-7.1行星的运动 自主提升过关练（word版含答案）

7.1行星的运动
自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．关于开普勒行星运动定律的应用，下面结论正确的是　　
A．地球的所有卫星都绕地球在椭圆或圆轨道上运行，地球位于椭圆的一个焦点上或圆心上
B．地球的所有卫星与地心连线相等时间内扫过的面积相等
C．地球的所有卫星椭圆轨道半长轴的立方或圆轨道半径立方与卫星公转周期平方之比相等
D．开普勒行星运动定律只适用于行星绕太阳运动
2．关于开普勒第二定律，正确的理解是（　　）
A．行星绕太阳运动时，一定是匀变速曲线运动
B．行星绕太阳运动时，一定是变加速曲线运动
C．行星绕太阳运动时，由于角速度相等，故在近日点处的线速度小于它在远日点处的线速度
D．行星绕太阳运动时，由于它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，故它在近日点的线速度大于它在远日点的线速度
3．下列说法中正确的是（　　）
A．大多数人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球处在这些椭圆的一个焦点上
B．人造地球卫星在椭圆轨道上运动时速度是不断变化的；在近地点附近速率大，远地点附近速率小；卫星与地心的连线，在相等时间内扫过的面积相等
C．大多数人造地球卫星的轨道，跟月亮绕地球运动的轨道，都可以近似看做为圆，这些圆的圆心在地心处
D．月亮和人造地球卫星绕地球运动，跟行星绕太阳运动，遵循相同的规律
4．下列关于物理量、物理量的单位和物理学史的说法，其中正确的是（　　）
A．力的单位牛顿，是国际单位制的基本单位
B．角速度是描述转动快慢的物理量，是标量
C．牛顿发现牛顿运动三大定律，标志着物理学的真正开端
D．开普勒通过分析第谷等人得观察资料，总结出行星运动三大定律
5．如图所示，月球的半径为R，甲、乙两种探测器分别绕月球做匀速圆周运动与椭圆轨道运动，两种轨道相切于椭圆轨道的近月点A，圆轨道距月球表面的高度为，椭圆轨道的远月点B与近月点A之间的距离为6R，若甲的运动周期为T，则乙的运动周期为（　　）
A． B．3T C． D．2T
6．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．火星轨道是椭圆，土星轨道是圆
B．土星比火星的公转周期大
C．火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
D．相同时间内，土星与太阳的连线扫过的面积等于火星与太阳的连线扫过的面积
7．哈雷彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，哈雷彗星每隔一定的时间飞临地球一次，如图所示。从公元前240年起，哈雷彗星每次回归，中国均有记录。它最近一次回归的时间是1986年。从公元前240年至今，我国关于哈雷彗星回归记录的次数，最合理的是（　　）
A．24次 B．30次 C．124次 D．319次
8．2018年6月2日，“高分六号”光学遥感卫星在酒泉卫星发射中心成功发射，这是我国第一颗实现精准农业观测的高分卫星。其运行轨道为如图所示的绕地球E运动的椭圆轨道，地球E位于椭圆的一个焦点上。轨道上标记了“高分六号”经过相等时间间隔（Δt＝，T为“高分六号”沿椭圆轨道运行的周期）的有关位置。则下列说法正确的是（　　）
A．面积S1>S2
B．卫星在轨道A点的速度小于B点的速度
C．T2＝Ca3，其中C为常数，a为椭圆半长轴
D．T2＝C′b3，其中C′为常数，b为椭圆半短轴
9．太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，其中火星轨道长半径1.524天文单位（地球到太阳的平均距离为一个天文单位，1天文单位约等于1.496亿千米）。则火星公转一周约为（　　）
A．0.8年 B．2年 C．3年 D．4年
10．人类对太阳系中行星运动规律的探索过程中，曾有擅长观测的科学家通过长期观测记录了各行星环绕太阳运动（公转）的大量数据，在此基础上有位擅长数学推理的科学家，认为行星公转轨道应该是椭圆，然后通过数学推理，发现了行星运动三大定律，揭示了行星运动的规律。观测记录行星公转的大量数据以及发现行星运动三大定律的科学家分别是（ ）
A．托勒密、第谷 B．第谷、开普勒 C．哥白尼、托勒密 D．哥白尼、开普勒
11．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
12．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
13．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
14．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椭圆，太阳处在椭圆的中心
B．地球和太阳的连线与火星和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等
C．开普勒第三定律的表达式中的T代表行星的自转周期
D．开普勒行星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
15．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
二、解答题
16．月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，其运行周期约为27天．现应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地面多高时，人造地球卫星可随地球一起转动，就像其停留在天空中不动一样．若两颗人造卫星绕地球做圆周运动，周期之比为1∶8，则它们轨道半径之比是多少？(已知R地＝6.4×103 km)
17．A、B两颗卫星在同一轨道平面内绕地球做匀速圆周运动。地球半径为R，A卫星离地面的高度为R，周期为T，B卫星离地面高度为3R，则：（结果可用根式表示）
(1)A、B两卫星周期之比是多少？
(2)若某时刻两卫星正好通过地面同一点的正上方，则经过多长时间两卫星再次相距最近？
(3)若某时刻两卫星正好通过地面同一点的正上方，则经过多长时间两卫星相距最远？
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参考答案：
1．AC
【解析】
【详解】
地球的所有卫星都绕地球在椭圆或圆轨道上运行，地球位于椭圆的一个焦点上或圆心上，故A正确；相同时间内，不同行星与太阳连线扫过的面积不等，故B错误；地球的所有卫星椭圆轨道半长轴的立方或圆轨道半径立方与卫星公转周期平方之比相等，故C正确；开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运动，还适用于宇宙中其他卫星绕行星的运动，故D错误．所以AC正确，BD错误．
2．BD
【解析】
【详解】
根据开普勒第二定律可知，行星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，故离太阳近的运动速度大，离太阳远的运动速度小，万有引力的方向一直变化，所以行星绕太阳运动时，一定是变速曲线运动。
故选BD。
3．ABCD
【解析】
【详解】
A．根据开普勒第一定律，大多数人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球处在这些椭圆的一个焦点上，故A正确；
B． 根据开普勒第二定律可知，人造地球卫星在椭圆轨道上运动时速度是不断变化的；在近地点附近速率大，远地点附近速率小；卫星与地心的连线，在相等时间内扫过的面积相等，故B正确；
C． 大多数人造地球卫星的轨道，跟月亮绕地球运动的轨道，都可以近似看做为圆，这些圆的圆心在地心处，都是万有引力提供向心力，故C正确；
D． 月亮和人造地球卫星绕地球运动，跟行星绕太阳运动，遵循相同的规律，故D正确。
故选ABCD。
4．D
【解析】
【详解】
A．力的单位牛顿，但不是国际单位制的基本单位，A错误；
B．角速度是描述转动快慢的物理量，是矢量，但中学阶段不研究其方向，B错误；
C．伽利略关于力与运动规律的发现及其理想斜面实验的科学研究方法，标志着物理学的真正开端，C错误；
D．开普勒通过分析第谷等人得观察资料，总结出行星运动三大定律，D正确。
故选D。
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
根据题意可得，甲的公转轨道半径为
乙的椭圆运动的半长轴为
设乙的运动周期为，由开普勒第三定律
综合解得
所以C项正确；ABD错误；
故选C。
6．B
【解析】
【详解】
A．根据开普勒第一定律可知，行星轨道都是椭圆，故A错误；
B．根据开普勒第三定律
可知，土星比火星的公转周期大，故B正确；
C．根据开普勒第二定律可知，火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相等，故C错误；
D．开普勒第二定律是指同一个行星，在相同时间内与太阳的连线扫过的面积相等，故D错误。
故选B。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
设哈雷彗星的公转周期为T1、轨道半长轴为R1，地球的公转周期为T2、公转半径为R2，由开普勒第三定律可得
=≈76
即哈雷彗星的公转周期为76年，则回归的次数为
因此最合理的次数为30次，B正确。
故选B。
8．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．据开普勒第二定律可知，卫星与地球的连线在相等时间内扫过的面积相等，故满足
S1＝S2
A错误；
B．从A点到B点，引力做负功，动能减小，故卫星在轨道A点的速度大于在轨道B点的速度，B错误；
CD．根据开普勒第三定律可知
整理得
其中C为常数，a为椭圆半长轴，C正确，D错误。
故选C。
9．B
【解析】
【分析】
【详解】
由开普勒第三定律可得
可得
故ACD错误，B正确。
故选B。
10．B
【解析】
【详解】
第谷通过长期观测记录了各行星环绕太阳运动（公转）的大量数据，开普勒认为行星公转轨道应该是椭圆，然后通过数学推理，发现了行星运动三定律。
故选B。
11．A
【解析】
【分析】
【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。
12．A
【解析】
【分析】
【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。
13．C
【解析】
【分析】
【详解】
根据
可得
则该常数只与恒星有关。
故选C。
14．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．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错误；
B．根据开普勒第二定律可知，同一行星与太阳连线在相等的时间内扫过相等的面积，但不同的行星扫过的面积不等，故B错误；
C．开普勒第三定律的表达式中的T代表行星的公转周期，故C错误；
D．开普勒行星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，故D正确。
故选D。
15．B
【解析】
【分析】
【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。
16．3.63×104 km　1∶4
【解析】
【详解】
月球和人造地球卫星都在环绕地球运转，根据开普勒第三定律，它们运行轨道的半径的三次方跟圆周运动周期的二次方的比值都是相等的．设人造地球卫星运动的半径为R，周期为T＝1天，根据开普勒第三定律有：＝k，同理设月球轨道半径为R′，周期为T′，也有＝k
由以上两式可得＝
R＝＝＝6.67R地
在赤道平面内离地面高度
H＝R－R地＝6.67R地－R地＝5.67R地
＝5.67×6.4×103 km＝3.63×104 km.
由开普勒第三定律：＝
又因为T1∶T2＝1∶8，解得R1∶R2＝1∶4.
17．(1) ；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1），，根据开普勒第三定律得
解得
（2）对于卫星A，根据万有引力提供向心力得
解得
设经过t时间二者第一次相距最近，此时卫星A比B多转一圈即
解得
（3）设经过时间二者第一次相距最近，此时卫星A比B多转半圈即
解得
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