高一物理粤教版（2019）必修二 3.1认识天体运动 课时作业（含解析）

3.1认识天体运动
一、单选题
1．2022年2月4日，北京冬奥会开幕式以二十四节气为倒计时，节气，惊艳全球。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．秋分时地球公转速度最大
B．地球沿椭圆轨道绕太阳匀速率运动
C．从正对纸面的方向看，地球绕太阳沿顺时针方向运动
D．地球从冬至至春分的运动时间小于地球公转周期的
2．根据开普勒第一定律，行星围绕恒星运动的轨迹是椭圆。如果某一行星的椭圆轨迹距离中央天体中心最近为4×106km，最远为3×107km，那么与之周期相同的另一行星绕该中央天体做圆周运动时的运动半径为（　　）
A．3.4×107km B．1.7×107km
C．3.4×106km D．1.7×106km
3．在科学发展的历程中，许多科学家对运动都进行过深入地研究，其中著名的“比萨斜塔实验”被永久载入史册首先把实验和逻辑推理和谐地结合起来，对落体运动进行正确研究的科学家是（　　）
A．伽利略 B．牛顿 C．开普勒 D．亚里士多德
4．哈雷彗星的轨道是一个非常扁的椭圆，当哈雷彗星离太阳最近时的速度为v1，离太阳最远时的速度为v2，下列关系正确的是（ ）
A．v1＞v2 B．v1＜v2
C．v1=v2 D．不能确定
5．两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，它们的质量之比是1∶2，轨道半径之比是3∶1，则它们的运动周期之比是（　　）
A．3∶1 B．1:3 C．1∶9 D．9∶1
6．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
7．如图所示，海王星绕太阳做椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中（ ）
A．从P到M所用时间等于
B．从Q到N所用时间等于
C．从P到Q阶段，速率逐渐变小
D．从M到N所用时间等于
8．下面关于丹麦天文学家第谷，对行星的位置进行观察所记录的数据，说法正确的是 ( )
A．这些数据在测量记录时误差相当大
B．这些数据说明太阳绕地球运动
C．这些数据与以行星绕太阳做匀速圆周运动为模型得到的结果相吻合
D．这些数据与行星绕太阳做椭圆运动为模型得到的结果相吻合
9．关于开普勒第三定律，下列说法正确的是（　　）
A．此公式只适用于轨道是圆的运动
B．式中的k值只与中心天体的质量有关
C．式中的k值与绕中心天体旋转的天体有关
D．月球绕地球运动的k值与地球绕太阳运动的k值相同
10．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，太阳处在圆的中心
B．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的中心
C．所有行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积
D．所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等
11．如图所示，地球卫星P绕地球做匀速圆周运动，地球相对卫星的张角为θ=2α；另一卫星Q（图中未画出）的张角为4α。则P与Q的周期之比为（　　）
A． B．
C． D．
12．关于行星绕太阳运动的说法正确的是( )
A．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
B．行星绕太阳运动时，太阳位于行星轨道的中心处
C．某行星绕太阳运动，它离太阳越近速率越小
D．所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等
二、多选题
13．对于开普勒第三定律的公式，下列说法正确的是（　　）
A．公式只适用于轨道是椭圆的运动
B．式中的k值，对于所有行星都相等
C．式中的k值，只与中心天体有关，与绕中心天体旋转的行星无关
D．该公式也适用于围绕地球运行的所有卫星
14．设行星绕恒星运动轨道为圆形，则它运动的周期平方与轨道半径的三次方之比为常数，则以下理解正确的是（　　）
A．k是一个与行星无关的量
B．若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R，周期为T，月球绕地球运转轨道的半长轴为R′，期为T′，则
C．T表示行星运动的自转周期
D．T表示行星运动的公转周期
15．2021年6月17日，搭载三名宇航员的“神舟十二号”载人飞船由“长征二号F”运载火箭送上太空，飞船经过585秒后进入到距离地球表面最近200km、最远400km的椭圆轨道上运行，约6.5小时后与在距离地球表面高为400km的圆轨道上运行的空间站完美对接，若“神舟十二号”载人飞船在椭圆轨道上运行时只受到地球的吸引力，地球半径为6400km，近地卫星的运动周期约为84分钟，飞船在椭圆轨道上运行过程中（　　）
A．运行的周期约为90分钟
B．在近地点和远地点的速率之比为
C．在近地点和远地点的速率之比为
D．在近地点和远地点的加速度大小之比为
三、解答题
16．开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。如果一颗人造地球卫星沿椭圆轨道运动，它在离地球最近的位置（近地点）和最远的位置（远地点），哪点的速度比较大？
17．某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1和F 2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的大，则太阳是位于________（填F 1或F 2）
参考答案：
1．D
【详解】A．由开普勒第二定律，地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，近地点公转速度最快，即冬至时地球公转速度最大，A错误；
B．由开普勒第一定律知地球绕太阳运动的轨道是椭圆，由开普勒第二定律，地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，地球绕太阳是非匀速率椭圆轨道运动，B错误；
C．二十四节气中，夏至在春分后，秋分在夏至后，地球绕太阳运行方向（正对纸面）是逆时针方向，C错误；
D．由开普勒第二定律，地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，可知地球在近地点比远地点转动的快，地球从冬至至春分的时间小于地球公转周期的四分之一，D正确。
故选D。
2．B
【详解】根据开普勒第三定律可知，题目所述的沿椭圆轨道运行的行星的轨道半长轴与沿圆轨道运行的行星的轨道半径相等，即
故选B。
3．A
【详解】AD．对落体运动做正确研究的是伽利略，推翻了亚里士多德长时间的错误观点：重的物体比轻的物体落得快，故A正确D错误；
BC．牛顿的牛顿三定律，开普勒的行星运动轨道三定律，故BC错误。
故选A。
4．A
【详解】椭圆轨道中由远地点向近地点运动，引力做正功，动能增大，速度增大，则在近点的速度大于远点的速度。
故选A。
5．A
【详解】根据开普勒第三定律
恒量
可得
A正确，BCD错误
故选A。
6．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。
7．C
【详解】C．从P到Q阶段，万有引力做负功，速率减小，故C正确；
ABD．由对称性知，与所用的时间相等，为，阶段，从P到Q阶段万有引力做负功，速率减小故从P到M所用时间小于，从Q到N所用时间大于，从M到N所用时间大于，故ABD错误。
故选C。
8．D
【详解】A．丹麦天文学家第谷对行星的位置进行观察所记录的数据是准确的，把人们测量天体位置的误差减小了，故A错误；
B．这些数据说明地球绕太阳运动，故B错误；
CD．这些数据与人们认为的行星绕太阳做匀速圆周运动的观点有一定的偏差，但是与行星绕太阳做椭圆运动模型相吻合，故C错误。D正确。
故选D。
9．B
【详解】A．开普勒第三定律是开普勒通过观测总结出来的，该公式对圆轨道、椭圆轨道都适用，故A错误；
B．k值只与中心天体的质量有关，与环绕天体无关，故B正确，C错误；
D．月球绕地球运动和地球绕太阳运动中心天体不同，故k值不同，故D错误；
故选B。
10．D
【详解】AB、所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的焦点上，故AB错误；
C、同一轨道的行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，如果轨道不同，行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积并不相等，故C错误；
D、根据普勒第三定律可知，所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，故D正确．
11．D
【详解】根据几何关系可知卫星P的轨道半径
r1=
卫星Q的轨道半径
r2=
根据开普勒第三定律
=k
可知P与Q的周期之比为
故选D。
12．D
【详解】AB、开普勒第一定律可得,所有行星都绕太阳做椭圆运动,且太阳处在所有椭圆的一个焦点上.故AB错误;
C、由开普勒第二定律可得，在相同时间内行星与太阳的连线扫过的面积相等，故离太阳越近速率越大，故C错误；
D、由开普勒第三定律 ,所有行星的轨道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.
点睛：开普勒第一定律是太阳系中的所有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.在相等时间内,太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的.开普勒第三定律中的公式,可以知道半长轴的三次方与公转周期的二次方成正比.
13．CD
【详解】A．圆是椭圆的特例，故公式既然适用于椭圆轨道的行星，也就适用于圆轨道的行星，但此时公式中的a为圆轨道半径，故A错误；
BCD．比例系数k是一个由中心天体决定而与行星无关的常量，但不是恒量，不同的星系中，k值不同，即只要是围绕同一中心天体运行的不同行星，公式都适用，包括以地球为中心天体的系统，故B错误，C、D正确。
故选CD。
14．AD
【详解】A．开普勒第三定律中的公式
式中的k只与恒星的质量有关，与行星无关，故A正确；
B．若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R，周期为T，月球绕地球运转轨道的半长轴为R′，期为T′，中心体发生改变，则
故B错误；
CD．开普勒第三定律中的公式
T表示行星运动的公转周期，故C错误，D正确。
故选AD。
15．AB
【详解】A．根据开普勒第三定律得
解得
A正确；
BC．在近地点和远地点的速率之比为
B正确，C错误；
D．根据牛顿第二定律得
解得
D错误。
故选AB。
16．近地点的速度比较大
【详解】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。设人造卫星到地心的距离为r，根据扇形的面积公式可得
由此式可以判断，当面积S和时间t相等时，r越小，v越大；故它在近地点的速度大于在远地点的速度。
17．F2
【详解】[1]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，那么有，由此可知由于，所以点为近日点，点为远日点，则太阳是位于。