2020高中物理 第七章 萬(wàn)有引力與宇宙航行 1行星的運(yùn)動(dòng)練習(xí)（含解析）新人教版第二冊(cè)

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1、第七章 1行星的運(yùn)動(dòng) A組：合格性水平訓(xùn)練 1．(地心說(shuō)和日心說(shuō))(多選)下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．地球是宇宙的中心，太陽(yáng)、月球及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng) B．太陽(yáng)是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng) C．地球是繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的一顆行星 D．日心說(shuō)和地心說(shuō)都不完善 答案　CD 解析　地心說(shuō)和日心說(shuō)都不完善，太陽(yáng)、地球等天體都是運(yùn)動(dòng)的，不可能靜止，故B錯(cuò)誤，D正確。地球是繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的普通行星，并非宇宙的中心天體，故A錯(cuò)誤，C正確。 2．(開(kāi)普勒定律的理解)下列關(guān)于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中，正確的是(　　) A．所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng) B．行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，太

2、陽(yáng)位于行星軌道的中心處 C．離太陽(yáng)越近的行星運(yùn)動(dòng)周期越長(zhǎng) D．所有行星軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等 答案　D 解析　由開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知所有行星軌道都是橢圓，太陽(yáng)位于橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上，由于不同行星軌道半長(zhǎng)軸不同，故各行星的橢圓軌道不同，A、B錯(cuò)誤；行星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期T和半長(zhǎng)軸a滿足＝k(常量)，軌道半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)周期越長(zhǎng)，并且對(duì)于同一中心天體，k不變，故C錯(cuò)誤，D正確。 3.(開(kāi)普勒第二定律的應(yīng)用)如圖是行星m繞恒星M運(yùn)行的示意圖，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．速率最大點(diǎn)是B點(diǎn) B．速率最小點(diǎn)是C點(diǎn) C．m從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)做減速運(yùn)動(dòng)

3、 D．m從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng) 答案　C 解析　由開(kāi)普勒第二定律知，行星與恒星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等，A點(diǎn)為近地點(diǎn)，速率最大，B點(diǎn)為遠(yuǎn)地點(diǎn)，速率最小，A、B錯(cuò)誤；m由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，離恒星M的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，所以m的速率越來(lái)越小，做減速運(yùn)動(dòng)，C正確，D錯(cuò)誤。 4．(開(kāi)普勒第三定律的理解)太陽(yáng)系有八大行星，八大行星離地球的遠(yuǎn)近不同，繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的周期也不相同。下列反映公轉(zhuǎn)周期與行星軌道半長(zhǎng)軸的關(guān)系圖像中正確的是(　　) 答案　D 解析　由開(kāi)普勒第三定律＝k知a3＝kT2，D正確。 5．(開(kāi)普勒第三定律的理解)關(guān)于開(kāi)普勒第三定律＝k，下列說(shuō)法正確的是(　　)

4、A．公式只適用于繞太陽(yáng)做橢圓軌道運(yùn)行的行星 B．a(chǎn)代表行星的球體半徑 C．T代表行星運(yùn)動(dòng)的自轉(zhuǎn)周期 D．圍繞不同中心天體運(yùn)行的行星(或衛(wèi)星)，其k值不同 答案　D 解析　開(kāi)普勒第三定律＝k，適用于所有天體，即適用于行星圍繞恒星和衛(wèi)星圍繞行星的運(yùn)轉(zhuǎn)，A錯(cuò)誤；a代表行星橢圓運(yùn)動(dòng)軌道的半長(zhǎng)軸，B錯(cuò)誤；T代表行星或衛(wèi)星繞中心天體運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期，C錯(cuò)誤；k是一個(gè)與行星無(wú)關(guān)的常量，只與中心天體有關(guān)，同一中心天體k值相同，不同的中心天體，k值不同，D正確。 6.(開(kāi)普勒定律的應(yīng)用)如圖所示，火星和地球都在圍繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，其運(yùn)行軌道是橢圓。根據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知(　　) A．火星繞太陽(yáng)運(yùn)

5、行過(guò)程中，速率不變 B．地球靠近太陽(yáng)的過(guò)程中，運(yùn)行速率減小 C．火星遠(yuǎn)離太陽(yáng)過(guò)程中，它與太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積逐漸增大 D．火星繞太陽(yáng)運(yùn)行一周的時(shí)間比地球的長(zhǎng) 答案　D 解析　根據(jù)開(kāi)普勒第二定律：對(duì)每一個(gè)行星而言，太陽(yáng)、行星的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等，可知行星在此橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的速度大小不斷變化，地球靠近太陽(yáng)過(guò)程中運(yùn)行速率將增大，A、B、C錯(cuò)誤；根據(jù)開(kāi)普勒第三定律，可知所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，由于火星的半長(zhǎng)軸比較大，所以火星繞太陽(yáng)運(yùn)行一周的時(shí)間比地球的長(zhǎng)，D正確。 7．(開(kāi)普勒第三定律的應(yīng)用)開(kāi)普勒的行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律也適用于其他天體

6、或人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。某一人造衛(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軌道半徑的，則此衛(wèi)星運(yùn)行的周期大約是(　　) A．1～4天 B．4～8天 C．8～16天 D．16～20天 答案　B 解析　由開(kāi)普勒第三定律＝k，得＝，所以T星＝ T月＝×27天≈5.2天，B正確。 8．(開(kāi)普勒第三定律的應(yīng)用)月球環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑約為地球半徑的60倍，運(yùn)行周期約為27天。應(yīng)用開(kāi)普勒定律計(jì)算：在赤道平面內(nèi)離地多高時(shí)，人造地球衛(wèi)星隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，就像停留在天空中不動(dòng)一樣？(結(jié)果保留三位有效數(shù)字，取R地＝6400 km) 答案　3.63×104 km 解析　月球和人造地球衛(wèi)星都

7、環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)，故可用開(kāi)普勒第三定律求解。當(dāng)人造地球衛(wèi)星相對(duì)地球不動(dòng)時(shí)，人造地球衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同。設(shè)人造地球衛(wèi)星軌道半徑為R。根據(jù)題意知月球軌道半徑為60R地，公轉(zhuǎn)周期為T0＝27天，人造地球衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期為T＝1天，則有：＝ 整理得R＝×60R地＝×60R地≈6.67R地， 衛(wèi)星離地高度H＝R－R地＝5.67R地＝5.67×6400 km≈3.63×104 km。 B組：等級(jí)性水平訓(xùn)練 9. (開(kāi)普勒定律的應(yīng)用)如圖所示，B為繞地球沿橢圓軌道運(yùn)行的衛(wèi)星，橢圓的半長(zhǎng)軸為a，運(yùn)行周期為TB；C為繞地球沿圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，圓周的半徑為r，運(yùn)行周期為TC。下列說(shuō)法或關(guān)系式中正確的

8、是(　　) A．地球位于B衛(wèi)星軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上，位于C衛(wèi)星軌道的圓心上 B．衛(wèi)星B和衛(wèi)星C運(yùn)動(dòng)的速度大小均不變 C.＝，該比值的大小與地球有關(guān) D.≠，該比值的大小不僅與地球有關(guān)，還與太陽(yáng)有關(guān) 答案　A 解析　由開(kāi)普勒第一定律可知，A正確；由開(kāi)普勒第二定律可知，B衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)速度大小在不斷變化，C衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；由開(kāi)普勒第三定律可知，＝＝k，比值的大小僅與地球有關(guān)，C、D錯(cuò)誤。 10.(開(kāi)普勒第三定律的應(yīng)用)1980年10月14日，中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)了一顆繞太陽(yáng)運(yùn)行的小行星，2001年12月21日，經(jīng)國(guó)際小行星中心和國(guó)際小行星命名委員會(huì)批準(zhǔn)，將這

9、顆小行星命名為“錢學(xué)森星”，以表彰這位“兩彈一星”的功臣對(duì)我國(guó)科技事業(yè)做出的卓越貢獻(xiàn)。若將地球和“錢學(xué)森星”繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)都看做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)行軌道如圖所示。已知“錢學(xué)森星”繞太陽(yáng)運(yùn)行一周的時(shí)間約為3.4年，設(shè)地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑為R，則“錢學(xué)森星”繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑約為(　　) A.R B.R C.R D.R 答案　C 解析　根據(jù)開(kāi)普勒第三定律，有＝，解得：R錢＝R＝R，故C正確。 11.(開(kāi)普勒第三定律的應(yīng)用)如圖所示，2006年8月24日晚，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)投票，通過(guò)了新的行星定義，冥王星被排除在行星行列之外，太陽(yáng)系行星數(shù)量由九顆減為八顆。若將八大行

10、星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌跡粗略地認(rèn)為是圓，各行星星球半徑和軌道半徑如表所示。 行星名稱 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 星球半徑(×106 m) 2.44 6.05 6.38 3.40 71.5 60.3 25.6 24.8 軌道半徑(×1011 m) 0.579 1.08 1.50 2.28 7.78 14.3 28.7 45.0 從表中所列數(shù)據(jù)可以估算出海王星的公轉(zhuǎn)周期最接近(　　) A．80年 B．120年 C．165年 D．200年 答案　C 解析　設(shè)海王星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑為r1，周期為T1

11、，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道半徑為r2，周期為T2(T2＝1年)，由開(kāi)普勒第三定律有＝，故T1＝·T2≈164年，故C正確。 12.(開(kāi)普勒第二定律的應(yīng)用)如圖所示，某行星沿橢圓軌道運(yùn)行，遠(yuǎn)日點(diǎn)離太陽(yáng)的距離為a，近日點(diǎn)離太陽(yáng)的距離為b，過(guò)遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)行星的速率為va，則過(guò)近日點(diǎn)時(shí)行星的速率為(　　) A．vb＝va B．vb＝ va C．vb＝va D．vb＝ va 答案　C 解析　若行星從軌道的A點(diǎn)經(jīng)足夠短的時(shí)間t運(yùn)動(dòng)到A′點(diǎn)，則與太陽(yáng)的連線掃過(guò)的面積可看做扇形，其面積SA＝；若行星從軌道的B點(diǎn)也經(jīng)時(shí)間t運(yùn)動(dòng)到B′點(diǎn)，則與太陽(yáng)的連線掃過(guò)的面積SB＝；根據(jù)開(kāi)普勒第二定律，得＝，即vb＝

12、va，故C正確。 13．(開(kāi)普勒第三定律的應(yīng)用)天文學(xué)家觀察哈雷彗星的周期為75年，離太陽(yáng)最近的距離為8.9×1010 m，試根據(jù)開(kāi)普勒第三定律計(jì)算哈雷彗星離太陽(yáng)最遠(yuǎn)的距離。太陽(yáng)系的開(kāi)普勒常量k可取3.354×1018 m3/s2。 答案　5.231×1012 m 解析　彗星離太陽(yáng)的最近距離和最遠(yuǎn)距離之和等于軌道半長(zhǎng)軸的2倍，因此，只要求出軌道半長(zhǎng)軸即可。 由開(kāi)普勒第三定律知＝k，則： a＝＝ m≈2.66×1012 m。 彗星離太陽(yáng)最遠(yuǎn)的距離為：dmax＝2a－dmin＝(2×2.66×1012－8.9×1010) m＝5.231×1012 m。 - 7 -