行星的运动 同步练习 高中物理（人教版2019必修第二册）

7.1行星的运动

单选题

1.哪一位科学家提出所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆（）

A.托勒密B.哥白尼C.开普勒D.牛顿

2.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.太阳在火星与木星公转的椭圆轨道的同一个焦点上

D.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

3.2019年10月28日发生了天王星冲日现象，即太阳、地球、天王星处于同一直线，此时

是观察天王星的最佳时间。已知日地距离为治,天王星和地球的公转周期分别为7和7°,则

天王星与太阳的距离为（）

4.太阳系八大行星绕太阳运动的轨道可粗略地认为是圆形，各行星的半径、日星距离和质

量如下表所示:

行星名称水星金星地球火星木星土星天王星海王星

日星距离/X10nm0.581.081.502.287.7814.2928.7145.04

质量/x1024kg0.334.876.000.64190056986.8102

由表中所列数据可以估算天王星公转的周期最接近于（）A.7000年B.85年C.20年

D.10年

5.关于开普勒行星运动的公式与=屋以下理解正确的是（）

T2

A.所有行星的轨道都是圆，R是圆的半径

B.若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R加周期为7的月球绕地球运转轨道的长半轴为R月,

周期为T月，则:暑=，=.

C.k与R3成正比、与子成反比

D.左只与中心天体有关

6.如图所示，地球卫星P绕地球做匀速圆周运动，地球相对卫星的张角为9=2a；另一卫星

Q（图中未画出）的张角为4a。则P与Q的周期之比为（）

7.如图，0表示地球，P表示一个绕地球沿椭圆轨道做逆时针方向运动的人造卫星，AB为

长轴，CD为短轴.在卫星绕地球运动一周的时间内，从A到B的时间为tAB，同理从B到

A、从C到D、从D到C的时间分别为IBA、tcD、tDc.下列关系式正确的是（）

A.tAB>tBA

B.tAB<tBA

C.tCD>tDC

D.tCD<tDC

8.已知地球和火星绕太阳公转的轨道半径分别幻和R2,如果把行星与太阳连线扫过的面积

与其所用时间的比值定义为扫过的面积速率，则地球和火星绕太阳公转过程中扫过的面积速

率之比是（）

9.天文爱好者小郭在10月29日通过卫星过境的GoSatWatch获得天和空间站过境运行轨迹

（如图甲），通过微信小程序“简单夜空”，点击“中国空间站过境查询”，获得中国天和空间

站过境连续两次最佳观察时间信息（如图乙，11月2日开始时间17:50:08和11月3日开始

时间18:28:40）,这两次连续过境中空间站绕地球共转过16圈，但因白天天空太亮或夜晚空

间站处在地球阴影中而造成观察时机不佳。地球自转周期为24h,不考虑空间站轨道修正,

由以上信息可得同步卫星的轨道半径是天和空间站的轨道半径的（）

查看过境图

日期亮度过境类型

北11月2日0.4可见

开始时间开始方位开始高度角

17:50:08西北偏西10°

查看过境图

日期亮度过境类型

11月3日3.2可见

南开始时间开始方位开始高度角

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，“梦天实验舱”发射任务取得圆满成功！中国空间空间站将形成三

舱“T”字型基本构型。假定空间站在距地面450km高度处做理想的匀速圆周运动，某时刻“北

斗”系统中的中轨道卫星A与空间站相距最近如图所示,该中轨道卫星A距地面高度为2.1x

1。7根,地球半径为6.4xl067n，卫星A和空间站的运行轨道在同一平面内且运行方向相同，

则从图示位置往后开始计数（不包括图示位置），在卫星A运行一周时间内，空间站与A相

距最近的次数为（）

/'W赢、北斗中轨道卫星A

C.9次D.14次

II.“中国天眼”是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜（FAST）。通过FAST测量水星

与太阳的视角。（水星8、太阳S分别与地球A的连线所夹的角），如图所示。若视角的正弦

值最大为。，地球和水星绕太阳的运动均视为匀速圆周运动，则水星与地球的公转周期的比

D.而

12.现将火星和水星的运行轨道看成圆轨道，如图所示。A、&分别为火星和水星的公转周

期，之、/?2分别为火星和水星的公转半径。则过点（匈口，国点）的直线的图像为（）

7.1行星的运动

单选题

1.哪一位科学家提出所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆（）

A.托勒密B.哥白尼C.开普勒D.牛顿

【答案】C

【详解】开普勒提出了开普勒三定律，其中开普勒第一定律内容为：”所有行星绕太阳运动

的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上“，故ABD错误，C正确，故选C。

2.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.太阳在火星与木星公转的椭圆轨道的同一个焦点上

D.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

【答案】C

【详解】A.太阳位于木星运行轨道的焦点位置，A错误；

B.根据开普勒第二定律可知，木星和火星绕太阳运行速度的大小不是始终相等，在离太阳

较近时速度较大，离太阳较远时速度较小，B错误；

C.根据开普勒第一定律可知，太阳相对所有的行星轨道的位置是不变的，太阳在所有行星

的轨道的同一个焦点上，C正确；

D.根据开普勒第二定律可知，相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积相等，但是不等于

木星与太阳连线扫过的面积，D错误。

故选Co

3.2019年10月28日发生了天王星冲日现象，即太阳、地球、天王星处于同一直线，此时

是观察天王星的最佳时间。已知日地距离为&,天王星和地球的公转周期分别为7■和"，则

天王星与太阳的距离为（）

【答案】A

【详解】根据题意可知，天王星、地球绕太阳做匀速圆周运动，由开普勒第三定律舄=普,

解得天王星与太阳的距离为

2

3T

R=J产Ro

故选Ao

4.太阳系八大行星绕太阳运动的轨道可粗略地认为是圆形，各行星的半径、日星距离和质

量如下表所示：

行星名称水星金星地球火星木星土星天王星海王星

日星距离/x10nm0.581.081.502.287.7814.2928.7145.04

质量/X1024kg0.334.876.000.64190056986.8102

由表中所列数据可以估算天王星公转的周期最接近于（）A.7000年B.85年C.20年

D.10年

【答案】B

【详解】由开普勒第三定律可知，所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次

方的比都相等，即

R3

评=心

对围绕同一中心天体运行的行星或卫星都相同，故

R地_R天

7272

地天

地球的公转周期为1年，根据表中数据可得

瓦

T天=1地炉=85年

、R地

故选Bo

5.关于开普勒行星运动的公式鸟=3以下理解正确的是（）

T2

A.所有行星的轨道都是圆，R是圆的半径

B.若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R呦，周期为T越；月球绕地球运转轨道的长半轴为R炉

周期为7月，则：合=.=k

C.4与R3成正比、与72成反比

D.人只与中心天体有关

【答案】D

【详解】A.所有行星的轨道都是椭圆，R是椭圆的半长轴，故A错误：

B.地球和月球不是绕同一个中心天体运动，所以

R地R月

i地J3

故B错误；

CD.开普勒行星运动第三定律中，々是一个对所有行星都相同的常量，它是由中心天体即太

阳决定的，与行星无关，故C错误，D正确。

故选D。

6.如图所示，地球卫星P绕地球做匀速圆周运动，地球相对卫星的张角为6=2a；另一卫星

Q（图中未画出）的张角为4呢则P与Q的周期之比为（）

P

C.Isin3aD./sin32a

7sin32aNsin3a

【答案】D

【详解】根据几何关系可知卫星P的轨道半径

R

ri------

sin。

卫星Q的轨道半径

根据开普勒第三定律

可知P与Q的周期之比为

丁1_sin32a

故选D«

7.如图，0表示地球，P表示一个绕地球沿椭圆轨道做逆时针方向运动的人造卫星，AB为

长轴，CD为短轴.在卫星绕地球运动一周的时间内，从A到B的时间为tAB，同理从B到

A、从C到D、从D到C的时间分别为tBA、tcD、tDC.下列关系式正确的是()

A.tAB>tBA

B.tAB<tBA

C.tCD>tDC

D.tCD<tDC

【答案】D

【详解】试题分析：由卫星做椭圆运动的对称性得=tBA-所以A、B错误；由开普勒第

二定律，卫星在近地点时运动快，在远地点时运动慢，所以勿。<%「故C错误，D正确.

考点：万有引力，开普勒第二定律

【名师点睛】考查卫星绕地球，在地球万有引力作用下，做椭圆运动，地球处于一焦点上,

并掌握开普勒第二定律的内容.

8.已知地球和火星绕太阳公转的轨道半径分别R/和R2,如果把行星与太阳连线扫过的面积

与其所用时间的比值定义为扫过的面积速率，则地球和火星绕太阳公转过程中扫过的面积速

率之比是()

A.1B.叵C.*D.陛

【答案】B

【详解】根据开普勒第三定律可知

呼一族

则周期之比为

1h

面积之比

S,_TTR;_

瓦一一咸

根据题意

S

V=­

T

可知

Vi*TRl相

---=—•—2=—―•I--Ri

v

2--S?TiR2瓦

ACD错误，B正确。

故选Bo

9.天文爱好者小郭在10月29日通过卫星过境的GoSalWatch获得天和空间站过境运行轨迹

（如图甲），通过微信小程序“简单夜空”，点击”中国空间站过境查询”，获得中国天和空间

站过境连续两次最佳观察时间信息（如图乙，11月2日开始时间17:50:08和11月3日开始

时间18:28:40）,这两次连续过境中空间站绕地球共转过16圈，但因白天天空太亮或夜晚空

间站处在地球阴影中而造成观察时机不佳。地球自转周期为24h,不考虑空间站轨道修正,

由以上信息可得同步卫星的轨道半径是天和空间站的轨道半径的（）

查看过境图

日期亮度过境类型

H月2日0.4可见

开始时间开始方位开始高度角

17:50:08西北偏西10°

查看过境图

日期亮度过境类型

11月3日3.2可见

开始时间开始方位开始高度角

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

【详解】由图乙的信息可知两次最佳观察时间约为24h,两次最佳观察过境中间空间站还有

15次过境，可知空间站一天时间绕地球16次，根据空间站的周期

根据开普勒第三定律

匚上

/暗

解得同步卫星与天和空间站的轨道半径之比为

—=6.3

分

故B正确，ACD错误。

故选Bo

10.2022年10月31日，“梦天实验舱”发射任务取得圆满成功！中国空间空间站将形成三

舱“T”字型基本构型。假定空间站在距地面450km高度处做理想的匀速圆周运动，某时刻“北

斗”系统中的中轨道卫星A与空间站相距最近如图所示,该中轨道卫星A距地面高度为2.1x

1。7根,地球半径为6.4x106m，卫星A和空间站的运行轨道在同一平面内且运行方向相同，

则从图示位置往后开始计数（不包括图示位置），在卫星A运行一周时间内，空间站与A相

距最近的次数为（）

五藤、北斗中轨道卫星A

（O:

\、//

、/

A.7次B.8次C.9次D.14次

【答案】A

【详解】空间站的轨道半径

q=R+1=6.85x1067n

北斗卫星中轨道卫星A的轨道半径

上=R+口2=2.74X107m

可得

2=工

根据开普勒第三定律

r3

汴=k

从而得出二者的周期之比为