7.1行星的运动 —【新教材】2020-2021学年人教版(2019)高中物理必修第二册同步检测

人教版（2019）物理必修第二册同步练习7.1行星的运动一、单选题1.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.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方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2.在物理学发展的过程中,许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程.在对以下几位物理学家所做科学贡献的叙述中,正确的说法是（ ）A.英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量GB.牛顿通过计算首先发现了海王星和冥王星C.哥白尼首先提出了“地心说”D.开普勒经过多年的天文观测和记录,提出了“日心说”的观点3.为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P ,其轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星Q 的轨道半径约为地球半径的4倍。

P 与Q 的周期之比约为（ ） A.2:1B.4:1C.8:1D.16:14.地球绕太阳的运行轨道是椭圆,因而地球与太阳之间的距离随季节变化而变化。

冬至这天地球离太阳最近,夏至最远。

下列关于地球在这两天绕太阳公转速度大小的说法中正确的是（ ） A.地球公转速度是不变的 B.冬至这天地球公转速度大 C.夏至这天地球公转速度大 D.无法确定5.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示, 1F 和2F 是椭圆轨道的两个焦点,行星在A 点的速率比在B 点的速率大,则太阳是位于（ ）A. 2FB. AC. 1FD. B6.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41 2.010r km ＝，公转周期1 6.4T ＝天．2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径42 4.810r km ＝，则它的公转周期2T 最接近于（ ）A ．15天B ．25天C ．35天D ．45天7.由中国自主研制的世界上第一颗空间量子科学实验卫星“墨子”号完成在轨测试，其运行轨道为如图所示的绕地球E 运动的椭圆轨道，地球E 位于椭圆的一个焦点上．轨道上标记了墨子卫星经过相等时间间隔(Δt ＝T14，T 为轨道周期)的位置．如果作用在卫星上的力只有地球E 对卫星的万有引力，则下列说法正确的是（ ）A ．面积S 1>S 2B ．卫星在轨道A 点的速度小于B 点的速度C ．T 2＝Ca 3，其中C 为常数，a 为椭圆半长轴D ．T 2＝C ′b 3，其中C ′为常数，b 为椭圆半短轴8.某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为a ，近日点离太阳的距离为b .过远日点时行星的速率为v a ，则过近日点时行星的速率为（ ） A ．v b ＝ba v a B ．vb ＝a b v a C ．v b ＝ab v aD ．v b ＝b a v a二、多选题9.关于开普勒行星运动的公式,以下理解正确的是（ ）A.是一个与行星无关的常量B.若地球绕太阳运转轨道的半长轴为,周期为;月球绕地球运转轨道的长半轴为,周期为,则C.表示行星运动的自转周期D.表示行星运动的公转周期10.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和火星运行轨道公共的一个焦点上B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方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11(多选)哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法中正确的是（）A．彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B．彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C．彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度D．若彗星周期为76年，则它的半长轴是地球公转半径的76倍12(多选)太阳系中的第二大行星——土星的卫星众多，目前已发现达数十颗．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，下列判断正确的是（）卫星距土星的距离/km半径/km质量/kg发现者发现年代土卫五527 000765 2.49×1021卡西尼1672土卫六 1 222 000 2 575 1.35×1023惠更斯1655A.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三、计算题13．土星直径为119 300 km，是太阳系统中第二大行星，自转周期只需10 h 39 min，公转周期为29.4年，距离太阳1.432×109 km.土星最引人注目的是绕着其赤道的巨大光环．在地球上人们只需要一架小型望远镜就能清楚地看到光环，环的外沿直径约为274 000 km.请由上面提供的信息，估算地球距太阳有多远．(保留三位有效数字)14．月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天．应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地多高时，人造地球卫星随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样？(R＝6 400 km)地15．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年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球轨道半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现，哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星．哈雷彗星最近出现的时间是1986年，请你根据开普勒行星运动第三定律(即r3T2＝k，其中T为行星绕太阳公转的周期，r为轨道的半长轴)估算．它下次飞近地球是哪一年？参考答案1.答案：C解析：开普勒第一定律的内容:所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动,太阳处于椭圆的一个焦点上,故A 错误。

火星和木星绕太阳运动的轨道为椭圆,行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化,故B 错误。

若行星的公转周期为T ,则32R k T=,常数k,与行星无关,与中心天体有关,故C 正确。

开普勒第二定律的内容:对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积,是对同一个行星而言,故D 错误。

2.答案：A解析：英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G ,海王星和冥王星是德国的青年学者发现的,哥白尼首先提出了“日心说”,开普勒经过多年的天文观测和记录,提出了开普勒三大定律,所以答案为A 3.答案：C解析：设地球半径为R ,根据题述,地球卫星P 的轨道半径为16P R R =,地球卫星Q 的轨道半径为4Q R R =,根据开普勒第三定律, 232364P PQ QT R T R ==,所以P 与Q 的周期之比为:8:1P Q T T =,故C 正确。

4.答案：B解析：冬至地球与太阳的连线短,夏至长。

根据开普勒第二定律,要在相等的时间内扫过的面积相等,则在相等的时间内冬至时地球运动的路程就要比夏至时长,所以冬至时地球运动的速度比夏至时的速度大,答案选B 。

5.答案：A解析：根据开普勒第二定律:行星和太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积,故它在近日点的速率大于它在远日点的速率。

因为行星在A 点的速率比在B 点大,所以太阳位于2F 。

6.答案：B解析：据开普勒第二定律得: 33122212r r r T =;得: 224.6T ==天,故A 、C 、D 错误,B 正确。

故选B 。

7答案：C解析：[根据开普勒第二定律可知，卫星与地球的连线在相同时间内扫过的面积相等，故面积S1＝S2，选项A错误；根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道A点的速度大于B点的速度，选项B错误；根据开普勒第三定律可知a3T2＝C，故选项C正确，D错误．]8.答案：C解析：[如图所示，若行星从轨道的远日点A经足够短的时间Δt运动到A′点，从轨道的近日点B经时间Δt运动到B′点．因Δt很小，OBB′和OAA′都可看成扇形，则S OAA′＝12v a aΔt，S OBB′＝12v b bΔt，由开普勒第二定律知S OAA′＝S OBB′，联立以上三式得v b＝ab v a，C正确．]9.答案：AD解析：是公转周期是一个与环绕天体无关的常量,只与被环绕的中心天体有关,中心天体不同,其值不同,只有围绕同一天体运动的行星或卫星,它们的半长轴的三次方与公转周期的二次方之比才是同一常量,故,应选、。

10.答案：AC解析：根据开普勒第一定律知,A正确;由于火星和木星在不同的轨道上运行,且是椭圆轨道,速度大小变化,火星和木星的运行速度大小不可能始终相等,B错误;由开普勒第三定律可知,,则,故C正确;太阳与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的,故D错误。

11答案：ABC解析：[根据开普勒第二定律，为使相等时间内扫过的面积相等，则应保证近日点与远日点相比在相同时间内走过的弧长要大，因此在近日点彗星的线速度(即速率)、角速度都较大，选项A、B正确．而向心加速度a＝v2R，在近日点，v大，R小，因此a大，选项C正确．根据开普勒第三定律r3T2＝k，则r31r32＝T21T22＝762，即r1＝35 776r2，选项D错误．]12. .答案：ACD解析：[比较同一个行星的两卫星的运动情况，其方法和比较太阳的任意两颗行星的运动情况的方法一样．卫星本身的大小、形状与其运动快慢无关．筛选所给的信息，其重要信息是卫星离土星的距离．设卫星运动轨道是圆形的，且是匀速圆周运动，根据开普勒第三定律：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知识得土卫六的角速度较小，故B 错误．根据匀速圆周运动向心加速度公式a ＝ω2r ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r 及开普勒第三定律r 3T 2＝k ，得a ＝4π2T 2r ＝4π2·k ·1r 2，可知半径大的向心加速度小，故C 正确．由于v ＝2πr T ＝2πr 3T 2·1r ＝2πk ·1r ，由推理可知，轨道半径小的卫星，其运动速度大，故D 正确．] 13. [答案] 1.50×108 km[解析] 根据开普勒第三定律有：R 3T 2＝k ，k 只与太阳质量有关．则R 3地T 2地＝R 3土T 2土，其中T 为公转周期，R 为行星到太阳的距离．代入数值得：R 3地(1年)2＝(1.43×1012)3(29.4年)2得R 地＝1.50×1011 m ＝1.50×108 km.14.[解析] 月球和人造地球卫星都环绕地球运动，故可用开普勒第三定律求解．当人造地球卫星相对地球不动时，则人造地球卫星的周期同地球自转周期相等． 设人造地球卫星轨道半径为R 、周期为T .根据题意知月球轨道半径为60R 地，周期为T 0＝27天，则有：R 3T 2＝(60R 地)3T 20.整理得：R ＝3T 2T 20×60R 地＝3(127)2×60R 地＝6.67R 地卫星离地高度H ＝R －R 地＝5.67R 地 ＝5.67×6 400 km ＝3.63×104 km.15.[解析] 由r 3T 2＝k ，其中T 为行星绕太阳公转的周期，r 为轨道的半长轴，k 是对太阳系中的任何行星都适用的常量．可以根据已知条件列方程求解．将地球的公转轨道近似成圆形轨道，其周期为T 1，半径为r 1；哈雷彗星的周期为T 2，轨道半长轴为r 2，则根据开普勒第三定律有：T 21r 31＝T 22r 32因为r 2＝18r 1，地球公转周期为1年，所以可知哈雷彗星的周期为T 2＝r 32r 31×T 1＝76.4年所以它下次飞近地球是在2062年．。