人教版高中物理必修二7.1行星的运动 同步练习基础卷
一、单选题(本大题共8道小题)
1. 关于行星运动的下列说法,正确的是( )
A.所有行星围绕太阳的运动轨道都是椭圆
B.行星从近日点运动到远日点,线速度逐渐增大
C.行星运动的椭圆轨道的半长轴越大,周期越小
D.某行星由近日点到远日点的时间等于由远日点到近日点的时间
2. 下列行星中有与地球类似的坚硬岩石外壳的是( )
A.土星 B.金星 C.海王星 D.天王星
3. 2016年11月14日“超级月亮”现身合肥市夜空,某时刻月亮看起来比平常大 、亮度提高了 ,这是因为月球沿椭圆轨道绕地球运动到近地点的缘故,则下列说法中正确的是( )
A.此时月球的速度最小
B.此时月球的加速度最大
C.月球由远地点向近地点运动的过程,地球对月球的万有引力做负功
D.月球由远地点向近地点运动的过程,月球的机械能减小
4. 我国古代人根据天地运行规律来确定四季循环的起点与终点,并划分为二十四节气。二十四节气,代表着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置。如图所示,从天体物理学可知地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处四个位置,分别对应我国的四个节气。以下说法正确的是( )
A.地球绕太阳做匀速率椭圆轨道运动
B.地球从冬至至春分的时间小于地球公转周期的四分之一
C.地球绕太阳运行方向(正对纸面)是顺时针
D.秋分时地球公转速度最大
5. 我国于1970年4月发射的第一颗卫星“东方红一号”还在运行,“东方红一号”运行的轨道是椭圆,近地点A距地面的高度为,远地点距地面的高度为。若地球的半径为,地球同步轨道卫星距地面的高度为,则“东方红一号”与地球同步轨道卫星绕地球运行的周期之比为( )
A. B.
C. D.
6. 地球和土星都沿椭圆轨道绕太阳公转,土星轨道的半长轴大于地球轨道的半长轴,根据开普勒行星运动定律可知( )
A.太阳处在椭圆的中心
B.土星比地球的公转周期大
C.它们在近日点的速度均小于各自在远日点的速度
D.地球和土星分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等
7. 地球的公转轨道接近圆,但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星,他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍,如图所示,并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现哈雷的预言得到证实,该彗星被命名为哈雷彗星。哈雷彗星最近出现的时间是1986年,则关于它下次飞近地球的时间,下列判断正确的是( )
A.大约在2070年 B.大约在2062年
C.大约在2048年 D.大约在2035年
8. 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.地心说认为地球是宇宙的中心,是静止不动的
B.伽利略提出了“日心说”
C.牛顿提出了“日心说”
D.哥白尼发现了行星运动三大定律
二、多选题(本大题共4道小题)
9. 关于开普勒行星运动的公式 ,以下理解正确的是( )
A. 是一个与行星无关的常量
B.若地球绕太阳运转轨道的半长轴为 ,周期为 ;月球绕地球运转轨道的长半轴为 ,周期为 ,则
C. 表示行星运动的自转周期
D. 表示行星运动的公转周期
10. 在“金星凌日”的精彩天象中,观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过。持续时间达六个半小时,那便是金星,如图所示。下面说法正确的是( )
A.金星轨道半长轴的三次方与公转周期的平方之比小于地球公转半长轴的三次方与公转周期平方之比
B.金星绕太阳运行轨道的半长轴小于地球
C.金星绕太阳公转一周时间小于365天
D.相同时间内,金星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积
11. 有关开普勒关于行星运动的描述,下列说法正确的是( )
A.所有的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
B.所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆,太阳处在圆心上
C.所有的行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的,但有相同的运动规律
D.不同的行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的,不可能有相同的运动规律
12. 2020年7月23日,我国成功发射了天问一号火星探测器(简称“天问一号”),天问一号从地球发射升空顺利送入预定轨道,然后沿地火转移轨道飞向火星并被火星“捕获”。某同学忽略了天问一号进入地火转移轨道后受到的地球和火星的引力影响,并构建了一个如图所示的理想化的“物理模型”:火星和地球的公转轨道均视为圆轨道,天问一号从地球出发时恰好位于地火转移椭圆轨道的近日点位置,被火星“捕获”时恰好到达椭圆轨道远日点位置,中间过程仅在太阳引力作用下运动。已知火星的公转轨道半径为地球公转轨道半径的1.5倍,地球公转周期(1年)均分为12月,根据该理想模型,请帮助该同学求出:(取 , )
(1)天问一号在地火转移轨道上运行的时间(以月为单位);
(2)天问一号从地球出发进入地火转移轨道时日地连线与日火连线的夹角 。
三、解答题(本大题共3道小题)
13. 地球的公转轨道接近圆,但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷曾经在 年跟踪过一颗彗星,他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的 倍,并预言这颗彗星将每隔一定时间就会再次出现。
(1) 这颗彗星最近出现的时间是 年,它下次飞近地球大约是哪一年?
(2) 若哈雷彗星在近日点的线速度为 在远日点的线速度为 ,则哪个线速度大?
14. 设金星和地球绕太阳中心的运动是公转方向相同且轨道共面的匀速圆周运动,金星在地球轨道的内侧(称为地内行星)。在某些特殊时刻,地球、金星和太阳会出现在一条直线上,这时候从地球上观测,金星像镶嵌在太阳脸上的小黑痣缓慢走过太阳表面。天文学称这种现象为“金星凌日”。如图所示,2012年6月6日天空上演的“金星凌日”吸引了全世界数百万天文爱好者。假设地球公转轨道半径为R,“金星凌日”每隔t0年出现一次,已知地球公转周期为T=1年。求金星的公转轨道半径。
15. 据美联社2002年10月7日报道,天文学家在太阳系的9大行星之外,又发现了一颗比地球小得多的新行星,而且还测得它绕太阳公转的周期约为288年.若把它和地球绕太阳公转的轨道都看作圆,问它与太阳的距离约是地球与太阳距离的多少倍.(最后结果可用根式表示)
四、填空题(本大题共4道小题)
16. 开普勒定律。
(1) 第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是 ,太阳处在 上。
(2) 第二定律:对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的 。
(3) 第三定律:所有行星轨道的 跟它的 的比都相等。其表达式为 ,其中 是椭圆轨道的半长轴, 是公转周期, 是一个对所有行星 的常量。
17. 下表列出了太阳系八大行星的一些数据:直径d、与太阳间平均距离r及绕日转动的周期T。计算各行星离太阳平均距离r与行星直径d之比,平均距离r的三次方与周期T的二次方之比,并回答下列问题。
(1)行星绕太阳旋转周期T与它们离太阳间的距离有什么关系?( )
(2)各行星中,最大的是____________星,为__________________,最小的是____________星,为____________。由于很大,你能将行星的绕日运动视为怎样的一个运动模型?( )
(3)如图所示,将各行星之值用直方图表示出来。分析直方图,你能发现什么结论?( )
18. 如图所示,人造地球卫星在椭圆形轨道上运转,设a点为近地点,b点为远地点.卫星沿轨道做顺时针转动,卫星通过a点时的线速度____通过b点时的线速度(填>、=或<).
19. 两颗人造地球卫星的轨道半径之比,那么,它们的周期之比__________.(根据开普勒定律计算,结果中可以含有根号)
答案
一、单选题(本大题共8道小题)
1. 【答案】A;D
2. 【答案】B
【解析】 表示行星运动的公转周期,不是自转周期,A错误; 是一个与行星无关的量, 只与中心天体有关,B正确;开普勒第三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,C错误;地球绕太阳转动,而月球绕地球转动,二者不是同一中心天体,故对应的 值不同,D错误。
3. 【答案】B
【解析】根据开普勒定律,月球和地球的连线在相等的时间内扫过相等的面积,故在近地点速度最大,故A错误;
在近地点轨道半径小,根据牛顿第二定律:,此时月球的加速度大,故B正确;
既然从远地点向近地点运动过程是加速运动,说明万有引力做正功,故C错误;
由于只有万有引力做功,故月球的机械能不变,故D错误。
4. 【答案】B
【解析】
A.根据开普勒第二定律面积定律可知,近日点速率最大,远日点速率最小,所以地球绕太阳做变速率的椭圆轨道运动,则A错误;
B.地球从冬至至夏至的时间为地球公转周期的二分之一,由于近日点速率最大,远日点速率最小,所以地球从冬至至春分的时间小于地球公转周期的四分之一,则B正确;
C.地球绕太阳运行方向(正对纸面)是逆时针,所以C错误;
D.根据开普勒第二定律面积定律可知,近日点速率最大,则冬至时地球公转速度最大,所以D错误;
故选B。
5. 【答案】D
【解析】
“东方红一号”运行轨道的半长轴
地球同步轨道卫星的轨道半径
设“东方红一号”与地球同步轨道卫星的运行周期分别为、,根据开普勒第三定律有
解得
故选D。
6. 【答案】B
【详解】
A.太阳处在椭圆的焦点上,选项A错误;
B.根据开普勒第三定律可知,可知,土星比地球的公转周期大,选项B正确;
C.根据开普勒第二定律可知,它们在近日点的速度均大于各自在远日点的速度,选项C错误;
D.地球和土星分别沿着不同的轨道运动,则地球和土星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积不相等,选项D错误。
故选B。
7. 【答案】B
【解析】【解答】设彗星的周期为T1,地球的公转周期为T2,这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍,由开普勒第三定律 得
所以1986+76=2062
故答案为:B。
8. 【答案】A
【详解】
A.地心说认为地球是宇宙的中心,是静止不动的,A正确;
BC.哥白尼提出了“日心说”,BC错误;
D.开普勒发现了行星运动三定律,D错误。
故选A。
二、多选题(本大题共4道小题)
9. 【答案】A;D
【解析】 是一个与行星无关的常量,与恒星的质量有关,故A正确;
开普勒第三定律中的公式 ,必须对应同一个中心天体, 值才相同,地球绕太阳运转和月球绕地球运转的中心天体不同,故 值不同,故B错误;
代表行星运动的公转周期,故C错误,D正确。
10. 【答案】B,C
【解析】【解答】A.根据开普勒第三定律 可知围绕同一个中心天体公转时,行星的轨道半长轴的三次方与周期的平方之比相等,A不符合题意;
B.“金星凌日”现象的成因是光的直线传播,当金星转到太阳与地球中间且三者在一条直线上时,金星挡住了沿直线传播的太阳光,人们看到太阳上的黑点实际上是金星,由此可知发生金星凌日现象时,金星位于地球和太阳之间,则金星绕太阳运行轨道的半长轴小于地球,B符合题意;
C.金星绕太阳的轨道半径小于地球绕太阳的轨道半径,根据开普勒第三定律 可知金星绕太阳公转一周时间小于地球的公转周期365天,C符合题意;
D.相同时间内,金星与太阳连线扫过的面积不等于地球与太阳连线扫过的面积,因为是不同的天体在围绕太阳运动,D不符合题意。
故答案为:BC。
11. 【答案】AC
【解析】
AB.开普勒第一定律的内容为: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正确,B错误;
CD.所有行星运动轨道虽然不同,但都遵从开普勒行星运动定律,故C正确,D错误。
故选AC。
12. 【答案】(1)根据开普勒第三定律 可知,椭圆转移轨道周期为
则天问一号在地火转移轨道上运行的时间
(2)同理可得火星运行周期为
火星运动的时间为
要保证天问一号正好在远日点与火星相遇,两者运动的时间相等,则有:
解得
θ=45°
三、解答题(本大题共3道小题)
13. 【答案】
(1) 年
(2)
【解析】
(1) 由开普勒第三定律知
得:
解得: 年
即下次飞近地球大约为 年 年。
(2) 由开普勒第二定律知 。
14. 【答案】
【详解】
设金星的轨道半径为Rx,周期为Tx,角速度为ωx,则由开普勒第三定律有
可得
根据题意,应有,则
即
解得
其中T0=1年,联立解得
15. 【答案】44
【解析】
地球绕太阳公转的周期为T0,太阳的距离为R0;新行星绕太阳公转的周期为T,与太阳的距离为R,根据开普勒第三定律
已知
得
它与太阳的距离约是地球与太阳距离的44倍
四、填空题(本大题共4道小题)
16. 【答案】
(1) 椭圆;椭圆的一个焦点
(2) 面积相等
(3) 半长轴的三次方;公转周期的二次方;都相同
17. 【答案】 r越大,T也越大 海王星 木星 几何点 各行星绕日运动的近似圈轨道半径的三次方与其周期的二次方之比为一定值
【详解】
(1)[1]从表中数据可得出行星绕日运动的周期T与它们离日的平均距离r有关:r越大,T也越大,即旋转一周时间越长。
(2)[2][3][4][5]值最大的是海王星,为倍,最小的是木星,为倍;
[6]由于,因此可以将行星视为一个“几何点”,它在绕日做近似圆周的运动,研究行星运动时可忽略其本身的形状,自转等其他次要因素。
(3)[7]在直方图上各行星值非常相近。这表明各行星绕日运动的近似圈轨道半径的三次方与其周期的二次方之比为一定值。
18. 【答案】>
【详解】
[1]根据开普勒第二定可知,近地点运动的比较快,远地点运动的比较慢,所以卫星通过a点时的线速度大于通过b点时的线速度。
19. 【答案】
【详解】
根据开普勒行星运动第三定律
.则若两颗人造地球卫星的轨道半径之比为R1:R2=3:1,则周期之比为
2 / 2