6.1行星的运动（解析版）-2019-2020学年高一物理课时同步检测(人教版必修2)

第六章 曲线运动第1节 行星的运动(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(本题共20小题，每小题4分，共80分有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1太阳对行星的引力F与行星对太阳的引力F大小相等，其依据是()A牛顿第一定律B牛顿第二定律C牛顿第三定律D开普勒第三定律【答案】C【解析】太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对作用和反作用力，其大小相等，依据是牛顿第三定律，故选C.2太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同.下列反映公转周期与行星轨道半长轴的关系图象中正确的是( )ABCD【答案】D【解析】太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同，根据开普勒第三定律，有： 所以公转周期与行星轨道半长轴成正比，故D正确点晴：本题关键是记住开普勒第三定律，开普勒三定律反映了行星运动的规律，同样适用与其他系统32006年8月24日，国际天文学联合会大会投票，通过了新的行星定义，冥王星被排除在太阳系大行星行列之外，太阳系的大行星数量由九颗减为八颗。若将八大行星绕太阳运行的轨迹粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径如下表所示，从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近（ ）行星名称水星金星地球火星木星土星天王星海王星星球半径2.446.056.373.3969.858.223.722.4轨道半径0.5791.081.502.287.7814.328.745.0A80年B120年C164年D200年【答案】C【解析】【分析】【详解】设海王星绕太阳运行的平均轨道半径为，周期为，地球绕太阳公转的轨道半径为，周期为（年）由开普勒第三定律知故年故C正确，ABD错误。故选C。4关于行星绕太阳运动的说法正确的是( )A所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B行星绕太阳运动时，太阳位于行星轨道的中心处C某行星绕太阳运动，它离太阳越近速率越小D所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等【答案】D【解析】AB、开普勒第一定律可得,所有行星都绕太阳做椭圆运动,且太阳处在所有椭圆的一个焦点上.故AB错误;C、由开普勒第二定律可得，在相同时间内行星与太阳的连线扫过的面积相等，故离太阳越近速率越大，故C错误；D、由开普勒第三定律 ,所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等,故D正确；故选D.点睛：开普勒第一定律是太阳系中的所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上.在相等时间内,太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的.开普勒第三定律中的公式,可以知道半长轴的三次方与公转周期的二次方成正比.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定律可知( )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D火星与木星公转周期的平方之比等于它们轨道半长轴的立方之比【答案】D【解析】根据开普勒第一定律可知太阳处于椭圆的一个焦点上，A错误；第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化，B错误；第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，是对同一个行星而言，C错误；根据开普勒第三定律所有行星绕太阳运动的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，D正确6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【答案】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7某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆。每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示该行星与地球的公转半径之比为（ ）ABCD【答案】B【解析】【分析】【详解】地球绕太阳公转周期年，N年转N周，而该行星由于轨道半径大，周期也大，因而该行星N年应转N-1周，故年又因为行星和地球均绕太阳公转，由开普勒第三定律知故则B正确，ACD错误。故选B。【点睛】若对题意理解不透，误认为每过N年行星转N+1周，容易得出行星运转周期年。8两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为TA：TB=1：8，则轨道半径这比为（ ）ABCD【答案】B【解析】根据开普勒第三定律可知：，则可以得到：，故选项B正确，ACD错误9如图所示，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a，运行B周期为；C为绕地球沿圆周轨道运动的卫星，圆周的半径为r，运行周期为。下列说法或关系式中正确的是（ ）A地球位于B卫星轨道的一个焦点上，位于C卫星轨道的圆心上B卫星B和卫星C运动的速度大小均不变C，该比值的大小与地球和卫星有关D，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关【答案】A【解析】【分析】【详解】A根据开普勒第一定律和行星运动规律可知地球位于B卫星的椭圆轨道的一个焦点上，位于C卫星圆轨道的圆心上，故A正确；B卫星B为椭圆轨道，不断的在做离心运动和近心运动，近地点的线速度最大，远地点的线速度最小；而卫星C为圆轨道，运动的速度大小均不变，故B错误；CD由开普勒第三定律可知k值与中心天体地球的质量有关，而与环绕天体卫星无关，取椭圆轨道的半长轴或圆轨道的半径，故CD错误。故选A。10下列关于行星绕太阳运动的说法中正确的是()A所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B离太阳越近的行星运动周期越短C行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星和太阳之间的距离有关，距离小时速度小，距离大时速度大D行星绕太阳运动时，太阳位于行星轨道的中心处【答案】B【解析】【详解】A行星绕太阳运动做椭圆轨道运动,并不是所有行星都在一个椭圆上,故A错误；B由开普勒第三定律可以知道:，故可以知道离太阳越近的行星，公转周期越短，故B正确；C由开普勒第二定律可以知道，行星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，故在近日点速度大，远日点速度小，故C错误；D由开普勒第一定律可以知道，行星绕太阳运动做椭圆轨道运动，太阳在椭圆的一个焦点上，故D错误11日心说之所以被人们接受的原因是( )A以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题B以太阳为中心，许多问题都可以解决，对行星运动的描述也变得简单了C地球是围绕太阳运动的D太阳总是从东方升起，从西方落下【答案】B【解析】托勒密的地心学说可以解释行星的逆行问题，但非常复杂，缺少简洁性，而简洁性正是当时人们所追求的，哥白尼的日心说之所以能被当时人们所接受，正是因为这一点，要结合当时历史事实来判断，故选项B正确12下面关于丹麦天文学家第谷，对行星的位置进行观察所记录的数据，说法正确的是 ( )A这些数据在测量记录时误差相当大B这些数据说明太阳绕地球运动C这些数据与以行星绕太阳做匀速圆周运动为模型得到的结果相吻合D这些数据与行星绕太阳做椭圆运动为模型得到的结果相吻合【答案】D【解析】试题分析:由开普勒第一定律可知：所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上故选项D正确，A、B、C错误考点： 物理学史13宇宙飞船在绕太阳的圆形的轨道上运动，如果该轨道半径是地球绕太阳轨道半长轴的9倍，那么宇宙飞船绕太阳运行的周期是 （ ）A3年B9年C27年D81年【答案】C【解析】【详解】根据开普勒第三定律，有：知：；一颗小行星围绕太阳在近似圆形的轨道上运动，若轨道半径是地球轨道半径的9倍，小行星绕太阳运行的周期是地球周期的27倍，即小行星绕太阳运行的周期是27年，则C正确，ABD错误14关于对开普勒第三定律k的理解，正确的是()AT表示行星的自转周期Bk是一个与中心天体无关的常量C该定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动D若地球绕太阳运转的半长轴为a1，周期为T1，月球绕地球运转的半长轴为a2，周期为T2，由开普勒第三定律可得【答案】C【解析】T表示行星的公转周期，不是自转周期，故A错误；k是一个与行星无关的量，k与中心星体的质量有关，故B错误；开普勒运动定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，故C正确；地球绕太阳转动，而月球绕地球转动，二者不是同一中心天体，故对应的k不同，故得，故D错误故选C点睛：本题需要掌握：开普勒运动定律不仅适用于椭圆运动，也适用于圆周运动，不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动式中的k是与中心星体的质量有关的15人造卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，A卫星的运动周期为2天，A的轨道半径为B的轨道半径的，则B卫星运行的周期大约是（）A3天B5天C10天D18天【答案】C【解析】【详解】根据开普勒第三定律，两卫星周期之比则天。故选C。16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【答案】B【解析】试题分析：开普勒在他的导师第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，但并未找出了行星按照这些规律运动的原因；牛顿在开普勒行星运动定律的基础上推导出万有引力定律，故ACD错误，B正确故选B。考点：物理学史【名师点睛】本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。17对于开普勒行星运动定律的理解，下列说法正确的是（ ）A第谷进行了长期观测，记录了大量数据，通过对数据研究总结得出了行星运动定律B根据开普勒第一定律，行星围绕太阳运动的轨迹是圆，太阳处于圆心位置C根据开普勒第二定律，行星距离太阳越近，其运动速度越大；距离太阳越远，其运动速度越小D根据开普勒第三定律，行星围绕太阳运行的轨道半径跟它公转周期成正比【答案】C【解析】【详解】A第谷进行了长期观测，记录了大量数据，开普勒通过对数据研究总结得出了开普勒行星运动定律，故A错误；B根据开普勒第一定律，行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上，故B错误；C根据开普勒第二定律，行星距离太阳越近，其运动速度越大，距离太阳越远，其运动速度越小，故C正确；D根据开普勒第三定律，行星围绕太阳运行轨道半长轴的三次方跟它公转周期的二次方成正比，故D错误。故选C。18某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的大，则太阳是位于()AF2BACF1DB【答案】A【解析】【详解】根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积，则在近地点的速率较大，在远地点的速率较小，因行星在A点的速率比在B点的大，则太阳是位于F2，故选A.19北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，该系统将由35颗卫星组成，卫星的轨道有三种：地球同步轨道、中地球轨道和倾斜轨道其中，同步轨道半径大约是中轨道半径的1.5倍，那么同步卫星与中轨道卫星的周期之比约为()ABCD【答案】C【解析】【详解】同步轨道半径大约是中轨道半径的1.5倍，根据开普勒第三定律得所以同步卫星与中轨道卫星的周期之比约为。A. 与计算结果不符，故A错误。B. 与计算结果不符，故B错误。C. 与计算结果相符，故C正确。D. 与计算结果不符，故D错误。20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a、b、c、d四个对称点，其中a为近日点，c为远日点，若行星运动周期为T，则该行星（ ）A从a到b的运动时间等于从c到d的运动时间B从d经a到b的运动时间等于从b经c到d的运动时间Ca到b的时间Dc到d的时间【答案】C【解析】【详解】根据开普勒第二定律知：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的据此行星运行在近日点时，与太阳连线距离短，故运行速度大，在远日点，太阳与行星连线长，故运行速度小即在行星运动中，远日点的速度最小，近日点的速度最大图中a点为近日点，所以速度最大，c点为远日点，所以速度最小则从d经a到b的运动时间小于从b经c到d的运动时间，从a到b的运动时间小于从c到d的运动时间，且a到b的时间；c到d的时间；故ABD错误，C正确故选C点睛：对开普勒第二定律的理解远日点连线长，在相等时间扫过相同面积，故速度小，近日点连线短，在相等时间扫过相同面积，故速度大二、计算题(本题2小题，共20分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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)21某人造卫星的近地点高度是，远地点高度是，则近地点处卫星的速率与远地点处卫星速率的比值是多少？（已知）【答案】1.28【解析】【分析】【详解】设近地点在B点，远地点在P点，如图所示，当时间很小时，卫星和地球的连线扫过的面积可按三角形面积进行计算，即、都可视为线段，卫星在近地点的速度用表示，在远地点的速度用表示，由开普勒第二定律得即所以代入数据后得22地球的公转轨道接近圆，但彗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1682年跟踪过一颗彗