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．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
2．某行星绕太阳运动的椭圆轨道如图所示，和是椭圆轨道的两个焦点，行星在点的速率比在点的速率大，则太阳位于（　　）
A．位置 B．位置 C．位置 D．位置
3．某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的速率大，则太阳是位于（　　）
A．F2 B．A C．F1 D．B
4．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
5．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
6．所有行星绕太阳运动的轨道都是（　　）
A．圆 B．椭圆 C．双曲线中一支 D．抛物线
7．某行星绕恒星运行的椭圆轨道如图所示，E和F是椭圆的两个焦点，O是椭圆的中心，行星在B点的速度比在A点的速度大。则恒星位于（　　）
A．F点 B．A点 C．E点 D．O点
8．关于开普勒行星运动定律，下列说法不正确的是（　　）
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
B．对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等
C．表达式=k，k是一个与行星无关的常量
D．表达式=k，T代表行星运动的自转周期
9．如图，S1、S2、S3为火星与太阳连线在相等时间内扫过的任意三个面积，由开普勒行星运动定律可知（　　）
A．S1C．S1=S210．如图所示是中国“天问一号”探测器拍摄的火星影像图。已知火星绕日公转一年，相当于地球上的两年，假设火星和地球均绕太阳做匀速圆周运动，则火星与太阳之间的距离约为地球与太阳之间距离的（　　）
A．0.5倍 B．倍 C．倍 D．2倍
11．16世纪，哥白尼经过40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心说”的如下四个基本论点。这四个论点中目前看存在缺陷的是（　　）
A．与太阳相比，其他恒星离地球的距离远得多
B．宇宙的中心是太阳，其它行星都围绕太阳做匀速圆周运动
C．地球自西向东自转，使地球上的人感觉太阳每天东升西落
D．地球绕太阳运动，月球在绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动
12．关于开普勒第三定律公式，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T代表行星自转的周期
13．2021年2月24日6时29分，图（a）所示的我国首次火星探测任务天问一号探测器成功实施第三次近火制动，进入近火点280千米、远火点5.9万千米、周期2个火星日的火星停泊轨道。若探测器的停泊轨道可看作是图（b）所示的椭圆轨道，其中的点为近火点，点为远火点，则可知（　　）
A．探测器在点的速度小于在点的速度
B．探测器在点的加速度小于在点的加速度
C．探测器从点运动到点的过程中，机械能逐渐减小
D．探测器从点运动到点的过程中，机械能保持不变
14．哈雷彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，哈雷彗星每隔一定的时间飞临地球一次，如图所示。从公元前240年起，哈雷彗星每次回归，中国均有记录。它最近一次回归的时间是1986年。从公元前240年至今，我国关于哈雷彗星回归记录的次数，最合理的是（　　）
A．24次 B．30次 C．124次 D．319次
15．地球在绕太阳转动的同时，本身绕地轴在自转，形成了春、夏、秋、冬四个季节，则下面说法正确的是（　　）
A．春分时地球公转速率最小
B．夏至时地球公转速率最小
C．秋分时地球公转速率最小
D．冬至时地球公转速率最小
二、填空题
16．在我们观测到的超巨星、巨星、中型星、白矮星和中子星之中，与地球大小接近的是_______________，跟彗星内核大小接近的是______________，太阳属于其中的_______________。
17．由开普勒行星运动定律可知：所有的行星绕太阳运动的轨道都是________，同一行星在轨道上运动时，经过近日点时的速率________（大于、等于、小于）经过远日点的速率．
18．最早用科学方法证实“地球是圆的”的学者是古希腊人____________．但直到1522年，____________等人完成了绕地球航行一周后，地球是一个球体才被人们公认．
三、解答题
19．如图，A是地球的同步卫星。另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球质量为M，O为地球中心。
(1) 开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比，即 k是一个对所有行星都相同的常量。开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统（如地月系统）都成立。请你推导出地月系中该常量k的表达式；已知引力常量为G。
(2)如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上)，则至少经过多长时间，它们还能相距最近？
20．人类对天体运动的研究历史悠久，其中有许多脍炙人口的精彩故事。请去图书馆或上网收集有关资料，与同学们交流。
21．开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比，即＝k，k是一个对所有行星都相同的常量．将行星绕太阳的运动按圆周运动处理，请你推导出太阳系中该常量k的表达式．已知万有引力常量为G，太阳的质量为M太．
22．在开普勒的成功中，你认为哪一处（或哪几处）对你的影响最大？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
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
故选B。
2．A
【详解】
根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积，如果时间间隔相等，那么面积A=面积B，由此可知
所以A点为近日点，B点为远日点，则太阳是位于F2。
故选A。
3．C
【详解】
根据开普勒第一定律可知，太阳在行星轨道的焦点上，根据开普勒第二定律可知，行星在近日点的速度较大，故F1是太阳的位置，故ABD错误，C正确。
故选C。
4．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。
5．B
【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。
6．B
【详解】
根据开普勒第一定律，可知所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的焦点上。故选B；
7．A
【详解】
行星绕恒星沿椭圆轨道运动，因为行星在B点的速度比在A点的速度大，说明B点是近点，A点是远点，则恒星位于F点。
故选A。
8．D
【详解】
A．根据开普勒第一定律，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，A正确；
B．根据开普勒第二定律，对每一个行星而言，太阳与行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，B正确；
C．根据开普勒第三定律，，k是与中心天体质量有关的量，与行星无关，C正确；
D．根据开普勒第三定律可知，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，T为行星运动的公转周期，D错误。
故选D。
9．D
【详解】
根据开普勒第二定律可知，行星与太阳连线在相等时间内扫过的面积相等，则有
S1=S2=S3
故选D。
10．C
【详解】
令地球与太阳之间的距离和周期分别为r1，T1，火星与太阳之间的距离和周期分别为r2，T2，则根据开普勒第三定律
解得
故选C。
11．B
【详解】
A．与太阳相比，其他恒星离地球的距离远得多，该说法正确，不符合题意；
B．宇宙的中心不是太阳，其它行星也不都围绕太阳做匀速圆周运动，此论点不对，选项B符合题意；
C．地球自西向东自转，使地球上的人感觉太阳每天东升西落，选项C正确，不符合题意；
D．地球绕太阳运动，月球在绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动，选项D正确，不符合题意；
故选B。
12．B
【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项错误，B项正确；
CD．公式中的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，T代表行星（或卫星）公转的周期，CD两项错误。
故选B。
13．D
【详解】
A．由开普勒第二定律可得探测器在点的速度大于在点的速度，故A错误；
B．由
可得
得探测器在点的加速度大于在点的加速度，故B错误；
CD．探测器在同一轨道运行，机械能不变，故D正确，C错误。
故选D。
14．B
【详解】
设哈雷彗星的公转周期为T1、轨道半长轴为R1，地球的公转周期为T2、公转半径为R2，由开普勒第三定律可得
=≈76
即哈雷彗星的公转周期为76年，则回归的次数为
因此最合理的次数为30次，B正确。
故选B。
15．B
【详解】
在地球公转的过程中，夏至时地球到太阳之间的距离最大，冬至时地球到太阳之间的距离最小，根据开普勒第二定律，地球在相同的时间内扫过的面积相同，所以夏至时地球公转速率最小，冬至时地球公转速率最大。
故选B。
16． 白矮星 中子星 中型星
【详解】
在我们观测到的超巨星、巨星、中型星、白矮星和中子星之中，与地球大小接近的是白矮星，跟彗星内核大小接近的是中子星，太阳属于其中的中型星。
[1]白矮星
[2]中子星
[3]中型星
17． 椭圆 大于
【详解】
[1][2]由开普勒第一定律可知：所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在其中一个焦点上，由开普勒第二定律可知：行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，故行星在近日点速度大，远日点速度小．
考点：开普勒定律
【名师点睛】
正确掌握开普勒三定律的内容，由面积定律应该知道行星在近日点速度大，远日点速度小．
18． 亚里士多德 麦哲伦
【详解】
[1] 公元前4世纪的亚里士多德根据月食看到地球影子的圆形而推断出地球是圆的；
[2]麦哲伦绕地球航行后，人们才公认地球是圆的。
19．（1）；（2）
【详解】
(1)因卫星绕地球做匀速圆周运动，于是轨道半长轴a即为轨道半径r，根据万有引力定律和牛顿第二定律有
解得
(2)由万有引力定律和向心力公式得
解得
由题意得
解得
20．见详解
【详解】
在古代，人们只能用肉眼观测天体。2世纪时，古希腊天文学家托勒密提出的地心说统治了西方对宇宙的认识长达1000多年。直到16世纪，波兰天文学家哥白尼才提出了新的宇宙体系的理论——日心说。到了1610年，意大利天文学家伽利略独立制造折射望远镜，首次以望远镜看到了太阳黑子、月球表面和一些行星的表面和盈亏。在同时代，牛顿创立牛顿力学使天文学出现了一个新的分支学科天体力学。天体力学诞生使天文学从单纯描述天体的几何关系和运动状况进入到研究天体之间的相互作用和造成天体运动的原因的新阶段，在天文学的发展历史上，是一次巨大的飞跃。19世纪中叶天体摄影和分光技术的发明，使天文学家可以进一步深入地研究天体的物理性质、化学组成、运动状态和演化规律，从而更加深入到问题本质，从而也产生了一门新的分支学科天体物理学。这又是天文学的一次重大飞跃。 1950年代，射电望远镜开始应用。到了1960年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子。而与此同时，人类也突破了地球束缚，可到天空中观测天体。除可见光外，天体的紫外线、红外线、无线电波、X射线、射线等都能观测到了。这些使得空间天文学得到巨大发展，也对现代天文学成就产生很大影响。
21．k＝
【详解】
因行星绕太阳做匀速圆周运动，于是轨道半长轴a即为轨道半径r，根据太阳与行星间的引力和牛顿第二定律有
＝m行r
于是有
＝
即
k＝
22．见详解
【详解】
开普勒成功对我影响最大的是这个人有一颗积极向上的心，和永不放弃的坚持。例如：1601年第谷去世，开普勒继承了第谷遗留下来的观测资料， 从此，开普勒拥有了最丰富的宝藏并着手开发。第谷留下的资料中有关火星轨道的数据占了相当部分，开普勒发现，按照设计的圆轨道计算出来的火星位置与第谷的数据之间总有偏离，尽管其最大偏离只有8秒弧度，但他并没有忽视这小小的误差，他坚信第谷的观测是准确无误的，他从这个误差中敏锐地觉察到行星的轨道不是一个圆周，而且没有这样一个圆心——行星绕该点的运动是匀速的。用开普勒自己的说法：“由于这8秒的偏离引发了文学的全部革新。”开普勒大胆抛弃了束缚人们头脑两千多年来的天体作“匀速圆周运动”的观念，坚定地用第谷的数据去确定行星的运行轨道。
答案第1页，共2页
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