2024-2025學(xué)年新教材高中物理第七章萬有引力與宇宙航行第1節(jié)行星的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練含解析新人教版必修2

PAGE8-萬有引力與宇宙航行第1節(jié)行星的運(yùn)動(dòng)學(xué)問點(diǎn)一地心說與日心說1.(多選)關(guān)于地心說和日心說的下列說法中，正確的是()A．地心說的參考系是地球B．日心說的參考系是太陽C．地心說和日心說只是參考系不同，兩者具有等同的價(jià)值D．日心說是由開普勒提出來的2.(多選)下列選項(xiàng)中，屬于“日心說”很快得到傳播的緣由的是()A．假如以地球?yàn)橹行膩硖接懱祗w的運(yùn)動(dòng)，有很多無法解決的問題B．假如以太陽為中心，可以解決很多問題，并且描述行星的運(yùn)動(dòng)也變得簡潔了C．人們觀測(cè)到地球的確是圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的D．人們理解了太陽東升西落的現(xiàn)象是由地球自轉(zhuǎn)引起的學(xué)問點(diǎn)二開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的理解3.有關(guān)開普勒關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的描述，下列說法中正確的是()A．全部行星軌道的半長軸的二次方跟公轉(zhuǎn)周期的三次方的比值都相等B．全部行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓，太陽處在圓心上C．全部行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上D．行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的速度大小不變4．(多選)某行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道如圖所示，則以下說法正確的是()A．太陽肯定在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上B．該行星在a點(diǎn)的速度比在b、c兩點(diǎn)的速度都大C．該行星在c點(diǎn)的速度比在a、b兩點(diǎn)的速度都大D．行星與太陽的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積是相等的5．太陽系中有一顆繞太陽公轉(zhuǎn)的行星，距太陽的平均距離是地球到太陽平均距離的4倍，則依據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)第三定律可知，該行星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期是()A．2年B．4年C．8年D．10年學(xué)問點(diǎn)三行星運(yùn)動(dòng)的近似處理6.某人造地球衛(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運(yùn)轉(zhuǎn)半徑的eq\f(1,9)，設(shè)月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為27天，則此衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期大約是()A.eq\f(1,9)天B.eq\f(1,3)天C．1天D．9天7．某一人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為月球軌道半徑的eq\f(1,3)，則此衛(wèi)星運(yùn)行的周期大約是(d“天”)()A.1～4dB.4～8dC.8～16dD．16～20d關(guān)鍵實(shí)力綜合練進(jìn)階訓(xùn)練其次層一、單選題1．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)由35顆衛(wèi)星組成，衛(wèi)星的軌道有三種：地球同步軌道、中地球軌道和傾斜軌道．其中，同步軌道半徑大約是中軌道半徑的1.5倍，那么同步衛(wèi)星與中軌道衛(wèi)星的周期之比約為()A.B.C.D.2．某行星繞太陽運(yùn)行的橢圓軌道如圖所示，F(xiàn)1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，則太陽位于()A.F2點(diǎn)B．A點(diǎn)C．F1點(diǎn)D．B點(diǎn)3．行星繞恒星的運(yùn)動(dòng)軌道假如是圓形，那么它軌道半徑r的三次方與運(yùn)行周期T的平方的比為常量，設(shè)eq\f(r3,T2)＝k，則常量k的大小()A．只與恒星的質(zhì)量有關(guān)B．與恒星的質(zhì)量及行星的質(zhì)量有關(guān)C．只與行星的質(zhì)量有關(guān)D．與恒星的質(zhì)量及行星的速度有關(guān)4．太陽系中有兩顆行星，它們繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)周期之比為8︰1，則兩行星的公轉(zhuǎn)速度之比為()A．2︰1B．4︰1C．1︰2D．1︰45．已知兩個(gè)行星的質(zhì)量m1＝2m2，公轉(zhuǎn)周期T1＝2TA.eq\f(a1,a2)＝eq\f(1,2)B.eq\f(a1,a2)＝2C.eq\f(a1,a2)＝eq\r(3,4)D.eq\f(a1,a2)＝eq\f(1,\r(3,4))6．木星的公轉(zhuǎn)周期約為12年，如把地球到太陽的距離作為1天文單位，則木星到太陽的距離約為()A．2天文單位B．4天文單位C．5.2天文單位D．12天文單位二、多選題7．依據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，我們可以推出的正確結(jié)論有()A．人造地球衛(wèi)星的軌道都是橢圓，地球在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上B．衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，速率越小C．衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，周期越大D．同一衛(wèi)星繞不同的行星運(yùn)行，eq\f(R3,T2)的值都相同8．太陽系中的其次大行星——土星的衛(wèi)星眾多，目前己發(fā)覺數(shù)十顆．下表是有關(guān)土衛(wèi)五和土衛(wèi)六兩顆衛(wèi)星的一些參數(shù)．則兩衛(wèi)星相比較，下列推斷正確的是()衛(wèi)星距土星的距離/km半徑/km質(zhì)量/kg發(fā)覺者土衛(wèi)五5270007652.49×1021卡西尼土衛(wèi)六122200025751.35×1023惠更斯A.土衛(wèi)五的公轉(zhuǎn)周期較小B．土衛(wèi)六的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度較大C．土衛(wèi)六的向心加速度較小D．土衛(wèi)五的公轉(zhuǎn)速度較大9．美國宇航局放射的“深度撞擊”號(hào)探測(cè)器勝利撞擊“坦普爾一號(hào)”彗星，實(shí)現(xiàn)了人類歷史上第一次對(duì)彗星的“大對(duì)撞”，如圖所示．假設(shè)“坦普爾一號(hào)”彗星繞太陽運(yùn)行的軌道是一個(gè)橢圓，其運(yùn)動(dòng)周期為5.74年，則關(guān)于“坦普爾一號(hào)”彗星的下列說法中正確的是()A．繞太陽運(yùn)動(dòng)的角速度不變B．近日點(diǎn)線速度大于遠(yuǎn)日點(diǎn)處線速度C．近日點(diǎn)加速度大于遠(yuǎn)日點(diǎn)處加速度D．其橢圓軌道半長軸的三次方與周期的二次方之比是一個(gè)與太陽質(zhì)量有關(guān)的常數(shù)三、計(jì)算題10．地球公轉(zhuǎn)軌道的半徑在天文學(xué)上常用來作為長度單位，叫作一個(gè)天文單位，用來量度太陽系內(nèi)天體與太陽的距離．已知火星公轉(zhuǎn)的周期是1.84年，依據(jù)開普勒第三定律，火星公轉(zhuǎn)軌道半徑是多少個(gè)天文單位的長度？(將地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道近似看成圓形軌道)第七章萬有引力與宇宙航行第1節(jié)行星的運(yùn)動(dòng)必備學(xué)問基礎(chǔ)練1．答案：AB解析：地心說認(rèn)為太陽及其他天體圍繞地球運(yùn)動(dòng)，日心說認(rèn)為太陽是宇宙的中心，地球繞太陽轉(zhuǎn)，故A、B均正確．“地心說”是由于古代人缺乏足夠的宇宙觀測(cè)數(shù)據(jù)，以及懷著以人為本的觀念，因此誤認(rèn)為地球就是宇宙的中心，而其他星體都是圍著它運(yùn)行的．“日心說”是在足夠的天文觀測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，哥白尼等人提出的，符合科學(xué)探討的結(jié)果，而不是臆想出來的，是科學(xué)的一大進(jìn)步．故兩者具有不能等同的價(jià)值，故C錯(cuò)誤．哥白尼提出了日心說，故D錯(cuò)誤．2．答案：AB解析：隨著生產(chǎn)和航海事業(yè)的發(fā)展、天文觀測(cè)資料的日益豐富，人們發(fā)覺“地心說”的理論與實(shí)際觀測(cè)的資料并不一樣，雖然對(duì)“地心說”理論進(jìn)行了修正，但仍不能說明某些天文現(xiàn)象；而“日心說”則可以很好地說明這些天文現(xiàn)象，并且可以簡潔明白地說明很多天文學(xué)問題，因此“日心說”很快地傳播開來，所以A、B兩項(xiàng)正確；而地球繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)并不是當(dāng)時(shí)觀測(cè)到的，當(dāng)時(shí)人們把太陽東升西落的現(xiàn)象歸因于太陽繞地球轉(zhuǎn)，所以C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤．3．答案：C解析：由開普勒第三定律知全部行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，故A錯(cuò)誤；開普勒第肯定律的內(nèi)容：全部行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，故B錯(cuò)誤，C正確；由開普勒定律知全部行星分別沿不同大小的橢圓軌道繞太陽運(yùn)動(dòng)，又由于對(duì)每一個(gè)行星而言，太陽與行星的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等，可知行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的速度大小是改變的，故D錯(cuò)誤．4．答案：ABD解析：由開普勒第肯定律知，太陽肯定位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，故A正確；由開普勒其次定律知，太陽與行星的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積是相等的，因?yàn)閍點(diǎn)與太陽的連線最短，b點(diǎn)與太陽的連線最長，所以行星在a點(diǎn)速度最大，在b點(diǎn)速度最小，故B、D正確，C錯(cuò)誤．5．答案：C解析：由開普勒第三定律eq\f(r3,T2)＝k，得到eq\f(T1,T2)＝eq\r(\f(r\o\al(3,1),r\o\al(3,2)))＝eq\f(8,1)，故C正確．6．答案：C解析：由于r衛(wèi)＝eq\f(1,9)r月，T月＝27天，由開普勒第三定律可得eq\f(r\o\al(3,衛(wèi)),T\o\al(2,衛(wèi)))＝eq\f(r\o\al(3,月),T\o\al(2,月))，則T衛(wèi)＝1天，C正確．7．答案：B解析：設(shè)人造地球衛(wèi)星的軌道半徑為R1，周期為T1，月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道半徑為R2，周期為T2，由開普勒第三定律可知eq\f(R\o\al(3,1),T\o\al(2,1))＝eq\f(R\o\al(3,2),T\o\al(2,2))，則eq\f(T1,T2)＝eq\r(\f(R\o\al(3,1),R\o\al(3,2)))＝eq\r(\f(1,27))＝eq\f(\r(3),9)，即T1＝eq\f(\r(3),9)T2.因?yàn)門2＝27天，所以T1≈5天，故B正確．關(guān)鍵實(shí)力綜合練1．答案：C解析：同步軌道半徑大約是中軌道半徑的1.5倍，依據(jù)開普勒第三定律eq\f(r3,T2)＝k得eq\f(T\o\al(2,同),T\o\al(2,中))＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)))3所以同步衛(wèi)星與中軌道衛(wèi)星的周期之比約為，故C正確．2．答案：A解析：依據(jù)開普勒其次定律：太陽和行星的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等，又因?yàn)樾行窃贏點(diǎn)的速率比在B點(diǎn)大，所以太陽位于F2點(diǎn)，A正確．3．答案：A解析：eq\f(r3,T2)＝k，其中比值k是一個(gè)與行星無關(guān)的常量，只由恒星自身確定，A正確．4．答案：C解析：由開普勒第三定律得eq\f(R\o\al(3,1),T\o\al(2,1))＝eq\f(R\o\al(3,2),T\o\al(2,2))，解得eq\f(R1,R2)＝eq\r(3,\f(T\o\al(2,1),T\o\al(2,2)))＝eq\f(4,1)，由v＝eq\f(2πR,T)得eq\f(v1,v2)＝eq\f(R1,R2)·eq\f(T2,T1)＝eq\f(4,1)×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，C正確．5．答案：C解析：由開普勒第三定律eq\f(a3,T2)＝k得eq\f(a\o\al(3,1),T\o\al(2,1))＝eq\f(a\o\al(3,2),T\o\al(2,2))，所以eq\f(a1,a2)＝eq\r(3,\f(T\o\al(2,1),T\o\al(2,2)))＝eq\r(3,4)，故C正確．6．答案：C解析：木星、地球都環(huán)繞太陽按橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，近似計(jì)算時(shí)可當(dāng)成圓軌道處理，因此它們到太陽的距離可當(dāng)成是繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑，依據(jù)開普勒第三定律有eq\f(r\o\al(3,木),T\o\al(2,木))＝eq\f(r\o\al(3,地),T\o\al(2,地))，得r木＝eq\r(3,\f(T\o\al(2,木),T\o\al(2,地)))·r地＝eq\r(3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(12,1)))2)×1天文單位≈5.2天文單位．7．答案：ABC解析：由開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律知A、B、C均正確；由開普勒第三定律知，對(duì)同一行星的不同衛(wèi)星，有eq\f(R3,T2)＝k(常量)，對(duì)于同一衛(wèi)星繞不同行星運(yùn)行，eq\f(R3,T2)的值不同，D錯(cuò)誤．8．答案：ACD解析：比較同一個(gè)行星的兩衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)狀況，其方法和比較太陽的隨意兩顆行星的運(yùn)動(dòng)狀況的方法一樣．衛(wèi)星本身的大小、形態(tài)與其運(yùn)動(dòng)快慢無關(guān)．篩選所給的信息，其中重要信息是衛(wèi)星離土星的距離．設(shè)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道是圓，且衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，依據(jù)開普勒第三定律：軌道半徑的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值相等，則A正確．土衛(wèi)六的周期較大，則由勻速圓周運(yùn)動(dòng)的學(xué)問得土衛(wèi)六的角速度較小，故B錯(cuò)誤．依據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度公式a＝ω2r＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2r及開普勒第三定律eq\f(r3,T2)＝k，得a＝eq\f(4π2,T2)r＝4π2·k·eq\f(1,r2)，可知半徑大的向心加速度小，故C正確．由于v＝eq\f(2πr,T)＝2πeq\r(\f(r3,T2)·\f(1,r))＝2πeq\r(k·\f(1,r))，由推理可知，軌道半徑小的衛(wèi)星，其運(yùn)動(dòng)速度大，故D正確．9．答案：BCD解析：依據(jù)開普勒定律可以推斷B、D正確，A錯(cuò)誤；近日點(diǎn)受到的萬有引力大，所以加速度大，C正確．10．答案：1.5解析：設(shè)地球和火星的軌道半徑分別為r1、r2，公轉(zhuǎn)周期分別為T1、T2.依據(jù)開普勒第三定律有：eq\f(r\o\al(3,1),T\o\al(2,1))＝eq\f(r\o\al(3,2),T\o\al(2,2))，得r2＝eq\r(3,\f(T\o\al(2,2),T\o\al(2,1)))·r1＝1.5(個(gè)天文單位)．學(xué)科素養(yǎng)升級(jí)練1．答案：B解析：由開普勒第三定律可知eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r1,r2)))3＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T1,T2)))2，代入解得T2≈24.5天，B正確．2．答案：C解析：開普勒第三定律不僅適用于行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)，也適用于衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)，也適用于軌道是圓的運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；式中的k只與中心天體的質(zhì)量有關(guān)，與繞中心天體運(yùn)動(dòng)的行星(或衛(wèi)星)無關(guān)，故B錯(cuò)誤，C正確；已知月球與地球之間的距離，無法求出地球與太陽之間的距離，因?yàn)椴煌行奶祗w對(duì)應(yīng)的k值不同，故D錯(cuò)誤．3．答案：B解析：冬至這天地球與太陽的連線短，夏至長，依據(jù)開普勒其次定律，要在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積，則在相等的時(shí)間內(nèi)，冬至?xí)r地球運(yùn)動(dòng)的路徑要比夏至?xí)r長，所以冬至?xí)r地球運(yùn)動(dòng)的速度比夏至?xí)r的速度大，選項(xiàng)B正確．4．答案：D解析：由開普勒第三定律知eq\f(R3,T2)＝k，所以R3＝kT2，D正確．5．答案：C解析：設(shè)海王星繞太陽運(yùn)行的平均軌道半徑為R1，周期為T1，地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑為R2，周期為T2(T2＝1年)，由開普勒第三定律有eq\f(R\o\al(3,1),T\o\al(2,1))＝eq\f(R\o\al(3,2),T\o\al(2,2))，故T1＝eq\r(\f(R\o\al(3,1),R\o\al(3,2)))·T2≈165年．6．答案：2062年解析：將地球的公轉(zhuǎn)軌道近似看成圓形軌道，設(shè)其周期為T1，半徑為r1；哈雷彗星的周期為T2，軌道半長軸為r2，則依據(jù)開普勒第三定律有eq\f(r\o\al(3,1),T\o\al(2,1))＝eq\f(r\o\al(3,2),T\o\al(2,2))，因?yàn)閞2＝18r1，地球公轉(zhuǎn)周期為1年，所以可知哈雷彗星的周期為T2＝eq\r(\f(r\o\al(3,2),r\o\al(3,1)))·T1＝76.4年．所以它下次飛近地球是在2062年．

學(xué)科素養(yǎng)升級(jí)練進(jìn)階訓(xùn)練第三層1．長期以來“卡戎星(Charon)”被認(rèn)為是冥王星唯一的衛(wèi)星，它的公轉(zhuǎn)軌道半徑r1＝19600km，公轉(zhuǎn)周期T1＝6.39天.2006年3月，天文學(xué)家新發(fā)覺兩顆冥王星的小衛(wèi)星，其中一顆的公轉(zhuǎn)軌道半徑r2＝48000km，則它的公轉(zhuǎn)周期T2最接近于()A．15天B．25天C．35天D．45天2．理論和實(shí)踐證明，開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律不僅適用于太陽系中的天體運(yùn)動(dòng)，而且對(duì)一切天體(包括衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng))都適用．下列關(guān)于開普勒第三定律的公式eq\f(a3,T2)＝k的說法正確的是()A．公式只適用于軌道是橢圓的運(yùn)動(dòng)B．式中的k值，對(duì)于全部行星和衛(wèi)星都