高一物理人教版必修2课时训练8行星的运动 含解析
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高中物理人教版(2019)第七章第一节《行星的运动》同步练习一、单选题1.如图所示,月球的半径为R,甲、乙两种探测器分别绕月球做匀速圆周运动与椭圆轨道运动,两种轨道相切于椭圆轨道的近月点A,圆轨道距月球表面的高度为R2,椭圆轨道的远月点B与近月点A之间的距离为6R,若甲的运动周期为T,则乙的运动周期为()A.3√2T B.3T C.2√2T D.2T 2.地球的公转轨道接近圆,但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星,他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍,如图所示,并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现哈雷的预言得到证实,该彗星被命名为哈雷彗星。
哈雷彗星最近出现的时间是1986年,则关于它下次飞近地球的时间,下列判断正确的是()A.大约在2070年B.大约在2062年C.大约在2048年D.大约在2035年3.如图是发射地球同步卫星的示意图。
其发射方式是先用火箭将卫星送入近地圆轨道I当卫星运行至P点时,卫星自带的发动机点火推进,使卫星进入椭圆轨道II,其远地点刚好与同步轨道III相切于Q,当卫星运行至Q点时再次点火推进,将卫星送入同步轨道。
已知近地圆轨道半径约为地球半径R,同步轨道距地面高度约为6R,卫星在近地轨道运行的周期T1=1.5h,则卫星从P点运动至Q点所用的时间约为()A.4h B.6h C.12h D.24h 4.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示,F1和F2是椭圆轨道的两个焦点,行星在A 处的速率比在B处的速率大,则太阳的位置()A.一定在F2B.可能在F1,也可能在F2C.一定在F1D.在F1和F2连线的中点5.假设地球同步卫星、月球绕地球的公转和地球绕太阳的公转均可近似看成匀速圆周运动,下列说法正确的是()A.在相等时间内月球与地心的连线扫过的面积和地球与太阳中心的连线扫过的面积相等B.在相等时间内地球同步卫星与地心的连线扫过的面积和月球与地心的连线扫过的面积相等C.月球公转半径的三次方与周期平方的比值等于地球公转半径的三次方与周期平方的比值D.地球同步卫星运动半径的三次方与周期平方的比值等于月球公转半径的三次方与周期平方的比值6.太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动,其中火星轨道长半径1.524天文单位(地球到太阳的平均距离为一个天文单位,1天文单位约等于1.496亿千米)。
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课时提高作业八太阳与行星间的引力(20 分钟50 分)一、选择题 ( 此题共 4 小题 , 每题 8 分, 共 32 分)1.( 多项选择 ) 以下说法正确的选项是()A. 在研究太阳对行星的引力规律时, 我们引用了公式, 这个关系式其实是牛顿第二定律, 是能够在实验室中获得考证的B. 在研究太阳对行星的引力规律时 , 我们引用了公式 v= , 这个关系式其实是匀速圆周运动的一个公式 , 它是由速度的定义得来的C.在研究太阳对行星的引力规律时, 我们引用了公式=k, 这个关系式是开普勒第三定律 , 是能够在实验室中获得考证的D.在研究太阳对行星的引力规律时使用的三个公式, 都是能够在实验室中获得考证的【分析】选 A、B。
开普勒第三定律=k 是没法在实验室中获得考证的, 是开普勒研究天文学家第谷的行星观察记录发现的。
2. 下边对于太阳对行星的引力的说法正确的选项是()A.太阳对行星的引力大于行星做匀速圆周运动的向心力B.太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比 , 与行星和太阳间的距离成反比C.太阳对行星的引力规律是由实验得出的D.太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的【分析】选 D。
太阳对行星的引力供给行星做圆周运动的向心力, 太阳与行星间的引力 F∝ , 由此可知 A、B 错误。
太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的, 故 D正确,C 错误。
【赔偿训练】( 多项选择 ) 对于太阳与行星间的引力, 以下说法正确的选项是()A. 神圣和永久的天体做匀速圆周运动无需原由, 因为圆周运动是最完美的B.行星绕太阳旋转的向心力来自太阳对行星的引力C.牛顿以为物体运动状态发生改变的原由是遇到力的作用, 行星环绕太阳运动 , 必定遇到了力的作用D.牛顿把地面上的动力学关系应用到天体间的相互作用, 推导出了太阳与行星间的引力关系【分析】选 B、C、D。
2020-2021学年人教物理必修2课时分层作业:6.1行星的运动含解析课时分层作业(七)行星的运动(时间:15分钟分值:50分)一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1.日心说被人们接受的原因是()A.以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题B.以太阳为中心来研究天体的运动,许多问题都可以解决,行星运动的描述也变得简单了C.地球是围绕太阳运转的D.太阳总是从东边升起,从西边落下B[日心说的观点主要是以太阳为参考系来研究其他行星的运动,这样其他行星的运动形式变得简单,便于描述和研究,而地心说是以地球为参考系,来研究太阳及其他星体的运动,运动形式非常复杂,不便于描述和研究,故B选项正确.]2.(多选)哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆,下列说法中正确的是()A.彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B.彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C.彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度D.若彗星周期为76年,则它的半长轴是地球公转半径的76倍ABC[根据开普勒第二定律,为使相等时间内扫过的面积相等,则应保证近日点与远日点相比在相同时间内走过的弧长要大,因此在近日点彗星的线速度(即速率)、角速度都较大,选项A、B 正确.而向心加速度a=错误!,在近日点,v大,R小,因此a大,选项C正确.根据开普勒第三定律r3T2=k,则错误!=错误!=762,即r1=错误!r2,选项D错误.]3.(多选)16世纪,哥白尼根据天文观测的大量资料,经过40多年的天文观测和潜心研究,提出“日心说"的如下四个基本论点,这四个论点目前看存在缺陷的是()A.宇宙的中心是太阳,所有行星都绕太阳做匀速圆周运动B.地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星,月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星,它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动C.天空不转动,因为地球每天自西向东转一周,造成太阳每天东升西落的现象D.与日地距离相比,恒星离地球都十分遥远,比日地间的距离大得多ABC[所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上;行星在椭圆轨道上运动的周期T和轨道半长轴满足错误!=恒量,故所有行星实际并不是在做匀速圆周运动;整个宇宙是在不停运动的.]4.(多选)关于行星绕太阳运动,根据开普勒第三定律错误!=k,下列说法中正确的有()A.k是一个仅与中心天体有关的常量B.T表示行星的公转周期C.若地球绕太阳运转的半长轴为a1,周期为T1,月亮绕地球运转的半长轴为a2,周期为T2,由开普勒第三定律可得错误!=错误!D.离太阳越近的行星的运动周期越短ABD[结合万有引力定律可知,开普勒第三定律错误!=k中k 是一个与行星无关的常量,与恒星的质量有关,故A正确. 开普勒第三定律中的公式错误!=k,可知半长轴的三次方与公转周期的二次方成正比,所以T表示行星的公转周期,故B正确。
第七章万有引力与宇宙航行1 行星的运动【基础巩固】1.(多选)如图所示,对开普勒第一定律的理解,下列说法正确的是()A.在行星绕太阳运动一周的时间内,它离太阳的距离是不变的B.在行星绕太阳运动一周的时间内,它离太阳的距离是变化的C.某个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内D.某个行星绕太阳运动的轨道一定不在一个固定的平面内★答案★:BC2.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示,F1和F2是椭圆轨道的两个焦点,行星在A点的速率比在B点的大,则太阳位于()A.F2点B.A点C.F1点D.B点★答案★:A3.某行星沿椭圆轨道运行,远日点离太阳的距离为a,近日点离太阳的距离为b,过远日点时行星的速率为v a,则过近日点时的速率为()A.v b=ba v a B.v b=√abv a C.v b=abv a D.v b=√bav a★答案★:C4.行星绕恒星的运动轨道如果是圆形,那么它的轨道半径r的三次方与运行周期T的二次方的比为常量,设r 3T=k,则常量k的大小()A.只与恒星的质量有关B.与恒星的质量及行星的质量有关C.只与行星的质量有关D.与恒星的质量及行星的速度有关★答案★:A5.若将八大行星绕太阳运行的轨迹粗略地认为是圆,各行星轨道半径如表所示.行星名称水星金星地球火星木星土星天王星海王星轨道半径/(1011 km)0.58 1.08 1.50 2.28 7.78 14.3 28.7 45.0从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近()A.80年B.120年C.165年D.200年★答案★:C6.太阳系中有两颗行星,它们绕太阳运行的周期之比为8∶1,则两行星的运行速率之比为()A.2∶1B.4∶1C.1∶2D.1∶4★答案★:C【拓展提高】7.(多选)在天文学上,春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春、夏、秋、冬四季.如图所示,从地球绕太阳的运动规律入手,下列判断正确的是()A.在冬至日前后,地球绕太阳的运行速率较大B.在夏至日前后,地球绕太阳的运行速率较大C.春夏两季与秋冬两季时间相等D.春夏两季比秋冬两季时间长解析:冬至日前后,地球位于近日点附近,夏至日前后,地球位于远日点附近,由开普勒第二定律可知地球在近日点运行速率最大,选项A正确,选项B错误;春夏两季地球距离太阳较远,由开普勒第二定律可知,地球运动的平均速率小,同理,秋冬两季地球运动的平均速率大,又因为所走路程基本相等,故春夏两季时间长,选项C错误,选项D正确.★答案★:AD8.长期以来“卡戎星”被认为是冥王星唯一的卫星,它的公转轨道半径r1= 19 600 km,公转周期T1=6.39天.2006年3月,天文学家新发现两颗冥王星的小卫星,其中一颗的公转轨道半径r2=48 000 km,则它的公转周期T2最接近于()A.15天 B .25天 C .35天 D .45天解析:由开普勒第三定律可知r 13T 12=r 23T 22,T 2=6.39×√(48 00019 600)3天=24.5天,选项B 正确.★答案★:B9.我国发射的第一颗人造卫星的近地点高度h 1=439 km,远地点高度 h 2=2 384 km,求卫星在近地点与远地点的运动速率之比v 1∶v 2.已知地球半径R 地=6 400 km,用h 1、h 2、R 地表示,不计算具体结果.解析:设卫星在近地点和远地点的轨道半径分别为R 1、R 2,则卫星在近地点和远地点与地心的连线在Δt 内扫过的面积分别为12R 1v 1Δt 和12R 2v 2Δt ,根据开普勒第二定律可得12R 1v 1Δt =12R 2v 2Δt ,所以v 1v 2=R 2R 1=R 地+ℎ2R 地+ℎ1. ★答案★:R 地+ℎ2R 地+ℎ1【挑战创新】10.地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位,叫作天文单位,用来量度太阳系内天体与太阳的距离.将地球和火星绕太阳公转的轨道近似成圆形轨道.已知火星公转的周期是1.84年,根据开普勒第三定律,火星公转的轨道半径是多少天文单位?解析:设地球和火星的轨道半径分别为r 1、r 2,公转周期分别为T 1、T 2.根据开普勒第三定律可得T 12r 13=T 22r 23,得r 2r 1=√T 22T 123=1.5. ★答案★:1. 5。
行星的运动基础过关1.(多选)下列说法正确的是()A.太阳系中的行星有一个共同的轨道焦点B.太阳系中的行星的轨道有的是圆形,并不都是椭圆C.行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向D.行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直『解析』太阳系中的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,而太阳位于行星椭圆轨道的一个公共焦点上,选项A正确,B错误;行星的运动是曲线运动,运动方向总是沿着轨道的切线方向,选项C正确;行星从近日点向远日点运动时,行星的运动方向和它与太阳连线的夹角大于90°,行星从远日点向近日点运动时,行星的运动方向和它与太阳连线的夹角小于90°,选项D错误。
『答案』AC2.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示,F1和F2是椭圆轨道的两个焦点,行星在A点的速率比在B点的大,则太阳位于()A.F2B.AC.F1D.B『解析』根据开普勒第二定律:太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相同的面积,因为行星在A点的速率比在B点的速率大,所以太阳和行星的连线必然是行星与F2的连线,故太阳位于F2,选项A正确。
『答案』A3.两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动,公转周期之比为T A∶T B=1∶8,则轨道半径之比为( ) A.R A R B =4 B.R A R B =14 C.R A R B =2 D.R A R B=12 『解析』 A 、B 两卫星都绕地球做圆周运动,则R 3A T 2A =R 3B T 2B。
又已知T A ∶T B =1∶8,解得R A R B=14,选项B 正确。
『答案』 B4.(多选)16世纪,哥白尼根据天文观测的大量资料,经过40多年的天文观测和潜心研究,提出“日心说”的如下四个基本论点,这四个论点目前看存在缺陷的是( )A.宇宙的中心是太阳,所有行星都绕太阳做匀速圆周运动B.地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星,月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星,它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动C.天空不转动,因为地球每天自西向东转一周,造成太阳每天东升西落的现象D.与日地距离相比,恒星离地球都十分遥远,比日地间的距离大得多『解析』 所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上;行星在椭圆轨道上运动的周期T 和轨道半长轴满足a 3T 2=恒量,故所有行星实际并不是在做匀速圆周运动;整个宇宙是在不停运动的。
7.1 行星的运动(原卷版)一、单选题(本大题共15小题)1.[容易]物理学发展历程中,在前人研究基础上经过多年的尝试性计算,首先发表行星运动的三个定律的科学家是()A. 哥白尼B. 第谷C. 开普勒D. 伽利略2.[容易]关于行星的运动,下列说法正确的是()A. 轨道的半长轴越长,自转周期越大B. 轨道的半长轴越短,自转周期越大C. 轨道的半长轴越长,公转周期越大D. 轨道的半长轴越短,公转周期越大3.[容易]开普勒有关行星的三个定律被称为“中世纪科学与近代科学的分水岭”.如图所示,下面说法正确的是()A. 火星绕太阳运行过程中,速率不变B. 地球靠近太阳的过程中,运行速率减小C. 在相等时间内,火星和太阳的连线扫过的面积与地球和太阳的连线扫过的面积相等D. 火星绕太阳运行一周的时间比地球的长4.[容易]关于天体运动,下列说法正确的是()A. 在太阳系中,各行星都围绕太阳运动B. 在太阳系中,各行星都围绕地球运动C. 地心说的参考系是太阳D. 日心说的参考系是地球5.[容易]某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示,F1和F2是椭圆轨道的两个焦点,行星在A点的速率比在B 点的大,则太阳是位于()A. F2B. AC. F1D. B6.[较易]两行星运行周期之比为1:8,其运行轨道的半长轴之比为()A. 1/2B. √24C. 14D. 1:16√27.[较易]对于开普勒第三定律a3T2=k,下列说法正确的是()A. k与a3成正比B. k与T2成反比C. k只与中心天体的体积有关D. 该定律不仅适用于行星绕太阳的运动,也适用于卫星绕行星的运动8.[较易]开普勒行星运动定律是我们学习、研究天体运动的基础,下面关于开普勒三定律理解错误的是()A. 由开普勒第一定律知,行星绕太阳运动的轨道不是标准的圆形B. 由开普勒第一定律知,太阳处在绕它运动的行星轨道的焦点上C. 由开普勒第二定律知,一个行星从远日点向近日点运动的速度是逐渐减小的D. 由开普勒第三定律知,地球与火星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值相等9.[较易]开普勒行星运动定律为万有引力定律的发现奠定了基础,根据开普勒定律,以下说法中正确的是()A. 开普勒定律只适用于行星绕太阳的运动,不适用于卫星绕地球的运动B. 若某一人造地球卫星的轨道是椭圆,则地球处在该椭圆的一个焦点上C. 开普勒第三定律a3T2=k中的k值,不仅与中心天体有关,还与绕中心天体运动的行星有关D. 在探究太阳对行星的引力规律时,得到了开普勒第三定律a3T2=k,它是可以在实验室中得到证明10.[较易]木星自转周期约10个小时,质量约为地球质量的318倍,赤道半径约为地球半径的11.2倍.下列说法正确的是A. 木星上的“一天”比地球长B. 木星上的“一年”比地球长C. 木星表面的重力加速度小于地球表面加速度D. 地球、木星分别与太阳中心连线在相等时间内扫过的面积相等11.[较易]为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。
课时作业(八) 行星的运动A 组:基础落实练1.关于日心说被人们所接受的原因是( )A .以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题B .以太阳为中心,许多问题都可以解决,行星运动的描述也变得简单了C .地球是围绕太阳转的D .太阳总是从东面升起,从西面落下解析:托勒密的地心说可以解释行星的逆行问题,但非常复杂,缺少简洁性,而简洁性是当时人们所追求的.哥白尼的日心说之所以被当时人们接受正是因为这一点.由以上分析可知选项B 正确.答案:B2.提出行星运动规律的天文学家为( )A .第谷B .哥白尼C .牛顿D .开普勒解析:开普勒整理了第谷的观测资料,在哥白尼学说的基础上提出了三大定律,提出了行星的运动规律.答案:D3.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示,F 1和F 2是椭圆轨道的两个焦点,行星在A 点的速率比在B 点的大,则太阳是位于( )A .F 2B .AC .F 1D .B解析:根据开普勒第二定律:太阳和行星的连线在相等时间内扫过相等的面积.因为行星在A 点的速率比在B 点大,所以太阳位于F 2.答案:A4.行星的运动可看作匀速圆周运动,则行星绕太阳运动的轨道半径R 的三次方与周期T 的平方的比值为常量,即R 3T 2=k ,下列说法正确的是( ) A .公式R 3T 2=k 只适用于围绕太阳运行的行星 B .围绕同一星球运行的行星或卫星,k 值不相等C .k 值与被环绕星球的质量和行星或卫星的质量都有关系D .k 值仅由被环绕星球的质量决定 解析:公式R 3T 2=k 适用于所有环绕体围绕中心天体的运动,故A 错误.围绕同一星球运行的行星或卫星,k 值相等;围绕不同星球运行的行星或卫星,k 值不相等,故B 错误.常数k 是由中心天体质量决定的,即仅由被环绕星球的质量决定,故C 错误、D 正确.答案:D5.关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( )A .所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B .行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处C .离太阳越近的行星运动周期越长D .所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等解析:由开普勒第一定律可知,行星在不同的椭圆轨道上绕行,太阳位于这些轨道的一个焦点而不是中心.由a 3T2=k 可知,离太阳越近,公转周期越短. 答案:D6.两颗人造卫星A 、B 绕地球做圆周运动,周期之比为T A T B =18,则轨道半径之比为( )A.R A R B =4B.R A R B =14C.R A R B =2D.R A R B =12解析:A 、B 两卫星都绕地球做圆周运动,则R 3A T 2A =R 3B T 2B .又已知T A T B =18,解得R A R B =14. 答案:BB 组:能力提升练7.(多选)关于开普勒行星运动的公式a 3T2=k ,以下理解正确的是( ) A .k 是一个与行星无关的量B .T 表示行星运动的自转周期C .T 表示行星运动的公转周期D .若地球绕太阳运转轨道的半长轴为a 地,周期为T 地;月球绕地球运转轨道的半长轴为a 月,周期为T 月,则a 3地T 2地=a 3月T 2月解析:开普勒行星运动公式a 3T2=k 中的T 是指行星的公转周期而不是自转周期,其中k是由中心天体决定的,不同的中心天体k 值不同.故选项A 、C 正确.由于地球和月球不是绕同一星体运动的,所以选项D 错误.答案:AC8.(多选)哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆,下列说法中正确的是( )A .彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B .彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C .若彗星运转周期为75年,则它的轨道的半长轴是地球公转轨道半长轴的5345倍D .若彗星运转周期为75年,则它的轨道的半长轴是地球公转轨道半长轴的75倍 解析:根据开普勒第二定律,在相同的时间内,彗星在近日点通过的弧长大,因此在近日点彗星的线速度(即速率)、角速度都大,故选项A 、B 正确.根据开普勒第三定律a 3T 2=k ,则a 31a 32=T 21T 22=752,即a 1=35 625a 2=5345a 2,选项C 正确,选项D 错误. 答案:ABC9.(多选)两颗小行星都绕太阳做圆周运动,其周期分别是T 、3T ,则( )A .它们轨道半径之比为1:3B .它们轨道半径之比为1:39C .它们运动的速度之比为33:1D .以上选项都不对解析:由题知周期比T 1:T 2=1:3,根据R 31T 21=R 32T 22有R 1R 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫T 1T 223=139.又因为v =2πR T ,所以v 1v 2=R 1T 2R 2T 1=33. 答案:BC10.如图所示,某行星沿椭圆轨道运行,远日点离太阳的距离为a ,近日点离太阳的距离为b ,过远日点时行星的速率为v a ,过近日点时的速率为( )A .v b =b a v aB .v b =a bv aC .v b =a b v aD .v b =b av a 解析:若行星从轨道的A 点经足够短的时间t 运动到A ′点,则与太阳的连线扫过的面积可看做扇形,其面积S A =a ·v a t 2;若行星从轨道的B 点也经时间t 运动到B ′点,则与太阳的连线扫过的面积S B =b ·v b t 2;根据开普勒第二定律得a ·v a t 2=b ·v b t 2,即v b =a b v a ,C 正确. 答案:C。
跟踪训练8 行星的运动[基础达标]1.(多选)(2016·怀化高一检测)16世纪,哥白尼根据天文观测的大量资料,经过40多年的天文观测和潜心研究,提出“日心说”的如下四个基本论点,这四个论点目前看存在缺陷的是( ) A.宇宙的中心是太阳,所有行星都绕太阳做匀速圆周运动B.地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星,月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星,它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动C.天空不转动,因为地球每天自西向东转一周,造成太阳每天东升西落的现象D.与日地距离相比,恒星离地球都十分遥远,比日地间的距离大得多【答案】ABC2.关于太阳系中各行星的轨道,以下说法中不正确的是( )A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B.有的行星绕太阳运动的轨道是圆C.不同行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不同的D.不同的行星绕太阳运动的轨道各不相同【解析】八大行星的轨道都是椭圆,A对、B错.不同行星离太阳远近不同,轨道不同,半长轴也就不同,C对、D对.【答案】 B3.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图6-1-10所示,F1和F2是椭圆轨道的两个焦点,行星在A点的速率比在B点的大,则太阳位于( )图6-1-10A.F2B.AC.F1D.B【解析】根据开普勒第二定律:太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相同的面积,因为行星在A 点的速率比在B点的速率大,所以太阳和行星的连线必然是行星与F2的连线,故太阳位于F2.【答案】 A4.(2016·杭州高一检测)如图6-1-11所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图,下列说法正确的是( )图6-1-11A.速度最大点是B点B.速度最小点是C点C.m从A到B做减速运动D.m从B到A做减速运动【答案】 C5.太阳系有八大行星,八大行星离地球的远近不同,绕太阳运转的周期也不相同.下列能反映周期与轨道半径关系的图象中正确的是( )【解析】由开普勒第三定律知R3T2=k,所以R3=kT2,D正确.【答案】 D6.宇宙飞船进入一个围绕太阳运动的近乎圆形的轨道上运动,如果轨道半径是地球轨道半径的9倍,那么宇宙飞船绕太阳运行的周期是( )A.3年B.9年C.27年D.81年【解析】根据开普勒第三定律R3地T2地=r3船T2船,得T船=27年.【答案】 C。
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题组一 对开普勒三定律的理解 1.下列说法都是“日心说”的观点,现在看来其中正确的是( ) A.宇宙的中心是太阳,所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动 B.地球是绕太阳运动的行星,月球是绕地球运动的卫星,它绕地球做匀速圆周运动,同时还跟地球一起绕太阳运动 C.天体不动,是因为地球每天自西向东自转一周,造成天体每天东升西落的现象 D.与日地距离相比,其他恒星离地球十分遥远,比日地间距离大得多 解析:太阳不是宇宙的中心,只是太阳系的中心天体,行星做的也不是匀速圆周运动,A错误。恒星是宇宙中的主要天体,宇宙中可观察到的恒星大约有1012颗,太阳是离地球最近的一颗恒星,所有的恒星都在宇宙中高速运动着。月球绕地球运动的轨道也不是圆,故B、C错误,D正确。 答案:D 2.(多选)关于开普勒行星运动的公式=k,以下理解正确的是( )𝑎3𝑇2
A.k是一个与行星无关的量
B.T表示行星运动的自转周期 C.T表示行星运动的公转周期 D.若地球绕太阳运转轨道的半长轴为a地,周期为T地;月球绕地球运转轨道的半长轴为a月,周期为T月。则𝑎地3𝑇地2=𝑎月
3
𝑇月
2
解析:开普勒行星运动公式=k中的T是指行星的公转周期而不是自转周期,其中k是由中心天体决定的,不同的中心天体k值不同。故选项A、C正确。𝑎3𝑇2
答案:AC 页码 / 总页数
3.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示,F1和F2是椭圆轨道的两个焦点,行星在A点的速率比在B点的大,则太阳位于( )
A.F2 B.A C.F1 D.B 解析:根据开普勒第一定律可知太阳处在椭圆的一个焦点上,根据开普勒第二定律:太阳和行星的连线在相等时间内扫过相等的面积,又因为行星在A点的速率比在B点大,所以太阳位于F2点。 答案:A 4.行星绕恒星运动时,其运行周期T的二次方与运行轨道半径R的三次方的比值取决于( ) A.行星质量 B.恒星质量 C.与行星和恒星的质量均无关 D.与恒星的质量及行星的运行速率有关 解析:由开普勒第三定律可知与行星无关,仅由恒星决定,故应选B。𝑇2𝑅3
答案:B
题组二 开普勒三定律的应用 5.(多选)天文学家有这样一个大胆推测:地球有一个从未谋面的“兄弟”,其运行轨道就在地球的运行轨道上,也就是说从地球上看,这个“地球兄弟”永远在太阳的背面与地球捉迷藏,所以人类一直未能发现它。由以上信息可以确定这颗行星的(设地球的公转周期、轨道半径、平均密度、自转周期为已知)( ) A.公转周期 B.平均密度 页码 / 总页数
C.轨道半径 D.自转周期 解析:由于其运行轨道与地球运行轨道相同,所以轨道半径与地球的轨道半径相同,C选项正确;由开普勒第三定律=k可知,其围绕太阳运转的公转周期也可以确定,A选项正确。𝑇2𝑅3
答案:AC
6.宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道上运动,若轨道半径是地球轨道半径的9倍,则宇宙飞船绕太阳运行的周期是( ) A.3年 B.9年 C.27年 D.81年
解析:由开普勒第三定律可知,所以年=27年。𝑅13𝑇12=𝑅23𝑇22𝑇1𝑇2=√𝑅13√𝑅23=√931
答案:C 7.
地球的公转轨道接近圆,但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷曾经在1662年跟踪过一颗彗星,他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍,并预言这颗彗星将每隔一定时间就会再次出现。这颗彗星最近出现的时间是1986年,它下次飞近地球大致是哪一年( ) A.2042年 B.2052年 C.2062年 D.2072年 解析:根据开普勒第三定律有=76,又T地=1年,所以T彗=76年,彗星下
次飞近地球的大致年份是2062年。𝑇彗𝑇地=(𝑅彗
𝑅地
)32
答案:C 页码 / 总页数
8. 如图所示为地球绕太阳运行示意图,图中椭圆表示地球公转轨道,C、Q、X、D分别表示中国农历节气中的春分、秋分、夏至、冬至时地 球所在位置,试说明一年之内秋冬两季比春夏两季要少几天的原因。 解析:地球绕日运行时,对北半球的观察者而言,在冬天经过近日点,夏天经过远日点,由开普勒第二定律可知,地球在冬天比在夏天运动得快一些,因此春夏部分比秋冬部分要长一些。从题图看出,春分到秋分的春夏两季日地连线所扫过的面积比从秋分到次年春分的秋冬两季日地连线所扫过的面积大,即春夏两季比秋冬两季长一些。一年之内,春夏两季共186天,而秋冬两季只有179天。 答案:见解析
(建议用时:30分钟) 1.关于日心说被人们所接受的原因,下列说法正确的是( ) A.以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题 B.以太阳为中心,许多问题都可以解决,行星运动的描述也变得简单了 C.太阳是围绕地球旋转的 D.太阳总是从东面升起,从西面落下 解析:托勒密的地心说可以解释行星的逆行问题,但非常复杂,缺少简洁性,而简洁性正是物理学所追求的,哥白尼的日心说当时之所以能被人们所接受,正是因为这一点。要结合当时历史事实来判断。 页码 / 总页数
答案:B 2.如图所示是行星m绕恒星M运行情况的示意图,下列说法中正确的是 ( ) A.速度最大点是B点 B.速度最小点是C点 C.m从A到B是做减速运动 D.m从B到A是做减速运动 解析:因恒星M与行星m的连线在相同时间内扫过的面积相同,而BM最长,故B点是轨道的最远点,所以B点速度最小,则A、B错误;从A到B,行星m到恒星M的距离变大,则m从A到B是做减速运动,从B到A是做加速运动,故C正确,D错误。 答案:C 3.关于天体的运动,以下说法正确的是( ) A.天体的运动与地面上物体的运动遵循不同的规律 B.天体的运动是最完美、和谐的匀速圆周运动 C.太阳从东边升起,从西边落下,所以太阳绕地球运动 D.太阳系中所有行星都绕太阳运动 解析:天体的运动与地面上的物体的运动遵循相同的规律;天体的运动,特别是太阳系中的八大行星绕太阳运行的轨道都是椭圆,而非圆周;太阳的东升西落是由地球自转引起的。 答案:D 页码 / 总页数
4.如图所示是“九星连珠”的示意图。若太阳系八大行星公转轨道可近似看作圆轨道,地球与太阳之间平均距离约为1.5亿千米,结合下表可知,火星与太阳之间的平均距离约为( )
水星 金星 地球 火星 木星 土星 公转周 期(年)
0.241 0.615 1.0 1.88 11.86 29.5
A.1.2亿千米 B.2.3亿千米 C.4.6亿千米 D.6.9亿千米 解析:由题表中知T地=1年,T火=1.88年,由得,r火=≈2.3亿千米,故
B正确。𝑟地
3
𝑇地2=𝑟火3𝑇火2√T火2r地3T地
2
3
答案:B 5.某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球绕地球轨道半径的,则此卫星运行的周期大约是( )13
A.1~4天之间 B.4~8天之间
C.8~16天之间 D.16~20天之间 解析:由开普勒第三定律=k可得,而T2≈27 d,则T1≈5.2 d,故B正
确。𝑅3𝑇2𝑇1𝑇2=√𝑅13𝑅23=√127=13√3
答案:B 页码 / 总页数
6.两颗行星的质量分别为m1和m2,绕太阳运行的轨道半长轴分别为r1和r2,则它们的公转周期之比为( ) A. B.√
𝑟1𝑟2𝑟1
3
𝑟2
3
C. D.无法确定√
𝑟1
3
𝑟2
3
解析:由开普勒第三定律可知,解得,故C正确。𝑟13𝑇12=𝑟23𝑇22𝑇1𝑇2=√𝑟1
3
𝑟2
3
答案:C 7.(多选)把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周,由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得 ( ) A.火星和地球的质量之比 B.火星和太阳的质量之比 C.火星和地球到太阳的距离之比 D.火星和地球绕太阳运行速度的大小之比 解析:由于火星和地球均绕太阳做匀速圆周运动,由开普勒第三定律,=k,k为常量,又v=,则可知火星和地球到太阳的距离之比和运行速度大小之比,所以C、D选项正确。𝑎3𝑇22π𝑅𝑇
答案:CD
8.某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆。每过N年,该行星会运动到日地连线的延长线上,如图所示。该行星与地球的公转半径之比为 ( )