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）知識導(dǎo)航知識點(diǎn)回顧知識點(diǎn)1：現(xiàn)代順風(fēng)耳1、：1876年美國發(fā)明家貝爾發(fā)明了第一部（1）基本結(jié)構(gòu)：主要由話筒和聽筒組成。（2）工作原理：話筒把聲信號轉(zhuǎn)化為電信號；聽筒把電信號轉(zhuǎn)化為聲信號；聲音→話筒→產(chǎn)生變化的電流→聽筒→振動（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：在話筒將聲音轉(zhuǎn)換成電流信號時，信號電流的頻率，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”這種電流傳遞的信號叫模擬信號。模擬通信：使用模擬信號的通信方式叫模擬通信，例如：傳統(tǒng)的市話通話，長途通話。（2）數(shù)字信號：用不同符號的不同組合表示的信號叫做數(shù)字信號。數(shù)字通信：使用數(shù)字信號的通信方式叫數(shù)字通信，例如電子計算機(jī)是利用二進(jìn)制碼識別信息和處理信息。（3）模擬通信在加工，放大和傳輸過程中抗干擾能力差，噪聲大，失真大；而數(shù)字信號形式簡單，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)字信號傳遞，而與機(jī)之間的信息傳遞靠模擬信號，但是不論哪種通信都需要線。知識點(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：波源振動一次所需要的時間，單位是s；（3）頻率：波源每秒內(nèi)振動的次數(shù)，單位是Hz；（4）波長：波在一個周期內(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，由于電磁場本身具有物質(zhì)性，因此電磁波傳播時不需要介質(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)碾娦盘枺ㄒ纛l信號，圖像信號）加載到高頻電磁波（載波）上，再通過天線發(fā)射到空中的過程。（2）接收：天線將電磁波接收下來，再通過接收器（收音機(jī)，電視機(jī)等）將要傳輸?shù)碾娦盘柸〕鰜聿⒎糯?，最后還原成聲音或圖像過程。（3）“天線”可以同時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（波長很短的微波）來加熱食品。（2）雷達(dá)：利用無線電波測定物體位置的無線電設(shè)備；工作原理：電磁波如果遇到尺寸明顯大于波長的障礙物就要發(fā)生反射，雷達(dá)就是利用電磁波的這個原理，波長越短，傳播直線性越好，反射性能越強(qiáng)。（3）無線電波：電磁波中用于廣播、電視和移動的頻率為數(shù)值數(shù)百千赫茲至數(shù)百兆赫茲的那部分叫做無線電波（無線電技術(shù)中使用的電磁波）；根據(jù)波長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，制成激光測距雷達(dá)；激光束的亮度高，在很小的空間和很短的時間內(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”。知識點(diǎn)3：廣播、電視和移動通信1、無線電廣播信號的發(fā)射和接收：無線電廣播信號的發(fā)射由廣播電臺完成，無線電廣播信號的接收由收音機(jī)完成。（1）發(fā)射：話筒把播音員的音信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后用調(diào)制器把音頻電信號加載到高頻電磁波（載波）上，再通過天線發(fā)射到空中。（2）接收：收音機(jī)天線接到電磁波，經(jīng)過收音機(jī)的調(diào)諧器選出特定頻率的信號，電子電路在把音頻信號從中選出來，進(jìn)行放大，送到揚(yáng)聲器里，把音頻電信號轉(zhuǎn)換成聲音。（3）注意：調(diào)諧器和調(diào)制器易錯：調(diào)制器是把音頻電信號加載到電磁波上的過程，而調(diào)諧器通俗叫做選臺，是在接收過程中。2、電視信號的發(fā)射和接收：電視信號的發(fā)射由電視臺完成，電視信號的接收由電視機(jī)完成。（1）圖像信號的產(chǎn)生過程：攝像機(jī)把圖像變成電信號，發(fā)射機(jī)把電信號加載到頻率很高的電磁波上，通過發(fā)射電線發(fā)射到空中。（2）圖像信號的接收過程：電視機(jī)的接收天線把高頻信號接收下來，通過電視機(jī)把圖像信號取出來并放大，由顯像管把它還原成圖像?！⒁猓郝曇粜盘柕漠a(chǎn)生，傳播和接收與無線電廣播的工作過程相似，與無線電信號一樣，單獨(dú)的圖像信號不能在空中傳播，必須以電磁波為載體傳播3、移動通信（1）基本原理：移動能將我們講話的信號利用電磁波發(fā)射到空中同時又能在空中捕獲電磁波得到對方講話的信號。（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，必須建立較大的無線電臺進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)換，這些固定的電臺叫做基地臺。※移動機(jī)既是無線電發(fā)射臺又是無線電接收臺。知識點(diǎn)4：越來越寬的信息之路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年第一部問世，發(fā)明的科學(xué)家是（）A．愛迪生 B．牛頓 C．歐姆 D．貝爾【典例2】下列信號中不屬于數(shù)字信號的是（）A．古代，士兵們常在“烽火臺”上點(diǎn)起煙火，向遠(yuǎn)處的同伴傳遞敵人來犯的消息 B．機(jī)把說話聲音變?yōu)殡娦盘杺鹘o交換機(jī) C．漢字電報碼 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)于一個變阻器，膜片振動把碳粒壓緊和放松時，相當(dāng)于圖中膜片帶動滑片左右移動，使滑動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。聽筒中有一個電磁鐵，當(dāng)電流變化時，它的發(fā)生變化，對旁邊鐵質(zhì)膜片的引力也隨著改變，使膜片來回運(yùn)動。將話筒和聽筒（填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）在電路中，二者電流的變化相同，聽筒中膜片往返運(yùn)動的頻率跟話筒膜片振動的頻率便相同，這樣，從聽筒中就聽到了對方說話的聲音。考點(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)于電磁波的說法中錯誤的是（）A．“祝融號”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在空間產(chǎn)生電磁波 C．微波爐是用電磁波來加熱食品的 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、葉光富在中國空間站為我們帶來了天宮課堂第一課。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，航天員和地面學(xué)生互動交流的信息通過傳遞。【典例6】（2021?赤峰）閱讀材料，回答下述問題：火星上的新來客2021年5月15日，在經(jīng)歷了296天的太空之旅后，“天問一號”火星探測器所攜帶的“祝融號”火星車及其著陸組合體成功降落在火星，實(shí)現(xiàn)了首次探測即成功著陸。“祝融號”的機(jī)身被設(shè)計成可升降的主動懸架結(jié)構(gòu)，能夠自由轉(zhuǎn)向，六個輪子均獨(dú)立驅(qū)動，多輪懸空的條件下依然能自由移動，成為一輛不折不扣的“火星六驅(qū)越野車”。借助六個輪子，“祝融號”從著陸平臺移動到火星塵埃中之后，打開蝴蝶狀可折疊太陽能電池板，開始火星探索。它攜帶有6臺科研儀器，將對火星地形及其構(gòu)成，火星磁場大小、大氣組成、氣溫、氣壓、風(fēng)力等方面展開探測。不過，此次“祝融號”攜帶的探地雷達(dá)是以往火星探測器中沒有的，科學(xué)家將用它尋找地表之下零星的水或冰。探地雷達(dá)的原理很簡單，就是通過該雷達(dá)向地下發(fā)射不同頻率的無線電波，通過對反射波進(jìn)行分析，探測火星地表下十幾米內(nèi)是否有水和冰塊。這些小塊的冰對于未來的載人任務(wù)很有價值?！霸诤Ｑ筇诫U時代，中國有鄭和下西洋的輝煌歷史，”今天中國的火星任務(wù)可以看作是明代探險活動的延續(xù)。（1）如圖是“天問一號”攜帶“祝融號”在太空旅行的圖片，以“天問一號”為參照物，“祝融號”是的（填“運(yùn)動”或“靜止”）。（2）“祝融號火星六驅(qū)越野車”行進(jìn)過程中，利用火星表面和車輪之間產(chǎn)生的力驅(qū)動車輪前進(jìn)的。（3）“祝融號”探地雷達(dá)發(fā)出的無線電波在真空中的傳播速度是m/s。考點(diǎn)3廣播、電視和移動通信【典例7】（2022?徐州模擬）4G是第四代移動通信及其技術(shù)的簡稱，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．可見光【典例8】（2022?陽江一模）廣播電臺發(fā)射的無線電波是一種（選填“電磁波”或“超聲波”），它（選填“能”或“不能”）在真空中傳播；無線電波在空氣中的傳播速度為m/s?！镜淅?】（2021?重慶模擬）中國航天打響了5G爭奪戰(zhàn)的第一炮，他們計劃在2020年執(zhí)行一個代號為虹云工程的計劃，即通過發(fā)射一百多顆衛(wèi)星組網(wǎng)形成5G衛(wèi)星通信網(wǎng)，從而覆蓋整個地球的5G網(wǎng)絡(luò)。那么5G會比4G牛多少？為什么能讓我們的生活方式升級換代？根據(jù)國際通信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP的定義，5G將帶來三大應(yīng)用場景：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：5G的理論延時是1ms，是4G延時的幾十分之一，基本達(dá)到了準(zhǔn)實(shí)時的水平。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)到百萬級別，是4G的十倍以上。我們生活中常聽說的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°的畫面都能夠清晰而穩(wěn)定的呈現(xiàn)，我們就能真正體會到“遠(yuǎn)隔萬里卻身臨其境”的神奇了。特別是自動駕駛的汽車與自動駕駛載人飛行器，也都將有望在5G時代真正實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。示例：物理信息：覆蓋整個地球的5G網(wǎng)絡(luò)；物理知識：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：?？键c(diǎn)4越來越寬的信息之路【典例10】（2022?天寧區(qū)校級二模）衛(wèi)星通信在傳遞信息過程中主要依靠（）A．電磁波 B．超聲波 C．次聲波 D．激光【典例11】（2022?福田區(qū)校級模擬）關(guān)于能源、信息與材料，下列說法不正確的是（）A．5G網(wǎng)絡(luò)所指的就是在移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的第五代網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)測試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)們在家里用電腦、等網(wǎng)絡(luò)工具進(jìn)行網(wǎng)上學(xué)習(xí)；上網(wǎng)是通過來傳遞信息的，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．移動機(jī)的說法正確的是（）A．移動機(jī)只是無線電發(fā)射臺 B．移動機(jī)只是一個無線電接收臺 C．移動機(jī)既能發(fā)射信號，又能接收無線電信號 D．兩個移動機(jī)之間可以直接通話，不需要通過基地臺2．（2022?煙臺）2022年4月16日，神舟十三號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)過程中，煙臺籍宇航員王亞平為全國的同學(xué)們進(jìn)行了兩次精彩的太空授課，授課過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）我國天問一號火星探測器通過一次任務(wù)完成火星環(huán)繞、著陸和巡視三大目標(biāo)，標(biāo)志著我國在行星探測領(lǐng)域跨入了世界先進(jìn)行列。天問一號在環(huán)繞火星運(yùn)行過程中，下列說法正確的是（）A．天問一號相對火星做勻速直線運(yùn)動 B．天問一號相對火星處于靜止?fàn)顟B(tài) C．天問一號通過聲波將信息傳回地球 D．天問一號通過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．廣播電臺是利用無線電波廣播的 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的 D．醫(yī)院利用紅外線殺菌、X射線對人體透視5．（2021?青白江區(qū)校級模擬）2017年3月，在北京人民大會堂召開的全國兩會圓滿結(jié)束，“開放的大門不關(guān)，改革的腳步不?！?，這是今年全國人民兩會上最強(qiáng)的聲音，全國人民通過收聽廣播、觀看電視了解兩會的消息，倍感振奮。關(guān)于廣播和電視信號，下列說法正確的是（）A．廣播信號是超聲波 B．廣播信號是次聲波 C．電視信號是電磁波 D．電視信號是聲波6．（2022?乳山市模擬）下列有關(guān)聲和電磁波的說法正確的是（）A．“不敢高聲語，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)吹樹枝發(fā)出聲音，說明聲音是由物體振動產(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?同心縣校級開學(xué)）我們在打時，把變化的電流變成聲音，把聲音信號變成變化的電流。8．（2022?淮安）神舟十四號飛船將三名航天員送到中國空間站，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“防疫神器”的體溫貼是一種無線電子測溫計，如圖所示。使用很簡單，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，實(shí)現(xiàn)對工作人員體溫的自動監(jiān)測。10．（2022?青海）如圖所示，磁懸浮盆景的底端有磁鐵，底座內(nèi)部有一個金屬線圈。線圈通電后，周圍產(chǎn)生（選填“磁場”或“磁感線”），