2019年高考物理考點(diǎn)一遍過考點(diǎn)20 開普勒行星運(yùn)動定律 含解析

1、一、開普勒行星運(yùn)動定律1開普勒第一定律：所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點(diǎn)上。行星的近日點(diǎn)到太陽的距離r1=ac，行星的遠(yuǎn)日點(diǎn)到太陽的距離r2=a+c，其中a為橢圓軌道的半長軸，c為半焦距。2開普勒第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。由于軌道不是圓，故行星離太陽距離較近時速度較大（勢能小而動能大），對近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)的線速度大小有v1r1=v2r23開普勒第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。若軌道周期為T，則有a3T2k，比值k為對所有行星都相同（與太陽有關(guān)）的常量。若軌道為圓，半徑為r，則有量）

2、r3T2GMk，結(jié)合萬有引力定律可得k（G為引力常量，M為中心天體質(zhì)24二、開普勒行星運(yùn)動定律的適用范圍開普勒行星運(yùn)動定律不僅適用于太陽行星系統(tǒng)，類似的繞中心天體轉(zhuǎn)動的系統(tǒng)一般都適用，如地月系統(tǒng)、行星衛(wèi)星系統(tǒng)、恒星彗星系統(tǒng)等。（2018安徽省淮北十二中、濉溪二中）據(jù)報道，研究人員從美國國家航天局“開普勒”望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的1235顆潛在類地行星中選出86顆，作為尋找外星生命蹤跡的觀測對象.關(guān)于這86顆可能棲息生命的類地行星的運(yùn)動，以下說法正確的是A所有行星都繞太陽做勻速圓周運(yùn)動B所有行星都繞太陽做橢圓運(yùn)動，太陽處在運(yùn)動軌道公共的一個焦點(diǎn)上C任一行星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積都相等D所有行星

3、的軌道半長軸的二次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的三次方的比值都相等【參考答案】BC1某行星繞恒星運(yùn)行的橢圓軌道如圖所示，E和F是橢圓的兩個焦點(diǎn)，O是橢圓的中心，行星在B點(diǎn)的速度比在A點(diǎn)的速度大。則恒星位于AA點(diǎn)BE點(diǎn)CO點(diǎn)DF點(diǎn)【答案】A【解析】恒星位于橢圓軌道的一個焦點(diǎn)上，又因?yàn)樾行窃贐點(diǎn)的速度比在A點(diǎn)的速度大，所以恒星位于F點(diǎn)，選A。（2018河南省大聯(lián)考）當(dāng)月球到達(dá)近地點(diǎn)又正好是滿月時，月亮看起來比平時大14%、亮30%，這時就稱為超級月亮。2017年12月3日出現(xiàn)了2017年的第一次也是最后一次“超級月亮”。如圖所示是月球繞地球運(yùn)動的示意圖，已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，月球在遠(yuǎn)地點(diǎn)距

4、地面的高度為h1，近地點(diǎn)距地面的高度為則下列說法正確的是A地心與月心的連線在相同時間內(nèi)掃過相同的面積B月球在遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度大于gR2hR1hRhRC月球在遠(yuǎn)地點(diǎn)和近地點(diǎn)的速率比為21D月球在遠(yuǎn)地點(diǎn)和近地點(diǎn)加速度大小的比為【參考答案】ACDhR22hR21thR1vthR，解得：v遠(yuǎn)h2R，故C正確；根據(jù)牛頓第二定律得：1v2遠(yuǎn)12近2vhR近1R2ma，解得：ahaGM1GMm2遠(yuǎn)遠(yuǎn)GMahR2h1R2，同理近h2R2，故a遠(yuǎn)h2R2，故D正確。近1某行星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)行，如圖所示，在這顆行星的軌道上有a、b、c、d四個對稱點(diǎn)，其中a為近日點(diǎn)，c為遠(yuǎn)日點(diǎn)，若行星運(yùn)動周期為T，則該行星A從a到

5、b的運(yùn)動時間等于從c到d的運(yùn)動時間B從d經(jīng)a到b的運(yùn)動時間等于從b經(jīng)c到d的運(yùn)動時間Ca到b的時間tab【答案】CDT4T4（2018高一物理期末復(fù)習(xí)單元檢測）如圖所示，A、B為地球的兩個軌道共面的人造衛(wèi)星，運(yùn)行方向相同，A為地球同步衛(wèi)星，A、B衛(wèi)星的軌道半徑的比值為k，地球自轉(zhuǎn)周期為T0。某時刻A、B兩衛(wèi)星距離達(dá)到最近，從該時刻起到A、B間距離最遠(yuǎn)所經(jīng)歷的最短時間為AC2T0k31BT0k312T0k31DT0k31【參考答案】C【詳細(xì)解析】由開普勒第三定律得：r3A=T2Ar3B，設(shè)兩衛(wèi)星至少經(jīng)過時間t距離最遠(yuǎn)，即B比A多轉(zhuǎn)半圈，T2B=nn=，又T=T，解得：t=TT2k1故選C。tt?

6、1BAA0BA2T031某行星和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道均可視為圓。每過N年，該行星會運(yùn)行到日地連線的延長線上，如圖所示，該行星與地球的公轉(zhuǎn)半徑比為A(C(N1N)2/3B()2/3NN1N1N)3/2D()3/2NN1【答案】B1火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運(yùn)行，由開普勒行星運(yùn)動定律可知A太陽位于木星運(yùn)行軌道的中心B木星和火星繞太陽運(yùn)行速度的大小始終相等C木星與火星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方D相同時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積2人們經(jīng)長期觀測發(fā)現(xiàn)，天王星繞太陽圓周運(yùn)動實(shí)際運(yùn)行的軌道總是周期性地每隔t0時間發(fā)生一次最大的偏離。英國劍橋大學(xué)學(xué)生亞

7、當(dāng)斯和法國天文學(xué)家勒維耶認(rèn)為形成這種現(xiàn)象的原因是天王星外側(cè)還存在著一顆未知行星。這就是后來被稱為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”海王星，已知天王星運(yùn)行的周期為T0，軌道半徑為R0。則海王星繞太陽運(yùn)行周期T、軌道半徑R是ATt0tT00BTtT00tT00CRRDRR03t20(tT)20003t20(tT)2003（2018安徽省合肥市第一中學(xué)）2018年4月13日，美國聯(lián)合英法兩國對敘利亞實(shí)施精準(zhǔn)打擊。2017年5月30日，美國首次全程攔截洲際彈道導(dǎo)彈試驗(yàn)取得成功。其實(shí)早在2013年1月27日，我因就在境內(nèi)第二次成功地進(jìn)行了陸基中段反導(dǎo)攔截技術(shù)試驗(yàn)。中段是指彈道導(dǎo)彈在大氣層外空間依靠慣性飛行的一段。如圖

8、所示，地表上A、B、C三點(diǎn)分別是發(fā)射導(dǎo)彈、打擊點(diǎn)、攔截導(dǎo)彈的位置。當(dāng)彈道導(dǎo)彈從A點(diǎn)發(fā)出，飛入大氣層外在慣性作用下運(yùn)動。在軌道最高點(diǎn)D點(diǎn)與從C點(diǎn)發(fā)射的攔截導(dǎo)彈相遇，并爆炸銷毀，起到攔截作用。下列說法正確的是A彈道導(dǎo)彈在大氣層外軌道上從E至D過程中機(jī)械能不斷減小B彈道導(dǎo)彈從E到D過程中和攔截導(dǎo)彈從C到D過程中加速度均減小C彈道導(dǎo)彈在大氣層外運(yùn)動軌跡一定是以地球地心為焦點(diǎn)的橢園軌道D彈道導(dǎo)彈依靠慣性到達(dá)D點(diǎn)速度可能大于7.9km/s4（2018寧夏石嘴山市第三中學(xué)）2018年2月12日13時03分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運(yùn)載火箭，以“一箭雙星”方式成功發(fā)射第二十八、二十九顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。

9、發(fā)射過程中“北斗”28星的某一運(yùn)行軌道為橢圓軌道，周期為T0，如圖所示。則A“北斗”28星的發(fā)射速度小于第一宇宙速度B“北斗”28星星在ABC的過程中，速率逐漸變大TC“北斗”28星在AB過程所用的時間小于04D“北斗”28星在BCD的過程中，萬有引力對它先做正功后做負(fù)功5（2018湖南省湖南師大附中炎德英才大聯(lián)考）2018年1月31號晚上，月亮女神上演152年一次的“月全食血月+超級月亮+藍(lán)月”三景合一的天文奇觀。超級月亮的首要條件是月亮距地球最近，月亮繞地球運(yùn)動實(shí)際是橢圓軌道，距離地球的距離在近地點(diǎn)時為36.3萬千米，而位于遠(yuǎn)地點(diǎn)時，距離為40.6萬千米，兩者相差達(dá)到10.41%，運(yùn)行周期

10、為27.3天，那么以下說法正確的是A月球在遠(yuǎn)地點(diǎn)時繞行的線速度最大B每次月球在近地點(diǎn)時，地球上同一位置的人都將看到月食C有一種說法，月球的近地點(diǎn)越來離地球越遠(yuǎn)，如果一旦變成半徑大小等于遠(yuǎn)地點(diǎn)距離40.6萬千米的圓軌道時，那么月球繞地球的周期將變大D月球是地球的耳星，它在遠(yuǎn)地點(diǎn)時的機(jī)械能大于在近地點(diǎn)的機(jī)械能（62018廣東省茂名市）2018年1月31日晚，天空中出現(xiàn)了150年來的首次“超級藍(lán)色月全食”。所謂“超級月亮”，就是月球沿橢圓軌道繞地球運(yùn)動到近地點(diǎn)的時刻，此時的月球看起來比在遠(yuǎn)地點(diǎn)時的月球大12%14%，亮度提高了30%。則下列說法中正確的是A月球運(yùn)動到近地點(diǎn)時的速度最小B月球運(yùn)動到近地

11、點(diǎn)時的加速度最大C月球由遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動的過程，月球的機(jī)械能增大D月球由遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動的過程，地球?qū)υ虑虻娜f有引力做負(fù)功（72018普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試模擬理綜物理試題）在赤道平面內(nèi)有三顆在同一軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，三顆衛(wèi)星在此軌道均勻分布，其軌道距地心的距離為地球半徑的3.3倍，三顆衛(wèi)星自西向東環(huán)繞地球轉(zhuǎn)動。某時刻其中一顆人造衛(wèi)星處于A城市的正上方，已知地球的自轉(zhuǎn)周期為T，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍，則A城市正上方出現(xiàn)下一顆人造衛(wèi)星至少間隔的時間約為A0.18TB0.24TC0.32TD0.48T8（2018山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)）如圖所示，a為放在地球赤道上隨地球一起轉(zhuǎn)

12、動的物體，b、c、d為在圓軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，軌道平面均在地球赤道面上，其中b是近地衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星。若a、b、c、d的質(zhì)量相同，地球表面附近的重力加速度為g，則下列說法中正確的是Ab衛(wèi)星轉(zhuǎn)動的線速度大于7.9km/sBa、b、c、d的周期大小關(guān)系為TaTbTcTdCa和b的向心加速度都等于重力加速度gD在b、c、d中，b的動能最大，d的機(jī)械能最大P9（2017新課標(biāo)全國卷）如圖，海王星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動，為近日點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)日點(diǎn)，M、N為軌道短軸的兩個端點(diǎn)，運(yùn)行的周期為T。若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)過M、Q到N0的運(yùn)動過程中A從P到M所用的時間等于T/40B從Q到

13、N階段，機(jī)械能逐漸變大C從P到Q階段，速率逐漸變小D從M到N階段，萬有引力對它先做負(fù)功后做正功10（2016新課標(biāo)全國卷）關(guān)于行星運(yùn)動的規(guī)律，下列說法符合史實(shí)的是A開普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上，導(dǎo)出了行星運(yùn)動的規(guī)律B開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了行星運(yùn)動的規(guī)律C開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動的規(guī)律，找出了行星按照這些規(guī)律運(yùn)動的原因D開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律11（2016新課標(biāo)全國卷）利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無線電通訊，目前，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為地球半徑的6.6倍，假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)

14、周期的最小值約為A1hB4hC8hD16h2BC【解析】天王星發(fā)生最大偏離時，天王星、海王星與恒星在同一直線上且位于恒星同一側(cè)，則有tt2，解得海王星的運(yùn)行周期T，A錯誤，B正確；由開普勒第三定律有00解得RRtT22R300T0T0tTT2000t20，C正確，D錯誤。03(tT)200R3T2，3C【解析】彈道導(dǎo)彈在大氣層外軌道上從E至D過程中，因只靠慣性運(yùn)動，只有地球的引力做功，則機(jī)械能守恒，選項(xiàng)A錯誤；彈道導(dǎo)彈從E到D過程，高度增大，地球?qū)?dǎo)彈的引力減小，加速度減小；攔截導(dǎo)彈在大氣層內(nèi)運(yùn)動時從C到D過程中加速度不一定減小，選項(xiàng)B錯誤；根據(jù)開普勒第一定律，導(dǎo)彈在大氣層外只受地球引力，其運(yùn)

15、動軌跡是以地心為焦點(diǎn)的橢圓，故C正確。根據(jù)開普勒第二定律，導(dǎo)彈離地面越遠(yuǎn)速度越小，離地面越近速度越大，地面附近的速度為第一宇宙速度7.9km/s，所以彈道導(dǎo)彈飛行至D點(diǎn)時速度小于7.9km/s，故D錯誤。4C【解析】繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星，其發(fā)射速度都大于第一宇宙速度，故A錯誤；根據(jù)開普勒第二定律，衛(wèi)星在ABC的過程中，衛(wèi)星與地球的距離增大，速率逐漸變小，故B錯誤；衛(wèi)星在AC的過程中所用的時間是0.5T0，由于衛(wèi)星在ABC的過程中，速率逐漸變小，AB與BC的路程相等，所以衛(wèi)星在AB過程T所用的時間小0，故C正確；衛(wèi)星在BCD的過程中，萬有引力方向先與速度方向成鈍角，過了C點(diǎn)后4與速度方向成銳角，所以萬有引力對它先做負(fù)功后做正功，故D錯誤。7A【解析】地球的自轉(zhuǎn)周期為T，即地于同步衛(wèi)星的周期為T，根據(jù)開普勒第三定律得：6.6r33.3r3T2T21，解得：T118T，下一顆人造衛(wèi)星出現(xiàn)在A城市的正上方，相對A城市轉(zhuǎn)過的角度為23，則有TT1222t，解得：t0.18T，故應(yīng)選A。38D【解析】7.9km/s是第一宇宙速度，是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動最大的運(yùn)行速度，所以b衛(wèi)星轉(zhuǎn)動的線速度小于7.9km/s，故A錯誤。對于b、c、d三顆衛(wèi)星，