3.1天体运动 课时练（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第二册
3.1天体运动 课时练（解析版）
1．关于天体的运动，下列说法正确的是（　　）
A．日心说是哥白尼提出的，观点是行星绕太阳做椭圆运动
B．开普勒第一定律认为：行星绕太阳运动时太阳在轨道的中心
C．k=中r代表轨道半长轴，T代表公转周期，比值k只与中心天体有关
D．行星绕太阳运动时，所有行星都在同一轨道上
2．下面叙述符合物理学史实的是（　　）
A．伽利略通过理想实验总结出了惯性定律
B．亚里士多德发现忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快
C．开普勒通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律
D．牛顿发现了万有引力定律并测出了引力常量
3．下列关于开普勒对行星运动规律的认识的说法正确的是（　　）
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
C．所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同
D．所有行星运行的线速度不变
4．如图所示，某卫星绕行星沿椭圆轨道运行，图中S1、S2两部分阴影面积大小相等。则下列关于卫星运动的说法正确的是（　　）
A．卫星在b点的速率等于在d的速率
B．卫星在b点的速率小于在d的速率
C．卫星从a到b的运行时间大于从c到d的运行时间
D．卫星从a到b的运行时间等于从c到d的运行时间
5．关于对开普勒第三定律=k的理解，以下说法中正确的是（　　）
A．T表示行星运动的自转周期
B．k值只与中心天体有关，与行星无关
C．该定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕行星的运动
D．若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R1，周期为T1，月球绕地球运转轨道的半长轴为R2，周期为T2，则
6．有关人类对行星运动规律的认识，下列说法正确的是：
A．哥白尼被宗教裁判所烧死在罗马的鲜花广场
B．开普勒对行星运动提出了自己的观点，其基础仍然是地心说
C．对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积
D．所有行星的轨道的半长轴跟它的公转周期的比值相等
7．关于开普勒行星运动的公式,以下理解正确的是( )
A．是一个与行星有关的常量
B．表示行星运动的公转周期
C．表示行星运动的自转周期
D．若地球绕太阳运转轨道的半长轴为,周期为;月球绕地球运转轨道的半长轴为,周期为,则有
8．对于开普勒第一定律的理解，下列说法中正确的是（　　）
A．某一行星绕太阳运转的轨道始终在一个固定的平面内
B．某一行星绕太阳运转的轨道不一定总在一个固定的平面内
C．在行星绕太阳运转一周的时间内，它离太阳的距离保持不变
D．在行星绕太阳运转一周的时间内，太阳始终在行星轨道的中心点上
9．如图所示，甲、乙两颗卫星绕地球做同向圆周运动，已知甲卫星的周期为N小时，每过9N小时，乙卫星都要运动到与甲卫星同居于地球一侧且三者共线的位置上，则甲、乙两颗卫星的线速度之比为（　　）
A． B． C． D．
10．如图是太阳系的部分行星围绕太阳运动的示意图，关于地球、土星围绕太阳运动的说法正确的是（　　）
A．它们围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆轨道的中心
B．它们与太阳的连线在相等时间内扫过的面积都相等
C．它们轨道半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值仅与太阳的质量有关
D．它们轨道半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值不仅与太阳的质量有关，还与它们各自的质量有关
11．太阳系中某行星A运行的轨道半径为R,周期为T,但科学家在观测中发现,其实际运行的轨道与圆轨道存在一些偏离,且每隔时间t发生一次最大的偏离,天文学家认为形成这种现象的可能原因是A外侧还存在着一颗未知行星B,它对A的万有引力引起A行星轨道的偏离,假设其运行轨道与A在同一平面内,且与A的绕行方向相同,由此可推测未知行星B绕太阳运行的圆轨道半径为( )
A．
B．
C．
D．
12．如图所示是质量为m的地球绕质量为M的太阳运动情况的示意图，下述不正确的是（　　）
A．m与M的连线在相同时间内扫过面积相等
B．地球的轨道为椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上
C．m轨道半长轴R与其自转周期T的关系为：，其中k由m与M共同决定
D．m在B点的速度小于在A点的速度
13．如图所示，一卫星绕地球运动，图中虚线为卫星的运行轨迹，A、B、C、D是轨迹上的四个位置，其中A距离地球最近，C距离地球最远．下列说法中正确的是(　　)
A．卫星在A点的速度最大
B．卫星在C点的速度最大
C．卫星在A点的加速度最大
D．卫星在C点的加速度最大
14．据报道，研究人员从美国国家航天局“开普勒”望远镜发现的1235颗潜在类地行星中选出86颗，作为寻找外星生命踪迹的观测对象.关于这86颗可能栖息生命的类地行星的运动，以下说法正确的是（ ）
A．所有行星都绕太阳做匀速圆周运动
B．所有行星都绕太阳做椭圆运动，太阳处在运动轨道公共的一个焦点上
C．任一行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积都相等
D．所有行星的轨道半长轴的二次方跟它的公转周期的三次方的比值都相等
15．2018年12月8日2时23分,“嫦娥四号”探测器在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭成功发射．2019年1月3日10时26分，嫦娥四号成功着陆在月球背面南极—艾特肯盆地冯.卡门撞击坑的预选着陆区,“玉兔二号”月球车则于22时22分到达月面开始巡视探测．如图所示,“嫦娥四号”从距月面高度为100km的环月圆轨道I上的P点实施变轨,进入近月点为15km的椭圆轨道Ⅱ,由近月点Q落月．关于“嫦娥四号”下列说法正确的是( )
A．沿轨道I运动至P时,需制动减速才能进入轨道Ⅱ
B．沿轨道Ⅱ运行的周期大于沿轨道I运行的周期
C．沿轨道Ⅱ正常运行时,在P点的加速度小于在Q点的加速度
D．在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程中,万有引力对其做正功,它的动能增加,引力势能减小,机械能增加
16．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。
17．如图所示，飞船沿半径为R的圆周围绕着地球运动，其运行周期为T.如果飞船沿椭圆轨道运行，直至要下落返回地面，可在轨道的某一点A处将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心O为焦点的椭圆轨道运动，轨道与地球表面相切于B点．求飞船由A点到B点的时间．(图中R0是地球半径)
参考答案
1．C
【详解】
A．哥白尼提出“日心说”，认为行星绕太阳做匀速圆周运动，故A错误；
B．开普勒第一定律认为：行星绕太阳运动时太阳在椭圆轨道的一个焦点上，故B错误；
C．开普勒第三定律的公式中r代表轨道半长轴，T代表公转周期，比值k只与中心天体有关，故C正确；
D．行星绕太阳运动时，所有行星都在不同轨道上，故D错误。
故选C。
2．C
【分析】
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．
【详解】
A项：牛顿总结出了惯性定律．故A错误；
B项：伽利略发现忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快，故B错误；
C项：开普勒通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律，故C正确；
D项：牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量，故D错误．
故选C．
【点睛】
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
3．A
【详解】
A. 根据开普勒第一定律，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，A正确；
B. 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆而不是圆，B错误；
C. 根据开普勒第三定律，所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等，C错误；
D. 根据开普勒第二定律可知，行星都是在靠近太阳时速度变大，在远离太阳时速度变小，而且线速度方向也在不停改变，D错误。
故选A。
【点睛】
考查了开普勒的三个定律。第一定律，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，第二定律，所有行星绕太阳运动，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，第三定律，所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等。
4．D
【详解】
AB．卫星绕行星沿椭圆轨道运行，根据开普勒第二定律，在b点时离行星近，在d点时离行星远，则卫星在b点的速率大于在d的速率，AB错误；
CD．根据开普勒第二定律知，S1、S2两部分阴影面积大小相等，则卫星从a到b的运行时间等于从c到d的时间， C错误D正确。
故选D。
5．B
【详解】
A．T表示行星的公转周期，不是自转周期，故A错误；
B．k是一个与行星无关的量，k与中心星体的质量有关，所以B正确；
C．开普勒运动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，所以C错误；
D．地球绕太阳转动，而月球绕地球转动，二者不是同一中心天体，故对应的k不同，故
故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A. 布鲁诺被宗教裁判所烧死在罗马的鲜花广场，故A错误；
B. 开普勒对行星运动提出了自己的观点，其基础仍然是日心说，故B错误；
C. 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的时间内扫过相等的面积，故C正确；
D. 根据开普勒第三定律，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比值相等，故D错误．
7．B
【解析】
【详解】
A．结合万有引力定律可知，k是一个与行星无关的常量，与恒星的质量有关，故A错误；
BC．T代表行星运动的公转周期，故B正确，C错误；
D．公式中的k是与中心天体质量有关的，中心天体不一样，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，k值是不一样的．故D错误．
故选B．
8．A
【详解】
AB．在行星绕太阳运动一周的时间内，绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内，B错误A正确；
CD．根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，所以在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是不断变化的，CD错误。
故选A。
9．A
【详解】
由
T1=N
解得
根据开普勒定律
线速度
则
故选A。
10．C
【详解】
A．根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上，所以A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，对于同一颗行星，它们与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等。对于不同的行星，扫过的面积不相等，所以B错误；
CD．对于绕太阳运动的行星来说，由牛顿第二定律可知
则行星运动的周期为
所以可知，所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值仅与太阳的质量有关，所以C正确，D错误。
故选C。
11．C
【分析】
A、B相距最近时，B对A的影响最大，且每隔时间t发生一次最大的偏离，先根据多转动一圈时间为t，求出卫星的周期；然后再根据开普勒第三定律解得轨道半径.
【详解】
由题意可知：A、B相距最近时，B对A的影响最大，且每隔时间t发生一次最大的偏离，说明A、B相距最近，设B行星的周期为T0，未知行星B绕太阳运行的圆轨道半径为R0，则有,解得：；据开普勒第三定律：，得；故选C.
【点睛】
本题关键抓住两行星发生最大偏离的条件是转动角度相差2π，进行列式，并要掌握开普勒第三定律研究周期和轨道半径的关系.
12．C
【详解】
A．根据开普勒第二定律可知，m与M的连线在相同时间内扫过面积相等，故A正确；
B．根据开普勒第一定律可知，地球的轨道为椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，故B正确；
C．根据开普勒第三定律可知，m轨道半长轴R与其公转周期T的关系为，其中k与中心天体有关，故C错误；
D．m从A运动到B万有引力做负功，速度减小，则m在B点的速度小于在A点的速度，故D正确。
本题选不正确的，故选C。
13．AC
【详解】
AB．A点为近地点，C点为远地点，所以A点速度最大，A正确B错误
CD．A点为近地点，C点为远地点，根据万有引力定律可知，卫星在A点的加速度最大，C正确D错误
14．BC
【详解】
A．根据开普勒第一定律可知：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，故A错误；
B．根据开普勒第一定律可知：所有的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，故B正确；
C．根据开普勒第二定律可知：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，故C正确；
D．根据开普勒第三定律可知：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，故D错误．
故选BC.
15．AC
【详解】
在轨道I上的P点，嫦娥四号做圆周运动，万有引力等于向心力，在轨道Ⅱ上的P点，卫星做近心运动，万有引力大于向心力，可知沿轨道I运动至P时，需制动减速才能进入轨道Ⅱ，A正确．根据开普勒第三定律得：，由于轨道Ⅱ的半长轴小于轨道I的半径，则嫦娥四号沿轨道Ⅱ运行的周期小于沿轨道I运行的周期，B错误．根据牛顿第二定律得：，P点距离月心的距离大于Q点距离月心的距离，则P点的加速度小于Q点的加速度，C正确．在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程中，万有引力对其做正功，根据动能定理知，动能增加，引力势能减小，由于只有万有引力做功，机械能守恒，D错误．
16．T
【详解】
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椭圆轨道运动周期的一半，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
解得
所以飞船由A点到B点所需要的时间为
17．
【详解】
设飞船的椭圆轨道的半长轴为a，由图可知
设飞船沿椭圆轨道运行的周期为T′，由开普勒第三定律得：
飞船从A到B的时间t＝
由以上三式求解得