初中物理卫星中继通信综合题

微波通信

电磁波可以用来传递信息，通常用于广播、电视等通信。微波是电磁波家族中的一员，它的性质比中波和短波更接近光波。信息理论表明，作为载体的电磁波，与中波和短波相比，微波在相同的时间内可以传输更多的信息。

用微波传递信息时，必须每隔 $50\mathit{km}$左右就要建设一个微波中继站，如图甲所示。信号传递的距离越远，需要的中继站越多。在雪山上、大洋中，根本无法建设中继站，所以人类用地球同步通信卫星做微波通信的中继站来进行通信。如图乙所示，在地球的周围均匀地配置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三颗同步通信卫星作为太空微波中继站，可使地球上任意两点间保持通信，接收地面站传来的电信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。现在通过卫星电视，某地举行体育赛事，其他地方的人几乎可以立刻看到现场的画面。

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）用微波传递信息时，必须每隔 $50\mathit{km}$左右就要建设一个微波中继站，这是因为　    　（选填序号）。

①多修建中继站，有利于微波产生更多的信息

②微波的传播距离比中波近，只能传播 $50\mathit{km}$

③微波沿直线传播，不能沿地球表面绕射

（2）如图丙所示， $a$、 $b$分别是Ⅰ、Ⅱ两颗卫星正下方的地面站，把通信卫星假想成一个平面镜，要使地球上 $b$处地面站接收到 $a$处发送的信号，请仿照光路图，在图中画出平面镜及微波传播的路径和方向。

（3）已知三颗通信卫星距地面的高度都是 $3.58\times {10}^4\mathit{km}$，任意两颗卫星之间的距离都是 $7.30\times {10}^4\mathit{km}$．则 $a$处发送的微波信号传送到 $b$处所用的时间是　       　 $s$。

卫星通信系统由卫星和地面站两部分组成。卫星在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站。地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户通过地面站出入卫星系统形成链路。由于同步卫星在赤道上空36 000 km，它绕地球一周的时间恰好与地球自转一周时间（23 h 56 min 4 s）一致，从地面看上去如同静止不动。3颗相距120°的卫星就能覆盖整个赤道圆周。故卫星通信易于实现越洋和洲际通信，最适合卫星通信的频率是1—10 GHz频段，即微波频段。
（1）卫星通信是远距离的无线通信，要从卫星上接收信号必须在地面上建立__________。
（2）关于同步卫星，以下说法中正确的是（   ）

A．同步卫星的转动周期和地球的自转周期相同

B．同步卫星和月球一样每天绕地球一周

C．同步卫星固定在空中一直不动

D．作为传播微波的中继站，地球上空的同步卫星越多越好

（3）频率为1—10 GHz的电磁波对应的波长是多少？
（4）赤道上的地面站向卫星发射信号需要多长时间？

常年4月~10月是广东省强对流天气多发期，为提高公众应急避险和应急救助能力，广东省人民政府应急管理办公室(www.gdemo.gov.cn)于4月10~25日举办《广东省应急避险和应急救助知识竞赛》，请你用物理学知识补充完整下列内容：
(1)遇到洪灾应该迅速登上牢固的高层建筑避险，因为洪水具有较大的__________，很容易摧毁一些不牢固的建筑；
(2)发生洪灾时要注意收集各种漂浮物，木盆、木桶都不失为逃离险境的好工具，这是利用了___________小于水的物体所受到的浮力；
(3)发现高压线铁塔倾倒、电线低垂或断折，要远离避险，不可触摸或接近。因为洪水中含有大量的杂质，它是__________，如果靠近电线可能造成触电；
(4)救援队利用导航仪与北斗卫星之间的信号传输来确定自身所在的位置。导航仪与北斗卫星之间通过___________传输信息的。