A级 抓基础
1．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
解析：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、B错误；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；根据普勒第三定律＝k，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．
答案：D
2.(多选)如图所示，对开普勒第一定律的理解，下列说法中正确的是( )
A．在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是不变的
B．在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是变化的
C．某个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内
D．某个行星绕太阳运动的轨道一定不在一个固定的平面内
解析：根据开普勒第一定律(轨道定律)的内容可以判定：行星绕太阳运动的轨道是椭圆，有时远离太阳，有时靠近太阳，所以它离太阳的距离是变化的，选项A错误，B正确；行星围绕着太阳运动，由于受到太阳的引力作用而被约束在一定的轨道上，选项C正确，D错误．
答案：BC
3.某行星绕太阳运动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，则太阳位于( )
A．F2 B．A C．F1 D．B
解析：根据开普勒第二定律，行星和太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积，故行星在近日点的速率大于在远日点的速率，由题知行星在A点的速率比在B点的速率大，所以太阳位于F2位置，选项A正确．
答案：A
4．地球绕太阳运动的轨道是椭圆，因而地球与太阳之间的距离随季节变化．若认为冬至这天地球离太阳最近，夏至最远．则下列关于地球在这两天绕太阳公转时速度大小的说法中正确的是 ( )
A．地球公转速度是不变的
B．冬至这天地球公转速度大
C．夏至这天地球公转速度大
D．无法确定
解析：冬至这天地球与太阳的连线短，夏至长．根据开普勒第二定律，要在相等的时间内扫过相等的面积，则在相等的时间内，冬至时地球运动的路径要比夏至时长，所以冬至对地球运动的速度比夏至时的速度大，选项B正确．
答案：B
5．(多选)某彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下面说法中正确的是( )
A．彗星在近日点的速率大于在远日点的速率
B．彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度
C．彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度
D．若彗星公转周期为75年，则它的半长轴是地球公转半径的75倍
解析：由开普勒第二定律知：v近>v远，ω近>ω远，故选项A、B正确；由a向＝知a近>a远，故选项C正确；由开普勒第三定律得＝，当T＝75T地时，R＝R地≠75R地，故选项D错误.
答案：ABC
6．(多选)如图所示为哈雷彗星轨道示意图，A点和B点分别为其轨道的近日点和远日点，则关于哈雷彗星的运动，下列判断正确的是( )
A．在A点的线速度大于在B点的线速度
B．在A点的角速度小于在B点的角速度
C．在A点的加速度等于在B点的加速度
D．哈雷彗星的公转周期一定大于1年
解析：根据开普勒第二定律，行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，可知近日点A的线速度大于远日点B的线速度，故A正确；在近日点哈雷彗星运动的圆周半径小，而线速度大，故在近日点哈雷彗星运动的角速度大，故B错误；哈雷彗星在近日点的线速度大，轨道半径小，由a＝，可知近日点A的向心加速度大，故C错误；哈雷彗星的椭圆轨道的半长轴显然大于地球绕太阳运动的半径，故其周期大于地球绕太阳运动的周期，D正确．
答案：AD
B级 提能力
7.(多选)如图所示，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a，运行周期为TB；C为绕地球沿圆周运动的卫星，圆周的半径为r，运行周期为TC.下列说法或关系式中正确的是( )
A．地球位于B卫星轨道的一个焦点上，位于C卫星轨道的圆心上
B．卫星B和卫星C运动的速度大小均不变
C.＝，该比值的大小与地球有关
D.≠，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关
解析：由开普勒第一定律，可知选项A正确；由开普勒第二定律，可知B卫星绕地球转动时速度大小在不断变化，选项B错误；由开普勒第三定律，可知＝＝k，比值的大小仅与地球有关，C正确，D错误．
答案：AC
8．有一个名叫谷神的小行星质量为m＝1.00×1021 kg，它的轨道半径是地球绕太阳运动的轨道半径的2.77倍，求它绕太阳一周所需要的时间．
解析：假设地球绕太阳运动的轨道半径为R0，则谷神绕太阳运动的轨道半径为R＝2.77R0.已知地球绕太阳运动的运动周期为T0＝365天．
即T0＝31 536 000 s.
依据＝k，对地球绕太阳运动，有＝k，
对谷神绕太阳运动，有＝k，
联立上述两式解得：
T＝T0＝1.45×108 s.
答案：1.45×108 s
9．太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，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象中，正确的是 ( )
解析：由＝k，知r3＝kT2，D项正确．
答案：D
10．长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r1＝19 600 km，公转周期T1＝6.39天.2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r2＝48 000 km，则它的公转周期T2最接近于( )
A．15天 B．25天
C．35天 D．45天
解析：由开普勒第三定律得＝，故T2＝6.39× 天≈24.5天，B项正确．
答案：B
11.太阳系各行星绕太阳轨道为椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上．如图为地球绕太阳运动的椭圆轨道，A为近日占，C为远日点，B、D为轨道短轴的两个端点，地球从B点经C点运动到D点的时间为t1，地球从D点经A点运动到B的时间为t2，下列说法正确的是( )
A．t1>t2
B．t1C．t1＝t2
D．由于需要高等数学积分知识，高中阶段无法比较t1、t2的大小
解析：根据开普勒第二定律，可知地球在AB段的速度大小大于BC段的速度大小，则有AB段的时间小于BC段的时间；地球在DA段的速度大小大于CD段的速度大小，则有DA段的时间小于CD段的时间，所以有t1>t2，故选项A正确，B、C、D错误．
答案：A
12．月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天，应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地多高时，人造地球卫星随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样(地球半径R地＝6 400 km)．
解析：月球和人造地球卫星都环绕地球运动，故可用开普勒第三定律求解．当人造地球卫星相对地球不动时，人造地球卫星的周期同地球自转周期相同．
设人造地球卫星的轨道半径为R，周期为T.由题意知月球轨道半径为60R地，周期T0＝27天，则有＝，
解得：R＝ ×60R地＝ ×60R地≈6.67R地．
卫星离地高度H＝R－R地＝5.67R地＝5.67×6 400 km≈3.6×104 km.
答案：3.6×104 km
课件35张PPT。第六章 万有引力与航天
