-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 同步作业 (Word版含答案)

3.1认识天体运动 同步作业（解析版）
一、选择题
1．下面列举的三位大师，他们对世界天文学的发展影响极其深远，那么从左到右排列符合历史发展顺序的是（　　）
A．哥白尼、牛顿、开普勒 B．哥白尼、开普勒、牛顿
C．开普勒、哥白尼、牛顿 D．开普勒、牛顿、哥白尼
2．所有行星绕太阳运动的轨道都是（　　）
A．圆 B．椭圆 C．双曲线中一支 D．抛物线
3．如图所示，火星和地球都在围绕太阳旋转，其运行轨道是椭圆，根据开普勒行星运动定律可知（　　）
A．火星绕太阳运动过程中，速率不变
B．火星绕太阳运行一周的时间比地球的长
C．地球靠近太阳的过程中，运行速率将减小
D．在任意相等的时间内，火星与太阳连线扫过的面积一定等于地球与太阳的连线扫过的面积
4．关于太阳系中行星的运动，下列说法正确的是（　　）
A．地球是太阳系的中心，太阳和其他行星都绕地球运动
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．对于任意一个行星，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的二次方跟它的公转周期的三次方的比值都相等
5．在太阳系的行星中，地球到太阳的距离小于土星到太阳的距离。已知地球的公转周期为1年，则土星的公转周期（　　）
A．大于1年 B．等于1年
C．小于1年 D．无法与地球的公转周期做比较
6．在太阳系中有关行星的运动的说法，正确的是（　　）
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的中心
B．行星在近日点的速度大于在远日点的速度
C．所有行星轨道半长轴的三次方跟它的自转周期的二次方的比都相等
D．行星轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值与行星有关
7．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，太阳处在圆心上
B．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
C．所有行星轨道半长轴的二次方跟它公转周期的三次方比值都相等
D．开普勒行星运动定律是从第谷的观测数据中总结出来的
8．已知日地距离为，天王星和地球的公转周期分别为T和，则天王星与太阳的距离为（　　）
A． B． C． D．
9．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
10．关于行星的运动规律，所有行星绕太阳运动，轨道半长轴三次方与公转周期的平方的比值是个定值K，下列说法中正确的是（　　）
A．K只与太阳的质量有关，与行星本身的质量无关
B．K只与行星本身的质量有关，与太阳的质量无关
C．K与行星本身的质量和太阳的质量均有关
D．K与行星本身的质量和太阳的质量均无关
11．某人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球轨道半径的，则此卫星运行的周期大约是（假设月球绕地球运动的周期是30天）（　　）
A．1天 B．6天 C．10天 D．15天
12．宇宙中两颗恒星A和B，它们的半径分别为和表面的重力加速度分别为和，各自均有一颗卫星α和b，绕A和B做匀速圆周运动。轨道半径分别为和。卫星a和恒星A中心的连线在时间内扫过的面积为S，卫星b和恒星B中心的连线在时间内扫过的面积也为S，则的值为（　　）
A． B． C． D．
13．关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是（　　）
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
C．离太阳越近的行星运动周期越大
D．对于某一个行星，它在近日点的运动速度比在远日点的快
14．2019年4月24日是第四个中国航天日。当前我国载人航天工程全面迈进“空间站时代”，2022年前后，中国空间站“天宫”将正式完成在轨建造任务，成为长期有人照料的国家级太空实验室，支持开展大规模、多学科交叉的空间科学实验。下列哪些实验中能在空间站完成（　　）
A．用体重计测体重
B．用天平测质量
C．用打点计时器测速度
D．验证力的平行四边形定则
E.验证开普勒第三定律
二、解答题
15．地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫作一个天文单位，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。已知火星公转的周期是1.84年，根据开普勒第三定律，火星公转轨道半径是多少个天文单位的长度？(将地球和火星绕太阳公转的轨道近似看成圆形轨道)
16．月球绕地球运动的周期为27d，则地球的同步卫星到地球中心的距离与月球中心到地球中心的距离之比为多少？
参考答案
1．B
【详解】
希腊科学家托勒密提出了地心说：认为地球是静止不动的，太阳、月亮和星星从人类头顶飞过，地球是宇宙的中心；波兰天文学家哥白尼，发表著作《天体运行论》提出日心说，预示了地心宇宙论的终结；德国天文学家开普勒对他的导师 第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律；开普勒发现了行星的运行规律之后，牛顿根据开普勒定律和牛顿运动定律，总结出了万有引力定律。
故选B。
2．B
【详解】
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，太阳位于椭圆的焦点上。故选B；
3．B
【详解】
ACD．根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等。行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化，离太阳越近速率越大，所以地球靠近太阳的过程中，运行速率将增大，火星绕太阳运动过程中，速率不断变化，故ACD错误；
B．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公转周期的二次方的比值都相等。由于火星的半长轴比较大，所以火星绕太阳运行一周的时间比地球的长，故B正确；
故选B。
4．B
【详解】
A．k是一个与行星无关的常，只与中心天体（太阳）的质量有关，A正确，不符合题意；
BC．T表示行星运动的公转周期，B错误，符合题意，C正确，不符合题意；
D．a是指半长轴，若椭圆轨道近似圆，粗略计算时可以表示半径，D正确，不符合题意。
故选B。
5．A
【详解】
根据开普勒第三定律可知
因为
则
故选A。
6．B
【详解】
A．开普勒第一定律指出所有行星都绕太阳做椭圆运动，且太阳处在所有椭圆的一个焦点上。故A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，行星在近日点的速度大于在远日点的速度，故B正确；
CD．行星轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，且比值与行星无关与恒星质量有关，故CD错误。
故选B。
7．D
【详解】
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在其中的一个焦点上，故A错误；
B．任意相等时间内，同一轨道的行星与太阳的连线扫过的面积都相等，是对同一个行星而言的，故B错误；
C．所有行星轨道半长轴的三次方跟它公转周期的二次方比值都相等，故C错误；
D．开普勒行星运动定律是从第谷的观测数据中总结出来的，故D正确。
故选D。
8．A
【详解】
天王星和地球绕太阳做圆周运动，根据开普勒第三定律
解得
故选A。
9．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。
10．A
【详解】
行星绕太阳做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有
可得
则K只与太阳的质量有关，与行星本身的质量无关，故选A。
11．B
【详解】
令人造卫星和月球绕地球的轨道半径分别为r1和r2，周期分别为T1和T2，则根据开普勒第三定律
解得
故选B。
12．C
【详解】
卫星在t时间内与中心天体连线扫过的扇形面积为
则
故
ABD错误，C正确，故选C。
13．AD
【详解】
AB．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，但并非都在同一椭圆轨道上绕太阳运动，故A正确，B错误；
C．根据开普勒第三定律可知，离太阳越近的行星运动周期越小，故C错误；
D．根据开普勒第二定律可知，对于某一个行星，它在近日点的运动速度比在远日点的快，故D正确。
故选AD。
14．CD
【详解】
ABCD．由于空间站处于完全失重状态，物体对支持面没有压力，故用体重计测体重、用天平测质量无法完成，验证力的平行四边形定则、用打点计时器测速度可以完成，AB错误，CD正确。
E．开普勒第三定律指的是：以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星，其各自椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量，这在地球空间站上无法验证，E错误。
故选CD。
15．1.5
【详解】
设地球和火星的轨道半径分别为r1、r2，公转周期分别为T1、T2。
根据开普勒第三定律有
=
得
r2=×r1=1.5(天文单位)
16．1∶9
【详解】
因为此题也适用开普勒定律，根据开普勒第三定律解题即可（地球同步卫星的绕地周期为1d）。因为
所以