高中物理人教版第六章萬(wàn)有引力與航天行星的運(yùn)動(dòng) 課時(shí)訓(xùn)練8行星的運(yùn)動(dòng)

課時(shí)訓(xùn)練8行星的運(yùn)動(dòng)題組一對(duì)開普勒三定律的理解1.下列說法都是“日心說”的觀點(diǎn),現(xiàn)在看來其中正確的是()A.宇宙的中心是太陽(yáng),所有行星都在繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B.地球是繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的行星,月球是繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星,它繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),同時(shí)還跟地球一起繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)C.天體不動(dòng),是因?yàn)榈厍蛎刻熳晕飨驏|自轉(zhuǎn)一周,造成天體每天東升西落的現(xiàn)象D.與日地距離相比,其他恒星離地球十分遙遠(yuǎn),比日地間距離大得多解析:太陽(yáng)不是宇宙的中心,只是太陽(yáng)系的中心天體,行星做的也不是勻速圓周運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤。恒星是宇宙中的主要天體,宇宙中可觀察到的恒星大約有1012顆,太陽(yáng)是離地球最近的一顆恒星,所有的恒星都在宇宙中高速運(yùn)動(dòng)著。月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道也不是圓,故B、C錯(cuò)誤,D正確。答案:D2.(多選)關(guān)于開普勒行星運(yùn)動(dòng)的公式=k,以下理解正確的是()是一個(gè)與行星無關(guān)的量表示行星運(yùn)動(dòng)的自轉(zhuǎn)周期表示行星運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期D.若地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸為a地,周期為T地;月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸為a月,周期為T月。則解析:開普勒行星運(yùn)動(dòng)公式=k中的T是指行星的公轉(zhuǎn)周期而不是自轉(zhuǎn)周期,其中k是由中心天體決定的,不同的中心天體k值不同。故選項(xiàng)A、C正確。答案:AC3.某行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的橢圓軌道如圖所示,F1和F2是橢圓軌道的兩個(gè)焦點(diǎn),行星在A點(diǎn)的速率比在B點(diǎn)的大,則太陽(yáng)位于() 解析:根據(jù)開普勒第一定律可知太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上,根據(jù)開普勒第二定律:太陽(yáng)和行星的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積,又因?yàn)樾行窃贏點(diǎn)的速率比在B點(diǎn)大,所以太陽(yáng)位于F2點(diǎn)。答案:A4.行星繞恒星運(yùn)動(dòng)時(shí),其運(yùn)行周期T的二次方與運(yùn)行軌道半徑R的三次方的比值取決于()A.行星質(zhì)量B.恒星質(zhì)量C.與行星和恒星的質(zhì)量均無關(guān)D.與恒星的質(zhì)量及行星的運(yùn)行速率有關(guān)解析:由開普勒第三定律可知與行星無關(guān),僅由恒星決定,故應(yīng)選B。答案:B題組二開普勒三定律的應(yīng)用5.(多選)天文學(xué)家有這樣一個(gè)大膽推測(cè):地球有一個(gè)從未謀面的“兄弟”,其運(yùn)行軌道就在地球的運(yùn)行軌道上,也就是說從地球上看,這個(gè)“地球兄弟”永遠(yuǎn)在太陽(yáng)的背面與地球捉迷藏,所以人類一直未能發(fā)現(xiàn)它。由以上信息可以確定這顆行星的(設(shè)地球的公轉(zhuǎn)周期、軌道半徑、平均密度、自轉(zhuǎn)周期為已知)()A.公轉(zhuǎn)周期 B.平均密度C.軌道半徑 D.自轉(zhuǎn)周期解析:由于其運(yùn)行軌道與地球運(yùn)行軌道相同,所以軌道半徑與地球的軌道半徑相同,C選項(xiàng)正確;由開普勒第三定律=k可知,其圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的公轉(zhuǎn)周期也可以確定,A選項(xiàng)正確。答案:AC6.宇宙飛船圍繞太陽(yáng)在近似圓形的軌道上運(yùn)動(dòng),若軌道半徑是地球軌道半徑的9倍,則宇宙飛船繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期是()年 年 年 年解析:由開普勒第三定律可知,所以年=27年。答案:C7.地球的公轉(zhuǎn)軌道接近圓,但彗星的運(yùn)動(dòng)軌道則是一個(gè)非常扁的橢圓。天文學(xué)家哈雷曾經(jīng)在1662年跟蹤過一顆彗星,他算出這顆彗星軌道的半長(zhǎng)軸約等于地球公轉(zhuǎn)半徑的18倍,并預(yù)言這顆彗星將每隔一定時(shí)間就會(huì)再次出現(xiàn)。這顆彗星最近出現(xiàn)的時(shí)間是1986年,它下次飛近地球大致是哪一年()年 年年 年解析:根據(jù)開普勒第三定律有=76,又T地=1年,所以T彗=76年,彗星下次飛近地球的大致年份是2062年。答案:C8.如圖所示為地球繞太陽(yáng)運(yùn)行示意圖,圖中橢圓表示地球公轉(zhuǎn)軌道,C、Q、X、D分別表示中國(guó)農(nóng)歷節(jié)氣中的春分、秋分、夏至、冬至?xí)r地球所在位置,試說明一年之內(nèi)秋冬兩季比春夏兩季要少幾天的原因。解析:地球繞日運(yùn)行時(shí),對(duì)北半球的觀察者而言,在冬天經(jīng)過近日點(diǎn),夏天經(jīng)過遠(yuǎn)日點(diǎn),由開普勒第二定律可知,地球在冬天比在夏天運(yùn)動(dòng)得快一些,因此春夏部分比秋冬部分要長(zhǎng)一些。從題圖看出,春分到秋分的春夏兩季日地連線所掃過的面積比從秋分到次年春分的秋冬兩季日地連線所掃過的面積大,即春夏兩季比秋冬兩季長(zhǎng)一些。一年之內(nèi),春夏兩季共186天,而秋冬兩季只有179天。答案:見解析(建議用時(shí):30分鐘)1.關(guān)于日心說被人們所接受的原因,下列說法正確的是()A.以地球?yàn)橹行膩硌芯刻祗w的運(yùn)動(dòng)有很多無法解決的問題B.以太陽(yáng)為中心,許多問題都可以解決,行星運(yùn)動(dòng)的描述也變得簡(jiǎn)單了C.太陽(yáng)是圍繞地球旋轉(zhuǎn)的D.太陽(yáng)總是從東面升起,從西面落下解析:托勒密的地心說可以解釋行星的逆行問題,但非常復(fù)雜,缺少簡(jiǎn)潔性,而簡(jiǎn)潔性正是物理學(xué)所追求的,哥白尼的日心說當(dāng)時(shí)之所以能被人們所接受,正是因?yàn)檫@一點(diǎn)。要結(jié)合當(dāng)時(shí)歷史事實(shí)來判斷。答案:B2.如圖所示是行星m繞恒星M運(yùn)行情況的示意圖,下列說法中正確的是 ()A.速度最大點(diǎn)是B點(diǎn)B.速度最小點(diǎn)是C點(diǎn)從A到B是做減速運(yùn)動(dòng)從B到A是做減速運(yùn)動(dòng)解析:因恒星M與行星m的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相同,而BM最長(zhǎng),故B點(diǎn)是軌道的最遠(yuǎn)點(diǎn),所以B點(diǎn)速度最小,則A、B錯(cuò)誤;從A到B,行星m到恒星M的距離變大,則m從A到B是做減速運(yùn)動(dòng),從B到A是做加速運(yùn)動(dòng),故C正確,D錯(cuò)誤。答案:C3.關(guān)于天體的運(yùn)動(dòng),以下說法正確的是()A.天體的運(yùn)動(dòng)與地面上物體的運(yùn)動(dòng)遵循不同的規(guī)律B.天體的運(yùn)動(dòng)是最完美、和諧的勻速圓周運(yùn)動(dòng)C.太陽(yáng)從東邊升起,從西邊落下,所以太陽(yáng)繞地球運(yùn)動(dòng)D.太陽(yáng)系中所有行星都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)解析:天體的運(yùn)動(dòng)與地面上的物體的運(yùn)動(dòng)遵循相同的規(guī)律;天體的運(yùn)動(dòng),特別是太陽(yáng)系中的八大行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道都是橢圓,而非圓周;太陽(yáng)的東升西落是由地球自轉(zhuǎn)引起的。答案:D4.如圖所示是“九星連珠”的示意圖。若太陽(yáng)系八大行星公轉(zhuǎn)軌道可近似看作圓軌道,地球與太陽(yáng)之間平均距離約為億千米,結(jié)合下表可知,火星與太陽(yáng)之間的平均距離約為()水星金星地球火星木星土星公轉(zhuǎn)周期(年)億千米 億千米億千米 億千米解析:由題表中知T地=1年,T火=年,由得,r火=≈億千米,故B正確。答案:B5.某一人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其軌道半徑為月球繞地球軌道半徑的,則此衛(wèi)星運(yùn)行的周期大約是()~4天之間 ~8天之間~16天之間 ~20天之間解析:由開普勒第三定律=k可得,而T2≈27d,則T1≈d,故B正確。答案:B6.兩顆行星的質(zhì)量分別為m1和m2,繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半長(zhǎng)軸分別為r1和r2,則它們的公轉(zhuǎn)周期之比為()A. B.C. D.無法確定解析:由開普勒第三定律可知,解得,故C正確。答案:C7.(多選)把火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道視為圓周,由火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期之比可求得 ()A.火星和地球的質(zhì)量之比B.火星和太陽(yáng)的質(zhì)量之比C.火星和地球到太陽(yáng)的距離之比D.火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)行速度的大小之比解析:由于火星和地球均繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由開普勒第三定律,=k,k為常量,又v=,則可知火星和地球到太陽(yáng)的距離之比和運(yùn)行速度大小之比,所以C、D選項(xiàng)正確。答案:CD8.某行星和地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道均可視為圓。每過N年,該行星會(huì)運(yùn)動(dòng)到日地連線的延長(zhǎng)線上,如圖所示。該行星與地球的公轉(zhuǎn)半徑之比為 ()A. B.C. D.解析:地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期T地=1年,N年轉(zhuǎn)N周,而該行星N年轉(zhuǎn)(N-1)周,故T行=年,又因?yàn)樾行呛偷厍蚓@太陽(yáng)公轉(zhuǎn),由開普勒第三定律知=k,故,選項(xiàng)B正確。故正確選項(xiàng)為B。答案:B9.天文學(xué)家觀察到哈雷彗星的公轉(zhuǎn)周期是76年,離太陽(yáng)最近的距離是×1010m,離太陽(yáng)最遠(yuǎn)的距離不能被測(cè)出。試根據(jù)開普勒定律估算這個(gè)最遠(yuǎn)距離,太陽(yáng)系的開普勒常數(shù)k=×1018m3/s2。解析:哈雷彗星運(yùn)行的半長(zhǎng)軸a=由開普勒第三定律=k聯(lián)立得l2=2a-l1=2-l1代入數(shù)值得l2=[2×-×1010]m=×1012m。答案:×1012m10.一顆人造地球衛(wèi)星繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng),地球位于橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上,如圖所示,地球距離衛(wèi)星的近地點(diǎn)A的距離為L(zhǎng),距離衛(wèi)星的遠(yuǎn)地點(diǎn)B的距離為s,求衛(wèi)星在A點(diǎn)和B點(diǎn)的速度之比。解析:設(shè)衛(wèi)星在A點(diǎn)時(shí)的速度為vA,在B點(diǎn)時(shí)的速度為vB。在A點(diǎn)附近截取一小段曲線,則此段曲線可看成是一小段圓弧,半徑為L(zhǎng),弧長(zhǎng)為l1;同理,在B點(diǎn)附近也截取一小段曲線看成是