高中物理人教版 (新课标)必修21.行星的运动达标测试

第六章　万有引力与航天

1　行星的运动

基础过关练

题组一　地心说和日心说

1.关于天体的运动,下列说法正确的是(　　)

A.天体的运动与地面上物体的运动遵循不同的规律

B.天体的运动是最完美的匀速圆周运动

C.太阳从东边升起,从西边落下,所以太阳绕地球运动

D.太阳系中所有行星都绕太阳运动

2.(多选)关于古代人们对天体运动的认识,下列说法正确的是(　　)

A.地心说认为地球是太阳系的中心,太阳围绕地球运动

B.日心说认为太阳是静止不动的,地球和其他行星都围绕太阳运动

C.地心说认为地球是静止不动的,太阳、月亮和其他行星都围绕地球运动

D.日心说认为太阳是运动的

3.(2020北京朝阳外国语学校高一期中)自古以来,当人们仰望星空时,天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘。人类对这种运动规律的认识经历了漫长的历程,它随着认识的深入而不断地发展。下列对星体运动认识的叙述中符合现代认识观点的是(　　)

A.人们观测到太阳每天都要东升西落,这说明地球是静止不动的,是宇宙的中心

B.人们观测到行星绕太阳做圆周运动,这说明太阳是静止不动的,是宇宙的中心

C.人们认为天体的运动是神圣的,因此天体的运动是最完美、最和谐的匀速圆周运动

D.开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究,得出了行星绕太阳运动的轨道是椭圆的结论

4.(2020吉林蛟河一中高一期中)(多选)16世纪,哥白尼根据天文观测的大量资料,经过40多年的天文观测和潜心研究,提出“日心说”的如下四个基本论点,这四个论点目前看存在缺陷的是(　　)

A.宇宙的中心是太阳,所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动

B.地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星,月球是绕地球做匀速圆周运动的行星,它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动

C.天穹不转动,因为地球每天自西向东自转一周,造成天体每天东升西落的现象

D.与日地距离相比,其他恒星离地球都十分遥远,比日地间的距离大得多

题组二　对开普勒行星运动定律的理解

5.(2020江苏宿迁中学高一期末)关于开普勒行星运动定律,下列说法正确的是(　　)

A.所有行星绕太阳运动的轨道都是圆,太阳处在圆的中心

B.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的中心

C.所有行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积

D.所有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

6.(2019江苏徐州高一下期末)某行星绕恒星运行的椭圆轨道如图所示,E和F是椭圆的两个焦点,O是椭圆的中心,行星在A点的线速度比在B点的线速度大。则恒星位于(　　)

A.A点 B.E点 C.F点 D.O点

7.(2020山东临沂高二期中)开普勒行星运动定律为万有引力定律的发现奠定了基础。下列对开普勒行星运动定律的理解正确的是(　　)

A.开普勒行星运动定律只适用于行星绕太阳的运动,不适用于卫星绕地球的运动

B.若人造地球卫星的轨道都是椭圆(共面),则地球在椭圆的一个焦点上

C.行星绕太阳运动时,在近日点处的线速度小于在远日点处的线速度

D.同一人造卫星绕地球运行与绕月球运行,其轨道半径的三次方与其运动周期的平方之比相同

8.(2020天津四合庄中学高二月考)开普勒第三定律对行星绕恒星做匀速圆周运动同样成立,即它的运行周期T的二次方与轨道半径r的三次方的比为常数,设=k,则常数k的大小(　　)

A.只与行星的质量有关

B.与恒星的质量及行星的质量有关

C.只与恒星的质量有关

D.与恒星的质量及行星的速度有关

9.(2020江苏南通中学高二期中)(多选)开普勒分别于1609年和1619年发表了他发现的行星运动规律,后人称为开普勒行星运动定律。火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,且火星的半长轴大于木星的半长轴。根据开普勒行星运动定律可知(　　)

A.太阳位于火星和木星运行轨道的中心

B.火星绕太阳运动的周期大于木星绕太阳运动的周期

C.对于火星或木星,离太阳越近,运动速率就越大

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

10.(多选)在天文学上,春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春、夏、秋、冬四季。如图所示,从地球绕太阳的运动规律分析,下列判断正确的是(　　)

A.在冬至日前后,地球绕太阳的运行速率较大

B.在夏至日前后,地球绕太阳的运行速率较大

C.春夏两季比秋冬两季时间短

D.春夏两季比秋冬两季时间长

题组三　开普勒行星运动定律的应用

11.太阳系有八大行星,八大行星离太阳的远近不同,绕太阳运转的周期也不相同。下列能反映周期与轨道半径关系的图象是(　　)

12.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va,则过近日点时的速率vb为(　　)

A.va   B.va  C.va   D.va

13.将冥王星和土星绕太阳的运动都看做匀速圆周运动。已知冥王星绕太阳的公转周期约是土星绕太阳公转周期的8倍。那么冥王星和土星绕太阳运行的轨道半径之比约为(　　)

A.2∶1     B.4∶1

C.8∶1     D.16∶1

14.(2020安徽六安高三期末)国产科幻巨作《流浪地球》上映,开创了中国科幻电影的新纪元,打破了中国人不会拍摄科幻电影的魔咒,也引发了人们对地球如何离开太阳系的热烈讨论。其中有一种思路是不断使地球加速,使其围绕太阳做半长轴逐渐增大的椭圆运动,最终离开太阳系。假如其中某一过程地球刚好围绕太阳做椭圆运动,地球到太阳的最近距离为R,最远距离为7R(R为加速前地球与太阳间的距离),则在该轨道上地球公转周期将变为(　　)

A.8年     B.6年

C.4年     D.2年

15.(2020山西忻州一中高二月考)如图所示,在地球上利用天文望远镜观测水星,测得观测者与水星、太阳连线的夹角θ的最大正弦值为k。已知地球绕太阳的公转周期为T0,各星球均绕太阳做匀速圆周运动,则水星的公转周期为(　　)

A.T0　  B.T0　  C.T0　  D.T0

16.(2019安徽江淮名校高一联考)某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆。每过N年,该行星会运行到日地连线的延长线上,如图所示。该行星与地球的公转半径比为(　　)

A.(   B.(   C.(   D.(

17.“嫦娥五号”月球探测器预计在2020年10月底发射,采集月球样品并返回地球,全面实现月球探测工程“三步走”战略目标。若“嫦娥五号”探测器在距月球表面H处的环月轨道Ⅰ上做匀速圆周运动,其运行周期为T;随后“嫦娥五号”在该轨道上某点采取措施,使卫星降至椭圆轨道Ⅱ上,如图所示。若近月点接近月球表面,而H等于月球半径,忽略月球自转及地球对探测器的影响,则“嫦娥五号”在轨道Ⅱ上的运行周期为(　　)

A.T   B.T   C.T  D.T

答案全解全析

基础过关练

1.D　无论是天体还是地面上的物体都遵循一样的规律,选项A错误;行星绕太阳运动的轨道是椭圆,选项B错误;太阳是太阳系的中心天体,太阳系所有行星都绕太阳运动,选项C错误,D正确。

易错警示　①把太阳当做宇宙的中心,实际上太阳仅是太阳系的中心天体,而不是宇宙的中心;②沿用行星在圆轨道上做匀速圆周运动的陈旧观念,实际上行星的轨道是椭圆的,行星的运动也不是匀速的。

2.BC　地心说认为地球是静止不动的,太阳、月亮和其他行星都围绕地球运动,在当时还没有太阳系的概念,选项A错误,C正确;日心说认为太阳是静止不动的,地球和其他行星都围绕太阳运动,选项B正确,D错误。

3.D　在太阳系中,所有的行星都绕太阳运动,故太阳是太阳系的中心;而在整个宇宙中,太阳也在不断绕着其他天体运动,故太阳不是宇宙的中心,选项A、B错误;行星绕太阳运动的轨道是椭圆,选项C错误;开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究,得出了行星绕太阳运动的轨道是椭圆的结论,选项D正确。

4.ABC　太阳系的中心是太阳,所有行星都在绕太阳运动,行星绕太阳运动的轨道是椭圆,选项A说法不正确;地球绕太阳的运动并不是严格的匀速圆周运动,其轨道为椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上,不同的地方速度大小也有变化,月球绕地球同样是如此,选项B说法不正确;宇宙中万物都在运动,选项C说法不正确;与日地距离相比,其他恒星离地球都十分遥远,比日地间的距离大得多,选项D说法正确。

5.D　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,选项A、B错误;同一轨道的行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积,如果轨道不同,行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积并不相等,选项C错误;根据开普勒第三定律可知,所有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,选项D正确。

6.B　根据开普勒第二定律,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,则行星在距离恒星较近的位置速度较大,因行星在A点的线速度比在B点的线速度大,则恒星位于E点,选项B正确。

7.B　开普勒行星运动定律不但适用于行星绕太阳的运动,也适用于卫星绕地球的运动,选项A错误;若人造地球卫星的轨道都是椭圆(共面),则地球在椭圆的一个焦点上,选项B正确;行星绕太阳运动时,在近日点处的线速度大于在远日点处的线速度,选项C错误;同一人造卫星绕地球运行与绕月球运行,由于中心天体不同,则其轨道半径的三次方与其运动周期的平方之比不相同,选项D错误。

8.C　由开普勒第三定律可知,式中的k只与恒星的质量有关,与行星的质量以及行星的速度均无关,选项A、B、D错误,C正确。

9.BC　太阳位于火星和木星运行轨道的焦点上,选项A错误;根据开普勒第三定律,=k,因为火星的半长轴大于木星的半长轴,所以火星绕太阳运动的周期大于木星绕太阳运动的周期,选项B正确;根据开普勒第二定律可知,对于火星或木星,离太阳越近,运动速率就越大,选项C正确;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,选项D错误。

10.AD　根据开普勒第二定律:对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相同的时间内扫过相等的面积。行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化。近日点速度大,即在冬至日前后,地球绕太阳的运行速率较大;远日点速度小,即春夏两季比秋冬两季时间长,选项A、D正确。

11.D　由开普勒第三定律知=k,所以R3=kT2,D正确。

12.C　如图所示,A、B两点分别为远日点和近日点,由开普勒第二定律可知,太阳和行星的连线在相等的时间里扫过的面积相等,取足够短的时间Δt,则有va·Δt·a=vb·Δt·b,所以vb=va。

方法技巧　开普勒第二定律虽然是根据行星绕太阳运动总结出来的,但它也适用于其他行星或卫星绕某一天体的运动。从速度大小的角度来看:近日点速率大,远日点速率小。

13.B　由开普勒第三定律可知,所有行星绕太阳运行的轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等,题中将冥王星和土星绕太阳的运动都看做匀速圆周运动,可得=,已知=8,得到=64,整理得到=4,选项B正确。

14.A　由开普勒第三定律=,解得T1=8年,选项A正确。

15.A　当观测者与水星的连线与水星绕太阳运行的轨道相切时,夹角最大,则由几何知识可得sin θ==k,由开普勒第三定律可知=,解得T水=T0,选项A正确。

16.B　由图可知该行星的轨道半径大,由开普勒第三定律可知其周期长。每过N年,该行星会运行到日地连线的延长线上,说明从最初在日地连线的延长线上开始,每一年地球都在行星的前面,比行星多转圆周的N分之一,N年后地球转了N圈,比行星多转1圈,即行星转了N-1圈,从而再次运行到日地连线的延长线上,所以行星的公转周期是年,根据开普勒第三定律有=,即==,选项B正确。

17.C　在轨道Ⅰ上,轨道半径r1=R+H=2R;在轨道Ⅱ上,半长轴为a==R,据开普勒第三定律知=,解得T1=T,选项C正确,A、B、D错误。