3.1认识天体运动（Word版含答案）

3.1 认识天体运动
一、多选题
1．下列说法中正确的是
A．用点电荷来代替实际带电体是采用了理想模型的方法
B．牛顿在对自由落体运动的研究中，首次采用以实验检验猜想和假设的科学方法
C．法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场
D．哥白尼大胆反驳地心说，提出了日心说，并发现行星沿椭圆轨道运行的规律
2．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
3．下列对开普勒第三定律=k的理解，正确的是( )
A．T表示行星的自转周期
B．k是一个仅与中心天体有关的常量
C．该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
D．若地球绕太阳运转的半长轴为a1，周期为T1，月球绕地球运转的半长轴为a2，周期为T2，由开普勒第三定律可得
二、单选题
4．下列几种说法正确的是（ 　　）
A．物体所受的合力方向与速度方向不共线时，一定做曲线运动
B．物体只要受到垂直于初速度方向的恒力作用，就一定能做匀速圆周运动
C．开普勒第三定律的表达式，式中k对所有行星或卫星都相等
D．万有引力定律的表达式为，当r趋近于零时物体间万有引力趋近于无穷大
5．关于太阳系中各行星的轨道，以下说法不正确的是（　　）
A．所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B．所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆
C．不同的行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不同的
D．不同的行星绕太阳运动的轨道各不相同
6．如图所示，两颗卫星a、b在同一轨道平面内绕地球做顺时针匀速圆周运动，地球半径为R，a卫星为近地卫星，周期为T，b卫星离地面高度为R，若某时刻两卫星正好同时通过地面同一点正上方，则a与b相距最远时，至少需经过的时间为（ ）
A．2T B．T C．T D．T
7．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
8．下列说法中正确的是（ ）
A．太阳是宇宙的中心，地球、月球及其他行星都绕地球运动
B．地球是绕太阳运动的一颗行星
C．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动
D．地心说正确反映了天体运动的规律
9．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
10．在物理学发展历史中,许多物理学家做出了卓越贡献．以下关于物理学家所作科学贡献的叙述中正确的是( )
A．托勒密提出“日心说”
B．伽利略提出了“地心说”
C．牛顿发现了行星运动三大定律
D．地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的
11．人类一直不断地对宇宙追求探索着，关于宇宙天体学说正确的是（　　）
A．日心说代表人物是托勒密
B．地心说是正确的，日心说是错误的
C．日心说被人们所接受的原因是以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动也变得简单了
D．太阳从东边升起，从西边落下，所以太阳绕地球运动
12．火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知
A．太阳位于木星运行椭圆轨道的一个焦点上
B．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C．由于火星与木星轨道不同，火星与木星公转周期的平方与其所对应轨道半长轴的立方之比不相等
D．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
13．下列说法符合物理史实的是（　　）
A．伽利略在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
C．卡文迪什总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
D．牛顿提出了万有引力定律，并测出了引力常量
14．发现行星运动定律的科学家是（　　）
A．伽利略 B．开普勒 C．牛顿 D．卡文迪许
15．下列说法正确的是（　　）
A．开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律
B．伽利略设计实验证实了力是维持物体运动的原因
C．牛顿通过实验测出了万有引力常量
D．第谷发现了行星运动规律
三、解答题
16．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)
17．在推导太阳与行星间的引力时，我们对行星的运动是怎么简化处理的？用了哪些知识？
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参考答案：
1．AC
【解析】
【详解】
A．在物理学中，为了解决主要矛盾，忽略次要矛盾，经常采用理想模型方法，如质点、点电荷 理想气体等，因此A正确；
B．伽利略在对自由落体运动的研究中，首次采用以实验检验，猜想和假设的科学方法，B错误；
C．由于电荷间的相互作用力都是非接触力，法拉第对这一现象有敏锐的洞察力，从而提出了场的概念，并为了形象的描述电场，引入了电场线，因此C正确；
D．哥白尼大胆反驳地心说，提出了日心说，开普勒发现了行星沿椭圆轨道绕太阳运行的规律，D错误．
故选AC。
2．BD
【解析】
【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。
3．BC
【解析】
【详解】
A．由开普勒第三定律知，T表示行星的公转周期，A错误；
BD．k仅由中心天体决定，中心天体不同，k不同，B正确，D错误；
C．＝k，适用于宇宙中所有天体，C正确。
故选BC。
4．A
【解析】
【详解】
A．物体所受的合力方向与速度方向不共线时，一定做曲线运动，故A正确；
B．做匀速圆周运动的物体受到的合力一直指向圆心，方向变化，是个变力，故B错误；
C．开普勒第三定律的表达式，式中k对所有行星都相等，故C错误；
D．万有引力定律的表达式为，当r趋近于零时该公式不再适用，故D错误。
故选A。
5．B
【解析】
【详解】
AB．根据开普勒第一定律可知，在太阳系中所有行星的轨道都是椭圆，故A正确，B错误；
CD．不同行星离太阳远近不同，轨道不同，半长轴也就不同，故CD正确。
由于本题选择错误的，故选B。
6．D
【解析】
【详解】
由开普勒第三定律有
==
可得b的周期
T'=2T
设至少经过时间t两卫星相距最远，则由图可得
-=
解得
t==T
故选D。
7．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。
8．B
【解析】
【详解】
A．太阳是太阳系的中心，地球、月球及其他行星都绕太阳运转，故A错误；
B．地球是绕太阳运动的一颗行星，还有水星、金星等，故B正确；
C．静止是相对的，太阳在宇宙系中也是运动的，故C错误；
D．日心说正确反映了天体运动的规律，地心说是错的，故D错误。
故选B。
9．C
【解析】
【分析】
【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。
10．D
【解析】
【详解】
A、哥白尼提出了“日心说”，故A错误；
B、托勒密提出了“地心说”，故B错误；
C、开普勒发现了行星运动三定律，故C错误；
D、地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，故D正确；
故选D．
11．C
【解析】
【详解】
A．日心说的代表人物是“哥白尼”，地心说的代表人物是“托勒密”，故A错误；
BC．开普勒定律可知，所有行星绕太阳做椭圆运动，太阳不是宇宙的中心，太阳围绕银河系中心旋转而银河系不过是宇宙中千亿个星系中微不足道的一个，日心说被人们所接受的原因是以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动也变得简单了，故B错误；C正确；
D．太阳从东边升起，从西边落下，是以地球为参考系的相对运动，地球仍绕太阳运动，故D错误；
故选C．
12．A
【解析】
【分析】
熟记理解开普勒的行星运动三定律：第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等．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．
【详解】
第一定律的内容为：所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，太阳处于椭圆的一个焦点上．故A正确；第二定律：对每一个行星而言，太阳行星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，故B错误；若行星的公转周期为T，则，其中常量k与行星无关，与中心体有关，即火星与木星公转周期的平方与其所对应轨道半长轴的立方之比相等，故C错误；第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，是对同一个行星而言，故D错误；故选A．
【点睛】
正确理解开普勒的行星运动三定律是解答本题的关键．
13．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．开普勒总结出了行星运动的规律，故A错误；
B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，故B正确；
C．牛顿找出了行星按照这些规律运动的原因，故C错误；
D．卡文迪什测出了引力常量，故D错误。
故选B。
14．B
【解析】
【分析】
【详解】
开普勒在第谷观测了天文数据的基础上，经过研究，发现了行星的三大运动定律，故B正确，ACD错误。
故选B。
15．A
【解析】
【分析】
【详解】
AD．第谷对行星的运动进行了大量的观察和记录，开普勒把这些数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律，A正确，D错误；
B．伽利略通过理想斜面实验证实了力不是维持物体运动的原因，B错误；
C．卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，C错误。
故选A。
16．1.5
【解析】
【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)
17．将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动。在推导过程中，用到了向心力公式、开普勒第三定律及牛顿运动定律。
【解析】
略
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