高中物理人教版第六章萬(wàn)有引力與航天行星的運(yùn)動(dòng) 課時(shí)訓(xùn)練8行星的運(yùn)動(dòng)

課時(shí)訓(xùn)練8行星的運(yùn)動(dòng)題組一對(duì)開(kāi)普勒三定律的理解1.下列說(shuō)法都是“日心說(shuō)”的觀點(diǎn),現(xiàn)在看來(lái)其中正確的是()A.宇宙的中心是太陽(yáng),所有行星都在繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B.地球是繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的行星,月球是繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星,它繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),同時(shí)還跟地球一起繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)C.天體不動(dòng),是因?yàn)榈厍蛎刻熳晕飨驏|自轉(zhuǎn)一周,造成天體每天東升西落的現(xiàn)象D.與日地距離相比,其他恒星離地球十分遙遠(yuǎn),比日地間距離大得多解析:太陽(yáng)不是宇宙的中心,只是太陽(yáng)系的中心天體,行星做的也不是勻速圓周運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤。恒星是宇宙中的主要天體,宇宙中可觀察到的恒星大約有1012顆,太陽(yáng)是離地球最近的一顆恒星,所有的恒星都在宇宙中高速運(yùn)動(dòng)著。月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道也不是圓,故B、C錯(cuò)誤,D正確。答案:D2.(多選)關(guān)于開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)的公式=k,以下理解正確的是()是一個(gè)與行星無(wú)關(guān)的量表示行星運(yùn)動(dòng)的自轉(zhuǎn)周期表示行星運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期D.若地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸為a地,周期為T(mén)地;月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸為a月,周期為T(mén)月。則解析:開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)公式=k中的T是指行星的公轉(zhuǎn)周期而不是自轉(zhuǎn)周期,其中k是由中心天體決定的,不同的中心天體k值不同。故選項(xiàng)A、C正確。答案:AC3.某行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的橢圓軌道如圖所示,F1和F2是橢圓軌道的兩個(gè)焦點(diǎn),行星在A點(diǎn)的速率比在B點(diǎn)的大,則太陽(yáng)位于() 解析:根據(jù)開(kāi)普勒第一定律可知太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上,根據(jù)開(kāi)普勒第二定律:太陽(yáng)和行星的連線(xiàn)在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積,又因?yàn)樾行窃贏點(diǎn)的速率比在B點(diǎn)大,所以太陽(yáng)位于F2點(diǎn)。答案:A4.行星繞恒星運(yùn)動(dòng)時(shí),其運(yùn)行周期T的二次方與運(yùn)行軌道半徑R的三次方的比值取決于()A.行星質(zhì)量B.恒星質(zhì)量C.與行星和恒星的質(zhì)量均無(wú)關(guān)D.與恒星的質(zhì)量及行星的運(yùn)行速率有關(guān)解析:由開(kāi)普勒第三定律可知與行星無(wú)關(guān),僅由恒星決定,故應(yīng)選B。答案:B題組二開(kāi)普勒三定律的應(yīng)用5.(多選)天文學(xué)家有這樣一個(gè)大膽推測(cè):地球有一個(gè)從未謀面的“兄弟”,其運(yùn)行軌道就在地球的運(yùn)行軌道上,也就是說(shuō)從地球上看,這個(gè)“地球兄弟”永遠(yuǎn)在太陽(yáng)的背面與地球捉迷藏,所以人類(lèi)一直未能發(fā)現(xiàn)它。由以上信息可以確定這顆行星的(設(shè)地球的公轉(zhuǎn)周期、軌道半徑、平均密度、自轉(zhuǎn)周期為已知)()A.公轉(zhuǎn)周期 B.平均密度C.軌道半徑 D.自轉(zhuǎn)周期解析:由于其運(yùn)行軌道與地球運(yùn)行軌道相同,所以軌道半徑與地球的軌道半徑相同,C選項(xiàng)正確;由開(kāi)普勒第三定律=k可知,其圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的公轉(zhuǎn)周期也可以確定,A選項(xiàng)正確。答案:AC6.宇宙飛船圍繞太陽(yáng)在近似圓形的軌道上運(yùn)動(dòng),若軌道半徑是地球軌道半徑的9倍,則宇宙飛船繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期是()年 年 年 年解析:由開(kāi)普勒第三定律可知,所以年=27年。答案:C7.地球的公轉(zhuǎn)軌道接近圓,但彗星的運(yùn)動(dòng)軌道則是一個(gè)非常扁的橢圓。天文學(xué)家哈雷曾經(jīng)在1662年跟蹤過(guò)一顆彗星,他算出這顆彗星軌道的半長(zhǎng)軸約等于地球公轉(zhuǎn)半徑的18倍,并預(yù)言這顆彗星將每隔一定時(shí)間就會(huì)再次出現(xiàn)。這顆彗星最近出現(xiàn)的時(shí)間是1986年,它下次飛近地球大致是哪一年()年 年年 年解析:根據(jù)開(kāi)普勒第三定律有=76,又T地=1年,所以T彗=76年,彗星下次飛近地球的大致年份是2062年。答案:C8.如圖所示為地球繞太陽(yáng)運(yùn)行示意圖,圖中橢圓表示地球公轉(zhuǎn)軌道,C、Q、X、D分別表示中國(guó)農(nóng)歷節(jié)氣中的春分、秋分、夏至、冬至?xí)r地球所在位置,試說(shuō)明一年之內(nèi)秋冬兩季比春夏兩季要少幾天的原因。解析:地球繞日運(yùn)行時(shí),對(duì)北半球的觀察者而言,在冬天經(jīng)過(guò)近日點(diǎn),夏天經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)日點(diǎn),由開(kāi)普勒第二定律可知,地球在冬天比在夏天運(yùn)動(dòng)得快一些,因此春夏部分比秋冬部分要長(zhǎng)一些。從題圖看出,春分到秋分的春夏兩季日地連線(xiàn)所掃過(guò)的面積比從秋分到次年春分的秋冬兩季日地連線(xiàn)所掃過(guò)的面積大,即春夏兩季比秋冬兩季長(zhǎng)一些。一年之內(nèi),春夏兩季共186天,而秋冬兩季只有179天。答案:見(jiàn)解析(建議用時(shí):30分鐘)1.關(guān)于日心說(shuō)被人們所接受的原因,下列說(shuō)法正確的是()A.以地球?yàn)橹行膩?lái)研究天體的運(yùn)動(dòng)有很多無(wú)法解決的問(wèn)題B.以太陽(yáng)為中心,許多問(wèn)題都可以解決,行星運(yùn)動(dòng)的描述也變得簡(jiǎn)單了C.太陽(yáng)是圍繞地球旋轉(zhuǎn)的D.太陽(yáng)總是從東面升起,從西面落下解析:托勒密的地心說(shuō)可以解釋行星的逆行問(wèn)題,但非常復(fù)雜,缺少簡(jiǎn)潔性,而簡(jiǎn)潔性正是物理學(xué)所追求的,哥白尼的日心說(shuō)當(dāng)時(shí)之所以能被人們所接受,正是因?yàn)檫@一點(diǎn)。要結(jié)合當(dāng)時(shí)歷史事實(shí)來(lái)判斷。答案:B2.如圖所示是行星m繞恒星M運(yùn)行情況的示意圖,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.速度最大點(diǎn)是B點(diǎn)B.速度最小點(diǎn)是C點(diǎn)從A到B是做減速運(yùn)動(dòng)從B到A是做減速運(yùn)動(dòng)解析:因恒星M與行星m的連線(xiàn)在相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相同,而B(niǎo)M最長(zhǎng),故B點(diǎn)是軌道的最遠(yuǎn)點(diǎn),所以B點(diǎn)速度最小,則A、B錯(cuò)誤;從A到B,行星m到恒星M的距離變大,則m從A到B是做減速運(yùn)動(dòng),從B到A是做加速運(yùn)動(dòng),故C正確,D錯(cuò)誤。答案:C3.關(guān)于天體的運(yùn)動(dòng),以下說(shuō)法正確的是()A.天體的運(yùn)動(dòng)與地面上物體的運(yùn)動(dòng)遵循不同的規(guī)律B.天體的運(yùn)動(dòng)是最完美、和諧的勻速圓周運(yùn)動(dòng)C.太陽(yáng)從東邊升起,從西邊落下,所以太陽(yáng)繞地球運(yùn)動(dòng)D.太陽(yáng)系中所有行星都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)解析:天體的運(yùn)動(dòng)與地面上的物體的運(yùn)動(dòng)遵循相同的規(guī)律;天體的運(yùn)動(dòng),特別是太陽(yáng)系中的八大行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道都是橢圓,而非圓周;太陽(yáng)的東升西落是由地球自轉(zhuǎn)引起的。答案:D4.如圖所示是“九星連珠”的示意圖。若太陽(yáng)系八大行星公轉(zhuǎn)軌道可近似看作圓軌道,地球與太陽(yáng)之間平均距離約為億千米,結(jié)合下表可知,火星與太陽(yáng)之間的平均距離約為()水星金星地球火星木星土星公轉(zhuǎn)周期(年)億千米 億千米億千米 億千米解析:由題表中知T地=1年,T火=年,由得,r火=≈億千米,故B正確。答案:B5.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()~4天之間 ~8天之間~16天之間 ~20天之間解析:由開(kāi)普勒第三定律=k可得,而T2≈27d,則T1≈d,故B正確。答案:B6.兩顆行星的質(zhì)量分別為m1和m2,繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半長(zhǎng)軸分別為r1和r2,則它們的公轉(zhuǎn)周期之比為()A. B.C. D.無(wú)法確定解析:由開(kāi)普勒第三定律可知,解得,故C正確。答案:C7.(多選)把火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道視為圓周,由火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期之比可求得 ()A.火星和地球的質(zhì)量之比B.火星和太陽(yáng)的質(zhì)量之比C.火星和地球到太陽(yáng)的距離之比D.火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)行速度的大小之比解析:由于火星和地球均繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由開(kāi)普勒第三定律,=k,k為常量,又v=,則可知火星和地球到太陽(yáng)的距離之比和運(yùn)行速度大小之比,所以C、D選項(xiàng)正確。答案:CD8.某行星和地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道均可視為圓。每過(guò)N年,該行星會(huì)運(yùn)動(dòng)到日地連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上,如圖所示。該行星與地球的公轉(zhuǎn)半徑之比為 ()A. B.C. D.解析:地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期T地=1年,N年轉(zhuǎn)N周,而該行星N年轉(zhuǎn)(N-1)周,故T行=年,又因?yàn)樾行呛偷厍蚓@太陽(yáng)公轉(zhuǎn),由開(kāi)普勒第三定律知=k,故,選項(xiàng)B正確。故正確選項(xiàng)為B。答案:B9.天文學(xué)家觀察到哈雷彗星的公轉(zhuǎn)周期是76年,離太陽(yáng)最近的距離是×1010m,離太陽(yáng)最遠(yuǎn)的距離不能被測(cè)出。試根據(jù)開(kāi)普勒定律估算這個(gè)最遠(yuǎn)距離,太陽(yáng)系的開(kāi)普勒常數(shù)k=×1018m3/s2。解析:哈雷彗星運(yùn)行的半長(zhǎng)軸a=由開(kāi)普勒第三定律=k聯(lián)立得l2=2a-l1=2-l1代入數(shù)值得l2=[2×-×1010]m=×1012m。答案:×1012m10.一顆人造地球衛(wèi)星繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng),地球位于橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上,如圖所示,地球距離衛(wèi)星的近地點(diǎn)A的距離為L(zhǎng),距離衛(wèi)星的遠(yuǎn)地點(diǎn)B的距離為s,求衛(wèi)星在A點(diǎn)和B點(diǎn)的速度之比。解析:設(shè)衛(wèi)星在A點(diǎn)時(shí)的速度為vA,在B點(diǎn)時(shí)的速度為vB。在A點(diǎn)附近截取一小段曲線(xiàn),則此段曲線(xiàn)可看成是一小段圓弧,半徑為L(zhǎng),弧長(zhǎng)為l1;同理,在B點(diǎn)附近也截取一小段曲線(xiàn)看成是