3.1 天体运动 课后限时练习（Word版含解析）

天体运动
基础练 (15分钟·30分)
一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)
1.自古以来,当人们仰望星空时,天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘,人类对这种运动规律的认识经历了漫长的历程,它随着认识的深入而不断地发展。下列关于对星体运动认识的叙述中符合现代认识观点的是 (　　)
A.人们观测到太阳每天都要东升西落,这说明地球是静止不动的,是宇宙的中心
B.人们观测到行星绕太阳做圆周运动,这说明太阳是静止不动的,是宇宙的中心
C.人们认为天体的运动是神圣的,因此天体的运动是最完美、最和谐的匀速圆周运动
D.开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究,得出行星绕太阳运动的轨道是椭圆的结论
2.关于开普勒对行星运动规律的认识,下列说法正确的是 (　　)
A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B.所有行星的公转周期与行星的轨道半径成正比
C.若地球绕太阳运转的半长轴为R1,周期为T1,月球绕地球运转的半长轴为R2,周期为T2,则=
D.开普勒第三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
3.1990年4月25日,科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600 km的高空,使得人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大的进展。假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行。已知地球半径为6.4×106 m,利用地球同步卫星与地球表面的距离为3.6×107 m这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期。以下数据中最接近其运行周期的是 (　　)
A.0.6小时　　　　　 B.1.6小时
C.4.0小时 D.24小时
4.地球绕太阳的运行轨道是椭圆,因而地球与太阳之间的距离随季节变化。冬至这天地球离太阳最近,夏至最远。下列关于地球在这两天绕太阳公转速度大小的说法中,正确的是 (　　)
A.地球公转速度是不变的
B.冬至这天地球公转速度大
C.夏至这天地球公转速度大
D.无法确定
二、计算题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
5.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)
提升练 (10分钟·20分)
6.(6分)若金星和地球绕太阳公转的轨道半径之比为n2,将它们绕太阳的公转视为匀速圆周运动,则金星绕太阳公转的周期为 (　　)
A.24n天　　 B.365n天
C.24n3天　　 D.365n3天
7.(14分)(2021·眉山高一检测)开普勒三大定律的发现为人类对天体运动规律的认识作出巨大贡献。其中开普勒第三定律告诉我们:行星绕太阳一周所需时间的平方与其椭圆轨道半长轴的立方之比是一个常数。
行星 水星 金星 地球 火星 木星 土星
轨道半径(×107 km) 5.8 10.8 15 22.8 77.8 147.8
如表所示为太阳系中某些行星绕太阳运动的轨道半径,设各行星绕太阳做圆周运动,轨道半长轴等于轨道半径。请计算出水星绕太阳公转的周期。
参考答案：
基础练 (15分钟·30分)
一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)
1.自古以来,当人们仰望星空时,天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘,人类对这种运动规律的认识经历了漫长的历程,它随着认识的深入而不断地发展。下列关于对星体运动认识的叙述中符合现代认识观点的是 (　　)
A.人们观测到太阳每天都要东升西落,这说明地球是静止不动的,是宇宙的中心
B.人们观测到行星绕太阳做圆周运动,这说明太阳是静止不动的,是宇宙的中心
C.人们认为天体的运动是神圣的,因此天体的运动是最完美、最和谐的匀速圆周运动
D.开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究,得出行星绕太阳运动的轨道是椭圆的结论
【解析】选D。在太阳系中,地球及所有的行星都绕太阳运转,故太阳是太阳系的中心;而在整个宇宙中,太阳也是不断绕着其他天体运转,故太阳不是宇宙的中心,选项A、B错误;天体的运动有很多是椭圆的,或更为复杂的轨迹,故C错误;开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究,得出行星绕太阳运动的轨道是椭圆的结论,选项D正确,故选D。
2.关于开普勒对行星运动规律的认识,下列说法正确的是 (　　)
A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B.所有行星的公转周期与行星的轨道半径成正比
C.若地球绕太阳运转的半长轴为R1,周期为T1,月球绕地球运转的半长轴为R2,周期为T2,则=
D.开普勒第三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
【解析】选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,故A正确。 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,故B错误。开普勒第三定律适用于绕同一中心天体运动的行星或卫星,故C错误。 开普勒第三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,故D错误。
3.1990年4月25日,科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600 km的高空,使得人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大的进展。假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行。已知地球半径为6.4×106 m,利用地球同步卫星与地球表面的距离为3.6×107 m这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期。以下数据中最接近其运行周期的是 (　　)
A.0.6小时　　　　　 B.1.6小时
C.4.0小时 D.24小时
【解析】选B。由开普勒第三定律可知=k,所以=,r为地球的半径,h1、t1、h2、t2分别表示望远镜到地表的距离,望远镜的周期、同步卫星距地表的距离、同步卫星的周期(24 h),代入数据得:t1=1.6 h。
4.地球绕太阳的运行轨道是椭圆,因而地球与太阳之间的距离随季节变化。冬至这天地球离太阳最近,夏至最远。下列关于地球在这两天绕太阳公转速度大小的说法中,正确的是 (　　)
A.地球公转速度是不变的
B.冬至这天地球公转速度大
C.夏至这天地球公转速度大
D.无法确定
【解析】选B。冬至地球与太阳的连线短,夏至长。根据开普勒第二定律,要在相等的时间内扫过的面积相等,则在相等的时间内冬至时地球运动的路径就要比夏至时长,所以冬至时地球运动的速度比夏至的速度大。故本题选B。
二、计算题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
5.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)
【解析】设飞船的椭圆轨道的半长轴为a,由图可知a=
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
t==
答案:
【总结提升】应用开普勒定律的步骤
(1)应用开普勒第一、二定律:首先应明确两定律的含义,其次要结合数学几何知识特点。
(2)应用开普勒第三定律:
①判断两个行星的中心天体是否相同,只有对同一个中心天体开普勒第三定律才成立。
②明确题中给出的周期关系或半径关系。
③根据开普勒第三定律==k列式求解。
提升练 (10分钟·20分)
6.(6分)若金星和地球绕太阳公转的轨道半径之比为n2,将它们绕太阳的公转视为匀速圆周运动,则金星绕太阳公转的周期为 (　　)
A.24n天　　 B.365n天
C.24n3天　　 D.365n3天
【解析】选D。根据开普勒第三定律知:=,解得:T金=T地=365天=365n3天,故选D。
7.(14分)(2021·眉山高一检测)开普勒三大定律的发现为人类对天体运动规律的认识作出巨大贡献。其中开普勒第三定律告诉我们:行星绕太阳一周所需时间的平方与其椭圆轨道半长轴的立方之比是一个常数。
行星 水星 金星 地球 火星 木星 土星
轨道半径(×107 km) 5.8 10.8 15 22.8 77.8 147.8
如表所示为太阳系中某些行星绕太阳运动的轨道半径,设各行星绕太阳做圆周运动,轨道半长轴等于轨道半径。请计算出水星绕太阳公转的周期。
【解析】设水星绕太阳公转的半径为R1,地球绕太阳公转的半径为R2,水星绕太阳公转的周期为T1,地球绕太阳公转的周期为T2,根据开普勒第三定律有:
=
水星绕太阳公转的轨道半径R1=5.8×1010 m,地球绕太阳公转的轨道半径R2=15×1010 m
解得:T1==×1年=0.24年
答案:0.24年
PAGE