高考物理一轮复习 考点巩固卷25 开普勒行星运动三定律（解析版）

考点巩固卷25开普勒行星运动三定律建议用时：50分钟考点序号考点题型分布考点1天体运动的探索历程2单选考点2开普勒第一定律2单选考点3开普勒第二定律4单选+1多选考点4开普勒第三定律3单选+2多选考点01：天体运动的探索历程（2单选）一、单选题1．（2023·浙江·模拟预测）下列说法中符合物理史实的是（）A．卡文迪许首次在实验室里较准确地测出了引力常量B．牛顿创立了“日心说”，“日心说”是正确的，太阳是宇宙的中心C．第谷发现了行星的运动规律，开普勒发现了万有引力定律D．伽利略将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律【答案】A【详解】A．卡文迪许首次在实验室里较准确地测出了引力常量，符合客观事实，故A正确；B．哥白尼创立了“日心说”，“日心说”仍具有历史局限性，太阳不是宇宙的中心，故B错误；C．开普勒发现了行星的运动规律，牛顿发现了万有引力定律，故C错误；D．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律，故D错误。故选A。2．（2023·广东·一模）在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（）A．牛顿利用逻辑推理，使亚里士多德的物体下落的快慢由它们的重量决定的理论陷入了困境B．伽利略巧妙地利用斜面实验来冲淡重力影响，通过逻辑推理得到了自由落体的运动规律C．开普勒对第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了万有引力定律D．卡文迪什进行了“月一地检验”，将天体间的力和地球上物体的重力统一起来【答案】B【详解】A．利用逻辑推理，使亚里士多德的物体下落的快慢由它们的重量决定的理论陷入了困境的是伽利略，故A错误；B．在研究自由落体运动的过程中，伽利略巧妙地利用斜面实验来冲淡重力影响，最后通过逻辑推理得到了自由落体的运动规律，故B正确；C．开普勒对第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了行星运动三大定律，故C错误；D．牛顿进行了“月一地检验”，将天体间的力和地球上物体的重力统一起来，建立了万有引力定律，故D错误。故选B。考点02：开普勒第一定律（2单选）一、单选题1．（2023·四川内江·四川省资中县第二中学校考模拟预测）2022年12月15日，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将遥感三十六号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。遥感卫星的飞行高度一般在之间，如果遥感卫星的轨道为椭圆，则（

）A．地球处在椭圆的几何中心B．遥感卫星绕地球运动的动量不变C．遥感卫星距离地球越远，引力势能越小D．相同时间内遥感卫星、地球连线扫过的面积相等【答案】D【详解】A．遥感卫星绕着地球在椭圆轨道上运动，地球处在椭圆的一个焦点上，故A错误；B．遥感卫星绕地球曲线运动，动量方向时刻变化，故B错误；C．遥感卫星远离地球，引力做负功，引力势能增大，故C错误；D．根据开普勒第二定律可知相同时间内遥感卫星、地球连线扫过的面积相等，故D正确。故选D。2．（2023·江苏·模拟预测）某行星绕太阳运动的轨道如图所示,则以下说法正确的是（）A．该行星在a点的向心加速度比在b、c两点的都大B．该行星在a点的速度比在b、c两点的速度都更小C．行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积是不相等的D．行星绕太阳做匀速圆周运动，太阳在圆心上【答案】A【详解】A．根据得该行星在a点的向心加速度比在b、c两点的都大，A正确；B．根据开普勒第二定律可知近日点速度大、远日点速度小，所以该行星在a点的速度比在b、c两点的速度都更大，B错误；C．由开普勒第二定律得相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积是相等的，C错误；D．由开普勒第一定律可知，太阳一定在椭圆的一个焦点上，行星绕太阳做椭圆运动，D错误。故选A。考点3：开普勒第二定律（4单选+1多选）一、单选题1．（2023·江苏扬州·统考三模）如图所示，哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，加速度大小为；在远日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，加速度大小为，则（）

A． B．C． D．【答案】A【详解】AB．由于哈雷彗星做的不是圆周运动，在近日点做离心运动，在远日点做近心运动，因此不能通过万有引力充当向心力计算其在近日点和远日点的线速度之比，需通过开普勒第二定律求解，设在极短时间内，在近日点和远日点哈雷彗星与太阳中心的连线扫过的面积相等，即有可得故故A正确，B错误；CD．对近日点，根据牛顿第二定律有对远日点，根据牛顿第二定律有联立解得故CD错误。故选A。2．（2023·安徽亳州·蒙城第一中学校考三模）如图所示，“天问一号”探测器成功进入环绕火星椭圆轨道，在椭圆轨道的近火点P（接近火星表面）制动后顺利进入近火圆轨道，Q点为近火轨道上的另一点，M点是椭圆轨道的远火点，椭圆轨道的半长轴等于圆形轨道的直径，下列说法正确的是（）

A．探测器在M点的速度大于在Q点的速度B．探测器在Q点与椭圆轨道上的P点的加速度相同C．探测器在椭圆轨道与圆轨道上的周期之比为8：1D．探测器在椭圆轨道上P点与M点的速度之比为3：1【答案】D【详解】A．假设探测器以半径为椭圆轨道的半长轴做匀速圆周运动，在经M点时的速度要大于在椭圆轨道上经M点时的速度，由可知探测器在近火圆轨道Q点的速度要大于在圆轨道上M点的速度，因此探测器在椭圆轨道M点的速度小于在Q点的速度，故A错误；B．由万有引力和牛顿第二定律知解得可知探测器在Q点与椭圆轨道上的P点的加速度大小相等，方向不同，故B错误；C．由题意可知椭圆的半长轴为，根据开普勒第三定律可得则有故C错误；D．设探测器在椭圆轨道上P点速度为vP，在M点的速度为vM，设火星的半径为R，根据开普勒第二定律可得解得故D正确。故选D。3．（2023·广东佛山·佛山市高明区第一中学校联考模拟预测）2022年10月12日，“天宫课堂”第三课在距地高度约380km的空间站里开讲，授课中地面传输中心调用两颗地球同步卫星“天链一号”03星和“天链一号”01星，为空间站提供天基测控和数据中继服务，如图所示。下列说法正确的是（）A．“天链一号”01星的线速度小于空间站的线速度B．空间站绕地球转动半周，所受万有引力的冲量为0C．“天链一号”03星和空间站与地心连线每秒扫过的面积相等D．“天链一号”01星和03星的速度相同【答案】A【详解】A．“天链一号”01星为同步卫星，空间站离地高度仅仅为380km，根据高轨低速可知“天链一号”01星的线速度小于空间站的线速度，故A正确；B．空间站绕地球转动半周，空间站的速度方向变为反向，根据动量定理可知万有引力的冲量为2mv，故B错误；C．根据开普勒第二定律可知，同一颗卫星与地球的连线在相同时间内扫过的面积相同，所以“天链一号”03星和空间站与地心的连线每秒扫过的面积是不相等的，故C错误；D．“天链一号”01星和03星的速度大小相同，方向不同，故D错误。故选A。4．（2023·江苏南通·模拟预测）“慧眼”卫星已在轨运行近6年，该卫星的轨道比中国“天宫”空间站的轨道高约，卫星和空间站都在圆轨道上运行。则“慧眼”卫星（）A．运行速度比第一宇宙速度大B．角速度比地球自转角速度大C．向心加速度比空间站的大D．与地心的连线在相同时间内扫过的面积和空间站的相等【答案】B【详解】A．由，解得所以“慧眼”卫星运行速度比第一宇宙速度小，故A错误；B．由，解得地球自转的角速度与同步卫星角速度相同，“慧眼”卫星比地球同步卫星轨道半径小，因此“慧眼”卫星角速度比地球自转角速度大，故B正确；C．由，解得“慧眼”卫星的轨道比中国“天宫”空间站的轨道半径大，所以“慧眼”卫星向心加速度比空间站的小，故C错误；D．“慧眼”卫星与地心的连线在相同时间内扫过的面积相等，“慧眼”卫星与地心的连线在相同时间内扫过的面积和空间站的不相等，故D错误。故选B。二、多选题5．（2023·福建宁德·福建省福安市第一中学校考一模）2021年2月，天问一号火星探测器被火星捕获，经过系列变轨后从“调相轨道”进入“停泊轨道”，为着陆火星做准备。如图所示，阴影部分为探测器在不同轨道上绕火星运行时与火星的连线每秒扫过的面积，下列说法正确的是（）

A．图中两阴影部分的面积不相等B．从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变大C．从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器机械能变大D．探测器在P点的加速度大于在N点的加速度【答案】AD【详解】A．根据开普勒第二定律可知探测器在同一轨道上相等时间内与火星的连线扫过的面积相等，但是图中两阴影部分不在同一轨道，不相等，故A正确；B．根据开普勒第三定律可知从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器的轨道半长轴变小，周期变小，故B错误；C．从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器做向心运动，需要减速，探测器机械能变小，故C错误；D．根据公式可得探测器在P点的加速度大于在N点的加速度，故D正确。故选AD。考点4：开普勒第三定律（3单选+2多选）一、单选题1．（2023·四川绵阳·四川省绵阳南山中学校考模拟预测）2023年4月14日我国首颗综合性太阳探测卫星“夸父一号”准实时观测部分数据完成了国内外无差别开放，实现了数据共享，体现了大国担当。如图所示，“夸父一号”卫星和另一颗卫星分别沿圆轨道、椭圆轨道绕地球逆时针运动，圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于A、B两点，某时刻两卫星与地球在同一直线上，下列说法中正确的是（）

A．两卫星在图示位置的速度 B．两卫星在A处的万有引力大小相等C．两颗卫星在A或B点处可能相遇 D．两颗卫星的运动周期不相等【答案】A【详解】A.为椭圆轨道的远地点，速度比较小，表示匀速圆周运动的速度，故故A正确；B.由于两卫星的质量未知，所以两卫星在A处的万有引力无法比较，故B错误；CD.椭圆的半长轴与圆轨道的半径相同，根据开普勒第三定律可知，两卫星的运动周期相等，则不会相遇，故CD错误。故选A。2．（2023·黑龙江哈尔滨·哈师大附中校考模拟预测）“海王星冲日”是指地球处在太阳与海王星之间，2018年9月7日出现过一次海王星冲日。已知地球和海王星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，海王星公转周期约为164.8年，则（）A．地球的公转轨道半径比海王星的大B．地球的公转线速度速度比海王星的小C．2019年不会出现海王星冲日D．2017年出现过海王星冲日【答案】D【详解】A．根据开普勒第三定律因为海王星的公转周期大于地球的公转周期，所以地球的公转轨道半径比海王星的小，故A错误；B．根据万有引力提供向心力解得因为地球的公转轨道半径比海王星的小，所以地球的公转线速度速度比海王星的大，故B错误；CD．至少每经t时间再次出现海王星冲日，则有解得因为在2018年出现冲日现象，则在2019年、2017年均会出现冲日现象，故C错误，D正确。故选D。3．（2023·河南开封·统考三模）2022年10月15日我国成功将遥感三十六号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。如图所示为某卫星的发射过程示意图，Ⅱ为椭圆轨道，且与圆形轨道I和III分别相切于点，两圆形轨道的半径之比为，则下列说法正确的是（）

A．卫星在轨道Ⅰ、II上运行周期之比为B．卫星在轨道Ⅱ、Ⅲ上运行周期之比为C．卫星在轨道Ⅱ上经过两点时的速度大小之比为D．卫星在轨道Ⅱ上经过两点时的加速度大小之比为【答案】B【详解】AB．由开普勒第三定律得解得故A错误，B正确；C．由开普勒第二定律得解得故C错误；D．由牛顿第二定律得联立解得故D错误。故选B。二、多选题4．（2023·江西·校联考模拟预测）如图，神舟十六号载人飞船与天和核心舱对接前经B点由椭圆轨道Ⅰ变轨至圆形轨道Ⅱ，A、B两点分别为椭圆轨道Ⅰ的近地点和远地点，飞船在A点时对地球的张角为，在B点时对地球的张角为，飞船在轨道Ⅰ上A点加速度为、运动周期为，在轨道Ⅱ上B点加速度为、运动周期为，下列关系正确的是（）

A． B．C． D．【答案】AC【详解】AB．根据题意，设地球的半径为R，A点到地心距离为，B点到地心距离为，由几何关系有万有引力提供向心力有解得则故B错误，A正确；CD．根据题意，由开普勒第三定律可得解得故D错误，C正确。故选AC。5．（2023·安徽合肥·合肥市第七中学校联考模拟预测）如图所示，卫星沿圆形轨道I环绕地球运动。当其运动到M点时采取了一次减速制动措施，进入椭圆轨道II或III。轨道I、II和III均与地球赤道面共面。变更轨道后（

）A．卫星沿轨道II运动B．卫星经过