所以是通过电磁波与航天员通话。 故答案为：增大；静止；电磁波。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $