2019-2020年人教版高中物理必修2 第六章 第1节行星的运动 （解析版）

第六章 第1节：行星的运动 能力提升
(90分钟　100分)
一、选择题(共12小题，每小题5分，共60分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有的小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1.地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说，它最初由古希腊学者欧多克斯提出，后经亚里士多德，托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。后来人们发现把地球当作宇宙的中心是错误的。但地心说还是有它的历史功绩的。地心说承认地球是“球形”的，并把行星从恒星中区别出来，着眼于探索和揭示行星的运动规律，这标志着人类对宇宙认识的一大进步。 世纪，一位科学家经过几十年的研究后出版了《 天球运行论 》，提出了日心说。这位科学家是
A．哥白尼 B．伽利略 C．开普勒 D．布鲁诺
2.下列说法正确的是
A．日心说的代表人物是托勒密
B．日心说被人们所接受的原因是太阳总是从东边升起，从西边落下
C．现在看来，太阳系、银河系，都不是宇宙中心
D．第谷用一生的时间记录行星的位置直接证明了日心说是正确的
3.关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是
A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
4.在科学发展史上，不少物理学家作出了重大贡献．下列陈述中符合历史事实的是
A．牛顿发现了万有引力定律，并第一次在实验室里利用放大的思想方法测出了万有引力常量
B．通过逻辑推理亚里士多德认为两个从同一高度自由落下的物体，重物体与轻物体下落一样快
C．哥白尼提出了日心说并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律
D．伽利略通过理想斜面实验，说明物体的运动不需要力来维持
5.火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动规律可知
A．太阳位于木星运行轨道的中心
B．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C．火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
D．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
6.如图所示，一卫星绕地球运动，运动轨迹为椭圆，、、、 是轨迹上的四个位置，其中 点距离地球最近， 点距离地球最远。卫星运动速度最大的位置是

A． 点 B． 点 C． 点 D． 点
7.某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运转半径的 ，则此卫星的运转周期大约为
A． 天 B． 天
C． 天 D．大于 天
8.某行星绕太阳沿椭圆轨道运行，如图所示，在这颗行星的轨道上有 、、、 四个对称点，若行星运动周期为 ，则该行星

A．从 到 的运动时间等于从 到 的运动时间
B．从 经 到 的运动时间等于从 经 到 的运动时间
C． 到 的时间
D． 到 的时间
9.一个太空探测器进入了一个圆形轨道绕太阳运转，已知其轨道半径为地球绕太阳运转轨道半径的 倍，则太空探测器绕太阳运转的周期是
A． 年 B． 年 C． 年 D． 年
10.关于开普勒第三定律 ，下列说法中正确的是
A．公式只适用于绕太阳做椭圆轨道运行的行星
B．公式适用于宇宙中所有围绕星球运行的行星（或卫星）
C．式中的 值，对所有的行星（或卫星）都相等
D．围绕不同星球运行的行星（或卫星），其 值不同
11. 年 月 日，“菲莱”着陆器成功在 彗星上实现着陆，这是人类首次实现在彗星上软着陆，被称为人类历史上最伟大冒险之旅．载有“菲莱”的“罗赛塔”飞行器历经十年的追逐，被 彗星俘获后经过一系列变轨，成功的将“菲莱”着陆器弹出，准确地在彗星表面着陆．如图所示，轨道 和轨道 是“罗赛塔”绕彗星环绕的两个圆轨道， 点是轨道 上的一个点，若在轨道 上找一点 ，使 与 的连线与 连线的最大夹角为 ，则“罗赛塔”在轨道 上运动的周期之比为

A． B． C． D．
12.为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星，其轨道半径约为地球半径的倍；另一地球卫星的轨道半径约为地球半径的倍。与的周期之比约为
A． B． C． D．
二、实验·计算题(共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13.如图所示，飞船沿半径为 的圆轨道运动，其周期为 ，如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点 处减速，将速度降低到适当的数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆与地面的 点相切，实现着陆。如果地球半径为 ，求飞船由 点运动到 点的时间。





14.地球的公转轨道接近圆，但慧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轨道半径的 倍，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，该慧星被命名为哈雷彗星。哈雷彗星最近出现的时间是 年，请你根据开普勒第三定律（即 ，其中 为行星绕太阳公转的周期， 为轨道的半长轴）估算，它下次飞近地球是哪一年？







15.地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫做天文单位，用来量度太阳系内天体与太阳的距离．已知火星公转的轨道半径是 天文单位，根据开普勒第三定律，火星的公转周期是多少天？







16. 我国发射的第一颗人造卫星，其近地点高度是 ，远地点高度 ，求在近地点与远地点的卫星运动速率之比 ．（已知 ，用 、、 表示，不计算具体结果，卫星在 内扫过的面积分别为 ）






















答案及解析
1.【答案】A
【解析】哥白尼经过几十年的研究后出版了《天球运行论》，提出了日心说，并不是伽利略、开普勒和布鲁诺．故A正确．
故选A．
2.【答案】C
【解析】托勒密是地心说的代表人物，A 错；
太阳总是从东边升起，从西边落下更符合地心说，B 错；
宇宙是没有中心的，C 正确；
第谷只是进行观测记录，并没得出结论，D 错．
故选C．
3.【答案】B
【解析】开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了开普勒天体运动三定律，找出了行星运动的规律，而牛顿发现了万有引力市律，ACD错误B正确。
故选B．

4.【答案】D
【解析】牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许第一次在实验室里利用放大的思想方法测出了万有引力常量，故A错误；
通过逻辑推理伽利略认为两个从同一高度自由落下的物体，重物体与轻物体下落一样快，故B错误；
哥白尼提出了日心说，开普勒发现了行星沿椭圆轨道运行的规律，故C错误；
伽利略通过理想斜面实验，说明物体的运动不需要力来维持，故D正确。
故选D．
5.【答案】C
【解析】由开普勒第一定律（轨道定律）可知，太阳位于木星运行轨道的一个焦点上，A 错误；
?火星和木星绕太阳运行的轨道不同，运行速度的大小不可能始终相等，B 错误；
?根据开普勒第三定律（周期定律）知所有行星轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的平方的比值是一个常数，C 正确；
?对于某一个行星来说，其与太阳连线在相同的时间内扫过的面积相等，不同行星在相同的时间内扫过的面积不相等，D 错误。
故选C．
6.【答案】A
【解析】根据开普勒第二定律知离中心天体越近处速度越大．
故选A．
7.【答案】B
【解析】根据(常量)，知周期之比等于之比．所以此卫星的周期大约为 天．
故选B．
8.【答案】CD
【解析】根据开普勒第二定律知行星在近日点速度最大，远日点速度最小．行星由 到 运动时的平均速度大于由 到 运动时的平均速度，而弧长 等于弧长 ，故A错误；
同理可知B错误；
在整个椭圆轨道上 ，，故C、D正确．
故选CD．
9.【答案】C
【解析】根据(常量)，知周期之比等于之比．
故选C．
10.【答案】BD
【解析】开普勒第三定律 适用于所有天体，即适用于行星围绕恒星和卫星围绕行星的运转，故 A 错误，B 正确；
式中的常数 是由中心天体决定的，同一中心天体 值相同，不同的中心天体， 值不同，故C 错误，D 正确．
故选BD．
11.【答案】C
【解析】当 与 的夹角最大时， 是轨道 的切线，在三角形 中，根据几何关系可以得到轨道 的半径 和轨道 的半径 关系是 ，由开三可得：，故 ，故 C 项正确．
故选C．

12.【答案】C
【解析】
根据(常量)，知周期之比等于之比．
故选C．
13.【答案】
【解析】根据开普勒第三定律得
，
。
解得：．
14.【答案】 年
【解析】，其中 为行星绕太阳公转的周期， 为轨道的半长轴， 是对太阳系中的任何行星都适用的常量。可以根据已知条件列方程求解。将地球的公转轨道近似成圆形轨道，其周期为 ，半径为 ，哈雷彗星的周期为 ，轨道半长轴为 ，则根据开普勒第三定律有 。因为 ，地球公转周期为 年，所以可知哈雷彗星的周期为 年。所以它下次飞近地球是在 年。
15.【答案】
【解析】根据开普勒第三定律 ，得 ，
因此 ．
16.【答案】
【解析】根据开普勒第二定律：地球和卫星的连线在相等时间内扫过相同的面积
卫星近地点和远地点在 内扫过的面积分别为 和 ，则

即
又 ，
故
所以