3.1天体运动 课时作业（Word版含解析）

2021-2022学年教科版（2019）必修第二册
3.1天体运动 课时作业（解析版）
1．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。下列反映公转周期与行星轨道半长轴的关系图像中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
2．如图所示，土星和火星都在围绕太阳公转，根据开普勒行星运动定律可知（　　）
A．土星远离太阳的过程中，它的速度将增大
B．土星和火星绕太阳的运动是匀速圆周运动
C．土星比火星的公转周期大
D．土星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大
3．如图所示，焦点为F1和F2的椭圆表示火星绕太阳运行的轨道，已知火星运行到A点的速率比运行到B点的速率大，则根据开普勒定律可知，太阳应位于（　　）
A．A处 B．B处
C．F1处 D．F2处
4．关于行星绕太阳的运动，下列说法中不正确的是（　　）
A．行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点所受到的引力较大，在远日点所受到的引力较小
B．行星绕太阳运动时，太阳位于椭圆轨道的中心
C．行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点的速度较大，在远日点的速度较小
D．绕太阳运动的所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期二次方的比值都相等
5．开普勒第三定律对行星绕恒星做匀速圆周运动同样成立，即它的轨道半径r的三次方与运行周期T的二次方的比为常数，则常数的大小（　　）
A．只与行星有关 B．与恒星和行星有关
C．只与恒星有关 D．是一个与恒星和行星都无关的常数
6．开普勒用三句话概括了第谷积累的数千个观测数据，展示了行星运动的规律性。这三句话概括的主要内容是指（　　）
A．牛顿后来总结归纳的万有引力定律
B．牛顿后来总结归纳的牛顿三大定律
C．开普勒关于行星运动的三大定律
D．开普勒总结的太阳对于行星的引力与行星对于太阳的引力大小相等
7．许多科学家在物理学的发展过程中做出了重要贡献，下列叙述错误的是（　　）
A．开普勒首先指出了行星绕太阳运动的轨道不是圆，而是椭圆
B．海王星是人们根据万有引力定律计算出其轨道后才发现的，被称为“笔尖下发现的行星”
C．开普勒总结出了行星运动的规律，并发现了万有引力定律
D．卡文迪什第一次在实验室里测出了万有引力常量G，被称为“第一个称出地球质量的人”
8．一颗小行星环绕太阳做匀速圆周运动，其轨道半径是地球公转半径的4倍，则这颗小行星的运转周期是（　　）
A．1年 B．4年 C．6年 D．8年
9．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．F1 B．F2 C．A D．B
10．关于行星的运动，下列说法正确的是（　　）
A．所有行星的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的中心
B．相同时间内，火星与太阳的连线扫过的面积与地球与太阳的连线扫过的面积相等
C．哈雷彗星运动轨迹的半长轴比地球大，所以哈雷彗星绕太阳运动的周期比地球大
D．地球绕太阳在椭圆轨道上运行，万有引力对它不做功
11．2006年8月24日，国际天文学联合会大会投票，通过了新的行星定义，冥王星被排除在太阳系大行星行列之外，太阳系的大行星数量由九颗减为八颗。若将八大行星绕太阳运行的轨迹粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径如下表所示，从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近（ ）
行星名称 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星
星球半径 2.44 6.05 6.37 3.39 69.8 58.2 23.7 22.4
轨道半径 0.579 1.08 1.50 2.28 7.78 14.3 28.7 45.0
A．80年 B．120年 C．164年 D．200年
12．利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍，假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为（ ）
A．1h B．4h C．8h D．16h
13．下列关于行星运动的说法，不正确的是
A．行星轨道的半长轴越长，自转周期就越长
B．行星轨道的半长轴越长，公转周期就越长
C．水星轨道的半长轴最短，公转周期就最长
D．海王星离太阳“最远”，公转周期就最长
14．下列对物理学发展史的表述，其中观点正确的是
A．伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去
B．牛顿发现了万有引力，总结得出了万有引力定律，并用实验测出了万有引力常数
C．牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动
D．胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比
15．目前美国宇航局和欧洲空间局正在推进LISA激光干涉空间天线计划，欧洲航天局计划在2034年发射更先进的引力波天文台，进一步激发起世界各国探索宇宙的热情。如图所示为一恒星系统的示意图，A、B、C为该星系的3颗行星，在同一平面内环绕中央恒星O近似做圆周运动，其中A、B两行星的质量较大，离恒星较近，C质量较小，离恒星较远。天文学家观测得到A、B、C三行星运动的轨道半径分别为：：=1：4：16，其中C行星的公转周期为T。并观测发现，中心恒星实际也有周期性振动，天文学家认为形成这种现象的原因可能是A、B的万有引力引起中心恒星的振动，则由此可推知恒星的振动周期可能为
A． B． C． D．
16．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多少？
参考答案
1．D
【详解】
根据开普勒第三定律＝k知
r3＝kT2
故选D。
2．C
【详解】
A．土星远离太阳的过程中，引力对它做负功，速度将减小，A错误；
B．土星和火星绕太阳的运动是椭圆轨道运动，不是匀速圆周运动，B错误；
C．土星的半长轴较长，据可知，土星的公转周期大，C正确；
D．据开普勒第二定律可知，土星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐相同，D错误。
故选C。
3．D
【详解】
根据开普勒第一定律可知，太阳位于椭圆轨道的焦点位置；根据开普勒第二定律可知，距离太阳越近的位置速率越大，则太阳应位于F2位置。
故选D。
4．B
【详解】
A．行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点所受到的引力较大，在远日点所受到的引力较小，选项A正确，不符合题意；
B．根据开普勒第一定律，行星绕太阳运动时，太阳位于椭圆轨道的焦点上，选项B错误，符合题意；
C．根据开普勒第二定律，行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点的速度较大，在远日点的速度较小，选项C正确，不符合题意；
D．所有绕太阳运动的行星的中心天体都是太阳，根据开普勒第三定律，绕太阳运动的所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期二次方的比值都相等，选项D正确，不符合题意；
故选B。
5．C
【详解】
根据
可得
则该常数只与恒星有关。
故选C。
6．C
【详解】
开普勒用三句话概括了第谷积累的数千个观测数据，展示了行星运动的规律性。这三句话概括的主要内容是指开普勒关于行星运动的三大定律，故C正确，ABD错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．开普勒首先指出了行星绕太阳运动的轨道不是圆，而是椭圆，A正确；
B．海王星是人们根据万有引力定律计算出其轨道后才发现的，被称为“笔尖下发现的行星”，B正确。
C．万有引力定律是牛顿发现的，C错误；
D．卡文迪什第一次在实验室里测出了万有引力常量G，被称为“第一个称出地球质量的人”，D正确。
故错误的选C。
8．D
【详解】
根据
解得.
故选D。
9．B
【详解】
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的面积相同，可知，行星在近日点的速率大于远日点速率，所以A点是近日点，故太阳位于F2，故ACD错误，B正确。
故选B。
10．C
【详解】
A．根据开普勒第一定律可知，每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点上，故A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，故B错误；
C．由开普勒第三定律可知，哈雷彗星运动轨迹的半长轴比地球的大，所以哈雷彗星绕太阳运动的周期比地球的大，故C正确；
D．地球绕太阳在椭圆轨道上运行，万有引力方向与速度方向不垂直，则万有引力对它做功，故D错误。
故选C。
11．C
【详解】
设海王星绕太阳运行的平均轨道半径为，周期为，地球绕太阳公转的轨道半径为，周期为（年）由开普勒第三定律知
故
年
故C正确，ABD错误。
故选C。
12．B
【详解】
设地球的半径为R，周期T=24h，地球自转周期最小时，三颗同步卫星的位置如图所示
所以此时同步卫星的半径
r1=2R
由开普勒第三定律得
可得
故选B。
13．AC
【解析】
【详解】
AB. 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．其表达式，行星轨道的半长轴越长，公转周期就越长．故A错误，B正确；
C. 水星轨道的半长轴最短，公转周期就最短，故C错误；
D. 海王星离太阳“最远”， 半长轴越长，公转周期就最长，故D正确；
本题选择错误答案，故选AC.
14．ACD
【详解】
试题分析：伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去，选项A正确；牛顿发现了万有引力，总结得出了万有引力定律，卡文迪许用实验测出了万有引力常数，选项B错误；牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动，选项C正确；胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比，选项D正确．
考点：物理学史
【名师点睛】此题关于物理学发展史，属于识记内容．
15．AB
【详解】
由开普勒第三定律，求得
分两种情况：如果行星A、B同方向旋转，有
解得
；
如果行星A、B反方向旋转，有
解得
A．，与结论相符，选项A正确；
B．，与结论相符，选项B正确；
C．，与结论不相符，选项C错误；
D．，与结论不相符，选项D错误；
故选AB.
16．27年
【详解】
宇宙飞船和地球绕太阳公转，根据开普勒第三定律可知
解得