7.1行星的运动 同步练习（Word版含解析）

人教版必修第二册 7.1 行星的运动
一、单选题
1．某人造地球卫星绕地球运动的椭圆轨道如图所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，卫星在A点的速率比在B点的速率小，则地球位于（　　）
A．F2位置 B．F1位置 C．A位置 D．B位置
2．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
3．若地球绕太阳运行到图中A、B、C、D四个位置时，分别为春分、夏至、秋分和冬至，以下说法正确的是（　　）
A．地球由夏至运行到秋分的过程中速率逐渐减小
B．地球由春分运行到夏至的过程中速率逐渐增大
C．地球由春分运行到秋分的时间比由秋分运行到春分的时间长
D．地球由春分运行到秋分的时间比由秋分运行到春分的时间短
4．根据开普勒行星运动定律，下述说法正确的是（　　）
A．所有行星绕太阳的运动都是严格的匀速圆周运动
B．某个行星绕太阳运动时，在远日点的速度大于在近日点的速度
C．在太阳的各个行星中，离太阳越远周期越长
D．行星绕太阳运动的公转周期与行星到太阳的距离的二次方成正比
5．2020年12月17日“嫦娥五号”成功取回月壤样品。它携带的月球探测器曾经过多次变轨，降落到月球表面上。如图所示，轨道Ⅰ为圆形轨道，其半径为R；轨道Ⅱ为椭圆轨道，轨道Ⅲ为近月圆轨道（虚线），其半径为r；如果把探测器与月球球心连线扫过的面积与所用时间的比值定义为“面积速率”，则探测器绕月球运动过程中，在轨道Ⅰ和轨道Ⅲ上的“面积速率”之比为 （　　）
A． B． C． D．
6．一颗北斗导航卫星的轨道可看作圆轨道，地球绕太阳运动的轨道也看作圆轨道。已知地球绕太阳运动的轨道半径是该卫星绕地球运动的轨道半径的a倍，太阳的质量是地球质量的b倍。则在相等的时间内，地球与太阳的连线扫过的面积和卫星与地球的连线扫过的面积的比值为（　　）
A． B． C． D．
7．下列哪颗行星具有坚硬的岩石外壳（　　）
A．水星 B．木星 C．土星 D．天王星
8．下列有关物理学史的表述正确的是（　　）
A．牛顿最早利用实验与推理相结合的方法得出力不是维持运动的原因
B．伽利略利用实验直接得出自由落体运动是匀加速直线运动
C．亚里士多德认为物体下落的快慢与它的轻重无关
D．开普勒提出了行星运动的三大定律
9．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
10．阋神星，是一个已知最大的属于柯伊伯带及海王星外天体的矮行星，因观测估算比冥王星大，在公布发现时曾被其发现者和NASA等组织称为“第十大行星”。若将地球和阋神星绕太阳的运动看作匀速圆周运动，它们的运行轨道如图所示。已知阎神星绕太阳运行一周的时间约为557年，设地球绕太阳运行的轨道半径为R，则阎神星绕太阳运行的轨道半径约为（　　）
A． R B．R C．R D．R
11．2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，约582s后，神舟十三号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空。预定轨道近地点距地面的高度为200km，远地点距地面的高度为400km。已知地球同步卫星轨道距地面的高度约为3.6×104km，地球半径约为6000km，则神舟十三号载人飞船的运行周期约为（　　）
A．84min B．115min C．180min D．206min
12．2020年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国文昌航天发射场，应用长征五号运载火箭送入地火转移轨道。为了节省燃料，我们要等火星与地球之间相对位置合适的时候发射探测器，受天体运行规律的影响，这样的发射机会很少。已知火星的公转周期约是地球公转周期的1.9倍，为简化计算，认为地球和火星在同一平面上、沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动，如图所示。根据上述材料，结合所学知识，下列说法正确的是（　　）
A．地球的公转向心加速度小于火星的公转向心加速度
B．探测器从A点运动到C点的过程中处于加速状态
C．如果火星运动到B点时，地球恰好在A点，此时发射探测器，那么探测器沿轨迹运动到C点时，恰好与火星相遇
D．如果错过某一发射时机，那么下一个发射时机需要再等约2.1年
13．2022年3月23日，中国空间站天宫课堂第二课正式开讲，历城二中小王同学看了以后对航天员的太空生活产生了浓厚兴趣，他想知道24h内航天员看到日出的次数。小王同学查阅资料得到以下数据：中国空间站离地高度约为387km，地球同步卫星离地高度约为36000km，地球半径约为6400km。请利用以上数据帮助小王同学计算航天员在24h内看到日出的次数为（　　）
A．14 B．16 C．18 D．20
14．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
15．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移过，持续时间达六个半小时，那便是金星，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．地球在金星与太阳之间
B．观测“金星凌日”时可将太阳看成质点
C．金星绕太阳公转的周期小于365天
D．当金星远离太阳，相同时间内，金星与太阳连线扫过的面积变小
二、填空题
16．到2004年底为止，人类到达过的地球以外的星球有_______________，由地球发射的探测器到达过的地球以外的行星有____________________________________________________________。
17．丹麦的赫兹普伦和美国的罗素在1913年绘制了赫罗图,表示的恒星的温度与亮度的关系,主序对角线中恒星的亮度增大,表面温度就_____________（填升高或降低）为了比较天体的发光强度,天文上采用____________________来表示。
18．星系是宇宙中的一大群________、气体、尘埃等组成的系统，宇宙中的星系大约有1000亿个以上，银河系以外的星系称为________．
三、解答题
19．某行星绕太阳沿椭圆轨道运行，它的近日点A到太阳距离为r，远日点B到太阳的距离为，若行星经过近日点时的速度为，求该行星经过远日点时的速度的大小。
20．飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T。如果飞船要返回地面，可在轨道上某点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示。如果地球半径为R0，求飞船由A点运动到B点所需要的时间。
21．1970年4月24日，我国发射了第一颗人造卫星，其近地点高度是km，远地点高度是km，设近地点处卫星的速率v1，远地点处卫星速率v2，则v1：v2为多少？（已知km）
22．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？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
根据开普勒第二定律：地球和卫星的连线在相等的时间内扫过相同的面积，因为卫星在A点的速率比在B点的速率小，所以地球位于， ACD错误，B正确。
故选B。
2．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。
3．C
【详解】
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，行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化。近日点D连线短，速度大，远日点B连线长，速度小。
A．地球由夏至（B）点运行到秋分（C）点的过程中地球到太阳的距离减小，所以速率逐渐增大。故A错误；
B．地球由春分（A）点运行到夏至（B）点的过程中距离增大，速率逐渐减小。故B错误；
CD．地球由春分运行到秋分（A→B→C）的过程中地球的线速度小，而且距离比由秋分运行到春分（C→D→A）的路程大，所以地球由春分运行到秋分的时间比由秋分运行到春分的时间长。故C正确，D错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．根据开普勒第一定律，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错误；
B．根据开普勒第二定律，对于每一个行星，它在近日点时的速率均大于在远日点的速率，故B错误；
C．根据开普勒第三定律公式可知，离太阳越远周期越长，故C正确；
D．根据开普勒第三定律公式可知，行星绕太阳运动的公转周期的平方与行星到太阳的距离的三次方成正比，故D错误。
故选C。
5．A
【详解】
由开普勒第三定律得
根据探测器与月球的连线面积与其所用时间的比值定义为面积速率得
故选A。
6．B
【详解】
根据万有引力提供向心力，有
则连线扫过的面积为
联立可得
式中M为中心天体质量，r为环绕天体做圆周运动的轨道半径，依题意，则可得在相等的时间内，地球与太阳的连线扫过的面积和卫星与地球的连线扫过的面积的比值为
故选B。
7．A
【详解】
通过观测，水星表面具有许多陨石坑而且十分古老，故水星具有岩石外壳。而土星与木星是气态星球，天王星是冰巨星。
故选A。
8．D
【详解】
A．伽利略最早利用实验与推理相结合的方法得出力不是维持运动的原因，A错误；
B．伽利略研究铜球在较小倾角斜面上的运动，发现铜球做匀加速直线运动，且铜球加速度随斜面倾角的增大而增大，他对倾角斜面进行合理的外推，得出自由落体运动是匀加速直线运动，B错误；
C．亚里士多德认为物体下落的快慢与它的轻重有关，C正确；
D．开普勒提出了行星运动的三大定律，D正确。
故选D。
9．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。
10．C
【详解】
由开普勒第三定律
解得
故选C。
11．A
【详解】
设地球的半径为R，则神舟十三号载人飞船预定轨道的半长轴约为1.05R，地球同步卫星的轨道半径约为7R，由开普勒第三定律得
解得
T≈1.4h=84min
A正确。
12．D
【详解】
A．火星轨道半径大于地球轨道半径，根据
可知，向心加速度与轨道半径的平方成反比，所以，地球的公转向心加速度大于火星的公转加速度，A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，探测器从A点运动到C点的过程中，离太阳的距离越来越大，速度会越来越小，所以应该是减速过程，B错误；
C．根据开普勒第三定律，火星与探测器的公转半径不同，则公转周期不相同，因此探测器与火星不会同时到达C点，不能在C点相遇，C错误；
A．地球的公转周期为1年，火星的公转周期约是地球公转周期的1.9倍，两者的角速度之差为
则地球再一次追上火星的用时为
年
D正确。
故选D。
13．B
【详解】
由题意可知，空间站的轨道半径为
地球同步卫星的轨道半径为
地球同步卫星的周期为
则根据开普勒第三定律可得
可得，空间站的周期为
所以航天员在24h内看到日出的次数为
故选B。
14．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。
15．C
【详解】
A．“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，故A错误；
B．观测“金星凌日”时，如果将太阳看成质点，将无法看到“金星凌日”现象。故B错误；
C．根据开普勒第三定律
可得
依题意，有
解得
故C正确；
D．根据开普勒第二定律，可知在同一轨道内，相同时间内，金星与太阳连线扫过的面积相等。故D错误。
故选C。
16． 月球 火星、金星、土星
【详解】
[1][2]到2004年底为止，人类到达过的地球以外的星球有月球，由地球发射的探测器到达过的地球以外的行星有火星、金星、土星。
17． 升高 绝对性等
【详解】
[1]．赫罗图表示的恒星的温度与亮度的关系，主序对角线中恒星的亮度增大，表面温度就升高．
[2]．为了比较天体的发光强度，天文上采用绝对星等．
18． 恒星 河外星系
【详解】
星系是宇宙中的一大群恒星、气体、尘埃等组成的系统，宇宙中的星系大约有1000亿个以上，银河系以外的星系称为河外星系．
19．
【详解】
根据开普勒第二定律，行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，它和太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，如图所示
分别以近日点A和远日点B为中心，取一个很短的时间△t，在该时间内扫过的面积如图中的两个曲边三角形所示，由于时间极短，可把这段时间内的运动看成匀速率运动，从而有
可得该行星经过远日点时的速度大小为
20．T
【详解】
由题图可知，飞船由A点到B点所需要的时间刚好是沿图中椭圆轨道运动周期的一半，椭圆轨道的半长轴为
设飞船沿椭圆轨道运动的周期为T′，
根据开普勒第三定律有
解得
所以飞船由A点到B点所需要的时间为
21．1.28：1
【详解】
由开普勒第二定律知，卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积相等，故有
所以有运动速率之比
22．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。
略
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页