人教版高中物理必修二7.1行星的运动 同步练习提高卷
一、单选题(本大题共8道小题)
1. 如图所示,海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,运行的周期为 , 为近日点, 为远日点, 、 为轨道短轴的两个端点。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用,则海王星在从 到 、 到 的运动过程中( )
A.从 到 所用的时间等于 B.从 到 做减速运动
C.从 到 阶段,速率逐渐变小 D.从 到 所用时间等于
开普勒分别于 年和 年发表了他发现的行星运动规律,后人称之为开普勒行星运行定律。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的轨道都是圆,太阳处在圆心上
B.在牛顿发现万有引力定律后,开普勒才发现了行星的运行规律
C.开普勒独立完成了观测行星的运动数据、整理观测数据、发现行星运动定律等全部工作
D.对任意一个行星来说,它离太阳较近时运行的速度比较快,而离太阳较远时运行的速度较慢
2. 中国首个火星探测器“天问一号”,已于2021年2月10。日成功环绕火星运动。若火星和地球可认为在同一平面内绕太阳同方向做圆周运动,运行过程中火星与地球最近时相距R0、最远时相距5R0,则两者从相距最近到相距最远需经过的最短时间约为( )
A.365天 B.400天 C.670天 D.800天
3. 关于开普勒第三定律 ,以下说法中正确的是( )
A. 表示行星运动的自转周期
B. 值只与中心天体有关,与行星无关
C.该定律只适用于行星绕太阳的运动,不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 ,周期为 ,月球绕地球运转的半长轴为 ,周期为 ,则
4. 太阳系有八大行星,八大行星离太阳的远近不同,绕太阳运转的周期也不相同。下列反映公转周期与行星轨道半长轴的关系图像中正确的是( )
A. B. C. D.
5. 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,则金星的公转轨道半径为( )
A. B.R
C.R D.R
6. 2021年4月28日,国际行星防御大会召开,我国代表介绍了正在论证的小行星探测任务。关于开普勒行星运动定律,下列说法中正确的是( )
A.牛顿发现万有引力定律后,开普勒整理牛顿的观测数据后,发现了行星运动的规律
B.此定律不仅适用于行星绕太阳运动,也适用于宇宙中其他卫星绕行星的运动
C.开普勒第三定律,月亮围绕地球运动的k值与人造卫星围绕地球运动的k不相同
D.行星绕太阳运动时,线速度方向时刻在变,但大小始终不变
7. 我国于1970年4月发射的第一个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点距地面的高度是h1,远地点距地面的高度为h2,若地球的半径为R,地球同步轨道卫星距地面的高度为6R,则东方红一号与地球同步卫星绕地球运行的周期之比为( )
A. B. C. D.
8. 下列对开普勒定律的理解正确的是( )
A.地球与太阳的连线在相等的时间内转过的角度相等
B.所有行星绕太阳运动的轨道是同一个椭圆、有共同的焦点
C.火星与太阳的连线、地球与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等
D.哈雷彗星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比等于地球轨道(可视为圆形)半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比
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. 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
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. 太阳系八大行星几乎是在同一平面内沿同方向绕太阳做圆周运动,当地球恰好运行到土星和太阳之间,且三者几乎成一条直线的现象,天文学称为“土星冲日”。已知地球公转轨道半径,地球公转周期年,土星公转轨道半径。
(1)求土星绕日的公转周期T2[计算结果保留到整数,可能用到的数,,;
(2)估算两次“土星冲日”的最短时间间隔(用T1和T2表示)。
15. 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。
四、填空题(本大题共4道小题)
16. 两种对立的学说
(1) 地心说
i 是宇宙的中心,是静止不动的;
ii 太阳、月亮以及其他行星都绕 运动;
iii 地心说的代表人物是古希腊科学家 。
(2) 日心说
i 是宇宙的中心,是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳做 ;
ii 日心说的代表人物是 。
(3) 局限性
i 古人都把天体的运动看得很神圣,认为天体的运动必然是最完美、最和谐的 运动。
ii 开普勒研究了 的行星观测记录,发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动,计算所得的数据与观测数据 (填“不符”或“相符”)。
17. 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)
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. 关于月球的形成,科学家提出了不同的假说:
分裂说:月球本来是地球的一部分,后来由于地球转速太快,把地球上一部分物质抛了出去,这些物质脱离地球后形成了月球。
同源说:月球和地球在同一个浮动星云内同时形成。
碰撞说:在太阳系形成的过程中,地球与一个较大天体发生了剧烈的碰撞,激射到太空中的地球物质和该碰撞天体的残骸不断相互吸引,最终形成了月球。
(1)有科学家用下图形象地描述了月球的一种形成过程:
你认为这种图示描述的是月球形成的哪种假说?__________________________
(2)月球形成初期,小天体频繁撞击月球,在月球表面形成了随处可见的_______________________.
答案
一、单选题(本大题共8道小题)
1. 【答案】D
【解析】根据开普勒行星运动第一定律,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,故A项错误;
开普勒整理第谷的观测数据后,发现了行星运动的规律,故B项错误;
在开普勒发现了行星的运行规律后,牛顿发现的万有引力定律,故C项错误;
根据开普勒行星运动第二定律,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。所以对任何一颗行星来说,离太阳越近,运行速率就越大,故D项正确。
2. 【答案】B
【详解】
设火星轨道半径为R1,公转周期为T1,地球轨道半径为R2,公转周期为T2,依题意有
解得
根据开普勒第三定律,有
解得
设从相距最近到相距最远需经过的最短时间为t,有
带入数据,可得
故选B。
3. 【答案】D
【解析】设地球半径为 ,则行星半径为 ,根据开普勒第三定律得:,
解得:,
地球的公转周期为 年,则说明该行星的公转周期为 年。
年与计算结果不符,故A不符合题意。
年与计算结果不符,故B不符合题意。
年与计算结果不符,故C不符合题意。
年与计算结果相符,故D符合题意。
4. 【答案】D
【详解】
根据开普勒第三定律=k知
a3=kT2
故选D。
5. 【答案】B
【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ωx>ω0则
(ωx-ω0)·t0=2π
即
解得
,其中T0=1年
联立解得
故选B。
6. 【答案】B
【解析】
A.在开普勒发现了 行星的运行规律后,牛顿才发现万有引力定律,开普勒整理第谷的观测数据后,发现了行星运动的规律。A错误;
B.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, B正确;
C.公式中的k值由中心天体决定,只要是中心天体一样,k值一样, C错误;
D.由开普勒第二定律可知,日星连线相同时间内扫过面积相等,行星绕太阳在椭圆轨道上运动时,线速度大小在变化,越靠近太阳,线速度越大,反之,则越小,D错误。
故选B。
7. 【答案】D
【解析】
东方红一号卫星的半长轴为
地球同步卫星的轨道半径为
设东方红一号卫星的周期为,地球同步卫星的周期为,根据开普勒第三定律得
联立可得
故D正确,ABC错误。
故选D。
8. 【答案】D
【详解】
A.根据开普勒第二定律,所有行星绕太阳运动,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等,故A错误;
B.另一个焦点在行星与太阳连线上 具体位置可以用椭圆公式算出,是在行星轨道的中心点为对称中心,太阳与对称中心的对称点就是另一个焦点,由于行星轨道不一样,所以另一个焦点每个行星都是不同的,故B错误;
C.根据开普勒第二定律,是所有行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等,而火星和地球不在同一轨道,相等的时间内扫过的面积不相同;故C错误;
D.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,故D正确。
故选D。
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】AD
【解析】
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,这是开普勒第一定律,故A正确.B、根据开普勒第二定律,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,可知行星绕太阳有近日点和远日点之分,近日点快,远日点慢,故B错误.C、根据开普勒第三定律,所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方与公转周期的二次方比值都相等,则半长轴越大周期越长,故C错误.D、根据对称性可知,由近日点到远日点的时间等于由远日点到近日点的时间,故D正确.故选AD.
【点睛】开普勒关于行星运动的三定律是万有引力定律得发现的基础,是行星运动的一般规律,正确理解开普勒的行星运动三定律是解答本题的关键.
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】(1);(2)
【解析】
(1)根据开普勒第三定律有
代入数据解得
年
(2)再次发生“土星冲日”意味着土星、地球和太阳再次共线,则地球比土星转过的圆心角多,则有
解得
15. 【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
四、填空题(本大题共4道小题)
16. 【答案】
(1) i 地球
ii 地球
iii 托勒密
(2) i 太阳;匀速圆周运动
ii 哥白尼
(3) i 匀速圆周
ii 第谷;不符
17. 【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
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】 碰撞说 环形山(月坑)
【解析】
(1)[1].从左向右看,第一幅图中有外来星球飞向原始地球,图二外来星球与地球相撞,图三空中有激射出去的天体及地球上的物质,这些物质在空中运动时相互吸引,最终形成了图四中的情景,即形成了月球,故上图符合了碰撞说。
(2)[2].月球表面由于没有空气,所以不会像落向地球时克服摩擦做功而烧毁,故小天体频繁撞击月球而在月球表面形成一个个较大的坑,故称月坑;坑的周边就是我们所看到的环形山。
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