教科版物理九年级下册 改变世界的信息技术随堂检测

10.3 改变世界的信息技术同步卷1
一．选择题（共10小题）
1．华人科学家高提以“涉及光纤传输的突破性成就”获“2009年诺贝尔物理学奖”。

关于光纤通信，下列说法正确的是（）
A．光在光纤中是沿中轴线直线传播的
B．光纤通信中使用的“导线”是“光导纤维”
C．光纤通信与有线通信一样，都需要金属导线
D．光纤通信中传播的物质——光，不是电磁波
2．光导纤维的主要用途是（）
A．输电B．通信C．照明D．供暖
3．关于电磁波和信息的传递，下列说法正确的是（）
A．光纤通信利用光的折射传递信息
B．不同频率的电磁波在真空中传播速度不相同
C．“嫦娥四号”探测器能从月球向地球传送影像，说明电磁波能在真空中传播
D．在地球的周围均匀配置至少5颗同步通信卫星，就可覆盖几乎全部的地球表面4．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3×108m/s
D．光纤不导电，不会受外界电磁场的干扰
5．2020年10月11日，第三届数字中国建设峰会在福州海峡会展中心举行，数字经济（6号馆）展示云计算、卫星通信、区块链、网络安全等领域的技术创新，以及农业、工业和服务业数字化转型成果。

卫星通信输送信号是利用（）
A．超声波B．电磁波C．次声波D．红外线
6．北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统.系统由空间端、地面端和用户端（导航仪）组成，建成后可在全球范围内为各类用户提供高精度的定位、导航等服务.北斗卫星导航系统传递信息利用了（）
A．电磁波B．激光C．超声波D．次声波
7．手机通话是通过无线电波实现的，其主要应用的物理知识是（）
A．光学B．热学C．电磁学D．力学
8．下列说法中正确的是（）
A．汤姆生发现电子证明了原子核是可分的
B．麦克斯韦证明了电磁波的存在
C．密闭的金属盒可以屏蔽电磁波
D．光纤通信是利用光的折射传递信息
9．1876年发明电话的科学家是（）
A．爱迪生B．伏特C．赫兹D．贝尔
10．下列关于电磁波与现代通信的说法中错误的是（）
A．语言、声音和图象是人类特有的三种信息
B．在真空罩内只能听到很微弱的手机声是因为真空罩能屏蔽电磁波
C．电流周围存在磁场，电磁波是在空间传播的电磁场
D．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
二．填空题（共3小题）
11．5G是第五代移动通信技术的简称，5G是利用传递信息的。

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，其中光纤通信是利用光在光导纤维中多次将信息传到远方。

12．科技的发展给我们的生活带来了便利。

我们观看网络电视，信号是通过光纤传输的，中央电视台的《新闻联播》节目信号从北京传输到我们的电视机，距离约900km，所需时间3×10﹣3s（选填“大于”、“等于”或“小于”）；我们能分辨出是河南姑娘海霞在播音，是根据（选填“音调”、“响度”或“音色”）判断的。

13．光纤通信巧妙地应用了光的反射原理，其传输信号的载体是。

三．作图题（共1小题）
14．下图是表示某一段光导纤维，一束激光从一端射入光导纤维，试在图中画出激光在光导
纤维中传播时的情形
四．实验探究题（共1小题）
15．阅读以下材料，回答问题。

秒杀WIFI：可见光通信
试想一下，在一个有灯光照耀的地方，你手上的移动终端不到0.2秒就能下载（传输）完成一部高清电影（1GB），同时还能可享受打电话、上网等各种常见网络服务，那么你还会想念WiFi或4G网络吗？答案显然是不会!不过也一定有朋友会问，这么“夸张”通信技术真的存在吗？答案当然是肯定的!
什么是可见光通信（ViSibleLightCommunication，VLC）呢？其实就是利用可见光波段的光作为信息载体，无需光纤等有线信道的传输介质，在空气中直接传输光信号的通信方式。

简单来说，只要头顶上有灯光照耀，理论上无论是传输数据信息、上网，还是进行语音、视频通话，亦或是调节物联网设备的开关，均可轻松实现，而且借助超高的传输速率，应用体验远超WiFi和4G网络。

其实可见光通信并非是最近几年才出现的新兴概念，其历史可以追溯到电话刚刚诞生的年代。

1876年3月10日，贝尔与同事因试验了世界上第一台电话机而被世人所熟知，但其实他还有另一项伟大的发明成就，就是光线电话。

1880年，贝尔发现了一个有趣的玩法：通过调节光束的变化来传递语音信号，从而可以进行双方无线对话﹣﹣这就是人类第一次实现无线电话，利用的正是可见光通讯。

可惜当时电话尚未普及，光线电话也被认为实现难度大，实用价值不高等原因，没能得到实际推广。

而进入21世纪，随着LED等的逐步普及，可见光通信再度兴起，并且不断取得了新的突破。

为何说LED灯的普及，让可见光通信再度兴起？很简单，因为LED（发光二极管）灯比以往的荧光灯和白炽灯可以支撑更快的开关切换速度。

这样通过给普通的LED灯加装微芯片，就能使LED灯以极快的速度闪烁，从而利用LED灯发送数据。

上面的说法可能有些难以理解，那么我们再换个简单的说法：通过微芯片来控制普通LED 灯，可实现其每秒数百万次的闪烁，其中灯亮代表1，灯灭代表0，这样二进制的数据就被快速编码成灯光信号。

从而进行有效的传输了。

与此同时，灯光下的终端（电脑、笔记本、手机、平板、甚至是物联网设备等），通过一套特制的装置接收信号，就能实现有灯光的地方有网络，关掉灯则网络全无!
高速率性是可见光通信的最大优势，也是业界普遍看好其前景的主要原因。

但在2000年可见光通信刚刚兴起之时，有限的调制带宽限制了可见光通信的传输速率，起初仅有几十KB每秒，直到2010年以后，可见光通信的速率才有了质的提升﹣﹣2010年，德国弗劳恩霍夫研究所的团队将通信速率提高至513Mbps；2013年，复旦大学研发出3.75Gbps 离线数据传输的速率；同年，英国众多高校科研人员又把离线速率刷新到10Gbps．而近日，中国“可见光通信系统关键技术研究”实时通信速率提高至50Gbps，再次展现了中
国在可见光领域的先发实力。

虽然目前的可见光传输速率还仅仅停留在实验室阶段，但仅从理论结果来看，其已经远超当前的WiFi和4G网络，因此未来的前景值得期待。

当然，可见光通信的优势可不止速率快这一点。

其实可见光通信还有另外一个名字，就是“LiFi”，因此不少人将其视为WiFi的替代者。

的确，相比WiFi，除了速率优势之外，可见光通信还有很多其它优势：1、密度高，成本低。

2、频谱丰富。

3、高保密性。

用可见光通信替代WiFi，的确是相当不错的选择！但是，在实际应用中，可见光通信还有自己的不足：1、安全性不足。

2、传输易被打断。

综合来看，可见光通信确实在理论传输速率、部署、成本、零电磁辐射等方面“秒杀”WiFi，但在实际应用环境下，其易被阻隔的软肋也相当明显，因此可以预计，未来“LiFi”将很难替代WiFi，但可以肯定的是，“LiFi”如果与WiFi进行互补，必将打造出更美好无线新生活。

（1）可见光通信是利用可见光波段的光作为信息载体，在空气中直接传输信号的通信方式。

（2）人类第一次实现无线电话是在年。

（3）可见光通信的最大优势是。

（4）“LiFi”很难替代WiFi的原因是。

10.3 改变世界的信息技术同步卷1
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题）
1．华人科学家高提以“涉及光纤传输的突破性成就”获“2009年诺贝尔物理学奖”。

关于光纤通信，下列说法正确的是（）
A．光在光纤中是沿中轴线直线传播的
B．光纤通信中使用的“导线”是“光导纤维”
C．光纤通信与有线通信一样，都需要金属导线
D．光纤通信中传播的物质——光，不是电磁波
【分析】光纤通信中使用激光传递信息；光从光纤的一端射入，在内壁上经多次反射，从另一端射出。

【解答】解：A、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A 错误；
B、光纤通信中使用的“导线”是“光导纤维”，故B正确；
C、光纤通信的材料是光导纤维，有线通信才需要金属导线，故C错误；
D、光纤通信中传播信息的物质是激光，激光属于电磁波，故D错误。

故选：B。

【点评】本题考查我们对光纤通信传播信息的相关了解，是一道基础题。

2．光导纤维的主要用途是（）
A．输电B．通信C．照明D．供暖
【分析】现代通信有微波通信、卫星通信、网络通信和光导纤维通信，每种通信的名字都是以传递信息的载体来命名。

【解答】解：光导纤维网络是光纤通信的载体，因此光导纤维的主要作用是通信。

故选：B。

【点评】本题主要考查学生对光纤通信特点的了解和掌握，是中考的热点。

3．关于电磁波和信息的传递，下列说法正确的是（）
A．光纤通信利用光的折射传递信息
B．不同频率的电磁波在真空中传播速度不相同
C．“嫦娥四号”探测器能从月球向地球传送影像，说明电磁波能在真空中传播
D．在地球的周围均匀配置至少5颗同步通信卫星，就可覆盖几乎全部的地球表面【分析】（1）光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息的；
（2）不同频率的电磁波在真空中传播速度相同，都约为3.0×108m/s；
（3）嫦娥四号”探测器和“5G技术”都是电磁波的应用；
（4）通信卫星做微波通信的中继站，在赤道上空等间隔分布的3颗地球静止轨道通信卫星可以实现除两极部分地区外的全球通信。

【解答】解：
A、光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息的，故A错误；
B、不同频率的电磁波在真空中传播速度相同，约为3.0×108m/s，故B错误；
C、“嫦娥四号”探测器能从月球上传输影像图，宇宙中是真空环境，说明电磁波能在真
空中传播，故C正确；
D、要想实现全球通信，可以用通信卫星做微波通信的中继站，并在地球周围均匀地配置
3颗地球同步通信卫星，故D错误。

故选：C。

【点评】本题主要考查电磁波的传播，电磁波的波速以及光纤通信，难度不大。

4．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3×108m/s
D．光纤不导电，不会受外界电磁场的干扰
【分析】AD．光纤的材料是二氧化硅，即玻璃丝，属于绝缘体，不导电，不会受外界电磁场的干扰；
B．光纤应用了光的反射原理；
C．光波属于电磁波，光在真空中的传播速度为3×108m/s，在玻璃中的传播速度小于3×108m/s。

【解答】解：AD．光纤是绝缘体，不导电，不会受外界电磁场的干扰。

故A不正确，D 正确；
B．光波在光纤中不断反射向前传播。

故B不正确；
C．光波在光纤中的传播速度小于3×108m/s。

故C不正确。

故选：D。

【点评】知道光纤的作用、光纤通信的原理、电磁波的传播速度等知识点是解决该题的关键。

5．2020年10月11日，第三届数字中国建设峰会在福州海峡会展中心举行，数字经济（6号馆）展示云计算、卫星通信、区块链、网络安全等领域的技术创新，以及农业、工业和服务业数字化转型成果。

卫星通信输送信号是利用（）
A．超声波B．电磁波C．次声波D．红外线
【分析】电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在固体、液体、气体中传播，也可以在真空中传播。

【解答】卫星系统是利用卫星传递信号，而卫星在高空中是不能够传递声音的，故A、C 均错误。

根据红外线热效应比较强的特点制成热谱仪，红外线体温计、红外线夜视仪等，红外线还可以进行遥控，故D错误。

导航卫星系统传递信息利用的是微波，即电磁波，故B是正确的。

故选：B。

【点评】此题考查声波、电磁波的传播和应用，要联系生活实际去分析
6．北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统.系统由空间端、地面端和用户端（导航仪）组成，建成后可在全球范围内为各类用户提供高精度的定位、导航等服务.北斗卫星导航系统传递信息利用了（）
A．电磁波B．激光C．超声波D．次声波
【分析】导航仪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，电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。

【解答】解：导航仪与导航卫星之间是通过电磁波传递信息的，电磁波能在真空中传播，故A符合题意；BCD不符合题意。

故选：A。

【点评】本题是一道基础题，掌握导航卫星的工作原理即可正确解题。

7．手机通话是通过无线电波实现的，其主要应用的物理知识是（）A．光学B．热学C．电磁学D．力学
【分析】手机通话是利用电磁波来传递信息。

【解答】解：手机通话是通过无线电波实现的，而无线电波是电磁波，所以所应用的物理知识是电磁学，故选：C。

【点评】此题主要考查电磁波的应用，属于基础知识。

8．下列说法中正确的是（）
A．汤姆生发现电子证明了原子核是可分的
B．麦克斯韦证明了电磁波的存在
C．密闭的金属盒可以屏蔽电磁波
D．光纤通信是利用光的折射传递信息
【分析】（1）电子是汤姆生发现的，从而揭示了原子的结构；
（2）赫兹首次通过实验证明的了电磁波的存在；
（3）由于金属能屏蔽电磁波，故据此分析即可解决该题；
（4）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。

【解答】解：A、汤姆生发现了电子，从而说明了原子是可以再分的，故A错误；
B、赫兹首次通过实验证明的了电磁波的存在，故B错误；
C、由于金属能屏蔽电磁波，所以密闭的金属盒可以屏蔽电磁波，故C正确；
D、光纤通信是利用光的反射传递信息的，故D错误。

故选：C。

【点评】本题考查了分子和原子组成物质、电磁波的传播与应用、光纤通信，属于基础题。

9．1876年发明电话的科学家是（）
A．爱迪生B．伏特C．赫兹D．贝尔
【分析】根据对物理学史的了解，明确各位科学家的贡献，再做出相应的判断。

【解答】解：
1876年，贝尔发明了电话，贝尔的电话由话筒和听筒两部分组成，爱迪生发明了电灯，伏特发明的伏特电池，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故D符合题意。

故选：D。

【点评】本题是一道基础题，需要了解一点物理学史，尤其是一些科学家所做出的贡献。

10．下列关于电磁波与现代通信的说法中错误的是（）
A．语言、声音和图象是人类特有的三种信息
B．在真空罩内只能听到很微弱的手机声是因为真空罩能屏蔽电磁波
C．电流周围存在磁场，电磁波是在空间传播的电磁场
D．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
【分析】解决本题需掌握电磁波的特点及光纤通讯、卫星通讯方面的知识。

【解答】解：
A、语言、声音和图象是人类特有的三种信息交流形式。

此选项正确；
B、在真空罩内只能听到很微弱的手机声是因为声音传播需要介质。

电磁波传播不需要介
质。

此选项错误；
C、电流周围存在磁场，电磁波是在空间传播的电磁场。

此选项正确；
D、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。

此选项正确。

故选：B。

【点评】此题主要考查卫星通信、光纤通信以及电磁波的传播特点，都是基础知识。

二．填空题（共3小题）
11．5G是第五代移动通信技术的简称，5G是利用电磁波传递信息的。

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，其中光纤通信是利用光在光导纤维中多次反射将信息传到远方。

【分析】（1）广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的；
（2）光纤通信利用了激光的反射来传递信息。

【解答】解：（1）移动通信主要是依靠无线网络通信技术，就是利用电磁波进行信息传输；
（2）光纤通信是利用激光在光导纤维中多次反射，将携带的信息传到远方。

故答案为：电磁波；反射。

【点评】本题考查了电磁波的应用和光纤通信，是一道基础题目。

12．科技的发展给我们的生活带来了便利。

我们观看网络电视，信号是通过光纤传输的，中央电视台的《新闻联播》节目信号从北京传输到我们的电视机，距离约900km，所需时间大于3×10﹣3s（选填“大于”、“等于”或“小于”）；我们能分辨出是河南姑娘海霞在播音，是根据音色（选填“音调”、“响度”或“音色”）判断的。

【分析】光纤通信实际上是光在光导纤维内壁上多次反射形成的，是利用光来传递信息的，因为经过多次反射，光的传播路径并不是一条直线；不同物体发出声音的音色不同，可以根据音色辨别发声物体。

【解答】解：光在光纤中的传播速度为3×108m/s。

根据t＝可计算出，光传播900km
的距离所需要的时间为3×10﹣3s，但因为光纤通信实际上是光在光导纤维内壁上多次反射形成的，而不是直线传播，因此实际传播的距离会大于900km，所以所需的时间会大于3×10﹣3s；
每个人发音的音色不同，我们可以根据音色分辨播音员的声音；
故答案为：大于；音色。

【点评】本题考查的时光纤的通信方式和声音的三要素的辨析，属于基础题。

13．光纤通信巧妙地应用了光的反射原理，其传输信号的载体是激光。

【分析】激光是频率单一、方向高度集中的光。

【解答】解：普通的光源包含了许多不同波长的（频率）的光，难以用它携带信息，所以光纤通信选择的是频率单一、方向高度集中的激光作为载体。

而且现在的许多通信距离都长达数百或数千公里以上，因此在传导的过程中难免会因为光纤的纯度问题导致光信号的衰减，因此在发信端要求使用很大的功率，所以只能采用激光。

故答案为：激光。

【点评】要熟练掌握课本知识，学会利用所学的知识解答实际生活中的物理现象。

三．作图题（共1小题）
14．下图是表示某一段光导纤维，一束激光从一端射入光导纤维，试在图中画出激光在光导
纤维中传播时的情形
【分析】激光在光导纤维中传播时，遵循光的反射定律，据此作图。

【解答】解：激光在光导纤维中传播时的情形，遵循光的反射定律，满足反射角等于入射角，光路图如下：。

答：如上图。

【点评】本题考查了光的反射定律，会根据光的反射定律作图。

四．实验探究题（共1小题）
15．阅读以下材料，回答问题。

秒杀WIFI：可见光通信
试想一下，在一个有灯光照耀的地方，你手上的移动终端不到0.2秒就能下载（传输）完成一部高清电影（1GB），同时还能可享受打电话、上网等各种常见网络服务，那么你还会想念WiFi或4G网络吗？答案显然是不会!不过也一定有朋友会问，这么“夸张”通信技术真的存在吗？答案当然是肯定的!
什么是可见光通信（ViSibleLightCommunication，VLC）呢？其实就是利用可见光波段的光作为信息载体，无需光纤等有线信道的传输介质，在空气中直接传输光信号的通信方式。

简单来说，只要头顶上有灯光照耀，理论上无论是传输数据信息、上网，还是进行语音、视频通话，亦或是调节物联网设备的开关，均可轻松实现，而且借助超高的传输速率，应用体验远超WiFi和4G网络。

其实可见光通信并非是最近几年才出现的新兴概念，其历史可以追溯到电话刚刚诞生的年代。

1876年3月10日，贝尔与同事因试验了世界上第一台电话机而被世人所熟知，但其实他还有另一项伟大的发明成就，就是光线电话。

1880年，贝尔发现了一个有趣的玩法：通过调节光束的变化来传递语音信号，从而可以进行双方无线对话﹣﹣这就是人类第一次实现无线电话，利用的正是可见光通讯。

可惜当时电话尚未普及，光线电话也被认为实现难度大，实用价值不高等原因，没能得到实际推广。

而进入21世纪，随着LED等的逐步普及，可见光通信再度兴起，并且不断取得了新的突破。

为何说LED灯的普及，让可见光通信再度兴起？很简单，因为LED（发光二极管）灯比以往的荧光灯和白炽灯可以支撑更快的开关切换速度。

这样通过给普通的LED灯加装微芯片，就能使LED灯以极快的速度闪烁，从而利用LED灯发送数据。

上面的说法可能有些难以理解，那么我们再换个简单的说法：通过微芯片来控制普通LED 灯，可实现其每秒数百万次的闪烁，其中灯亮代表1，灯灭代表0，这样二进制的数据就被快速编码成灯光信号。

从而进行有效的传输了。

与此同时，灯光下的终端（电脑、笔记本、手机、平板、甚至是物联网设备等），通过一套特制的装置接收信号，就能实现有灯光的地方有网络，关掉灯则网络全无!
高速率性是可见光通信的最大优势，也是业界普遍看好其前景的主要原因。

但在2000年可见光通信刚刚兴起之时，有限的调制带宽限制了可见光通信的传输速率，起初仅有几十KB每秒，直到2010年以后，可见光通信的速率才有了质的提升﹣﹣2010年，德国弗劳恩霍夫研究所的团队将通信速率提高至513Mbps；2013年，复旦大学研发出3.75Gbps 离线数据传输的速率；同年，英国众多高校科研人员又把离线速率刷新到10Gbps．而近日，中国“可见光通信系统关键技术研究”实时通信速率提高至50Gbps，再次展现了中
国在可见光领域的先发实力。

虽然目前的可见光传输速率还仅仅停留在实验室阶段，但仅从理论结果来看，其已经远超当前的WiFi和4G网络，因此未来的前景值得期待。

当然，可见光通信的优势可不止速率快这一点。

其实可见光通信还有另外一个名字，就是“LiFi”，因此不少人将其视为WiFi的替代者。

的确，相比WiFi，除了速率优势之外，可见光通信还有很多其它优势：1、密度高，成本低。

2、频谱丰富。

3、高保密性。

用可见光通信替代WiFi，的确是相当不错的选择！但是，在实际应用中，可见光通信还有自己的不足：1、安全性不足。

2、传输易被打断。

综合来看，可见光通信确实在理论传输速率、部署、成本、零电磁辐射等方面“秒杀”WiFi，但在实际应用环境下，其易被阻隔的软肋也相当明显，因此可以预计，未来“LiFi”将很难替代WiFi，但可以肯定的是，“LiFi”如果与WiFi进行互补，必将打造出更美好无线新生活。

（1）可见光通信是利用可见光波段的光作为信息载体，在空气中直接传输光信号的通信方式。

（2）人类第一次实现无线电话是在1880年。

（3）可见光通信的最大优势是高速率性。

（4）“LiFi”很难替代WiFi的原因是在实际应用环境下，其易被阻隔的软肋也相当明显。

【分析】仔细阅读材料，根据材料中提供的信息即可找出答案。

【解答】解：（1）可见光通信：其实就是利用可见光波段的光作为信息载体，无需光纤等有线信道的传输介质，在空气中直接传输光信号的通信方式。

（2）1880年，贝尔发现了一个有趣的玩法：通过调节光束的变化来传递语音信号，从而可以进行双方无线对话﹣﹣这就是人类第一次实现无线电话，利用的正是可见光通讯。

（3）高速率性是可见光通信的最大优势，也是业界普遍看好其前景的主要原因。

（4）可见光通信确实在理论传输速率、部署、成本、零电磁辐射等方面“秒杀”WiFi，但在实际应用环境下，其易被阻隔的软肋也相当明显，因此可以预计，未来“LiFi”将很难替代WiFi。

故答案为：（1）光；（2）1880；（3）高速率性；（4）在实际应用环境下，其易被阻隔的软肋也相当明显。