第二十一章信息的傳遞（原卷版）

第二十一章信息的傳遞（原卷版）知識(shí)導(dǎo)航知識(shí)點(diǎn)回顧知識(shí)點(diǎn)1：現(xiàn)代順風(fēng)耳1、：1876年美國(guó)發(fā)明家貝爾發(fā)明了第一部（1）基本結(jié)構(gòu)：主要由話筒和聽(tīng)筒組成。（2）工作原理：話筒把聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；聽(tīng)筒把電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲信號(hào)；聲音→話筒→產(chǎn)生變化的電流→聽(tīng)筒→振動(dòng)（聲音）。2、交換機(jī)：（1）為了提高線路的利用率而發(fā)明的；（2）用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩部之間的轉(zhuǎn)換；（3）使用交換機(jī)，可以大幅度的減少線的數(shù)量。3、模擬通信和數(shù)字通信（1）模擬信號(hào)：在話筒將聲音轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)時(shí)，信號(hào)電流的頻率，振幅變化的情況跟聲音的頻率、振幅變化情況完全一樣，模仿聲音的“一舉一動(dòng)”這種電流傳遞的信號(hào)叫模擬信號(hào)。模擬通信：使用模擬信號(hào)的通信方式叫模擬通信，例如：傳統(tǒng)的市話通話，長(zhǎng)途通話。（2）數(shù)字信號(hào)：用不同符號(hào)的不同組合表示的信號(hào)叫做數(shù)字信號(hào)。數(shù)字通信：使用數(shù)字信號(hào)的通信方式叫數(shù)字通信，例如電子計(jì)算機(jī)是利用二進(jìn)制碼識(shí)別信息和處理信息。（3）模擬通信在加工，放大和傳輸過(guò)程中抗干擾能力差，噪聲大，失真大；而數(shù)字信號(hào)形式簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，噪聲小，失真小。（4）交換機(jī)間的信息是靠數(shù)字信號(hào)傳遞，而與機(jī)之間的信息傳遞靠模擬信號(hào)，但是不論哪種通信都需要線。知識(shí)點(diǎn)2：電磁波的海洋1、電磁波：由導(dǎo)體中迅速變化的電流產(chǎn)生的，光也是一種電磁波。2、有關(guān)波的物理量：（1）振幅：波源偏離平衡位置的最大距離，單位是m；（2）周期：波源振動(dòng)一次所需要的時(shí)間，單位是s；（3）頻率：波源每秒內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)，單位是Hz；（4）波長(zhǎng)：波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離，單位是m；（5）波速：波在一秒內(nèi)傳播的距離，單位是m/s。3、電磁波是在空間傳播的周期性變化的電磁場(chǎng)，由于電磁場(chǎng)本身具有物質(zhì)性，因此電磁波傳播時(shí)不需要介質(zhì)，電磁波可以在真空中傳播。4、各種電磁波的波速都相同，都等于光速，c=3×108m/s，但頻率和波長(zhǎng)不相同，它們成反比。5、電磁波的發(fā)射和接收（1）發(fā)射：將要傳輸?shù)碾娦盘?hào)（音頻信號(hào)，圖像信號(hào)）加載到高頻電磁波（載波）上，再通過(guò)天線發(fā)射到空中的過(guò)程。（2）接收：天線將電磁波接收下來(lái)，再通過(guò)接收器（收音機(jī)，電視機(jī)等）將要傳輸?shù)碾娦盘?hào)取出來(lái)并放大，最后還原成聲音或圖像過(guò)程。（3）“天線”可以同時(shí)接收多種頻率的電磁波，利用調(diào)諧器可以選出人們所需要的頻率。6、人類應(yīng)用電磁波傳播信息的歷史經(jīng)歷了以下變化：（1）傳播的信息形式從文字→聲音→圖像；（2）傳播的信息量由小到大；（3）傳播的距離由近到遠(yuǎn)；（4）傳播的速度由慢到快。7、電磁波的應(yīng)用（1）微波爐：利用電磁波（波長(zhǎng)很短的微波）來(lái)加熱食品。（2）雷達(dá)：利用無(wú)線電波測(cè)定物體位置的無(wú)線電設(shè)備；工作原理：電磁波如果遇到尺寸明顯大于波長(zhǎng)的障礙物就要發(fā)生反射，雷達(dá)就是利用電磁波的這個(gè)原理，波長(zhǎng)越短，傳播直線性越好，反射性能越強(qiáng)。（3）無(wú)線電波：電磁波中用于廣播、電視和移動(dòng)的頻率為數(shù)值數(shù)百千赫茲至數(shù)百兆赫茲的那部分叫做無(wú)線電波（無(wú)線電技術(shù)中使用的電磁波）；根據(jù)波長(zhǎng)的不同而有不同傳播特征：分為地波，天波，空間波三種；激光：激光束平行度特別好，在傳播很遠(yuǎn)的距離后仍能保持一定的強(qiáng)度，制成激光測(cè)距雷達(dá)；激光束的亮度高，在很小的空間和很短的時(shí)間內(nèi)能集中很大的能量，利用激光束切割物質(zhì)，焊接金屬，醫(yī)學(xué)上稱作“光刀”。知識(shí)點(diǎn)3：廣播、電視和移動(dòng)通信1、無(wú)線電廣播信號(hào)的發(fā)射和接收：無(wú)線電廣播信號(hào)的發(fā)射由廣播電臺(tái)完成，無(wú)線電廣播信號(hào)的接收由收音機(jī)完成。（1）發(fā)射：話筒把播音員的音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后用調(diào)制器把音頻電信號(hào)加載到高頻電磁波（載波）上，再通過(guò)天線發(fā)射到空中。（2）接收：收音機(jī)天線接到電磁波，經(jīng)過(guò)收音機(jī)的調(diào)諧器選出特定頻率的信號(hào)，電子電路在把音頻信號(hào)從中選出來(lái)，進(jìn)行放大，送到揚(yáng)聲器里，把音頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音。（3）注意：調(diào)諧器和調(diào)制器易錯(cuò)：調(diào)制器是把音頻電信號(hào)加載到電磁波上的過(guò)程，而調(diào)諧器通俗叫做選臺(tái)，是在接收過(guò)程中。2、電視信號(hào)的發(fā)射和接收：電視信號(hào)的發(fā)射由電視臺(tái)完成，電視信號(hào)的接收由電視機(jī)完成。（1）圖像信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程：攝像機(jī)把圖像變成電信號(hào)，發(fā)射機(jī)把電信號(hào)加載到頻率很高的電磁波上，通過(guò)發(fā)射電線發(fā)射到空中。（2）圖像信號(hào)的接收過(guò)程：電視機(jī)的接收天線把高頻信號(hào)接收下來(lái)，通過(guò)電視機(jī)把圖像信號(hào)取出來(lái)并放大，由顯像管把它還原成圖像?！⒁猓郝曇粜盘?hào)的產(chǎn)生，傳播和接收與無(wú)線電廣播的工作過(guò)程相似，與無(wú)線電信號(hào)一樣，單獨(dú)的圖像信號(hào)不能在空中傳播，必須以電磁波為載體傳播3、移動(dòng)通信（1）基本原理：移動(dòng)能將我們講話的信號(hào)利用電磁波發(fā)射到空中同時(shí)又能在空中捕獲電磁波得到對(duì)方講話的信號(hào)。（2）優(yōu)點(diǎn)：利用電磁波傳遞信息，只要在電磁波輻射到的區(qū)域都能進(jìn)行通話，比固話方便。（3）缺點(diǎn)：為了保證通話的質(zhì)量，必須建立較大的無(wú)線電臺(tái)進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換，這些固定的電臺(tái)叫做基地臺(tái)。※移動(dòng)機(jī)既是無(wú)線電發(fā)射臺(tái)又是無(wú)線電接收臺(tái)。知識(shí)點(diǎn)4：越來(lái)越寬的信息之路1、現(xiàn)代“信息高速公路”的兩大支柱是：衛(wèi)星通信和光纖通信；（1）用三顆同步衛(wèi)星就可以實(shí)現(xiàn)全球通信。（2）光纖通信優(yōu)點(diǎn)是：容量大、不受外界電磁場(chǎng)干擾、不怕潮濕、不怕腐蝕。2、光纖實(shí)質(zhì)是很細(xì)很細(xì)的玻璃絲，光纖通信利用的是光的反射原理。3、其他通信：微波通信、網(wǎng)絡(luò)通信。4、世界上最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是因特網(wǎng)，目前使用最頻繁的網(wǎng)絡(luò)通信形式是電子郵件。典例分析考點(diǎn)1現(xiàn)代順風(fēng)耳【典例1】1876年第一部問(wèn)世，發(fā)明的科學(xué)家是（）A．愛(ài)迪生 B．牛頓 C．歐姆 D．貝爾【典例2】下列信號(hào)中不屬于數(shù)字信號(hào)的是（）A．古代，士兵們常在“烽火臺(tái)”上點(diǎn)起煙火，向遠(yuǎn)處的同伴傳遞敵人來(lái)犯的消息 B．機(jī)把說(shuō)話聲音變?yōu)殡娦盘?hào)傳給交換機(jī) C．漢字電報(bào)碼 D．海員舉起的紅色小旗或藍(lán)色小旗向?qū)Ψ酱槐硎镜男畔ⅰ镜淅?】的工作原理，如圖是老式機(jī)的原理圖。碳粒話筒相當(dāng)于一個(gè)變阻器，膜片振動(dòng)把碳粒壓緊和放松時(shí)，相當(dāng)于圖中膜片帶動(dòng)滑片左右移動(dòng)，使滑動(dòng)變阻器的電阻隨之發(fā)生變化，接通電源后電路中便產(chǎn)生了強(qiáng)弱變化的。聽(tīng)筒中有一個(gè)電磁鐵，當(dāng)電流變化時(shí)，它的發(fā)生變化，對(duì)旁邊鐵質(zhì)膜片的引力也隨著改變，使膜片來(lái)回運(yùn)動(dòng)。將話筒和聽(tīng)筒（填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）在電路中，二者電流的變化相同，聽(tīng)筒中膜片往返運(yùn)動(dòng)的頻率跟話筒膜片振動(dòng)的頻率便相同，這樣，從聽(tīng)筒中就聽(tīng)到了對(duì)方說(shuō)話的聲音?？键c(diǎn)2電磁波的海洋【典例4】（2022?攀枝花）電磁波在我們的生產(chǎn)、生活以及科學(xué)研究中扮演著非常重要的角色。下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A．“祝融號(hào)”火星車?yán)秒姶挪ㄏ虻厍騻鬟f信息 B．導(dǎo)線中的電流迅速變化會(huì)在空間產(chǎn)生電磁波 C．微波爐是用電磁波來(lái)加熱食品的 D．光不是電磁波【典例5】（2022?六盤水）2021年12月9日，航天員翟志剛、王亞平、葉光富在中國(guó)空間站為我們帶來(lái)了天宮課堂第一課。如圖所示是王亞平向水球中注入藍(lán)色顏料的情景。觀察到透明的水球迅速變成了藍(lán)色，這是現(xiàn)象。上課時(shí)，航天員和地面學(xué)生互動(dòng)交流的信息通過(guò)傳遞?！镜淅?】（2021?赤峰）閱讀材料，回答下述問(wèn)題：火星上的新來(lái)客2021年5月15日，在經(jīng)歷了296天的太空之旅后，“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器所攜帶的“祝融號(hào)”火星車及其著陸組合體成功降落在火星，實(shí)現(xiàn)了首次探測(cè)即成功著陸。“祝融號(hào)”的機(jī)身被設(shè)計(jì)成可升降的主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)，能夠自由轉(zhuǎn)向，六個(gè)輪子均獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，多輪懸空的條件下依然能自由移動(dòng)，成為一輛不折不扣的“火星六驅(qū)越野車”。借助六個(gè)輪子，“祝融號(hào)”從著陸平臺(tái)移動(dòng)到火星塵埃中之后，打開(kāi)蝴蝶狀可折疊太陽(yáng)能電池板，開(kāi)始火星探索。它攜帶有6臺(tái)科研儀器，將對(duì)火星地形及其構(gòu)成，火星磁場(chǎng)大小、大氣組成、氣溫、氣壓、風(fēng)力等方面展開(kāi)探測(cè)。不過(guò)，此次“祝融號(hào)”攜帶的探地雷達(dá)是以往火星探測(cè)器中沒(méi)有的，科學(xué)家將用它尋找地表之下零星的水或冰。探地雷達(dá)的原理很簡(jiǎn)單，就是通過(guò)該雷達(dá)向地下發(fā)射不同頻率的無(wú)線電波，通過(guò)對(duì)反射波進(jìn)行分析，探測(cè)火星地表下十幾米內(nèi)是否有水和冰塊。這些小塊的冰對(duì)于未來(lái)的載人任務(wù)很有價(jià)值?！霸诤Ｑ筇诫U(xiǎn)時(shí)代，中國(guó)有鄭和下西洋的輝煌歷史，”今天中國(guó)的火星任務(wù)可以看作是明代探險(xiǎn)活動(dòng)的延續(xù)。（1）如圖是“天問(wèn)一號(hào)”攜帶“祝融號(hào)”在太空旅行的圖片，以“天問(wèn)一號(hào)”為參照物，“祝融號(hào)”是的（填“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”）。（2）“祝融號(hào)火星六驅(qū)越野車”行進(jìn)過(guò)程中，利用火星表面和車輪之間產(chǎn)生的力驅(qū)動(dòng)車輪前進(jìn)的。（3）“祝融號(hào)”探地雷達(dá)發(fā)出的無(wú)線電波在真空中的傳播速度是m/s?？键c(diǎn)3廣播、電視和移動(dòng)通信【典例7】（2022?徐州模擬）4G是第四代移動(dòng)通信及其技術(shù)的簡(jiǎn)稱，是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖象以及圖象傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。4G網(wǎng)絡(luò)傳輸信息是用（）A．微波 B．超聲波 C．紅外線 D．可見(jiàn)光【典例8】（2022?陽(yáng)江一模）廣播電臺(tái)發(fā)射的無(wú)線電波是一種（選填“電磁波”或“超聲波”），它（選填“能”或“不能”）在真空中傳播；無(wú)線電波在空氣中的傳播速度為m/s?！镜淅?】（2021?重慶模擬）中國(guó)航天打響了5G爭(zhēng)奪戰(zhàn)的第一炮，他們計(jì)劃在2020年執(zhí)行一個(gè)代號(hào)為虹云工程的計(jì)劃，即通過(guò)發(fā)射一百多顆衛(wèi)星組網(wǎng)形成5G衛(wèi)星通信網(wǎng)，從而覆蓋整個(gè)地球的5G網(wǎng)絡(luò)。那么5G會(huì)比4G牛多少？為什么能讓我們的生活方式升級(jí)換代？根據(jù)國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP的定義，5G將帶來(lái)三大應(yīng)用場(chǎng)景：eMBB大帶寬：速率理論值將達(dá)到每秒10GB，將是當(dāng)前4G上網(wǎng)速率的10倍。uRLLC低延時(shí)：5G的理論延時(shí)是1ms，是4G延時(shí)的幾十分之一，基本達(dá)到了準(zhǔn)實(shí)時(shí)的水平。mMTC廣聯(lián)接：5G單通信小區(qū)可以連接的物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量理論值將達(dá)到百萬(wàn)級(jí)別，是4G的十倍以上。我們生活中常聽(tīng)說(shuō)的AI技術(shù)、VR/AR技術(shù)與全息通信，雖然現(xiàn)在已經(jīng)部分應(yīng)用，但因?yàn)閭鬏斔俾什粔?，體驗(yàn)并不好，經(jīng)常出現(xiàn)卡頓。模糊甚至讓人暈眩。但如果有了5G，速率提高，360°的畫(huà)面都能夠清晰而穩(wěn)定的呈現(xiàn)，我們就能真正體會(huì)到“遠(yuǎn)隔萬(wàn)里卻身臨其境”的神奇了。特別是自動(dòng)駕駛的汽車與自動(dòng)駕駛載人飛行器，也都將有望在5G時(shí)代真正實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。示例：物理信息：覆蓋整個(gè)地球的5G網(wǎng)絡(luò)；物理知識(shí)：5G衛(wèi)星通信傳遞信息是利用電磁波。作答：物理信息：；物理知識(shí)：?？键c(diǎn)4越來(lái)越寬的信息之路【典例10】（2022?天寧區(qū)校級(jí)二模）衛(wèi)星通信在傳遞信息過(guò)程中主要依靠（）A．電磁波 B．超聲波 C．次聲波 D．激光【典例11】（2022?福田區(qū)校級(jí)模擬）關(guān)于能源、信息與材料，下列說(shuō)法不正確的是（）A．5G網(wǎng)絡(luò)所指的就是在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的第五代網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)測(cè)試5G速度是4G的15倍，因?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)比4G網(wǎng)絡(luò)的電磁波在真空中傳播的速度小 B．指南針是磁性材料制成的，其南極指向地磁北極附近 C．利用半導(dǎo)體材料可以制作二極管 D．光纖通信利用激光傳遞信息的【典例12】（2022?連云港模擬）“停課不停學(xué)”期間，同學(xué)們?cè)诩依镉秒娔X、等網(wǎng)絡(luò)工具進(jìn)行網(wǎng)上學(xué)習(xí)；上網(wǎng)是通過(guò)來(lái)傳遞信息的，而電腦一般是利用光纖進(jìn)行上網(wǎng)，而光纖傳遞信息是利用了光的（選填“直線傳播”或“反射”），也是信息高速公路兩大支柱之一。鞏固訓(xùn)練一、選擇題。1．移動(dòng)機(jī)的說(shuō)法正確的是（）A．移動(dòng)機(jī)只是無(wú)線電發(fā)射臺(tái) B．移動(dòng)機(jī)只是一個(gè)無(wú)線電接收臺(tái) C．移動(dòng)機(jī)既能發(fā)射信號(hào)，又能接收無(wú)線電信號(hào) D．兩個(gè)移動(dòng)機(jī)之間可以直接通話，不需要通過(guò)基地臺(tái)2．（2022?煙臺(tái)）2022年4月16日，神舟十三號(hào)載人飛船完成既定任務(wù)，順利返回地球。在空間站執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中，煙臺(tái)籍宇航員王亞平為全國(guó)的同學(xué)們進(jìn)行了兩次精彩的太空授課，授課過(guò)程中信息的傳遞主要依靠（）A．空氣 B．超聲波 C．次聲波 D．電磁波3．（2022?益陽(yáng)）我國(guó)天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器通過(guò)一次任務(wù)完成火星環(huán)繞、著陸和巡視三大目標(biāo)，標(biāo)志著我國(guó)在行星探測(cè)領(lǐng)域跨入了世界先進(jìn)行列。天問(wèn)一號(hào)在環(huán)繞火星運(yùn)行過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．天問(wèn)一號(hào)相對(duì)火星做勻速直線運(yùn)動(dòng) B．天問(wèn)一號(hào)相對(duì)火星處于靜止?fàn)顟B(tài) C．天問(wèn)一號(hào)通過(guò)聲波將信息傳回地球 D．天問(wèn)一號(hào)通過(guò)電磁波將信息傳回地球4．（2021?市南區(qū)一模）下列關(guān)于電磁波的應(yīng)用，不正確的是（）A．廣播電臺(tái)是利用無(wú)線電波廣播的 B．微波爐是利用微波加熱物品的 C．北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)是利用電磁波傳輸信號(hào)的 D．醫(yī)院利用紅外線殺菌、X射線對(duì)人體透視5．（2021?青白江區(qū)校級(jí)模擬）2017年3月，在北京人民大會(huì)堂召開(kāi)的全國(guó)兩會(huì)圓滿結(jié)束，“開(kāi)放的大門不關(guān)，改革的腳步不?！?，這是今年全國(guó)人民兩會(huì)上最強(qiáng)的聲音，全國(guó)人民通過(guò)收聽(tīng)廣播、觀看電視了解兩會(huì)的消息，倍感振奮。關(guān)于廣播和電視信號(hào)，下列說(shuō)法正確的是（）A．廣播信號(hào)是超聲波 B．廣播信號(hào)是次聲波 C．電視信號(hào)是電磁波 D．電視信號(hào)是聲波6．（2022?乳山市模擬）下列有關(guān)聲和電磁波的說(shuō)法正確的是（）A．“不敢高聲語(yǔ)，恐驚天上人”中的“高聲”是指音調(diào)高 B．利用衛(wèi)星系統(tǒng)導(dǎo)航，其信息傳播的媒介與“B超”相同 C．風(fēng)吹樹(shù)枝發(fā)出聲音，說(shuō)明聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的 D．“聞其聲便知其人”判斷的依據(jù)是人發(fā)出聲音的響度二、填空題。7．（2020?同心縣校級(jí)開(kāi)學(xué)）我們?cè)诖驎r(shí)，把變化的電流變成聲音，把聲音信號(hào)變成變化的電流。8．（2022?淮安）神舟十四號(hào)飛船將三名航天員送到中國(guó)空間站，航天員在空間站利用向地面站傳送信息；飛船返回艙載著航天員返回地球，以飛船為參照物，地球是。9．（2022?柳州）被譽(yù)為2022年北京冬奧會(huì)“防疫神器”的體溫貼是一種無(wú)線電子測(cè)溫計(jì)，如圖所示。使用很簡(jiǎn)單，它貼在人體皮膚后，吸收人體熱量，內(nèi)能（選填“增加”或“減少”），達(dá)到與皮膚相同的溫度，其內(nèi)部發(fā)射電路將體溫信息以波的形式發(fā)射到后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作人員體溫的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。10．（2022?青海）如圖所示，磁懸浮盆景的底端有磁鐵，底座內(nèi)部有一個(gè)金屬線圈。線圈通電后，周圍產(chǎn)生（選填“磁場(chǎng)”或“磁感線”），