2019-2020学年教科版（2019）必修第二册 3.1天体运动 达标作业（解析版)

3.1天体运动
达标作业（解析版)
1．国产科幻巨作《流浪地球》上映，开创了中国科幻电影的新纪元，打破了中国人不会拍摄科幻电影的魔咒，也引起了人们对地球如何离开太阳系的热烈讨论。其中有一种思路是不断加速地球使其围绕太阳做半长轴逐渐增大的椭圆轨道运动，最终离开太阳系。假如其中某一过程地球刚好围绕太阳做椭圆轨道运动，地球到太阳的最近距离仍为R，最远距离为7R（R为加速前地球与太阳间的距离），则在该轨道上地球公转周期将变为
A．8年 B．6年 C．4年 D．2年
2．如图所示，由中山大学发起的空间引力波探测工程“天琴计划”于2015年启动，拟采用三颗全同的卫星(SC1、SC2、SC3)构成一个边长约为地球半径27倍的等边三角形阵列，地球恰好处于三角形中心，卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行，对一个周期仅有5.4分钟的超紧凑双白矮星系统RX10 806.3＋1 527产生的引力波进行探测，若地球近地卫星的运行周期为T0，则三颗全同卫星的运行周期最接近(　　)
A．6T0 B．30T0 C．60T0 D．140T0
3．A、B两颗卫星围绕地球做匀速圆周运动，A卫星运行的周期为，轨道半径为；B卫星运行的周期为，下列说法正确的是（ ）
A．B卫星的轨道半径为
B．A卫星的机械能一定大于B卫星的机械能
C．在发射B卫星时候，发射速度可以小于7.9km/s
D．某时刻卫星A、B在轨道上相距最近，从该时起每经过时间，卫星A、B再次相距最近
4．如图所示，是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确的是(　　)
A．速度最大的点是B点
B．速度最小的点是C点
C．行星m从A到B做减速运动
D．行星m从B到A做减速运动
5． 火星探测器沿火星近地圆轨道飞行，其周期和相应的轨道半径分别为T0和R0，火星的一颗卫星在其圆轨道上的周期和相应的轨道半径分别为T和R，则下列关系正确的是
A． B．
C． D．
6．关于太阳系，下列说法中正确的是（ ）
A．太阳是一颗能发光、发热的液态星球 B．太阳处在银河系的中心位置
C．太阳系中的八大行星几乎在同一平面内运动 D．离太阳越远的行星绕太阳运转的周期越短
7．继“神九”升空后,“神十”于2013年6月11日发射,再次实现与天宫一号进行载人交会对接,我国探索宇宙又向前迈进一大步。下列对宇宙的有关认识正确的是（ ）
A．月球表面有山、有空气,但没有水
B．宇宙的大小结构层次为：宇宙→太阳系→银河系→地月系
C．现在有很多证据证明宇宙是有边的、膨胀的
D．太阳是一颗能自行发光发热的气体星球
8．小质量恒星的演化过程是（ ）
A．原始星云→恒星→红巨星→白矮星
B．原始星云→恒星→红超巨星→白矮星
C．原始星云→恒星→红巨星→中子星
D．原始星云→恒星→红超巨星→黑洞
9．我国探月工程的计划之一是向月球发射月球车,以进一步探明月球的基本概况。以下有关月球的叙述正确的是（ ）
A．月球白天不能发光,晚上能发光
B．月球表面明暗相间,亮区被称为月海
C．月球形成早期,小天体撞击的月球表面可形成环形山
D．月球表面除岩石及其碎屑外还有空气,但没有水
10．如图为某着陆器经过多次变轨后登陆火星的轨迹图，着陆器先在轨道Ⅰ上运动，然后改在圆轨道Ⅱ上运动，最后在椭圆周轨道Ⅲ上运动，P点是轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的交点，轨道上的P、S、Q三点与火星中心在同一直线上，P、Q两点分别是椭圆轨道的远火星点和近火星点．且PQ=2QS=2l，着陆器在轨道Ⅰ上经过P点的速度为v1，在轨道Ⅱ上经过P点的速度为v2，在轨道Ⅲ上经过P点的速度为v3，下列说法正确的是（ ）
A．v1> v2> v3
B．着陆器在轨道Ⅰ上的机械能大于在轨道Ⅱ上的机械能
C．着陆器在轨道Ⅲ上经过P点的加速度为
D．着陆器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间与着陆器在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间之比是2
11．我国的航天事业取得了巨大成就，发射了不同用途的人造地球卫星，它们在不同的轨道上绕地球运行．若一颗质量为m的卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星到地面的距离为h，已知引力常量G、地球质量M和地球半径R．
（1）求地球对卫星万有引力的大小F；
（2）根据开普勒第三定律可知，不同的卫星绕地球做匀速圆周运动时，它们的轨道半径r的立方和运动周期T的平方之比（）等于一个常量，求此常量的大小.
12．某恒星的两颗行星P、Q在同一轨道平面沿同一方向绕恒星做匀速圆周运动，行星Q的轨道半径为行星P的轨道半径的4倍．
(1)求P、Q两行星的运行周期之比；
(2)若某时刻两行星和恒星正好在一条直线上，求两行星再次与恒星在一条直线上所需的最小时间与P行星周期的比值k．
13．利用地球绕太阳运动的性质,可以测量恒星离地球的距离,如图所示是这种方法的原理示意图。这种测量距离的方法叫____________。在测量恒星之间的距离时,我们常用符号为的长度单位,且___________ m,
14．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。
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
由开普勒第三定律
解得
T1=8年。
A．8年，与结论相符，选项A正确；
B．6年，与结论不相符，选项B错误；
C．4年，与结论不相符，选项C错误；
D．2年，与结论不相符，选项D错误；
故选A。
2．C
【解析】由几何关系可知，等边三角形的几何中心到各顶点的距离等于边长的，所以卫星的轨道半径与地球半径的关系，由开普勒第三定律的推广形式，可知地球近地卫星与这三颗卫星的周期关系，所以， C最为接近，C正确．
【点睛】该题中已知两种卫星的半径之间的关系，可以由开普勒第三定律的推广形式快速解答，也可以由万有引力定律提供向心力求出周期与半径之间的关系后再进行判断．
3．D
【解析】
【详解】
A．根据开普勒第三定律可得：
则得卫星的轨道半径为：
故A错误；
B．因．由上分析知，，根据将卫星从低轨道进入高轨道，火箭要点火加速做功，但由于与的质量都未知，故无法判定谁的机械能更大，故B错误；
C．发射地球的卫星，其发射速度必须大于第一宇宙速度，即发射速度大于，故C错误；
D．设从两卫星相距最近到再次相距最近经历时间为。则有：
得：，故D正确。
故选D．
4．C
【解析】
由开普勒第二定律知：,又椭圆轨道上aAM最小，aBM最大，故vA最大，vB最小，即“近恒星M的点”处v最大，“远恒星M的点”处v最小
思路分析：根据开普勒第二定律，面积定律分析可得：
试题点评：本题考查了对开普勒第二定律的应用，通过相等的面积来考查线速度大小，角速度大小是一道常见类型题目
5．A
【解析】
【详解】
根据开普勒第三定律： ,则： 所以它们的对数关系可以表达为： ．故A正确，BCD错误故选A.
6．C
【解析】
【详解】
A． 太阳是一颗能发光、发热的星球，但不是液态，故A错误；
B．太阳是太阳系的中心，故B错误；
C．构成八大行星的大部分物质和构成太阳的物质在太阳系初形成时是一体的，属于同一团物质。这团物质在作高速自旋运动，一些物质由于离心力的作用被甩出来，它们一般是从太阳的赤道附近被甩出来的，因为那儿的离心力最大。可以说只有太阳的赤道部分的物质才会被甩出来，构成八大行星的大部分物质就是从那儿被甩出来的。从那儿被甩出来的物质的运动面是一样的，都是沿着太阳的赤道面被甩出，因此行星几乎是在同一个面中运动，那就是太阳的赤道面，故C正确；
D．根据开普勒第三定律，所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方与公转周期的二次方成正比，故太阳越远的行星绕太阳运转的周期越长，故D错误；
7．D
【解析】
【详解】
A．月球表面上没有空气，故A不正确；
B．太阳系是银河系中的一部分，宇宙的大小结构层次为：宇宙→银河系→太阳系→地月系，故B不正确；
C．现在有很多证据证明宇宙是无边的、膨胀的，故C不正确；
D．太阳是炽热巨大的气体星球，正以每秒400万吨的速度失去重量，故D正确。
故选D。
8．A
【解析】
【详解】
小质量恒星的演化过程是：原始星云→恒星→红巨星→白矮星。
A．原始星云→恒星→红巨星→白矮星，与结论相符，选项A正确；
B．原始星云→恒星→红超巨星→白矮星，与结论不相符，选项B错误；
C．原始星云→恒星→红巨星→中子星，与结论不相符，选项C错误；
D．原始星云→恒星→红超巨星→黑洞，与结论不相符，选项D错误；
故选A。
9．C
【解析】
【详解】
A．月球不能发光，不是光源，选项错误；
B．月球表面明暗相间，亮区被称为月陆。选项错误；
C．小天体频繁撞击月球而在月球表面形成一个个较大的坑，故称月坑；坑的周边就是我们所看到的环形山；选项正确；
D．月球没有空气。选项错误。
故选C。
10．ABC
【解析】
【详解】
A、着陆器由轨道Ⅰ上运动改在圆轨道Ⅱ上运动，着陆器在P点应减速，所以着陆器在轨道Ⅰ上经过P点的速度v1大于在轨道Ⅱ上经过P点的速度v2，着陆器由轨道Ⅱ上运动改在圆轨道Ⅲ上运动，着陆器在P点应减速，所以在轨道Ⅱ上经过P点的速度v2大于在轨道Ⅲ上经过P点的速度v3，故A正确；
B、着陆器由轨道Ⅰ上运动改在圆轨道Ⅱ上运动，着陆器在P点应减速，所以着陆器在轨道Ⅰ上的机械能大于在轨道Ⅱ上的机械能，故B正确；
C、着陆器在轨道Ⅱ上P点和轨道Ⅲ上P点离火星中心距离相等，因此在这点受到的火星的引力相等，由牛顿第二定律可知，在这点的加速度大小相等，着陆器在轨道Ⅲ上经过P点的加速度为，故C正确；
D、设着陆器在轨道Ⅱ上运动的周期为T1，在轨道Ⅲ上运动的周期为了T2，由开普勒第三定律得，解得 ，着陆器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间与着陆器在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间之比是，故D错误；
故选ABC．
【点睛】
关键是着陆器由轨道Ⅰ上运动改在圆轨道Ⅱ上运动，着陆器在P点应减速，着陆器由轨道Ⅱ上运动改在圆轨道Ⅲ上运动，着陆器在P点应减速，比较在不同轨道上经过P点的加速度，直接比较它们所受的万有引力就可得知加速度大小相等．
11．（1）（2）
【解析】
【详解】
（1）由题意知该卫星的轨道半径，即卫星到地心的距离为，所以根据万有引力表达式有卫星受到地球的万有引力为；
（2）卫星绕地球做圆周运动时，万有引力提供圆周运动向心力有：
由此可得：，即常量为：．
12．(1) (2)
【解析】
. (1)由万有引力提供向心力，则：
可知：
解得：
(2)设两行星与恒星再次在一条直线上的最短时间为t，分析可知：
两行星再次与恒星在一条直线上所需的最小时间与P行星周期的比值：
联立以上方程可以得到：．
点睛：本题考查万有引力定律的应用，同时也可以利用开普勒第三定律进行求解；当两行星与恒星再次在一条直线上的时候，二者圆心角相差．
13．周年视差法
【解析】
【详解】
[1]．地球上观测恒星有视差现象．此时基线就是地球轨道的直径，被观测恒星的视差就是太阳、恒星与地球所形成的内角P，随着地球公转，恒星就如图所示出现周年视差运动，恒星距离我们愈近（d），视差p就愈大，反之亦然，由于对应的视差是半年时间内的，故这种测量距离的方法叫周年视差法．[2]．光速v=3.0×108m/s，时间为：1年=365×24×3600s，所以
1ly=x=vt=3.0×108m/s×365×24×3600=9.46×1015m.
14．升高 绝对性等
【解析】
【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．