3.1天体运动 课时提升练（word版含答案）

3.1天体运动 课时提升练（解析版）
一、选择题
1．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
2．关于开普勒行星运动的公式＝k，以下理解正确的是（ ）
A．k是一个与行星有关的常量
B．若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R0，周期为T0；月球绕地球运转轨道的长半轴为R，周期为T，则有
C．T表示行星运动的自转周期
D．T表示行星运动的公转周期
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．我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十八、二十九颗北斗导航卫星。发射过程中“北斗”28星的某一运行轨道为椭圆轨道，周期为，如图所示。则（　　）
A．卫星绕地球飞行的轨道是个椭圆，地球处于椭圆的中心
B．卫星在的过程中，速率逐渐变大
C．卫星在过程所用的时间小于
D．在点卫星速度有最大值
5．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点的速率大，则太阳是位于（　　）
A．F2 B．A C．F1 D．B
6．牛顿以他伟大的工作把天空中的现象和地面的现象统一起来，成功的解释了天体运动的规律，时至今日，上千颗人造卫星正在按照万有引力定律为他们设定的轨道绕地球运转着，以下有关说法正确的是（　　）
A．第谷通过观察行星的运动，得出了行星的运动规律，他认为行星的轨道都是椭圆
B．开普勒通过对行星运动规律的研究，总结出了万有引力定律
C．牛顿利用扭秤装置测出了万有引力常量的数值
D．牛顿总结前人的成果得出了牛顿三大定律
7．太阳系中有一颗绕太阳公转的行星，距太阳的平均距离是地球到太阳平均距离的9倍，则该行星绕太阳公转的周期是（　　）
A．3年 B．9年 C．27年 D．81年
8．关于开普勒第三定律，下列说法正确的是（　　）
A．此公式只适用于轨道是圆的运动
B．T是行星的自转周期
C．式中的k值只与中心天体质量有关，与环绕天体质量无关
D．月球绕地球运动的k值与地球绕太阳运动的k值相同
9．下列说法中不正确的是（　　）
A．开普勒发现了行星运动定律
B．牛顿建立了万有引力定律
C．经典力学适用的领域有微观领域和低速领域
D．卡文迪许测出了引力常量G的数值
10．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
11．开普勒第三定律的表达式为（　　）
A． B． C． D．
12．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
13．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，下列说法正确的是（　　）
A．亚里士多德不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，从此之后大师辈出，经典如云，近代科学的大门从此打开
B．第谷通过大量的天文观察，发现了行星绕太阳的运动轨迹是椭圆而不是完美的圆
C．卡文迪许用扭秤实验测出万有引力恒量，由此称他为第一个“测出地球质量”的人
D．伽利略经过实验加推理得出结论:若物体在水平面上运动没有摩擦，物体将永远运动下去:同时代的笛卡尔也指出:如果运动中的物体没有受到力的作用，它将以同一速度沿同一直线运动
14．如图，某一孤立星系，中心天体周围有三颗行星，中心天体质量远大于行星质量，不考虑行星之间的万有引力，三颗行星的运行轨道中，两个为圆轨道，半径分别为r1、r3，一个为椭圆轨道，半长轴为a，a=r3．设 △t时间内行星II、行星III与中心天体连线扫过的面积分别为S2、S3；行星I的速率v1、行星II在B点的速率v2B、行星II在E点的速率v2E、行星III的速率v3，下列说法正确的是 ,
A．S2=S3
B．行星II与行星III运行周期相等
C．行星II与行星III在P点时向心加速度大小相等
D．v2E15．根据开普勒定律，我们可以推出的正确结论有（　　）
A．人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上
B．同一卫星离地球越远，速率越小
C．不同卫星，轨道越大周期越大
D．同一卫星绕不同的行星运行，的值都相同
二、解答题
16．人类发送地球卫星对地球的运行轨道有影响吗？
17．太阳系中有八大行星，它们与太阳间的距离从小到大依次为水星、金星、地球、火星、木星、天王星、海王星，下面是八大行星绕太阳运动的有关数据
请认真阅读并分析数据，可得到哪些结论（至少写出两条）
参考答案
1．B
【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。
2．D
【详解】
A．k是一个与中心天体有关的常量，故A错误；
B．若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R0，周期为T0；月球绕地球运转轨道的长半轴为R，周期为T，月球绕地球转，地球绕太阳转，中心天体不同，所以
故B错误；
CD ．T表示行星运动的公转周期，故D正确，C错误。
故选D。
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．C
【详解】
A．由开普勒第一定律可知，卫星绕地球飞行的轨道是个椭圆，地球处于椭圆的一个焦点上，故A错误；
B．根据开普勒第二定律，卫星在相等的时间内扫过的面积相等，卫星在A→B→C的过程中，卫星与地球的距离增大，速率需逐渐变小，故B错误；
C．卫星在A→B→C的过程中所用的时间是半个周期，由于这段运动过程中，速率逐渐变小，A→B，B→C的路程相等，所以卫星在A→B过程所用的时间小于B→C过程所用的时间，则卫星在A→B过程所用的时间小于，故C正确；
D．根据开普勒第二定律，卫星在相等的时间内扫过的面积相等，卫星在A→B→C的过程中，卫星与地球的距离增大，速率需逐渐变小，则在点卫星速度有最小值，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】
根据开普勒第一定律可知，太阳在行星轨道的焦点上，根据开普勒第二定律可知，行星在近日点的速度较大，故F1是太阳的位置，故ABD错误，C正确。
故选C。
6．D
【详解】
A．第谷观察行星并记录数据，开普勒根据第谷的数据得出行星运动规律，A错；
B．牛顿总结出万有引力定律，B错；
C．卡文迪许测出万有引力常量，C错；
D．牛顿总结前人成果得出牛顿三大定律，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
设地球距太阳的平均距离为R，则行星距太阳的平均距离为9R，根据开普勒第三定律
可得
由于地球的公转周期为1年，则说明该行星的公转周期为27年。
故选C。
8．C
【详解】
A．此公式不仅适用于轨道是圆的运动，也适用于轨道是椭圆的运动。故A错误；
B．T是行星的公转周期。故B错误；
CD．式中的k值只与中心天体质量有关，与环绕天体质量无关。在不同的天体系统中，其值往往不同。故C正确；D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．开普勒发现了行星运动定律，故A不符合题意；
B．牛顿建立了万有引力定律，故B不符合题意；
C．经典力学适用的领域有宏观领域和低速领域，故C符合题意；
D．卡文迪许测出了引力常量G的数值，故D不符合题意。
故选C。
10．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。
11．D
【详解】
开普勒第三定律得表达式为
故选D。
12．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。
13．CD
【详解】
A．伽利略不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，从此之后大师辈出，经典如云，近代科学的大门从此打开，故A错误；
B．开普勒通过大量的天文观察，发现了行星绕太阳的运动轨迹是椭圆而不是完美的圆，故B错误；
C．卡文迪许用扭秤实验测出万有引力恒量，由此称他为第一个“测出地球质量”的人，故C正确；
D．伽利略经过实验加推理得出结论:若物体在水平面上运动没有摩擦，物体将永远运动下去:同时代的笛卡尔也指出:如果运动中的物体没有受到力的作用，它将以同一速度沿同一直线运动，故D正确。
故选CD。
14．BD
【详解】
A. 设△t等于一个周期，它们与中心天体连线扫过的面积，椭圆面积小于圆面积，故A错误；
B.根据开普勒第三定律可知，行星II、行星III满足a= r3，则它们运行周期相等，故B正确．
C.向心加速度为垂直于速度方向的加速度，行星II 与行星III在P点时合加速度相等，行星III做匀速圆周运动，向心加速度的大小等于合加速度的大水，行星II做椭圆运动运动，向心加速度大小是合加速度大小垂直速度方向的分量，小于合加速度，故C错误；
D.根据万有引力提供向心力可知，
＞
考虑I到II的变轨过程应该在B点加速，有v1＜v2B，B到E过程动能向势能转化，v2B＞v2E，考虑到v2E小于在E点能够绕中心天体匀速圆周运动所需速度vE，而vE＜v3，所以v2E＜v3，综上
v2E＜v3＜v1＜v2B
故D正确．
15．ABC
【详解】
A．由开普勒第一定律轨道定律，所有行星绕恒星运动的轨道都是椭圆，且恒星处在椭圆的某个焦点上，所以人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上，则A正确；
B．由开普勒第二定律（面积定律），对于任意一个行星来说，其与恒星的连线在相同时间内扫过的面积相等，则有近日点速度大，而远日点速度小，所以同一卫星离地球越远，速率越小，则B正确；
CD．由开普勒第三定律（周期定律），注意开普勒第三定律成立的条件是对同一行星的不同卫星，有＝常量，所以C正确；D错误；
故选ABC。
16．见解析
【详解】
人类发射的地球卫星的质量远远小于地球的质量，地球卫星的万有引力对卫星的运动状态产生影响，但是卫星对地球的引力对地球的运行轨道不会产生太大的影响。
17．行星运动轨道半长轴立方与周期平方的比值为定值
行星运动椭圆轨道的偏心率较小，粗略计算时可近似看成圆轨道
【详解】
结合图中数据和开普勒行星运动定律可以得出行星运动轨道半长轴立方与周期平方的比值为定值；行星运动椭圆轨道的偏心率较小，粗略计算时可近似看成圆轨道