第七章第1节行星的运动提升练习（word版含答案）

2019人教版必修第二册 第七章 第1节　行星的运动 提升练习
一、单选题
1．2019年Ⅰ月3日10点26分，嫦娥四号探测器在月球背面实现人类首次软着陆。预计2019年年底将发射嫦娥五号对月球土壤进行采样并返回。假设嫦娥五号返回地球的某个阶段中，在轨道半径为r1的圆形轨道Ⅰ上绕地球运行的周期为T，某时刻，该卫星在A点变轨进入椭圆轨道Ⅱ（如图），近地点B到地心的距离为r2.不计空气阻力，则（　　）
A．卫星从轨道I向轨道Ⅱ变轨需要加速
B．卫星由A到B运动的时间为
C．卫星在轨道I的A点比轨道Ⅱ上A点加速度大
D．卫星在轨道Ⅱ上的B点速度大于在轨道I上运动的速度
2．如图，在“嫦娥”探月工程中，飞船在圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B时，再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月做圆周运动，则飞船（　　）
A．在A点从轨道I变轨进入轨道Ⅱ时点火加速
B．在B点从轨道Ⅱ变轨进入轨道Ⅲ时点火减速
C．在轨道Ⅱ上经过A的速度大于经过B的速度
D．在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道I上经过A的加速度
3．2013年发射的“嫦娥三号”卫星，实现我国首次对地外天体的直接探测，如图为“嫦娥三号”卫星在月球引力作用下，先沿椭圆轨道向月球靠近，并在P处“刹车制动”后绕月球做匀速圆周运动，并再次变轨最后实现软着陆，已知“嫦娥三号”绕月球做匀速圆周运动的半径为r，周期为T，引力常量为G，则（　　）
A．“嫦娥三号”卫星的发射速度必须大于11.2km/s
B．“嫦娥三号”卫星在椭圆轨道与圆轨道上经过P点的速度相等
C．“嫦娥三号”卫星由远月点Q点向P点运动过程中速度逐渐减小
D．由题给条件可求出月球质量
4．开普勒分别于1609年和1619年发表了行星运动规律，后人称之为开普勒行星运动定律．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都在同一椭圆轨道上
B．所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相等
C．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
D．开普勒独立完成了观测行星运行数据、整理观测数据、发现行星运动规律等全部工作
5．下列叙述正确的是（　　）
A．开普勒第三定律中，k是一个与太阳质量都无关的常量
B．托勒密的日心说是符合客观事实的
C．人造地球同步卫星可以按照需要发射到赤道上空任意的高度
D．万有引力定律是牛顿发现的，但万有引力常量是卡文迪许用实验测得的
6．冥王星绕太阳的公转轨道是个椭圆，公转周期为T0 ， 如图．忽略其他行星对它的影响，则（　　）
A．冥王星从A→B→C的过程中，速率逐渐变大
B．冥王星从A→B所用的时间等于
C．冥王星在B点的加速度方向指向D点
D．冥王星从B→C→D的过程中，万有引力对它先做负功后做正功
7．2019年春节电影《流浪地球》热播，观众分析《流浪地球》中的发动机推动地球的原理：行星发动机通过逐步改变地球绕太阳运行的轨道，达到极限以后通过引力弹弓效应弹出地球，整个流浪时间长达几十年。具体过程如图所示，轨道1为地球公转的近似圆轨道，轨道2、3为椭圆轨道，P、Q为椭圆轨道3长轴的端点。以下说法正确的是（　　）
A．地球在1、2、3轨道的运行周期分别为T1、T2、T3，则T1>T2>T3
B．地球在1、2、3轨道运行时经过P点的速度分别为v1、v2、v3，则v1>v2>v3
C．地球在3轨道运行时经过P、Q点的速度分别为vP、vQ，则vPD．地球在1轨道P点加速后进入2轨道，在2轨道P点再加速后进入3轨道
8．下列关于行星运动的说法符合史实的是（ ）
A．哥白尼提出了地心说，使人们对宇宙的认识提高到了较客观的新高度
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．第谷总结出了行星按照椭圆轨道运行的规律
D．托勒密的著作《天体运行论》解释了地心宇宙论的原理
二、多选题
9．如图所示是卫星A、B绕地球运动的轨道示意图，其中卫星A做匀速圆周运动，轨道半径分别，卫星B沿椭圆轨道运动，椭圆轨道与卫星A的圆轨道相切于P点，椭圆轨道远地点到地心距离为R，已知卫星A绕地球运动周期为T，且卫星绕地球运动与行星绕太阳运动具有相似的规律，则（　　）
A．卫星B沿椭圆轨道运动时，在P点时的速度比在Q点时小
B．卫星B的周期比卫星A的周期大
C．卫星B从P第一次到Q的时间为
D．卫星B从P第一次到Q的时间为
10．关于行星的运动，下列说法中正确的是（ ）
A．关于行星的运动，早期有“地心说”与“日心说”之争，而“地心说”容易被人们所接受的原因之一是由于相对运动使得人们观察到太阳东升西落
B．所有行星围绕太阳运动的椭圆轨道都可近似地看作圆轨道
C．开普勒第三定律，式中k的值仅与太阳的质量有关
D．开普勒三定律也适用于其他星系的行星运动
11．2012年2月25日凌晨，我国成功地将第十一颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道，它最终将被定点成为一颗地球静止轨道卫星，则：
A．卫星的转移轨道是以地球球心为焦点的椭圆轨道
B．卫星由转移轨道进入静止轨道时需要加速
C．卫星在转移轨道上运动时万有引力等于向心力
D．卫星在转移轨道的运动周期大于24小时
12．下列说法中正确的是（　　）
A．开普勒认为，所有行星轨道半长轴的二次方跟它公转周期的三次方的比值都相等
B．海王星的发现和哈雷彗星的“按时回归”确立了万有引力定律的地位
C．人造卫星绕地运转的半径越大，该卫星的发射速度越大，绕行速度越小
D．相对论和量子力学的出现,使经典力学失去了意义
13．如图所示，从地面上A点发射一枚远程弹道导弹，在引力作用下，沿ACB椭圆轨道飞行击中地面目标B，C为轨道的远地点，距地面高度为h．已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量为G．设距地面高度为h的圆轨道上卫星运动周期为T0．下列结论正确的是（ ）
A．导弹在C点的速度大于
B．导弹在C点的加速度等于
C．地球球心为导弹椭圆轨道的一个焦点
D．导弹从A点运动到B点的时间一定小于T0
14．下列说法正确的是（　　）
A．关于天体的运动，日心说和地心说都是片面的
B．地球是一颗绕太阳运动的行星
C．地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他行星都在绕地球运动
D．太阳是静止不动的，地球和其他行星都在绕太阳转动
15．行星绕太阳公转轨道是椭圆，冥王星公转周期为，其近日点距太阳的距离为a，远日点距太阳的距离为b，半短轴的长度为c，如图所示若太阳的质量为M，万有引力常数为G，忽略其它行星对它的影响，则　 　
A．冥王星从的过程中，速率先变小后变大
B．冥王星在B点的加速度为
C．冥王星从所用的时间等于
D．冥王星从的过程中，万有引力对它先做负功后做正功
16．如图所示，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a，运行周期为TB；C为绕地球沿圆周轨道运动的卫星，圆周的半径为r，运行周期为TC。下列说法或关系式中正确的是（　　）
A．地球位于B卫星轨道的一个焦点上，位于C卫星轨道的圆心上
B．卫星B和卫星C运动的速度大小均不变
C．，该比值的大小与地球有关
D．，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关
17．关于环绕地球运行的卫星，下列说法正确的是（ ）
A．在同一轨道上运行的两颗质量相同的卫星，它们的动量相同
B．在赤道上空运行的两颗同步卫星，它们的机械能可能不同
C．若卫星运动的周期与地球自转周期相同，它就是同步卫星
D．沿椭圆轨道运行的卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率
18．关于太阳系中各行星的轨道,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．所有行星绕太阳运动的轨道是圆
C．不同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
三、解答题
19．太阳系八大行星轨道半长轴长度和运行周期的数据如表所示。利用这些数据验证开普勒第三定律，并尝试提出新的发现。
行星 平均轨道半径r/km 公转周期T
水星 88天
金星 225天
地球 365.25天
火星 687天
木星 11.86年
土星 29.46年
天王星 84.01年
海王星 164.79年
数据来源：《辞海》（第六版）
20．地球公转运行的轨道半径，若把地球公转周期称为1年，那么土星运行的轨道半径，其周期多长？
21．我国的“风云”二号卫星是地球同步卫星。因为它与地球自转同步，所以我们看上去就像停在天空中不动一样。请运用开普勒定律，根据月球绕地球运动的相关数据，估算同步地球卫星离地面的高度。近似地把月球和“风云”二号卫星的轨道看作圆周轨道，已知月球的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为，地球半径为。计算时保留两位有效数字。
22．某近地卫星a的轨道与赤道共面共心，绕行方向与地球自转方向相同。b是地球的同步卫星。在相同时间内a、b两卫星转过的角度之比为8∶1。已知同步卫星的周期为24 h，卫星a、b都做圆周运动。试计算：
（1）卫星a的周期；
（2）卫星a与b的轨道半径之比。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．由轨道I向轨道Ⅱ变轨是由圆周运动变为向心运动需要减速。故A错误；
B．在圆形轨道Ⅰ上绕地球运行的周期为T，在轨道Ⅱ上的周期为T′，由开普勒第三定律得
由A到B时间为的一半。故B错误；
C．在同一点万有引力产生加速度，引力相同，加速度相同。故C错误；
D．卫星在轨道Ⅱ上的B点做离心运动其速度大于在本轨道上做圆周运动的速度，在本轨道上做圆周运动的速度要大于在轨道I上运动的速度。所以卫星在轨道Ⅱ上的B点速度大于在轨道I上运动的速度。故D正确。
故选D。
2．B
【解析】
【详解】
A．在A点从轨道Ⅰ变轨进入轨道Ⅱ时卫星做向心运动，需要点火减速运行，故A错误；
B．在B点从轨道Ⅱ变轨进入轨道Ⅲ时卫星做向心运动，需要点火减速运行，故B正确；
C．在轨道Ⅱ上运行时，由A点向B点运动，万有引力做正功，动能增大，所以A点的速度小于经过B点的速度，故C错误；
D．在轨道Ⅱ上经过A点所受的万有引力等于在轨道Ⅰ上经过A点的万有引力，根据牛顿第二定律知，加速度相等，故D错误。
故选B。
3．D
【解析】
【详解】
A．飞行器没有挣脱地球的束缚，所以其发射速度小于第二宇宙速度，即小于11.2km/s，A错误；
B．根据题意，卫星先沿椭圆轨道向月球靠近，并在P处“刹车制动”后绕月球做匀速圆周运动，则“嫦娥三号”卫星在椭圆轨道经过P点的速度大于圆轨道上经过P点的速度，B错误；
C．嫦娥三号”探月卫星在靠近月球的过程中，万有引力做正功，动能增加，速度越来越大，C错误；
D．根据万有引力提供向心力，有：
解得
D正确。
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
根据第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，所有行星绕太阳运动不在同一椭圆轨道上，太阳处在所有椭圆的一个焦点上，A错误；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，故B错误C正确；开普勒整理第谷的观测数据后，发现了行星运动的规律，D错误．
5．D
【解析】
【详解】
A．开普勒第三定律，k是一个与中心天体有关的常量，故A错误；
B．托勒密的日心说认为太阳是静止不动的，所以不符合事实，故B错误；
C．人造地球同步卫星只能发射到赤道上某一固定高度，且为36000km，故C错误；
D．万有引力定律是牛顿发现的，但万有引力常量是卡文迪许用实验测得的，故D正确．
故选D。
6．D
【解析】
【分析】
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．
根据力与速度方向的夹角判断该力是做正功还是负功
【详解】
A、根据第二定律：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．A点速率最大，C点速率最小．所以冥王星从A→B→C的过程中，冥王星与太阳的距离增大，速率逐渐变小，故A错误；
B、公转周期为T0，冥王星从A→C的过程中所用的时间是，由于冥王星从A→B→C的过程中，速率逐渐变小，从A→B与从B→C的路程相等，所以冥王星从A→B所用的时间小于，故B错误；
C、根据牛顿第二定律得冥王星在B点的加速度方向指向太阳，故C错误；
D、冥王星从B→C→D的过程中，万有引力方向先与速度方向成钝角，过了C点后万有引力方向与速度方向成锐角，所以万有引力对它先做负功后做正功，故D正确；
故选D．
【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，会根据力与速度方向的夹角判断该力是做正功还是负功
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据题图结合开普勒第三定律
=k
可知地球在1、2、3轨道的运行周期关系为T1BD．地球从轨道1上的P点进入轨道2要做离心运动，需点火加速，可知v1C．根据开普勒第二定律可知，地球在近日点的速度比在远日点的速度大，即vP>vQ，选项C错误。
故选D。
8．B
【解析】
【详解】
AD．哥白尼在著作《天体运行论》中提出了日心说，使人们对宇宙的认识提高到了较客观的新高度，故AD错误；
BC．开普勒在第谷的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错误。
故选B。
9．BD
【解析】
【分析】
【详解】
A．卫星B沿椭圆轨道从P运动至Q过程，引力做负功，速度减小，故在P点时的速度比在Q点时大，A错误；
B．由开普勒第三定律
可知，卫星B的半长轴大于卫星A的轨道半径，故卫星B的周期比卫星A的周期大，B正确；
C．由B的分析可得
卫星B从P第一次到Q的时间为
联立解得
C错误，D正确。
故选BD。
10．ABCD
【解析】
【详解】
A、关于行星的运动，早期有“地心说”与“日心说”之争，而“地心说”容易被人们所接受的原因之一是由于相对运动使得人们观察到太阳东升西落，故A正确；
B、所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，都可以近似看成是圆周运动，故B正确；
C、在太阳系中，开普勒第三定律，式中k的值仅与中心天体太阳的质量有关，故C正确；
D、开普勒三定律也适用于其他星系的行星运动，故D正确．
11．AB
【解析】
【详解】
卫星的转移轨道是以地球球心为焦点的椭圆轨道，即由椭圆到圆的轨道转变；由椭圆到圆，要加速离心；卫星在转移轨道上运动时处于离心状态，万有引力小于向心力；卫星在转移轨道的运动周期小于24小时，轨道半径越高周期越长，地球静止轨道比转移轨道高，故选项AB正确，CD错误。
故选AB。
12．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A、由开普勒第三定律：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，故A错误；
B．英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维烈，利用万有引力定律计根据天王星的观测资料，各自独立地利用算出天王星轨道外面“新”行星的轨道，1846年9月23日晚，德国的伽勒在勒维烈预言的位置发现了这颗行星--海王星；英国天文学家哈雷根据万有引力定律计算了哈雷彗星的轨道，并正确预言了它的回归，故选项B正确；
C．发射卫星的最小发射速度为第一宇宙速度，也是卫星到达近地轨道时的速度，根据能量关系可知，卫星轨道高度越大所需能量越多，则其发射速度越大，卫星轨道高度越低发射速度越小，故C正确；
D．相对论的出现是在经典力学的基础上发展起来的，是对经典力学的补充，故D错误。
故选BC。
13．BCD
【解析】
【详解】
本题考查天体运动，开普勒第三定律，如果运动到C点，导弹受万有引力提供向心力时，，所以椭圆轨道时在C点速度小于，A错；在C点只受万有引力，加速度为，由开普勒三大定律可知C对；由开普勒第三定律可知，椭圆轨道的周期小于过C点圆轨道的周期，D对；
14．AB
【解析】
【详解】
A．地心说和日心说是人类对天体运动的初步认识，具有片面性，A说法正确。
BCD．地球不是宇宙的中心，地球是一颗绕太阳运动的行星。地球和其他行星都在绕太阳转动，而且太阳也是运动的，它属于银河系的一部分，选项B正确，CD错误。
故选AB。
15．AB
【解析】
【详解】
A.从的过程中，引力对冥王星先做负功，再做正功，所以速率先变小再变大，A正确
B.冥王星在B点的加速度：B点距太阳距离：，，B正确
C.因为冥王星在近日点速度大，远日点速度小，所以从所用的时间小于，C错误
D.从A到C的过程中，引力对冥王星做负功，D错误
16．AC
【解析】
【详解】
A．根据开普勒第一定律和行星运动规律可知，地球位于B卫星的椭圆轨道的一个焦点上，位于C卫星圆轨道的圆心上，故A正确；
B．卫星B为椭圆轨道，不断的在做离心运动和近心运动，近地点的线速度最大，远地点的线速度最小；而卫星C为圆轨道，运动的速度大小均不变，故B错误；
CD．由开普勒第三定律可知
k值与中心天体地球的质量M有关，而与太阳无关，a取椭圆轨道的半长轴或圆轨道的半径，故C正确，D错误。
故选AC。
17．BD
【解析】
【详解】
在同一轨道上运行的两颗质量相同的卫星，它们的速度大小相同，但是方向不同，则动量大小相同，方向不同，即动量不同，选项A错误；在赤道上空运行的两颗同步卫星，它们的高度和速度都相同，但是质量可能不同，机械能可能不同，选项B正确；若卫星运动的周期与地球自转周期相同，但它的轨道必须与赤道平面内它才就是同步卫星，选项C错误；沿椭圆轨道运行的卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率，例如在与长轴对称的两点上，选项D正确；故选BD.
18．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．开普勒第一定律的内容为：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，B错误；
CD．不同行星绕太阳运动的周期不等，根据开普勒第三定律得不同行星绕太阳运动的椭圆轨道半长轴是不同的，不同行星绕太阳运动的轨道各不相同，故CD正确。
故选ACD。
19．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
据开普勒第三定律可得
对水星、金星、地球，代入数据分别可得，该比值分别为
在误差允许的范围内，太阳系八大行星平均轨道半径的三次方和公转周期的平方之比为常量，即验证了开普勒第三定律。
通过数据发现平均轨道半径越大，公转周期就越大，猜测角速度越小。
20．29.7年
【解析】
【详解】
地球和土星均为太阳系的行星，对同一恒星的所有卫星，其轨道半径和运行周期均满足恒量，
解：根据行星的运动规律：，有，
解得年．
21．3.7×104km
【解析】
【分析】
【详解】
根据开普勒第三定律可知
则
同步地球卫星离地面的高度
22．（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）因为θ= ωt可得，a、b两卫星的角速度之比为
由周期公式可得，卫星a的周期
（2）根据开普勒第三定律，有
解得
答案第1页，共2页
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