物理必修21.行星的运动优秀同步测试题

这是一份物理必修21.行星的运动优秀同步测试题，共4页。




1. 在物理学发展历史中，许多物理学家作出了卓越贡献．以下关于物理学家所作科学贡献的叙述中正确的是( D )








A. 托勒密提出“日心说”


B. 伽利略提出了“地心说”


C. 牛顿发现了行星运动三大定律


D. 地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的


解析：哥白尼提出了“日心说”，选项A错误；托勒密提出了“地心说”，选项B错误；开普勒发现了行星运动三定律，选项C错误；地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，选项D正确．


2. (多选)开普勒关于行星运动的描述，下列说法中正确的是( AC )


A. 所有的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


B. 所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上


C. 所有的行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等


D. 不同的行星绕太阳运动的椭圆轨道是可以相同的


解析：所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，太阳处于所有椭圆公共的一个焦点上，选项A正确，B错误；所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，选项C正确；由开普勒第一定律知道所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，选项D错误．


3. 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 )


A. 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


B. 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等


C. 太阳位于木星运行轨道的中心


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


解析：根据开普勒第三定律eq \f(R3,T2)＝k，k为常数，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，选项A正确；对每一个行星而言，太阳与行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化，选项B错误；所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，太阳处于所有椭圆公共的一个焦点上，选项C错误；对每一个行星而言，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，选项D错误．


4. 由开普勒行星运动定律知，行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴R的三次方与周期T的平方的比值为常量，设eq \f(R3,T2)＝k，下列说法正确的是( D )


A. 公式eq \f(R3,T2)＝k只适用于围绕太阳运行的行星


B. 围绕同一星球运行的行星或卫星，k值不相等


C. k值与被环绕星球的质量和行星或卫星的质量都有关系


D. k值仅由中心天体的质量决定


解析：公式eq \f(R3,T2)＝k适用于所有环绕体围绕中心体运行，选项A错误；围绕同一星球运行的行星或卫星，k值相等，选项B错误；常数k是由中心天体质量决定的，即仅由被环绕星球的质量决定，选项C错误，D正确．


5. 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，则太阳的位置在( C )





A. F1点 B. A点


C. F2点 D. B点


解析：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积．如果时间间隔相等，即ΔtA ＝ΔtB，那么面积A＝面积B，则eq \f(1,2)vAΔtArA ＝eq \f(1,2)vBΔtBrB，因vA>vB，则rA

6. (多选)如图所示，某行星沿椭圆轨道运行，A为远日点，离太阳的距离为a，B为近日点，离太阳的距离为b，过远日点时行星的速率为va，过近日点时的速率为vb.已知图中的两个阴影部分的面积相等，则( BD )





A. vb＝eq \r(\f(a,b))va


B. vb＝eq \f(a,b)va


C. 行星从A到A′的时间小于从B到B′的时间


D. 太阳一定在该椭圆的一个焦点上


解析：取极短时间Δt，根据开普勒第二定律得： eq \f(1,2)va×a×Δt＝eq \f(1,2)vb×b×Δt，得到vb＝eq \f(a,b)va，选项A错误，B正确；已知图中的两个阴影部分的面积相等，则它们的运动时间相等，选项C错误；由开普勒第一定律，则太阳一定在该椭圆的一个焦点上，选项D正确．


7. 彗星是围绕太阳运动的一种天体，哈雷彗星(下面左右两张照片的拍摄时间分别是1910年和1986年)是唯一能用裸眼直接从地球上看见的短周期的彗星，也是人一生中唯一以裸眼可能看见两次的彗星．哈雷彗星上一次回归是在1986年，而下一次回归将在2061年中，其他能以裸眼看见的彗星可能会更壮观和更美丽，但那些都是数千年才会出现一次的彗星，请估算哈雷彗星轨道的半长轴约等于地球离太阳距离的( B )





A. 10倍 B. 18倍


C. 24倍 D. 30倍


解析：已知地球轨道半径的半长轴为R0，公转周期T0＝1年，设哈雷彗星轨道半径的半长轴为R′，公转周期为T′.由开普勒行星运动第三定律得 eq \f(R′3,T′2)＝eq \f(Req \\al(3,0),Teq \\al(2,0))，由题意可知哈雷彗星的周期为2061－1986＝75年，代入数据解得R′＝18R0，选项B正确，ACD错误．





8. 某行星绕太阳运动的轨道如图所示，则以下说法不正确的是( C )





A. 太阳一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


解析：行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上，选项A正确；对每一个行星而言，太阳与行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，即近日点速度快，远日点速度慢，选项BD正确，C错误．


9. 银河系中有两颗行星环绕某恒星运转，从天文望远镜中观察它们的运转周期为27∶1，则它们的轨道半长轴之比是( B )


A. 3∶1 B. 9∶1


C. 27∶1 D. 1∶3


解析：根据开普勒第三定律：eq \f(Req \\al(3,1),Req \\al(3,2))＝eq \f(Teq \\al(2,1),Teq \\al(2,2))，故eq \f(R1,R2)＝eq \r(3,\f(Teq \\al(2,1),Teq \\al(2,2)))＝eq \f(9,1)，选项B正确．


10. 太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同．下列反映公转周期与行星轨道半长轴的关系图象中正确的是( D )





解析：太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同，根据开普勒第三定律，有eq \f(R3,T2)＝k，所以公转周期的平方与行星轨道半长轴的三次方成正比，选项D正确．


11. 2018年7月27日发生火星冲日现象．火星冲日是指火星、地球和太阳几乎排列成一线，地球位于太阳与火星之间．此时火星被太阳照亮的一面完全朝向地球，所以其明亮而易于观察．地球和火星绕太阳公转的方向相同，轨道都可近似为圆形，已知火星公转轨道半径为地球的1.5倍，如图所示．从图示的火星与地球相距最近的时刻开始计时，则火星再次与地球相距最近时所需时间约为( C )





A. 0.5年 B. 1年


C. 2年 D. 4年


解析：根据开普勒第三定律有eq \f(T火,T地)＝eq \f(\r(req \\al(3,火)),\r(req \\al(3,地)))＝1.5eq \r(1.5)，又地球的公转周期为1年，即T地＝1年，则T火≈1.8年，由(ω地－ω火)t＝2π，得距下一次火星冲日所需时间为t＝eq \f(2π,ω地－ω火)＝eq \f(T火·T地,T火－T地)＝2.25年，选项C正确．


12. 如图为人造地球卫星的轨道示意图，LEO是近地轨道，MEO是中地球轨道，GEO是地球同步轨道(周期为24 h)，GTO是地球同步转移轨道．已知地球的半径R＝6 400 km，该图中MEO卫星的周期约为(图中数据为卫星近地点、远地点离地面的高度)( A )





A. 3 h B. 8 h


C. 15 h D. 20 h


解析：GEO是地球同步轨道，则周期为TG＝24 h；根据开普勒第三定律可知，eq \f(Teq \\al(2,M),Teq \\al(2,G))＝eq \f(req \\al(3,M),req \\al(3,G))，则TM＝eq \r(\f(req \\al(3,M),req \\al(3,G)))TG＝eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4 200＋6 400,36 000＋6 400)))\s\up12(3))×24 h＝3 h，选项A正确．


13. 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eq \f(r3,T2)＝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？





解析：设彗星的周期为T1，地球的公转周期为T2，这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，由开普勒第三定律eq \f(a3,T2)＝k得： eq \f(T1,T2)＝eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a1,R2)))\s\up12(3))＝eq \r(183)≈76.所以1986年＋76年＝2062年．即彗星下次飞近地球将在2062年．


答案：2062年