2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册3.1认识天体运动 课时作业(Word版含答案)

3.1认识天体运动 课时作业（解析版）
一、选择题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．开普勒在牛顿定律的基础上，总结出了行星运动的规律
B．牛顿发现了万有引力定律
C．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
D．地球对月球的引力大于月球对地球的引力
2．关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（ ）
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆的中心
B．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的中心
C．所有行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等
D．同一行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等
3．无线通信早已进入大众的日常生活，可是海上或深山中由于无法建立基站而通信困难，利用三颗对称分布的地球同步卫星，基本上可使地球上除两极附近外的任意两点之间实现实时通信。正常情况下地球同步卫星的轨道距地球表面的高度为地球半径的5.6倍，若降低通信卫星的高度，只要任意两颗卫星之间的连线不通过地球而直接连接就能实现实时通信，即通信卫星距地面的高度等于地球半径时，通信卫星的周期最小，取，则通信卫星的最小周期约为（　　）
A．1h B．4h C．8h D．16h
4．某行星绕恒星运行的椭圆轨道如图所示，E和F是椭圆的两个焦点，O是椭圆的中心，行星在B点的速度比在A点的速度大。则恒星位于（　　）
A．F点 B．A点 C．E点 D．O点
5．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
6．火星和地球围绕太阳旋转的轨道均为椭圆，火星轨道的半长轴比地球轨道的半长轴长，根据开普勒行星运动定律可知（　　）
A．火星自转周期比地球自转周期短
B．火星靠近太阳的过程中，速率增大
C．地球远离太阳的过程中，加速度增大
D．相等时间内，火星与太阳的连线扫过的面积等于地球与太阳的连线扫过的面积
7．某行星绕太阳运动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 点的速率大，则太阳位于（　　）
A．A B．B C．F1 D．F2
8．中国古代为区分季节有节气之说，如题图所示，从现代物理学可知，地球沿椭圆形轨道绕太阳运动所处四个位置，分别对应我国的四个节气。以下说法正确的是（　　）
A．地球做匀速椭圆轨道运动
B．太阳在椭圆的一个焦点上
C．冬至时地球公转速度最小
D．秋分时地球公转速度最大
9．一颗卫星绕地球做椭圆运动，如图所示，运动周期为T，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。B和D点是弧线ABC和ADC的中点。下列说法正确的是（　　）
A．卫星在C点的速度最大、加速度最小 B．卫星在C点的速度最小、加速度最大
C．卫星从A经D到C点的运动时间为 D．卫星从B经A到D点的运动时间为
10．如图所示，2020年7月21日发生土星冲日现象，土星冲日是指土星、地球和太阳几乎排列成一条直线的状态，地球位于太阳与土星之间。“冲日”前后，土星离地球最近，亮度也最高，是观测的最佳时机。地球和土星绕太阳公转的方向相同，轨道都可近似为圆轨道，地球一年绕太阳一周，土星约29.5年绕太阳一周。则（　　）
A．土星和地球的公转轨道半径之比约为
B．土星绕太阳公转的线速度大于地球绕太阳公转的线速度
C．土星“冲日”的现象下一次出现的时间是2021年7月21日
D．土星绕太阳公转的向心加速度大于地球绕太阳公转的向心加速度
11．物理必修二的P49页中介绍 ：亚当斯通过对行星“天王星”的长期观察发现，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。亚当斯认为形成这种现象的原因可能是天王星外侧还存在着一颗未知行星（后命名为海王星）对天王星的万有引力引起的。由于课本没有阐述其计算的原理，这极大的激发了射洪中学天文爱好社团同学的探索热情，通过集体研究，最终掌握了亚当斯当时的计算方法：设其（海王星）运动轨道与天王星在同一平面内，且与天王星的绕行方向相同，天王星的运行轨道半径为R，周期为T，并认为上述最大偏离间隔时间t就是两个行星相邻两次相距最近的时间间隔，并利用此三个物理量推导出了海王星绕太阳运行的圆轨道半径，则下述是海王星绕太阳运行的圆轨道半径表达式正确的是（　　）
A． B． C． D．
12．关于开普勒第三定律的公式=k，下列说法正确的是（　　）
A．公式只适用于绕太阳沿椭圆轨道运行的行星
B．公式适用于宇宙中所有围绕恒星运动的行星
C．式中的k值，对所有行星和卫星都相等
D．式中的k值，只与围绕的恒星有关
13．图示是行星m绕恒星M做椭圆运动的示意图，下列说法正确的是（　　）
A．恒星M位于该椭圆的一个焦点上的
B．恒星M位于该椭圆的中心
C．行星在A点时的速度最大
D．行星在C点时的速度最小
14．在探究太阳与行星间的引力的思考中，属于牛顿的猜想的是（　　）
A．使行星沿圆轨道运动，需要一个指向圆心的力，这个力就是太阳对行星的吸引力
B．行星运动的半径越大，其做圆周运动的运动周期越大
C．行星运动的轨道是一个椭圆
D．任何两个物体之间都存在太阳和行星之间存在的这种类型的引力
二、解答题
15．对于，，这三个等式来说，有的可以在实验室中验证，有的则不能，这个无法在实验室验证的规律是怎么得到的？
16．一颗轨道半径为R的人造地球卫星每天绕地球转8周．今欲发射一颗同步卫星，求同步卫星的轨道半径．
参考答案
1．B
【详解】
A．开普勒在第谷观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，故A错误；
B．牛顿发现了万有引力定律，故B正确；
C．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，故C错误；
D．地球对月球的引力等于月球对地球的引力，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】
AB．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，AB错误；
CD．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，C错误、D正确。
故选D。
3．B
【详解】
本题考查万有引力定律、开普勒第三定律、同步卫星，目的是考查学生的分析综合能力。如图所示，设地球的半径为R，同步卫星的周期T=24h，由开普勒第三定律
可得
故选B。
4．A
【详解】
行星绕恒星沿椭圆轨道运动，因为行星在B点的速度比在A点的速度大，说明B点是近点，A点是远点，则恒星位于F点。
故选A。
5．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。
6．B
【详解】
A．根据题中条件不能比较火星自转周期与地球自转周期的关系，选项A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，火星靠近太阳的过程中，引力做正功，则速率增大，选项B正确；
C．地球远离太阳的过程中，所受引力减小，则加速度减小，选项C错误；
D．火星绕太阳运转与地球绕太阳运转不是相同的轨道，则相等时间内，火星与太阳的连线扫过的面积不等于地球与太阳的连线扫过的面积，选项D错误。
故选B。
7．D
【详解】
根据开普勒第二定律，行星在 A 点的速率比在 B 点的速率大，则A 点是近日点，B点为远日点，则太阳是位于F2
故选D。
8．B
【详解】
A．地球在椭圆轨道上运动，根据开普勒第二定律可知，不可能做匀速椭圆运动，故A错误；
B．根据开普勒第一定律可知，太阳在椭圆的一个焦点上，故B正确；
CD．冬至时，地球在近日点，根据开普勒第二定律可知，公转速度最大，故CD错误。
故选B。
9．C
【详解】
AB.根据开普勒第二定律可推知，卫星在A点的速度最大，在C点的速度最小，根据牛顿第二定律和万有引力定律可知，卫星在A点的加速度最大，在C点的加速度最小，故AB错误；
CD.根据开普勒第二定律可推知，卫星从A经D到C点的运动时间为，卫星从B经A到D点的运动时间小于，故C正确，D错误。
故选C。
10．A
【详解】
A．根据开普勒第三定律可知，土星和地球的公转轨道半径之比约为
选项A正确；
B．根据
解得
可知土星绕太阳公转的线速度小于地球绕太阳公转的线速度，选项B错误；
C．已知：T地=1年，T土=29.5年，根据卫星追及原理可知
距下一次土星冲日所需时间
t≈1.03年
即土星“冲日”的现象下一次出现的时间是2021年7月21日之后，故C错误；
D．根据
可知，土星绕太阳公转的向心加速度小于地球绕太阳公转的向心加速度，D错误。
故选A。
11．D
【详解】
由题可知：海王星与天王星相距最近时，对天王星的影响最大，且每隔时间发生一次最大的偏离。设海王星的周期为，圆轨道半径为，则有
解得
根据开普勒三定律
解得
故选D。
12．BD
【详解】
AB．开普勒第三定律适用于宇宙中所有围绕恒星运动的行星，也适用于围绕行星运动的卫星，A错误，B正确。
CD．公式=k中的k值只与中心天体有关，对围绕同一中心天体运行的行星(或卫星)都相同，C错误，D正确。
故选BD。
13．AC
【详解】
AB．根据开普勒第一定律可知，恒星M位于椭圆的一个焦点上，故A正确，B错误；
CD．根据开普勒第二定律的推论可知，行星在远日点时的速度最小，在近日点时的速度最大，故C正确，D错误。
故选AC。
14．AD
【详解】
A．使行星沿圆或沿椭圆运动，都需要有指向圆心或椭圆焦点的力，这个力就是太阳对行星的万有引力，故A正确；
B．行星运动的半径越大，其做圆周运动的运动周期越大，这是开普勒第三定律，故B错误；
C．行星的轨道是椭圆是开普勒的观点，故C错误；
D．任何两个物体之间都存在太阳和行星之间存在万有引力，是牛顿的猜想，故D正确．
故选AD
15．见解析
【详解】
公式式中m、F、v、r都是可以直接测量的量，所以此式可以在实验室中进行验证；
式中v、r、T都可以测量，因此用可以用实验验证；
开普勒第三定律公式是开普勒研究第谷的行星观测记录研究发现的，不能在实验室中验证。
16．4R
【详解】
由题同步卫星周期T1 = 1天，卫星周期天
由开普勒第三定律：