2024-2025学年新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行第1节行星的运动训练含解析新人教版必修2

PAGE8-万有引力与宇宙航行第1节行星的运动学问点一地心说与日心说1.(多选)关于地心说和日心说的下列说法中，正确的是()A．地心说的参考系是地球B．日心说的参考系是太阳C．地心说和日心说只是参考系不同，两者具有等同的价值D．日心说是由开普勒提出来的2.(多选)下列选项中，属于“日心说”很快得到传播的缘由的是()A．假如以地球为中心来探讨天体的运动，有很多无法解决的问题B．假如以太阳为中心，可以解决很多问题，并且描述行星的运动也变得简洁了C．人们观测到地球的确是围绕太阳运转的D．人们理解了太阳东升西落的现象是由地球自转引起的学问点二开普勒行星运动定律的理解3.有关开普勒关于行星运动的描述，下列说法中正确的是()A．全部行星轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相等B．全部行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上C．全部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D．行星绕太阳运动的速度大小不变4．(多选)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．太阳肯定在椭圆的一个焦点上B．该行星在a点的速度比在b、c两点的速度都大C．该行星在c点的速度比在a、b两点的速度都大D．行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积是相等的5．太阳系中有一颗绕太阳公转的行星，距太阳的平均距离是地球到太阳平均距离的4倍，则依据开普勒行星运动第三定律可知，该行星绕太阳公转的周期是()A．2年B．4年C．8年D．10年学问点三行星运动的近似处理6.某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运转半径的eq\f(1,9)，设月球绕地球运动的周期为27天，则此卫星的运转周期大约是()A.eq\f(1,9)天B.eq\f(1,3)天C．1天D．9天7．某一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球轨道半径的eq\f(1,3)，则此卫星运行的周期大约是(d“天”)()A.1～4dB.4～8dC.8～16dD．16～20d关键实力综合练进阶训练其次层一、单选题1．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()A.B.C.D.2．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，则太阳位于()A.F2点B．A点C．F1点D．B点3．行星绕恒星的运动轨道假如是圆形，那么它轨道半径r的三次方与运行周期T的平方的比为常量，设eq\f(r3,T2)＝k，则常量k的大小()A．只与恒星的质量有关B．与恒星的质量及行星的质量有关C．只与行星的质量有关D．与恒星的质量及行星的速度有关4．太阳系中有两颗行星，它们绕太阳运转周期之比为8︰1，则两行星的公转速度之比为()A．2︰1B．4︰1C．1︰2D．1︰45．已知两个行星的质量m1＝2m2，公转周期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．木星的公转周期约为12年，如把地球到太阳的距离作为1天文单位，则木星到太阳的距离约为()A．2天文单位B．4天文单位C．5.2天文单位D．12天文单位二、多选题7．依据开普勒行星运动定律，我们可以推出的正确结论有()A．人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上B．卫星离地球越远，速率越小C．卫星离地球越远，周期越大D．同一卫星绕不同的行星运行，eq\f(R3,T2)的值都相同8．太阳系中的其次大行星——土星的卫星众多，目前己发觉数十颗．下表是有关土卫五和土卫六两颗卫星的一些参数．则两卫星相比较，下列推断正确的是()卫星距土星的距离/km半径/km质量/kg发觉者土卫五5270007652.49×1021卡西尼土卫六122200025751.35×1023惠更斯A.土卫五的公转周期较小B．土卫六的转动角速度较大C．土卫六的向心加速度较小D．土卫五的公转速度较大9．美国宇航局放射的“深度撞击”号探测器胜利撞击“坦普尔一号”彗星，实现了人类历史上第一次对彗星的“大对撞”，如图所示．假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，其运动周期为5.74年，则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是()A．绕太阳运动的角速度不变B．近日点线速度大于远日点处线速度C．近日点加速度大于远日点处加速度D．其椭圆轨道半长轴的三次方与周期的二次方之比是一个与太阳质量有关的常数三、计算题10．地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫作一个天文单位，用来量度太阳系内天体与太阳的距离．已知火星公转的周期是1.84年，依据开普勒第三定律，火星公转轨道半径是多少个天文单位的长度？(将地球和火星绕太阳公转的轨道近似看成圆形轨道)第七章万有引力与宇宙航行第1节行星的运动必备学问基础练1．答案：AB解析：地心说认为太阳及其他天体围绕地球运动，日心说认为太阳是宇宙的中心，地球绕太阳转，故A、B均正确．“地心说”是由于古代人缺乏足够的宇宙观测数据，以及怀着以人为本的观念，因此误认为地球就是宇宙的中心，而其他星体都是围着它运行的．“日心说”是在足够的天文观测数据基础上，哥白尼等人提出的，符合科学探讨的结果，而不是臆想出来的，是科学的一大进步．故两者具有不能等同的价值，故C错误．哥白尼提出了日心说，故D错误．2．答案：AB解析：随着生产和航海事业的发展、天文观测资料的日益丰富，人们发觉“地心说”的理论与实际观测的资料并不一样，虽然对“地心说”理论进行了修正，但仍不能说明某些天文现象；而“日心说”则可以很好地说明这些天文现象，并且可以简洁明白地说明很多天文学问题，因此“日心说”很快地传播开来，所以A、B两项正确；而地球绕太阳运转并不是当时观测到的，当时人们把太阳东升西落的现象归因于太阳绕地球转，所以C、D两项错误．3．答案：C解析：由开普勒第三定律知全部行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，故A错误；开普勒第肯定律的内容：全部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B错误，C正确；由开普勒定律知全部行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，又由于对每一个行星而言，太阳与行星的连线在相等时间内扫过的面积相等，可知行星绕太阳运动的速度大小是改变的，故D错误．4．答案：ABD解析：由开普勒第肯定律知，太阳肯定位于椭圆的一个焦点上，故A正确；由开普勒其次定律知，太阳与行星的连线在相等时间内扫过的面积是相等的，因为a点与太阳的连线最短，b点与太阳的连线最长，所以行星在a点速度最大，在b点速度最小，故B、D正确，C错误．5．答案：C解析：由开普勒第三定律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正确．6．答案：C解析：由于r卫＝eq\f(1,9)r月，T月＝27天，由开普勒第三定律可得eq\f(r\o\al(3,卫),T\o\al(2,卫))＝eq\f(r\o\al(3,月),T\o\al(2,月))，则T卫＝1天，C正确．7．答案：B解析：设人造地球卫星的轨道半径为R1，周期为T1，月球绕地球转动的轨道半径为R2，周期为T2，由开普勒第三定律可知eq\f(R\o\al(3,1),T\o\al(2,1))＝eq\f(R\o\al(3,2),T\o\al(2,2))，则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.因为T2＝27天，所以T1≈5天，故B正确．关键实力综合练1．答案：C解析：同步轨道半径大约是中轨道半径的1.5倍，依据开普勒第三定律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所以同步卫星与中轨道卫星的周期之比约为，故C正确．2．答案：A解析：依据开普勒其次定律：太阳和行星的连线在相等时间内扫过的面积相等，又因为行星在A点的速率比在B点大，所以太阳位于F2点，A正确．3．答案：A解析：eq\f(r3,T2)＝k，其中比值k是一个与行星无关的常量，只由恒星自身确定，A正确．4．答案：C解析：由开普勒第三定律得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正确．5．答案：C解析：由开普勒第三定律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正确．6．答案：C解析：木星、地球都环绕太阳按椭圆轨道运动，近似计算时可当成圆轨道处理，因此它们到太阳的距离可当成是绕太阳公转的轨道半径，依据开普勒第三定律有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天文单位≈5.2天文单位．7．答案：ABC解析：由开普勒行星运动定律知A、B、C均正确；由开普勒第三定律知，对同一行星的不同卫星，有eq\f(R3,T2)＝k(常量)，对于同一卫星绕不同行星运行，eq\f(R3,T2)的值不同，D错误．8．答案：ACD解析：比较同一个行星的两卫星的运动状况，其方法和比较太阳的随意两颗行星的运动状况的方法一样．卫星本身的大小、形态与其运动快慢无关．筛选所给的信息，其中重要信息是卫星离土星的距离．设卫星运动轨道是圆，且卫星做匀速圆周运动，依据开普勒第三定律：轨道半径的三次方与公转周期的二次方的比值相等，则A正确．土卫六的周期较大，则由匀速圆周运动的学问得土卫六的角速度较小，故B错误．依据匀速圆周运动向心加速度公式a＝ω2r＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2r及开普勒第三定律eq\f(r3,T2)＝k，得a＝eq\f(4π2,T2)r＝4π2·k·eq\f(1,r2)，可知半径大的向心加速度小，故C正确．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，轨道半径小的卫星，其运动速度大，故D正确．9．答案：BCD解析：依据开普勒定律可以推断B、D正确，A错误；近日点受到的万有引力大，所以加速度大，C正确．10．答案：1.5解析：设地球和火星的轨道半径分别为r1、r2，公转周期分别为T1、T2.依据开普勒第三定律有：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(个天文单位)．学科素养升级练1．答案：B解析：由开普勒第三定律可知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正确．2．答案：C解析：开普勒第三定律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，也适用于轨道是圆的运动，故A错误；式中的k只与中心天体的质量有关，与绕中心天体运动的行星(或卫星)无关，故B错误，C正确；已知月球与地球之间的距离，无法求出地球与太阳之间的距离，因为不同中心天体对应的k值不同，故D错误．3．答案：B解析：冬至这天地球与太阳的连线短，夏至长，依据开普勒其次定律，要在相等的时间内扫过相等的面积，则在相等的时间内，冬至时地球运动的路径要比夏至时长，所以冬至时地球运动的速度比夏至时的速度大，选项B正确．4．答案：D解析：由开普勒第三定律知eq\f(R3,T2)＝k，所以R3＝kT2，D正确．5．答案：C解析：设海王星绕太阳运行的平均轨道半径为R1，周期为T1，地球绕太阳公转的轨道半径为R2，周期为T2(T2＝1年)，由开普勒第三定律有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：将地球的公转轨道近似看成圆形轨道，设其周期为T1，半径为r1；哈雷彗星的周期为T2，轨道半长轴为r2，则依据开普勒第三定律有eq\f(r\o\al(3,1),T\o\al(2,1))＝eq\f(r\o\al(3,2),T\o\al(2,2))，因为r2＝18r1，地球公转周期为1年，所以可知哈雷彗星的周期为T2＝eq\r(\f(r\o\al(3,2),r\o\al(3,1)))·T1＝76.4年．所以它下次飞近地球是在2062年．

学科素养升级练进阶训练第三层1．长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r1＝19600km，公转周期T1＝6.39天.2006年3月，天文学家新发觉两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r2＝48000km，则它的公转周期T2最接近于()A．15天B．25天C．35天D．45天2．理论和实践证明，开普勒行星运动定律不仅适用于太阳系中的天体运动，而且对一切天体(包括卫星绕行星的运动)都适用．下列关于开普勒第三定律的公式eq\f(a3,T2)＝k的说法正确的是()A．公式只适用于轨道是椭圆的运动B．式中的k值，对于全部行星和卫星都