第21章第3節(jié)衛(wèi)星通信和光纖通信※※模塊一：學(xué)列思維導(dǎo)圖構(gòu)建知識體系————————※※模塊二：梳理基礎(chǔ)知識明晰識記要點————————■知識點一：衛(wèi)星通信1.什么是衛(wèi)星通信：利用通信衛(wèi)星做微波通信的中繼站來進行通信的方式叫衛(wèi)星通信。在地球周圍均勻地配置三顆通信衛(wèi)星，就可以覆蓋幾乎全部的地球表面，實現(xiàn)全球通信。2.星通信的組成：由通信衛(wèi)星、地面站和傳輸系統(tǒng)三部分組成。3.星通信的原理：衛(wèi)星通信的工作原理是將衛(wèi)星發(fā)射到赤道上空36000km處的對地靜止軌道上，利用衛(wèi)星上的通信轉(zhuǎn)發(fā)器接收由地面站發(fā)射的信號，并對信號進行放大變頻后轉(zhuǎn)發(fā)給其他地面站，從而完成兩個地面站之間的傳輸。4.衛(wèi)星通信特點：（1）通信范圍大，只要在衛(wèi)星發(fā)射的電磁波覆蓋的范圍內(nèi)均可進行通信；（2）不易受陸地災(zāi)害影響，建設(shè)速度快；易于實現(xiàn)廣播和多址通信。5.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主建設(shè)運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)的國家重要時空基礎(chǔ)設(shè)施?！鲋R點二：光纖通信1.什么是激光：頻率單一、方向高度集中的光叫激光。由激光器產(chǎn)生發(fā)出。激光實際也是一種電磁波。與微波相比，光的頻率更高。如果用光來通信，比短波、微波能傳播更多的信息。2.光導(dǎo)纖維：光導(dǎo)纖維簡稱光纖，是一種非常細(xì)的玻璃絲（直徑100μm左右），由纖芯和包層組成，纖芯完成信號的傳輸，包層與纖芯的折射率不同，將光信號封閉在纖芯中傳輸并起到保護纖芯的作用。激光可在光纖里傳播，不受外界干擾。3.光導(dǎo)纖維傳光原理：光的反射攜帶信息的激光從光導(dǎo)纖維的一端射入，在光纖內(nèi)部傳播時，發(fā)生的是全反射，在內(nèi)壁上多次反射，從另一端射出，這樣就把它攜帶的信息傳到了遠(yuǎn)方。4.光纖通信的優(yōu)點：（1）通信容量很大；（2）光纖衰減小，無中繼設(shè)備，傳輸距離遠(yuǎn)；（3）不受電磁干擾，通信質(zhì)量高，保密性好。5.高錕：被譽為“光纖之父”?！K三：精準(zhǔn)考點演練突破重點難點————————一．衛(wèi)星通信（共5小題）1.通信衛(wèi)星相當(dāng)于微波通信的。通信衛(wèi)星大多是相對地球“”的同步衛(wèi)星，在地球的周圍均勻地配置3顆同步通信衛(wèi)星，就覆蓋了幾乎全部地球表面，可以實現(xiàn)?！敬鸢浮恐欣^站；靜止；全球通信?！驹斀狻浚?）衛(wèi)星通信是利用人造衛(wèi)星作為通信的中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，在兩個或多個地面站之間進行通信的．通信衛(wèi)星作為一個微波中繼站，只是轉(zhuǎn)發(fā)信號，轉(zhuǎn)發(fā)的信號可以是廣播、電視等多種信號。（2）通信衛(wèi)星大多是相對地球靜止的同步衛(wèi)星，用通信衛(wèi)星做微波通信的中繼站，在地球周圍均勻地配置3顆同步通信衛(wèi)星，通信范圍就覆蓋了幾乎全部地球表面，可以實現(xiàn)全球通信。2.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自主建設(shè)、獨立運行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，始終秉持和踐行“中國的北斗，世界的北斗，一流的北斗”的發(fā)展理念，為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)。衛(wèi)星導(dǎo)航在傳遞信息過程中主要依靠的是（）A．超聲波 B．次聲波 C．電磁波 D．光導(dǎo)纖維【答案】C【詳解】衛(wèi)星導(dǎo)航在傳遞信息過程中依靠的是電磁波來傳遞信息。故選C。3.如圖所示，電視臺把無線電信號傳送到高空中的通信衛(wèi)星上，衛(wèi)星再把信號傳到地面上的其他區(qū)域，這樣就實現(xiàn)了衛(wèi)星轉(zhuǎn)播。在調(diào)試的過程中，電視臺本身也需要接收衛(wèi)星上傳回的信號，并和演播室用電纜傳來的信號進行比較，這時發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星傳來的畫面上，人物動作變化總比電纜傳來的畫面發(fā)生慢一些。（1）解釋產(chǎn)生這種時間延誤的原因；（2）已知通信衛(wèi)星的高度大約是36000km，無線電波的傳播速度和光速相同。請你根據(jù)這些數(shù)據(jù)，估算一下畫面延遲的時間。【答案】（1）見解析；（2）0.24s【詳解】（1）電視臺發(fā)出的無線電信號由電視臺傳到衛(wèi)星，然后再由衛(wèi)星傳回電視臺，需要一定的時間，演播室用電纜傳來的信號由于距離很短，傳輸所用的時間忽略不計。所以衛(wèi)星傳來的畫面上，人物動作的變化總比電纜傳來的畫面相應(yīng)的變化發(fā)生得晚一些。（2）無線電信號的路程s=2h，則畫面延遲的時間t=4．關(guān)于信息的傳遞，下列說法錯誤的是（）A．?dāng)?shù)字信號比模擬信號抗干擾能力強B．5G網(wǎng)絡(luò)通信主要是利用電磁波傳遞信息的C．北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)不能提供全天候即時定位服務(wù)D．電磁波不僅能傳遞聲音信號，且可以傳遞圖像信號【答案】C【詳解】A．通信的信號有兩種，即數(shù)字信號和數(shù)字信號，數(shù)字信號比模擬信號抗干擾能力強，故A正確，不符合題意；B．電磁波可以傳遞信息，5G網(wǎng)絡(luò)通信主要是利用電磁波傳遞信息的，故B正確，不符合題意；C．我國獨立自主建立的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)，可提供全天候的及時定位服務(wù)，該系統(tǒng)利用電磁波傳遞信息，故C錯誤，符合題意；D．電磁波作為載波使用時，既可以傳遞聲音信號，也可以能傳遞圖象信號，故D正確，不符合題意。故選C。5.（多選題）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDouNavigationSatelliteSystem）是我國自主發(fā)展、獨立運行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。從2018年12月26日開始提供全球服務(wù)，標(biāo)志著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式邁入全球時代。如圖所示的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成：空間段包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，地面段包括主控站、注入站和監(jiān)測站等若干個地面站，用戶段包括北斗用戶終端以及與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端。在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中（）A．各部分間利用超聲波進行信息傳遞 B．太陽能帆板是衛(wèi)星的主要電源之一C．靜止軌道衛(wèi)星相對于地球是靜止的 D．導(dǎo)航定位信號的傳播速度等于光速【答案】BCD【詳解】A．北斗導(dǎo)航各部分是利用電磁波進行信息傳遞的，故A選項不符合題意；B．太陽能帆板是是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，故是電能的主要電源之一，故B選項符合題意；C．靜止在軌道衛(wèi)星，與地球同樣的速度運動，故相對于地球是靜止的，故C選項符合題意；D．導(dǎo)航定位信號是電磁波，而光也是一種電磁波，故傳播的速度等于光速，故D符合題意。故選BCD。二．光纖通信（共4小題）6.早在100多年前，貝爾實驗室就有了用“光話”替代電話的設(shè)想，后來科學(xué)家利用強光源產(chǎn)生的______，以及光導(dǎo)纖維技術(shù)，終于讓光纖通信成為了現(xiàn)代通信的重要方式。如圖是光導(dǎo)纖維工作示意圖，光導(dǎo)纖維能傳導(dǎo)光纖的基本原理是________?！敬鸢浮考す?，光的反射?！驹斀狻抗饫w通信的基本原理是首先利用強光源產(chǎn)生激光，然后利用光的反射特點，實現(xiàn)攜帶信息的激光在光導(dǎo)纖維中的傳播。7．利用光導(dǎo)纖維在一定時間內(nèi)可以傳輸較大量的信息，這是因為光波的（）A．波長長 B．波速快C．頻率高 D．看得見【答案】C?！驹斀狻恳驗楣獠ǖ念l率高，所以光導(dǎo)纖維在一定時間內(nèi)可以傳輸較大量的信息，故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。8．歷經(jīng)四十年的發(fā)展，中國光纖光纜行業(yè)已經(jīng)占據(jù)世界半壁江山，為現(xiàn)代通訊做出了突出貢獻(xiàn)，體現(xiàn)了大國精神、大國擔(dān)當(dāng)?，F(xiàn)代信息高速公路，是衛(wèi)星通信和光纖維通信等高速、大容量信息傳輸通道的俗稱，光纖維通信傳輸信息的載體是（）A．微波 B．光波 C．無線電波 D．超聲波【答案】B【詳解】光纖通信傳輸?shù)男畔⒌妮d體是光波，因為光波可以攜帶大量的信息，故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。9.光纖通信前景廣闊，下列關(guān)于光纖通信的說法正確的是（）A．光纖通信中所使用的光不是激光B．光纖通信傳遞信息的容量要比短波、微波大C．光纖通信不需要任何傳導(dǎo)介質(zhì)D．因為玻璃絲很容易折斷，不宜用來做光導(dǎo)纖維【答案】B【詳解】光纖通信利用的是激光，通信時需要光導(dǎo)纖維作為傳導(dǎo)介質(zhì)，光導(dǎo)纖維是很細(xì)很細(xì)的玻璃絲；光纖通信傳遞信息的容量比短波、微波高出百萬倍、千萬倍。故ACD錯誤，B正確。故選B?！K四：中考真題再現(xiàn)實戰(zhàn)樹立信心————————1．（2025·上海）地球上的科學(xué)家可以通過和“嫦娥六號”進行交互，“嫦娥六號”在降落到月球表面過程中，相對月球是（選填“運動”或“靜止”）的，“嫦娥六號”在采集月壤時，會在月球表面留下了“壓痕”，說明力可以使物體發(fā)生?！敬鸢浮侩姶挪ㄟ\動形變【解析】[1]由于“嫦娥六號”在太空中處于真空環(huán)境，電磁波可以在真空中傳播，所以地球上的科學(xué)家可以通過電磁波和“嫦娥六號”進行交互。[2]“嫦娥六號”在降落到月球表面過程中，以月球為參照物，“嫦娥六號”的位置發(fā)生變化，所以“嫦娥六號”相對月球是運動的。[3]“嫦娥六號”在采集月壤時，會在月球表面留下了“壓痕”，即月球表面形狀發(fā)生變化，所以說明力可以使物體發(fā)生形變。2．（2025·河北）2025年5月14日，我國太空計算星座021任務(wù)12顆衛(wèi)星成功發(fā)射，開啟了全球“太空計算時代”的新篇章。衛(wèi)星均搭載星間通信系統(tǒng)，它們之間是利用傳遞信息的。在太空運行時，衛(wèi)星（選填“具有”或“不具有”）慣性?！敬鸢浮侩姶挪ň哂小窘馕觥縖1]電磁波可以在真空中傳播，電磁波可以傳遞信息，衛(wèi)星間通信依賴能夠在真空中傳播的電磁波。[2]慣性是物體的固有屬性，僅由質(zhì)量決定，一起物體都有慣性，衛(wèi)星在太空運行時具有慣性。3．（2024·黑龍江哈爾濱）手機在日常生活中被廣泛使用，在充電過程中將電能轉(zhuǎn)化為手機電池的能。手機與北斗衛(wèi)星間利用波來傳遞信息，實現(xiàn)導(dǎo)航的目的?！敬鸢浮竣倩瘜W(xué)②電磁【解析】[1]電池在充電過程中，消耗電能，產(chǎn)生化學(xué)能，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在電池中。[2]電磁波可以傳遞信息，且能在真空中傳播，手機與北斗衛(wèi)星間利用電磁波傳遞信息。4.（2024·湖北）我國于2018年和2024年先后發(fā)射了鵲橋號和鵲橋二號中繼星，架起了地球與月球背面通信的“天橋”。相比于鵲橋號，鵲橋二號距月球更近（如圖），采用了反射率更高的鍍金鉬絲天線。下列說法不正確的是（）A.鵲橋號利用聲波進行信號傳輸B.鵲橋二號利用電磁波進行信號傳輸D.信息從月球背面?zhèn)鞯靳o橋二號比到鵲橋號用時更短【答案】A【解析】AB．降落在月球背面的嫦娥六號要時刻與地球保持通信，需要鵲橋二號中繼衛(wèi)星進行信號轉(zhuǎn)發(fā)。該通信利用電磁波傳遞信息，超聲波和次聲波不能在真空中傳播，故A錯誤，符合題意，B正確，不符合題意。D．根據(jù)題意知道，相比于鵲橋號，鵲橋二號距月球更近，所以，信息從月球背面?zhèn)鞯靳o橋二號比到鵲橋號用時更短，故D正確，不符合題意。故選A。5.（2024·陜西A卷）2024年4月28日，神舟十七號、神舟十八號航天員乘組在中國空間站舉行了交接儀式。如圖所示畫面從空間站傳回地球，利用的是（）A.電磁波 B.光導(dǎo)纖維 C.超聲波 D.次聲波【答案】A【解析】電磁波可以在真空中傳播，所以畫面從空間站傳回地球，利用的是電磁波。故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。6.（2025·四川宜賓）（多選）2025年5月29日1時31分，我國使用長征三號乙運載火箭成功將“天問二號”送入預(yù)定軌道，開啟了對小行星2016HO3以及主帶彗星311P的探測與采樣返回之旅。下列說法正確的是（）A．加速升空過程中，“天問二號”克服重力做功B．加速升空過程中，“天問二號”的機械能守恒C．在深空探測過程中，“天問二號”通過電磁波與地面聯(lián)系D．燃料的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為長征三號乙運載火箭的機械能【答案】AC【解析】A．加速升空過程中，“天問二號”需要克服地球引力即重力做功，重力勢能增大，故A正確；B．加速升空過程中，火箭升空時，火箭的發(fā)動機做功，使“天問二號”的機械能增加，所以機械能不守恒，故B錯誤；C．在深空探測過程中，“天問二號”通過電磁波與地面聯(lián)系，因為電磁波可以傳遞信息，且不需要介質(zhì)，故C正確；D．燃料的化學(xué)能產(chǎn)生的熱量一部分轉(zhuǎn)化為火箭的機械能，一部分以內(nèi)能、機械能等形式散失，故D錯誤。故選AC。7．（2023·湖南益陽·）2022年中國科學(xué)院新一代遠(yuǎn)洋綜合科考船“科學(xué)”號歷經(jīng)74天的航程，完成了一項基于北斗衛(wèi)星的深海通訊實驗。這次實驗突破了海水深度達(dá)到6000米的大容量數(shù)據(jù)的即時傳輸，解決了水下無線通信的世界性難題。下列有關(guān)北斗衛(wèi)星與深海之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼f法正確的是（）A．通過聲波傳遞數(shù)據(jù) B．通過電磁波傳遞數(shù)據(jù)C．通過光纖傳遞數(shù)據(jù) D．?dāng)?shù)據(jù)傳輸有較長時間的延遲【答案】B【詳解】A．聲波不能在真空中傳播，而電磁波能在真空中傳播，所以北斗衛(wèi)星在太空中與深海之間是通過電磁波傳遞數(shù)據(jù)的，故A錯誤，B正確；C．要使用光纖傳遞數(shù)據(jù)，需在太空和海底鋪設(shè)光纖，顯現(xiàn)是不現(xiàn)實的，故C錯誤；D．電磁波的傳播速度非?？欤婵罩屑s為3×108m/s，水中的傳播速度約為34故選B。8．（2022·山東日照·統(tǒng)考中考真題）下列說法正確的是（）A．通過手語向聽力障礙者傳遞信息，這是數(shù)字通信B．沒有手機、收音機、電視機的海邊就沒有電磁波C．光信號在光導(dǎo)纖維中的傳播速度是340m/sD．通過調(diào)頻95MHZ日照新聞廣播頻道能聽到頻率為95MHZ的聲音【答案】A【詳解】A．用點“.·”和畫“—”的組合代表各種數(shù)字，一定的數(shù)字組合代表一個漢字，于是，一系列點和畫組成的信號就可以代表一個完整的句子。像這樣用不同符號的不同組合表示的信號叫做數(shù)學(xué)信號，使用數(shù)學(xué)信號的通信方式叫做數(shù)字通信。通過手語向聽力障礙者傳遞信息，這是數(shù)字通信，故A正確；B．變化的電場和變化的磁場構(gòu)成一個不可分離的場，這就是電磁場，而變化的電磁場在空間的傳播形成電磁波，手機、收音機、電視機、微波爐等動能發(fā)出電磁波，故B錯誤；C．光在真空中的傳播速度約為3×108m/s，光信號在光導(dǎo)纖維中的傳播速度是3×108m/s，故C錯誤；D．用調(diào)頻95MHz日照新聞廣播頻道廣播時，接收的是無線電波的頻率，不是聽到頻率為95MHz的聲音，故D錯誤。故選A。9．（2020·山東青島·）閱讀材料，回答問題微波通信電磁波可以用來傳遞信息，通常用于廣播、電視等通信。微波是電磁波家族中的一員，它的性質(zhì)比中波和短波更接近光波。信息理論表明，作為載體的電磁波，與中波和短波相比，微波在相同的時間內(nèi)可以傳輸更多的信息。用微波傳遞信息時，必須每隔50km左右就要建設(shè)一個微波中繼站，如圖甲所示。信號傳遞的距離越遠(yuǎn)，需要的中繼站越多。在雪山上、大洋中，根本無法建設(shè)中繼站，所以人類用地球同步通信衛(wèi)星做