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1.(2023,益阳)2022年中国科学院新一代远洋综合科考船“科学”号历经74天的航程，完成了一项基于北斗卫星的深海通信实验。这次实验突破了海水深度达到6 000 m的大容量数据的即时传输，解决了水下无线通信的世界性难题。下列有关北斗卫星与深海之间数据传输的说法正确的是(
A.通过声波传递数据
B.通过电磁波传递数据
C.通过光纤传递数据
D.数据传输有较长时间的延迟
B
)。A.通过声波传递数据
B.通过电磁波传递数据
C.通过光纤传递数据
D.数据传输有较长时间的延迟
答案
1.B 【解析】声波不能在真空中传播,而电磁波能在真空中传播,所以北斗卫星在太空中与深海之间是通过电磁波传递数据的;要使用光纤传递数据,需在太空和海底铺设光纤,显然是不现实的;电磁波的传播速度非常大,真空中约为c = 3×10⁸ m/s,水中的传播速度约为$\frac{3}{4}c$,因此海水深度达到6 000 m的大容量数据的即时传输,时间的延迟很小。选项B正确。
解析
【分析】
要判断北斗卫星与深海之间的数据传输方式，需结合各传输方式的传播条件和实际场景分析：北斗卫星位于太空（真空环境），深海是水环境，需选择能在真空和水中传播、且满足即时传输的方式。逐一分析选项：声波传播需要介质，无法在真空中传播，排除A；光纤传输需铺设专用线路，太空与深海间无法实现，排除C；电磁波可在真空中和水中传播，且传播速度极快，能实现大容量数据的即时传输，同时6000m深度的传输时间极短，延迟很小，排除D，因此选B。
【解析】
声波的传播必须依赖介质，真空无法传声，因此北斗卫星（太空真空环境）不能通过声波传递数据，A错误；光纤传输需要铺设专用线路，太空与深海之间无法铺设光纤，不具备可行性，C错误；电磁波可以在真空中传播，也能在水中传播，且传播速度约为3×10⁸m/s，6000m深度的数据传输时间极短，延迟很小，可实现大容量数据的即时传输，因此北斗卫星与深海之间通过电磁波传递数据，B正确，D错误。
【答案】
B
【知识点】
电磁波的应用、信息传递方式
【点评】
本题结合北斗卫星深海通信的科技热点，考查不同信息传输方式的特点，贴近生活与科技应用，难度较低，需掌握声波、电磁波、光纤的传播条件及适用场景。
【难度系数】
0.7
要判断北斗卫星与深海之间的数据传输方式，需结合各传输方式的传播条件和实际场景分析：北斗卫星位于太空（真空环境），深海是水环境，需选择能在真空和水中传播、且满足即时传输的方式。逐一分析选项：声波传播需要介质，无法在真空中传播，排除A；光纤传输需铺设专用线路，太空与深海间无法实现，排除C；电磁波可在真空中和水中传播，且传播速度极快，能实现大容量数据的即时传输，同时6000m深度的传输时间极短，延迟很小，排除D，因此选B。
【解析】
声波的传播必须依赖介质，真空无法传声，因此北斗卫星（太空真空环境）不能通过声波传递数据，A错误；光纤传输需要铺设专用线路，太空与深海之间无法铺设光纤，不具备可行性，C错误；电磁波可以在真空中传播，也能在水中传播，且传播速度约为3×10⁸m/s，6000m深度的数据传输时间极短，延迟很小，可实现大容量数据的即时传输，因此北斗卫星与深海之间通过电磁波传递数据，B正确，D错误。
【答案】
B
【知识点】
电磁波的应用、信息传递方式
【点评】
本题结合北斗卫星深海通信的科技热点，考查不同信息传输方式的特点，贴近生活与科技应用，难度较低，需掌握声波、电磁波、光纤的传播条件及适用场景。
【难度系数】
0.7
2. 关于如图21-3-2所示的微波炉，下列说法正确的是(
A.断开微波炉开关的瞬间会在空间激起电磁波
B.微波在真空中的传播速度小于光速
C.微波炉产生的微波不属于电磁波
D.微波不能用于通信
A
)。A.断开微波炉开关的瞬间会在空间激起电磁波
B.微波在真空中的传播速度小于光速
C.微波炉产生的微波不属于电磁波
D.微波不能用于通信
答案
2.A 【解析】迅速变化的电流会在空间激起电磁波。微波在真空中的传播速度等于光速,微波炉产生的微波属于电磁波。微波能用于通信。
解析
【分析】本题考查电磁波的相关知识，需结合电磁波的产生、传播及应用逐一分析选项。首先明确核心知识点：迅速变化的电流会在空间激起电磁波；微波属于电磁波，电磁波在真空中的传播速度等于光速；微波可用于通信。据此判断各选项的正误。
【解析】根据电磁波的相关性质，对各选项分析如下：
1. 选项A：电磁波由迅速变化的电流产生。断开微波炉开关时，电路电流从有到无，发生迅速变化，因此会在空间激起电磁波，该选项正确。
2. 选项B：微波是电磁波的一种，所有电磁波在真空中的传播速度均等于光速（约$3×10^8m/s$），故微波在真空中的传播速度等于光速，该选项错误。
3. 选项C：微波炉产生的微波是特定频率的电磁波，可使食物中的水分子振动加热，属于电磁波，该选项错误。
4. 选项D：微波属于电磁波，电磁波可用于通信（如微波通信），因此微波能用于通信，该选项错误。
【答案】A
【知识点】电磁波的产生；电磁波的传播；电磁波的应用
【点评】本题结合微波炉考查电磁波的基础知识点，侧重对概念的理解，难度较低，属于易得分题。
【难度系数】0.3
【解析】根据电磁波的相关性质，对各选项分析如下：
1. 选项A：电磁波由迅速变化的电流产生。断开微波炉开关时，电路电流从有到无，发生迅速变化，因此会在空间激起电磁波，该选项正确。
2. 选项B：微波是电磁波的一种，所有电磁波在真空中的传播速度均等于光速（约$3×10^8m/s$），故微波在真空中的传播速度等于光速，该选项错误。
3. 选项C：微波炉产生的微波是特定频率的电磁波，可使食物中的水分子振动加热，属于电磁波，该选项错误。
4. 选项D：微波属于电磁波，电磁波可用于通信（如微波通信），因此微波能用于通信，该选项错误。
【答案】A
【知识点】电磁波的产生；电磁波的传播；电磁波的应用
【点评】本题结合微波炉考查电磁波的基础知识点，侧重对概念的理解，难度较低，属于易得分题。
【难度系数】0.3
3.关于光纤通信,下列说法正确的是(
图21-3-2
A.光在光导纤维中经多次反射从一端传到另一端
B.光在光导纤维中始终沿直线传播
C.光导纤维是一种很细很细的金属丝
D.光信号在光导纤维中以声音的速度传播
A
)。图21-3-2
A.光在光导纤维中经多次反射从一端传到另一端
B.光在光导纤维中始终沿直线传播
C.光导纤维是一种很细很细的金属丝
D.光信号在光导纤维中以声音的速度传播
答案
3.A 【解析】光在光纤中经多次反射后传递到光纤的另一端,不是沿直线传播,选项A正确,选项B错误;光导纤维是一种很细很细的玻璃丝,选项C错误;光信号在光导纤维中不是以声音的速度传播的,选项D错误。
解析
【分析】本题考查光纤通信的相关知识，解题思路是结合光纤通信的原理、光导纤维的结构、光信号的传播特点，逐一分析每个选项的正误，选出正确答案。
【解析】A选项：光在光导纤维中通过多次反射实现信号传输，从一端传到另一端，该说法正确；B选项：光在光导纤维中因不断发生反射，并非始终沿直线传播，该说法错误；C选项：光导纤维是很细的玻璃丝，不是金属丝，该说法错误；D选项：光信号在光导纤维中以光速传播，远大于声音的速度，该说法错误。
【答案】A
【知识点】光纤通信、光的反射、光的传播速度
【点评】本题属于光纤通信相关的基础概念题，考查学生对基础知识点的识记与理解，难度较低，适合巩固物理光学部分的基础内容。
【难度系数】0.8
【解析】A选项：光在光导纤维中通过多次反射实现信号传输，从一端传到另一端，该说法正确；B选项：光在光导纤维中因不断发生反射，并非始终沿直线传播，该说法错误；C选项：光导纤维是很细的玻璃丝，不是金属丝，该说法错误；D选项：光信号在光导纤维中以光速传播，远大于声音的速度，该说法错误。
【答案】A
【知识点】光纤通信、光的反射、光的传播速度
【点评】本题属于光纤通信相关的基础概念题，考查学生对基础知识点的识记与理解，难度较低，适合巩固物理光学部分的基础内容。
【难度系数】0.8
4.(2024,湖北)我国于2018年和2024年先后发射了鹊桥号和鹊桥二号中继星,架起了地球与月球背面通信的“天桥”。相比于鹊桥号,鹊桥二号距月球更近,如图21-3-3所示,它采用了反射率更高的镀金钼丝天线。下列说法不正确的是(
A.鹊桥号利用声波进行信号传输
B.鹊桥二号利用电磁波进行信号传输
C.镀金钼丝天线反射的信号传播速度为$3× 10^{8}\ \mathrm{m/s}$
D.信息从月球背面传到鹊桥二号比到鹊桥号用时更短
A
)。A.鹊桥号利用声波进行信号传输
B.鹊桥二号利用电磁波进行信号传输
C.镀金钼丝天线反射的信号传播速度为$3× 10^{8}\ \mathrm{m/s}$
D.信息从月球背面传到鹊桥二号比到鹊桥号用时更短
答案
4.A 【解析】鹊桥号和鹊桥二号均利用电磁波传递信息,选项A说法错误,选项B说法正确;电磁波在真空中传播的速度为3×10⁸ m/s,选项C说法正确;根据题意知道,相比于鹊桥号,鹊桥二号距月球更近,所以,信息从月球背面传到鹊桥二号比到鹊桥号用时更短,选项D说法正确。
解析
【分析】
本题结合航天中继星通信考查物理基础知识，需结合声波与电磁波的传播特点、电磁波的速度、路程与时间的关系分析各选项。首先明确：声波传播需要介质，真空无法传声；电磁波传播不需要介质，可在真空中传播，速度为$3×10^8\ \mathrm{m/s}$；根据公式$t=\frac{s}{v}$，距离越近，相同速度下传输时间越短，据此判断选项对错，找出不正确的选项。
【解析】
A选项：声波的传播必须依赖介质，太空是真空环境，没有传播声波的介质，因此鹊桥号不能利用声波传输信号，该说法错误；
B选项：电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播，所以鹊桥二号利用电磁波进行信号传输，该说法正确；
C选项：电磁波在真空中的传播速度为$3×10^8\ \mathrm{m/s}$，符合物理事实，该说法正确；
D选项：根据公式$t=\frac{s}{v}$，鹊桥二号距月球比鹊桥号更近，即传输距离$s$更小，电磁波速度$v$不变，所以信息从月球背面传到鹊桥二号的用时更短，该说法正确。
综上，不正确的是A选项。
【答案】
A
【知识点】
电磁波的应用、声波的传播条件、速度公式应用
【点评】
本题结合航天热点考查基础物理知识，难度较低，需掌握声波和电磁波的基本传播特性，以及路程、速度与时间的关系，属于易得分题。
【难度系数】
0.7
本题结合航天中继星通信考查物理基础知识，需结合声波与电磁波的传播特点、电磁波的速度、路程与时间的关系分析各选项。首先明确：声波传播需要介质，真空无法传声；电磁波传播不需要介质，可在真空中传播，速度为$3×10^8\ \mathrm{m/s}$；根据公式$t=\frac{s}{v}$，距离越近，相同速度下传输时间越短，据此判断选项对错，找出不正确的选项。
【解析】
A选项：声波的传播必须依赖介质，太空是真空环境，没有传播声波的介质，因此鹊桥号不能利用声波传输信号，该说法错误；
B选项：电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播，所以鹊桥二号利用电磁波进行信号传输，该说法正确；
C选项：电磁波在真空中的传播速度为$3×10^8\ \mathrm{m/s}$，符合物理事实，该说法正确；
D选项：根据公式$t=\frac{s}{v}$，鹊桥二号距月球比鹊桥号更近，即传输距离$s$更小，电磁波速度$v$不变，所以信息从月球背面传到鹊桥二号的用时更短，该说法正确。
综上，不正确的是A选项。
【答案】
A
【知识点】
电磁波的应用、声波的传播条件、速度公式应用
【点评】
本题结合航天热点考查基础物理知识，难度较低，需掌握声波和电磁波的基本传播特性，以及路程、速度与时间的关系，属于易得分题。
【难度系数】
0.7
5.光导纤维由内芯和外套组成,如图21-3-4甲所示。若光在内芯中传播速度为真空中传播速度的$\frac{2}{3}$,那么光信号在光导纤维内芯中沿直线传播100 km,需要
$5 × 10^{-4}$
s。互联网的光纤通信是利用光在光导纤维中多次反射来传输信息的,如图21-3-4乙所示,当一束光与水平方向成$45°$,从A点射到一段水平放置的长为0.850 mm、内径为50 μm的直光导纤维的边缘,光束进入此光导纤维内部(两端的边缘除外)后反射了16
次。答案
5.$5 × 10^{-4}$ 16 【解析】光在内芯中的传播速度v = $\frac{2}{3}c = \frac{2}{3}×3×10^8$ m/s = $2×10^8$ m/s,光信号在光导纤维内芯中沿直线传播需要的时间t = s/v = $\frac{100×10^3\ \mathrm{m}}{2×10^8\ \mathrm{m/s}}$ = $5×10^{-4}$ s。光束在此光导纤维内部每反射一次传播的距离为$s' = 50\ μ\mathrm{m} = 5×10^{-2}$ mm,光束在此光导纤维内部反射的次数为n = $\frac{0.850\ \mathrm{mm}}{5×10^{-2}\ \mathrm{mm}}$ = 17。因两端的边缘除外,反射的次数应减去1,所以光束在此光导纤维内部反射的次数为16。
解析
【分析】
首先，第一空需先求出光在内芯中的传播速度，再利用速度公式变形计算传播时间；第二空需结合光的反射规律和45°角的几何关系，算出每次反射对应的水平前进距离，再结合总长度计算反射次数，注意两端边缘除外的条件。
【解析】
1. 计算光信号传播时间：
光在内芯中的传播速度$v=\frac{2}{3}c=\frac{2}{3}×3×10^8\ \mathrm{m/s}=2×10^8\ \mathrm{m/s}$，
传播距离$s=100\ \mathrm{km}=100×10^3\ \mathrm{m}=1×10^5\ \mathrm{m}$，
根据速度公式$t=\frac{s}{v}$，代入得$t=\frac{1×10^5\ \mathrm{m}}{2×10^8\ \mathrm{m/s}}=5×10^{-4}\ \mathrm{s}$。
2. 计算反射次数：
光导纤维内径$d=50\ μ\mathrm{m}$，光束与水平方向成45°，由几何关系可知，每反射一次，水平方向前进的距离等于内径长度$50\ μ\mathrm{m}$；
光导纤维总长度$L=0.850\ \mathrm{mm}=850\ μ\mathrm{m}$，
若不考虑两端，总反射次数为$\frac{850\ μ\mathrm{m}}{50\ μ\mathrm{m}}=17$次，因两端边缘除外，需减去1次，故实际反射次数为$17-1=16$次。
【答案】
$5×10^{-4}$；16
【知识点】
光的传播速度、光的反射、几何光学应用
【点评】
本题结合光导纤维的实际应用，考查速度公式和几何关系的综合应用，需注意单位换算和题目中“两端的边缘除外”的条件，难度适中。
【难度系数】
0.5
首先，第一空需先求出光在内芯中的传播速度，再利用速度公式变形计算传播时间；第二空需结合光的反射规律和45°角的几何关系，算出每次反射对应的水平前进距离，再结合总长度计算反射次数，注意两端边缘除外的条件。
【解析】
1. 计算光信号传播时间：
光在内芯中的传播速度$v=\frac{2}{3}c=\frac{2}{3}×3×10^8\ \mathrm{m/s}=2×10^8\ \mathrm{m/s}$，
传播距离$s=100\ \mathrm{km}=100×10^3\ \mathrm{m}=1×10^5\ \mathrm{m}$，
根据速度公式$t=\frac{s}{v}$，代入得$t=\frac{1×10^5\ \mathrm{m}}{2×10^8\ \mathrm{m/s}}=5×10^{-4}\ \mathrm{s}$。
2. 计算反射次数：
光导纤维内径$d=50\ μ\mathrm{m}$，光束与水平方向成45°，由几何关系可知，每反射一次，水平方向前进的距离等于内径长度$50\ μ\mathrm{m}$；
光导纤维总长度$L=0.850\ \mathrm{mm}=850\ μ\mathrm{m}$，
若不考虑两端，总反射次数为$\frac{850\ μ\mathrm{m}}{50\ μ\mathrm{m}}=17$次，因两端边缘除外，需减去1次，故实际反射次数为$17-1=16$次。
【答案】
$5×10^{-4}$；16
【知识点】
光的传播速度、光的反射、几何光学应用
【点评】
本题结合光导纤维的实际应用，考查速度公式和几何关系的综合应用，需注意单位换算和题目中“两端的边缘除外”的条件，难度适中。
【难度系数】
0.5
