7.1 行星的运动 同步练习-2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册 (word含答案)
文档属性
| 名称 | 7.1 行星的运动 同步练习-2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册 (word含答案) |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 739.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-10-11 07:31:17 | ||
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文档简介
第七章 万有引力与宇宙航行
1.行星的运动
1．关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是( )
A．开普勒在牛顿运动定律的基础上，导出了行星运动的规律
B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
2.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．B B．F1
C．A D．F2
3．开普勒行星运动定律为万有引力定律的发现奠定了基础，根据开普勒定律可知，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＝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(或卫星)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＝k，它是可以在实验室中得到证明的
4．以下关于开普勒行星运动的公式＝k的理解正确的是( )
A．k是一个与环绕天体有关的量
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＝
5．一恒星系统中，行星a绕恒星做圆周运动的公转周期是0.6年，行星b绕恒星做圆周运动的公转周期是1.9年，根据所学知识比较两行星到恒星的距离关系( )
A．行星a距离恒星近
B．行星b距离恒星近
C．行星a和行星b到恒星的距离一样
D．条件不足，无法比较
6．太阳系有八大行星，八大行星离太阳的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同。下列反映周期与轨道半径关系的图像中正确的是( )
A B C D
7．木星的公转周期约为12年，若把地球到太阳的距离作为1天文单位，则木星到太阳的距离约为( )
A．2天文单位 B．4天文单位
C．5天文单位 D．12天文单位
8．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va，则过近日点时的速率为( )
A．vb＝va B．vb＝va
C．vb＝va D．vb＝va
9．下列说法正确的是( )
A．地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他行星都绕地球运动
B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳转动
C．地球是绕太阳运动的一颗行星
D．日心说比地心说完美，因此哥白尼的日心说完全正确
10．下列说法正确的是( )
A．太阳系中的八大行星有各自的轨道焦点
B．行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向
C．行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直
D．太阳是静止不动的
11 ．如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中( )
A．海王星的运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比等于月球的运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比
B．海王星在Q点的角速度大于P点的角速度
C．从P到M所用时间大于T0
D．从P到Q阶段，速率逐渐变小
12．1781年，人们发现了太阳系中的第七颗行星——天王星，但是，它的运动轨迹有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差。有人认为是其轨道外侧还有未发现的行星影响其运动，后来据此发现了海王星。设从两行星离得最近时开始计时，到下一次两行星离得最近所经历的最短时间为t；设天王星的轨道半径为R，周期为T。忽略各行星之间的相互作用，那么海王星的轨道半径为( )
A．R B．eq \r(3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(t－T,t))))R
C．eq \r(3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(t,t－T))))R D．R
13．太阳系中的八大行星的轨道均可以近似看成圆轨道。下列四幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。图中坐标系的横轴是lg，纵轴是lg；这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径。T0和R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径。如图所示的四幅图中，正确的是( )
A B
C D
14．飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T。如果飞船要返回地面，可在轨道上某点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示。如果地球半径为R0，求飞船由A点运动到B点所需要的时间。
15．土星直径为119 300 km，是太阳系统中第二大行星，自转周期只需10 h 39 min，公转周期为29.4年，距离太阳1.432×109 km。土星最引人注目的是绕着其赤道的巨大光环。在地球上人们只需要一架小型望远镜就能清楚地看到光环，环的外沿直径约为274 000 km。请由上面提供的信息，估算地球距太阳有多远。(保留三位有效数字)
16．月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天。应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地多高时，人造地球卫星随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样？(R地＝6 400 km)
17．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轨道半径的18倍，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，请你根据开普勒行星运动第三定律(即＝k，其中T为行星绕太阳公转的周期，r为轨道的半长轴)估算。它下次飞近地球是哪一年？
参考解析
1 B [开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，但并没有找出其中的原因，A、C错误，B正确；万有引力定律是牛顿发现的，D错误。]
2 B [根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。行星在近日点速率大于在远日点速率，即A为近日点，B为远日点，太阳位于F1，故B正确。]
3 B [开普勒定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，故A错误；根据开普勒第一定律知，人造地球卫星的轨道是椭圆时，地球处在椭圆的一个焦点上，故B正确；开普勒第三定律＝k中的k值只与中心天体有关，与绕中心天体运动的行星(或卫星)无关，故C错误；开普勒第三定律是通过观测到的数据研究归纳出来的，不能在实验室中得到证明，故D错误。]
4 C [公式＝k中的k与中心天体有关，与环绕天体无关，中心天体不一样时，k值不一样，地球公转的中心天体是太阳，月球公转的中心天体是地球，故A、D错误。T表示行星运动的公转周期，故B错误，C正确。]
5 A [根据开普勒第三定律＝可知ra＜rb，故A正确。]
6 D [由开普勒第三定律知＝k，所以R3＝kT2，D正确。]
7 C [木星、地球都环绕太阳沿椭圆轨道运动，近似计算时可当成圆轨道处理，因此它们到太阳的距离可当成是绕太阳公转的轨道半径，根据开普勒第三定律得＝，r木＝·r地≈5天文单位，C正确。]
8 C [如图所示，A、B分别为远日点、近日点，由开普勒第二定律，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积可知，取足够短的时间Δt，则avaΔt＝bvbΔt，所以vb＝va。]
9 C [日心说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，但太阳并不是静止不动的。地心说是以地球为参考系来研究太阳及其他星体的运动，这样其他行星的运动形式非常复杂，不便于描述和研究，地球和太阳都不是宇宙的中心，故C正确。]
10 B [太阳系中八大行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，而太阳位于八大行星椭圆轨道的一个共同焦点上，故A错误；行星的运动轨道为椭圆，即行星做曲线运动，速度方向沿轨道的切线方向，故B正确；椭圆上某点的切线并不一定垂直于此点与焦点的连线，故C错误；太阳并非静止，它围绕银河系的中心不断转动，故D错误。]
11 D [海王星运行围绕的中心天体是太阳，而月球运行围绕的中心天体是地球，中心天体不同，运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比就不同，故A错误；由开普勒第二定律(面积定律)和角速度的定义ω＝知，海王星在Q点的角速度小于P点的角速度，故B错误；海王星在PM段的速度大小大于MQ段的速度大小，则PM段的时间小于MQ段的时间，所以海王星从P到M所用的时间小于，故C错误；由开普勒第二定律(面积定律)知，海王星从近日点P到远日点Q阶段，速率逐渐变小，故D正确。]
12 C [由题意可知：海王星与天王星相距最近时，对天体运行的影响最大，且每隔时间t发生一次。设海王星的周期为T′，轨道半径为R′，则有t＝2π，且＝，联立解得R′＝eq \r(3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(t,t－T))))R。]
13 B [根据开普勒第三定律，公转周期的二次方与轨道半径的三次方成正比，可知R3＝kT2，R＝kT，两式相除后取对数，得lg＝lg，整理得3lg＝2lg。]
14 [答案]
[解析] 飞船沿椭圆轨道返回地面，由题图可知，飞船由A点到B点所需要的时间刚好是沿图中整个椭圆运动周期的一半，椭圆轨道的半长轴为，设飞船沿椭圆轨道运动的周期为T′。
根据开普勒第三定律有＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(R＋R0,2))),T′2)，
解得T′＝Teq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(R＋R0,2R))))＝。
所以飞船由A点到B点所需要的时间为
t＝＝。
15[答案] 1.50×108 km
[解析] 根据开普勒第三定律有：＝k，k只与太阳质量有关。则＝，其中T为公转周期，R为行星到太阳的距离。代入数值得：＝，解得R地≈1.50×1011 m＝1.50×108 km。
16[答案] 3.63×104 km
[解析] 月球和人造地球卫星都环绕地球运动，故可用开普勒第三定律求解。当人造地球卫星相对地球不动时，则人造地球卫星的周期同地球自转周期相等。
设人造地球卫星轨道半径为R、周期为T。
根据题意知月球轨道半径为60R地，周期为T0＝27天，则有：＝。整理得：
R＝×60R地＝eq \r(3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,27))))×60R地＝6.67R地
卫星离地高度H＝R－R地＝5.67R地＝
5.67×6 400 km＝3.63×104 km。
17[答案] 2062年
[解析] 由＝k，其中T为行星绕太阳公转的周期，r为轨道的半长轴，k是对太阳系中的任何行星都适用的常量。可以根据已知条件列方程求解。
将地球的公转轨道近似成圆形轨道，其周期为T1，半径为r1；哈雷彗星的周期为T2，轨道半长轴为r2，则根据开普勒第三定律有：＝
因为r2＝18r1，地球公转周期为1年，所以可知哈雷彗星的周期为T2＝×T1≈76.4年
所以它下次飞近地球是在2062年。
1.行星的运动
1．关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是( )
A．开普勒在牛顿运动定律的基础上，导出了行星运动的规律
B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
2.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．B B．F1
C．A D．F2
3．开普勒行星运动定律为万有引力定律的发现奠定了基础，根据开普勒定律可知，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＝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(或卫星)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＝k，它是可以在实验室中得到证明的
4．以下关于开普勒行星运动的公式＝k的理解正确的是( )
A．k是一个与环绕天体有关的量
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＝
5．一恒星系统中，行星a绕恒星做圆周运动的公转周期是0.6年，行星b绕恒星做圆周运动的公转周期是1.9年，根据所学知识比较两行星到恒星的距离关系( )
A．行星a距离恒星近
B．行星b距离恒星近
C．行星a和行星b到恒星的距离一样
D．条件不足，无法比较
6．太阳系有八大行星，八大行星离太阳的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同。下列反映周期与轨道半径关系的图像中正确的是( )
A B C D
7．木星的公转周期约为12年，若把地球到太阳的距离作为1天文单位，则木星到太阳的距离约为( )
A．2天文单位 B．4天文单位
C．5天文单位 D．12天文单位
8．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va，则过近日点时的速率为( )
A．vb＝va B．vb＝va
C．vb＝va D．vb＝va
9．下列说法正确的是( )
A．地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他行星都绕地球运动
B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳转动
C．地球是绕太阳运动的一颗行星
D．日心说比地心说完美，因此哥白尼的日心说完全正确
10．下列说法正确的是( )
A．太阳系中的八大行星有各自的轨道焦点
B．行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向
C．行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直
D．太阳是静止不动的
11 ．如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中( )
A．海王星的运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比等于月球的运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比
B．海王星在Q点的角速度大于P点的角速度
C．从P到M所用时间大于T0
D．从P到Q阶段，速率逐渐变小
12．1781年，人们发现了太阳系中的第七颗行星——天王星，但是，它的运动轨迹有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差。有人认为是其轨道外侧还有未发现的行星影响其运动，后来据此发现了海王星。设从两行星离得最近时开始计时，到下一次两行星离得最近所经历的最短时间为t；设天王星的轨道半径为R，周期为T。忽略各行星之间的相互作用，那么海王星的轨道半径为( )
A．R B．eq \r(3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(t－T,t))))R
C．eq \r(3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(t,t－T))))R D．R
13．太阳系中的八大行星的轨道均可以近似看成圆轨道。下列四幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。图中坐标系的横轴是lg，纵轴是lg；这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径。T0和R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径。如图所示的四幅图中，正确的是( )
A B
C D
14．飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T。如果飞船要返回地面，可在轨道上某点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示。如果地球半径为R0，求飞船由A点运动到B点所需要的时间。
15．土星直径为119 300 km，是太阳系统中第二大行星，自转周期只需10 h 39 min，公转周期为29.4年，距离太阳1.432×109 km。土星最引人注目的是绕着其赤道的巨大光环。在地球上人们只需要一架小型望远镜就能清楚地看到光环，环的外沿直径约为274 000 km。请由上面提供的信息，估算地球距太阳有多远。(保留三位有效数字)
16．月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天。应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地多高时，人造地球卫星随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样？(R地＝6 400 km)
17．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轨道半径的18倍，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，请你根据开普勒行星运动第三定律(即＝k，其中T为行星绕太阳公转的周期，r为轨道的半长轴)估算。它下次飞近地球是哪一年？
参考解析
1 B [开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，但并没有找出其中的原因，A、C错误，B正确；万有引力定律是牛顿发现的，D错误。]
2 B [根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。行星在近日点速率大于在远日点速率，即A为近日点，B为远日点，太阳位于F1，故B正确。]
3 B [开普勒定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，故A错误；根据开普勒第一定律知，人造地球卫星的轨道是椭圆时，地球处在椭圆的一个焦点上，故B正确；开普勒第三定律＝k中的k值只与中心天体有关，与绕中心天体运动的行星(或卫星)无关，故C错误；开普勒第三定律是通过观测到的数据研究归纳出来的，不能在实验室中得到证明，故D错误。]
4 C [公式＝k中的k与中心天体有关，与环绕天体无关，中心天体不一样时，k值不一样，地球公转的中心天体是太阳，月球公转的中心天体是地球，故A、D错误。T表示行星运动的公转周期，故B错误，C正确。]
5 A [根据开普勒第三定律＝可知ra＜rb，故A正确。]
6 D [由开普勒第三定律知＝k，所以R3＝kT2，D正确。]
7 C [木星、地球都环绕太阳沿椭圆轨道运动，近似计算时可当成圆轨道处理，因此它们到太阳的距离可当成是绕太阳公转的轨道半径，根据开普勒第三定律得＝，r木＝·r地≈5天文单位，C正确。]
8 C [如图所示，A、B分别为远日点、近日点，由开普勒第二定律，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积可知，取足够短的时间Δt，则avaΔt＝bvbΔt，所以vb＝va。]
9 C [日心说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，但太阳并不是静止不动的。地心说是以地球为参考系来研究太阳及其他星体的运动，这样其他行星的运动形式非常复杂，不便于描述和研究，地球和太阳都不是宇宙的中心，故C正确。]
10 B [太阳系中八大行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，而太阳位于八大行星椭圆轨道的一个共同焦点上，故A错误；行星的运动轨道为椭圆，即行星做曲线运动，速度方向沿轨道的切线方向，故B正确；椭圆上某点的切线并不一定垂直于此点与焦点的连线，故C错误；太阳并非静止，它围绕银河系的中心不断转动，故D错误。]
11 D [海王星运行围绕的中心天体是太阳，而月球运行围绕的中心天体是地球，中心天体不同，运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比就不同，故A错误；由开普勒第二定律(面积定律)和角速度的定义ω＝知，海王星在Q点的角速度小于P点的角速度，故B错误；海王星在PM段的速度大小大于MQ段的速度大小，则PM段的时间小于MQ段的时间，所以海王星从P到M所用的时间小于，故C错误；由开普勒第二定律(面积定律)知，海王星从近日点P到远日点Q阶段，速率逐渐变小，故D正确。]
12 C [由题意可知：海王星与天王星相距最近时，对天体运行的影响最大，且每隔时间t发生一次。设海王星的周期为T′，轨道半径为R′，则有t＝2π，且＝，联立解得R′＝eq \r(3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(t,t－T))))R。]
13 B [根据开普勒第三定律，公转周期的二次方与轨道半径的三次方成正比，可知R3＝kT2，R＝kT，两式相除后取对数，得lg＝lg，整理得3lg＝2lg。]
14 [答案]
[解析] 飞船沿椭圆轨道返回地面，由题图可知，飞船由A点到B点所需要的时间刚好是沿图中整个椭圆运动周期的一半，椭圆轨道的半长轴为，设飞船沿椭圆轨道运动的周期为T′。
根据开普勒第三定律有＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(R＋R0,2))),T′2)，
解得T′＝Teq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(R＋R0,2R))))＝。
所以飞船由A点到B点所需要的时间为
t＝＝。
15[答案] 1.50×108 km
[解析] 根据开普勒第三定律有：＝k，k只与太阳质量有关。则＝，其中T为公转周期，R为行星到太阳的距离。代入数值得：＝，解得R地≈1.50×1011 m＝1.50×108 km。
16[答案] 3.63×104 km
[解析] 月球和人造地球卫星都环绕地球运动，故可用开普勒第三定律求解。当人造地球卫星相对地球不动时，则人造地球卫星的周期同地球自转周期相等。
设人造地球卫星轨道半径为R、周期为T。
根据题意知月球轨道半径为60R地，周期为T0＝27天，则有：＝。整理得：
R＝×60R地＝eq \r(3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,27))))×60R地＝6.67R地
卫星离地高度H＝R－R地＝5.67R地＝
5.67×6 400 km＝3.63×104 km。
17[答案] 2062年
[解析] 由＝k，其中T为行星绕太阳公转的周期，r为轨道的半长轴，k是对太阳系中的任何行星都适用的常量。可以根据已知条件列方程求解。
将地球的公转轨道近似成圆形轨道，其周期为T1，半径为r1；哈雷彗星的周期为T2，轨道半长轴为r2，则根据开普勒第三定律有：＝
因为r2＝18r1，地球公转周期为1年，所以可知哈雷彗星的周期为T2＝×T1≈76.4年
所以它下次飞近地球是在2062年。