行星的運動 同步練習(xí) 高中物理（人教版2019必修第二冊）

7.1行星的運動

單選題

1.哪一位科學(xué)家提出所有行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓（）

A.托勒密B.哥白尼C.開普勒D.牛頓

2.火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行，根據(jù)開普勒行星運動定律可知（）

A.太陽位于木星運行軌道的中心

B.火星和木星繞太陽運行速度的大小始終相等

C.太陽在火星與木星公轉(zhuǎn)的橢圓軌道的同一個焦點上

D.相同時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積

3.2019年10月28日發(fā)生了天王星沖日現(xiàn)象，即太陽、地球、天王星處于同一直線，此時

是觀察天王星的最佳時間。已知日地距離為治,天王星和地球的公轉(zhuǎn)周期分別為7和7°,則

天王星與太陽的距離為（）

4.太陽系八大行星繞太陽運動的軌道可粗略地認(rèn)為是圓形，各行星的半徑、日星距離和質(zhì)

量如下表所示:

行星名稱水星金星地球火星木星土星天王星海王星

日星距離/X10nm0.581.081.502.287.7814.2928.7145.04

質(zhì)量/x1024kg0.334.876.000.64190056986.8102

由表中所列數(shù)據(jù)可以估算天王星公轉(zhuǎn)的周期最接近于（）A.7000年B.85年C.20年

D.10年

5.關(guān)于開普勒行星運動的公式與=屋以下理解正確的是（）

T2

A.所有行星的軌道都是圓，R是圓的半徑

B.若地球繞太陽運轉(zhuǎn)軌道的半長軸為R加周期為7的月球繞地球運轉(zhuǎn)軌道的長半軸為R月,

周期為T月，則:暑=，=.

C.k與R3成正比、與子成反比

D.左只與中心天體有關(guān)

6.如圖所示，地球衛(wèi)星P繞地球做勻速圓周運動，地球相對衛(wèi)星的張角為9=2a；另一衛(wèi)星

Q（圖中未畫出）的張角為4a。則P與Q的周期之比為（）

7.如圖，0表示地球，P表示一個繞地球沿橢圓軌道做逆時針方向運動的人造衛(wèi)星，AB為

長軸，CD為短軸.在衛(wèi)星繞地球運動一周的時間內(nèi)，從A到B的時間為tAB，同理從B到

A、從C到D、從D到C的時間分別為IBA、tcD、tDc.下列關(guān)系式正確的是（）

A.tAB>tBA

B.tAB<tBA

C.tCD>tDC

D.tCD<tDC

8.已知地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑分別幻和R2,如果把行星與太陽連線掃過的面積

與其所用時間的比值定義為掃過的面積速率，則地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)過程中掃過的面積速

率之比是（）

9.天文愛好者小郭在10月29日通過衛(wèi)星過境的GoSatWatch獲得天和空間站過境運行軌跡

（如圖甲），通過微信小程序“簡單夜空”，點擊“中國空間站過境查詢”，獲得中國天和空間

站過境連續(xù)兩次最佳觀察時間信息（如圖乙，11月2日開始時間17:50:08和11月3日開始

時間18:28:40）,這兩次連續(xù)過境中空間站繞地球共轉(zhuǎn)過16圈，但因白天天空太亮或夜晚空

間站處在地球陰影中而造成觀察時機不佳。地球自轉(zhuǎn)周期為24h,不考慮空間站軌道修正,

由以上信息可得同步衛(wèi)星的軌道半徑是天和空間站的軌道半徑的（）

查看過境圖

日期亮度過境類型

北11月2日0.4可見

開始時間開始方位開始高度角

17:50:08西北偏西10°

查看過境圖

日期亮度過境類型

11月3日3.2可見

南開始時間開始方位開始高度角

18:28:40西南偏西10°

甲乙

A.3.6倍B.6.3倍C.9.6倍D.12倍

10.2022年10月31日，“夢天實驗艙”發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功！中國空間空間站將形成三

艙“T”字型基本構(gòu)型。假定空間站在距地面450km高度處做理想的勻速圓周運動，某時刻“北

斗”系統(tǒng)中的中軌道衛(wèi)星A與空間站相距最近如圖所示,該中軌道衛(wèi)星A距地面高度為2.1x

1。7根,地球半徑為6.4xl067n，衛(wèi)星A和空間站的運行軌道在同一平面內(nèi)且運行方向相同，

則從圖示位置往后開始計數(shù)（不包括圖示位置），在衛(wèi)星A運行一周時間內(nèi)，空間站與A相

距最近的次數(shù)為（）

/'W贏、北斗中軌道衛(wèi)星A

C.9次D.14次

II.“中國天眼”是目前世界上口徑最大的單天線射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）。通過FAST測量水星

與太陽的視角。（水星8、太陽S分別與地球A的連線所夾的角），如圖所示。若視角的正弦

值最大為。，地球和水星繞太陽的運動均視為勻速圓周運動，則水星與地球的公轉(zhuǎn)周期的比

D.而

12.現(xiàn)將火星和水星的運行軌道看成圓軌道，如圖所示。A、&分別為火星和水星的公轉(zhuǎn)周

期，之、/?2分別為火星和水星的公轉(zhuǎn)半徑。則過點（匈口，國點）的直線的圖像為（）

7.1行星的運動

單選題

1.哪一位科學(xué)家提出所有行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓（）

A.托勒密B.哥白尼C.開普勒D.牛頓

【答案】C

【詳解】開普勒提出了開普勒三定律，其中開普勒第一定律內(nèi)容為：”所有行星繞太陽運動

的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個焦點上“，故ABD錯誤，C正確，故選C。

2.火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行，根據(jù)開普勒行星運動定律可知（）

A.太陽位于木星運行軌道的中心

B.火星和木星繞太陽運行速度的大小始終相等

C.太陽在火星與木星公轉(zhuǎn)的橢圓軌道的同一個焦點上

D.相同時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積

【答案】C

【詳解】A.太陽位于木星運行軌道的焦點位置，A錯誤；

B.根據(jù)開普勒第二定律可知，木星和火星繞太陽運行速度的大小不是始終相等，在離太陽

較近時速度較大，離太陽較遠(yuǎn)時速度較小，B錯誤；

C.根據(jù)開普勒第一定律可知，太陽相對所有的行星軌道的位置是不變的，太陽在所有行星

的軌道的同一個焦點上，C正確；

D.根據(jù)開普勒第二定律可知，相同時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積相等，但是不等于

木星與太陽連線掃過的面積，D錯誤。

故選Co

3.2019年10月28日發(fā)生了天王星沖日現(xiàn)象，即太陽、地球、天王星處于同一直線，此時

是觀察天王星的最佳時間。已知日地距離為&,天王星和地球的公轉(zhuǎn)周期分別為7■和"，則

天王星與太陽的距離為（）

【答案】A

【詳解】根據(jù)題意可知，天王星、地球繞太陽做勻速圓周運動，由開普勒第三定律舄=普,

解得天王星與太陽的距離為

2

3T

R=J產(chǎn)Ro

故選Ao

4.太陽系八大行星繞太陽運動的軌道可粗略地認(rèn)為是圓形，各行星的半徑、日星距離和質(zhì)

量如下表所示：

行星名稱水星金星地球火星木星土星天王星海王星

日星距離/x10nm0.581.081.502.287.7814.2928.7145.04

質(zhì)量/X1024kg0.334.876.000.64190056986.8102

由表中所列數(shù)據(jù)可以估算天王星公轉(zhuǎn)的周期最接近于（）A.7000年B.85年C.20年

D.10年

【答案】B

【詳解】由開普勒第三定律可知，所有行星軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次

方的比都相等，即

R3

評=心

對圍繞同一中心天體運行的行星或衛(wèi)星都相同，故

R地_R天

7272

地天

地球的公轉(zhuǎn)周期為1年，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得

瓦

T天=1地爐=85年

、R地

故選Bo

5.關(guān)于開普勒行星運動的公式鳥=3以下理解正確的是（）

T2

A.所有行星的軌道都是圓，R是圓的半徑

B.若地球繞太陽運轉(zhuǎn)軌道的半長軸為R呦，周期為T越；月球繞地球運轉(zhuǎn)軌道的長半軸為R爐

周期為7月，則：合=.=k

C.4與R3成正比、與72成反比

D.人只與中心天體有關(guān)

【答案】D

【詳解】A.所有行星的軌道都是橢圓，R是橢圓的半長軸，故A錯誤：

B.地球和月球不是繞同一個中心天體運動，所以

R地R月

i地J3

故B錯誤；

CD.開普勒行星運動第三定律中，々是一個對所有行星都相同的常量，它是由中心天體即太

陽決定的，與行星無關(guān)，故C錯誤，D正確。

故選D。

6.如圖所示，地球衛(wèi)星P繞地球做勻速圓周運動，地球相對衛(wèi)星的張角為6=2a；另一衛(wèi)星

Q（圖中未畫出）的張角為4呢則P與Q的周期之比為（）

P

C.Isin3aD./sin32a

7sin32aNsin3a

【答案】D

【詳解】根據(jù)幾何關(guān)系可知衛(wèi)星P的軌道半徑

R

ri------

sin。

衛(wèi)星Q的軌道半徑

根據(jù)開普勒第三定律

可知P與Q的周期之比為

丁1_sin32a

故選D?

7.如圖，0表示地球，P表示一個繞地球沿橢圓軌道做逆時針方向運動的人造衛(wèi)星，AB為

長軸，CD為短軸.在衛(wèi)星繞地球運動一周的時間內(nèi)，從A到B的時間為tAB，同理從B到

A、從C到D、從D到C的時間分別為tBA、tcD、tDC.下列關(guān)系式正確的是()

A.tAB>tBA

B.tAB<tBA

C.tCD>tDC

D.tCD<tDC

【答案】D

【詳解】試題分析：由衛(wèi)星做橢圓運動的對稱性得=tBA-所以A、B錯誤；由開普勒第

二定律，衛(wèi)星在近地點時運動快，在遠(yuǎn)地點時運動慢，所以勿。<%「故C錯誤，D正確.

考點：萬有引力，開普勒第二定律

【名師點睛】考查衛(wèi)星繞地球，在地球萬有引力作用下，做橢圓運動，地球處于一焦點上,

并掌握開普勒第二定律的內(nèi)容.

8.已知地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑分別R/和R2,如果把行星與太陽連線掃過的面積

與其所用時間的比值定義為掃過的面積速率，則地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)過程中掃過的面積速

率之比是()

A.1B.叵C.*D.陛

【答案】B

【詳解】根據(jù)開普勒第三定律可知

呼一族

則周期之比為

1h

面積之比

S,_TTR;_

瓦一一咸

根據(jù)題意

S

V=-

T

可知

Vi*TRl相

---=—?—2=—―?I--Ri

v

2--S?TiR2瓦

ACD錯誤，B正確。

故選Bo

9.天文愛好者小郭在10月29日通過衛(wèi)星過境的GoSalWatch獲得天和空間站過境運行軌跡

（如圖甲），通過微信小程序“簡單夜空”，點擊”中國空間站過境查詢”，獲得中國天和空間

站過境連續(xù)兩次最佳觀察時間信息（如圖乙，11月2日開始時間17:50:08和11月3日開始

時間18:28:40）,這兩次連續(xù)過境中空間站繞地球共轉(zhuǎn)過16圈，但因白天天空太亮或夜晚空

間站處在地球陰影中而造成觀察時機不佳。地球自轉(zhuǎn)周期為24h,不考慮空間站軌道修正,

由以上信息可得同步衛(wèi)星的軌道半徑是天和空間站的軌道半徑的（）

查看過境圖

日期亮度過境類型

H月2日0.4可見

開始時間開始方位開始高度角

17:50:08西北偏西10°

查看過境圖

日期亮度過境類型

11月3日3.2可見

開始時間開始方位開始高度角

18:28:40西南偏西10°

乙

A.3.6倍B.6.3倍C.9.6倍D.12倍

【答案】B

【詳解】由圖乙的信息可知兩次最佳觀察時間約為24h,兩次最佳觀察過境中間空間站還有

15次過境，可知空間站一天時間繞地球16次，根據(jù)空間站的周期

根據(jù)開普勒第三定律

匚上

/暗

解得同步衛(wèi)星與天和空間站的軌道半徑之比為

—=6.3

分

故B正確，ACD錯誤。

故選Bo

10.2022年10月31日，“夢天實驗艙”發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功！中國空間空間站將形成三

艙“T”字型基本構(gòu)型。假定空間站在距地面450km高度處做理想的勻速圓周運動，某時刻“北

斗”系統(tǒng)中的中軌道衛(wèi)星A與空間站相距最近如圖所示,該中軌道衛(wèi)星A距地面高度為2.1x

1。7根,地球半徑為6.4x106m，衛(wèi)星A和空間站的運行軌道在同一平面內(nèi)且運行方向相同，

則從圖示位置往后開始計數(shù)（不包括圖示位置），在衛(wèi)星A運行一周時間內(nèi)，空間站與A相

距最近的次數(shù)為（）

五藤、北斗中軌道衛(wèi)星A

（O:

\、//

、/

A.7次B.8次C.9次D.14次

【答案】A

【詳解】空間站的軌道半徑

q=R+1=6.85x1067n

北斗衛(wèi)星中軌道衛(wèi)星A的軌道半徑

上=R+口2=2.74X107m

可得

2=工

根據(jù)開普勒第三定律

r3

汴=k

從而得出二者的周期之比為