高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 行星的运动巩固练习

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 行星的运动巩固练习，共11页。
1．了解人类认识天体运动的历史过程。
2．理解开普勒三定律的内容及其简单应用，掌握在高中阶段处理行星运动的基本方法。
【学习重难点】
理解和掌握开普勒行星运动规律，认识行星的运动对开普勒行星运动定律的理解和应用
一、eq \a\vs4\al(两种对立的学说)
1．地心说和日心说
（1）地心说：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳月亮以及其他行星都绕地球运动。
（2）日心说：太阳是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。
2．局限性
都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动，而与丹麦天文学家第谷的观测数据不符。
3.开普勒行星运动定律
二、eq \a\vs4\al(行星运动的一般处理方法)
行星的轨道与圆十分接近，中学阶段按圆轨道处理，运动规律可描述为：
1．应用开普勒第一定律：行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。
2．应用开普勒第二定律：对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度大小) 不变，即行星做匀速圆周运动。
3．应用开普勒第三定律：所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，表达式为。
（1）适用范围
天体的运动可近似看成匀速圆周运动，开普勒第三定律既适用于做匀速圆周运动的天体，也适用于做椭圆运动的天体。
（2）用途
①知道了行星到太阳的距离，就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太阳运行的周期。反之，知道了行星的周期，也可以计算或比较其到太阳的距离。
②知道了彗星的周期，就可以由开普勒第三定律计算彗星轨道的半长轴长度，反之，知道了彗星的半长轴也可以求出彗星的周期。
3．k值：表达式eq \f(a3,T2)＝k中的常数k，只与中心天体的质量有关，如研究行星绕太阳运动时，常数k只与太阳的质量有关，研究卫星绕地球运动时，常数k只与地球的质量有关。
1．判断下列说法的正误．
(1)地球是整个宇宙的中心，其他天体都绕地球运动．( )
(2)太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动，且它们到太阳的距离都相同．( )
(3)同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小．( )
(4)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长．( )
(5)开普勒第三定律中的常数k与行星无关，与太阳也无关．( )
2.如图所示，椭圆为地球绕太阳运动的轨道，A、B两点分别为地球绕太阳运动的近日点(行星距离太阳最近的点)和远日点(行星距离太阳最远的点)，地球经过这两点时的速率分别为vA和vB；阴影部分为地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积，分别用SA和SB表示，则vA________vB、SA________SB.(均选填“>”“＝”或“eq \f(T,4)
D．c到d的时间tcd>eq \f(T,4)
【变式训练1】如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从经M、Q到N的运动过程中（ ）
A. 从P到M所用的时间等于
B. 从Q到N阶段，机械能逐渐变大
C. 从P到Q阶段，动能逐渐变小
D. 从M到N阶段，万有引力对它做的功为零
【经典例题2】太阳系八大行星绕太阳运行的轨道可粗略地视为圆，下表是各行星的半径和轨道半径．
从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近( )
A．80年 B．120年
C．165年 D．200年
【变式训练2】木星和地球都绕太阳公转，木星的公转周期约为12年，地球与太阳的距离为1天文单位，则木星与太阳的距离约为( )
A．2天文单位 B．5.2天文单位
C．10天文单位 D．12天文单位
一、单项选择题
1.关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( )
A. 所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
B. 行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处
C. 离太阳越近的行星的运动周期越长
D. 所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等
【
2. 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，则太阳是位于( )
A. F2B. AC. F1D. B
3.关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是:
A. 开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
B. 牛顿发现了万有引力规律，并且测出了引力常量G
C. 开普勒在第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
D. 开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
4.1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动．如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G．则
A. B.
C. D.
5.月球公转周期为“一个月”，其天文学数据比日常生活中的30天要少3天，设月地距离为地球半径的n倍，由此可知地球同步卫星到地心的距离为地球半径的（ ）
A. 倍B. 倍C. 倍D. 倍
6.太阳系中有一颗绕太阳公转的行星，距太阳的平均距离是地球到太阳平均距离的4倍，则该行星绕太阳公转的周期是( )
A. 10年B. 2年C. 4年D. 8年
7.某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球轨道半径的1/3，则此卫星运行的周期大约是( )
A. 1～4天之间B. 4～8天之间C. 8～16天之间D. 16～20天之间
8.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。下列能反映周期与轨道半径关系的图象中正确的是( )
A. B.
C. D.
二、多项选择题
9.关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是（ ）
A. 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B. 所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
C. 离太阳越近的行星运动周期越大
D. 对于某一个行星，它在近日点的运动速度比在远日点的快
10.“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，其运动周期为5.74年，则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是（ ）
A. 彗星绕太阳运动的角速度不变
B. 彗星在近日点处的线速度大于远日点处的线速度
C. 彗星在近日点处的加速度大于远日点处的加速度
D. 彗星在近日点处的速度小于远日点处的速度
11.关于开普勒行星运动的公式＝k，下列理解正确的是（ ）
A. T表示行星运动自转周期
B. T表示行星运动的公转周期
C. k是一个与行星无关常量
D. 若地球绕太阳运转轨道的半长轴为a地，周期为T地；月球绕地球运转轨道的半长轴为a月，周期为T月，则＝
12.关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是
A. 所有行星围绕太阳的运动轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上
B. 对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积
C. 表达式R3/T2=k,k是一个与行星无关的常量
D. 表达式R3/T2=k, T代表行星运动的自转周期
三、计算题
13.英国天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测下次飞近地球将在2061年。彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆，如图所示。若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为，在远日点与太阳中心的距离为。请求出哈雷彗星在近日点和远日点的加速度之比。
定律
内容
公式或图示
开普勒第一定律
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
说明了不同行星绕太阳运行时的椭圆轨道是不同的。
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时间内扫过的面积相等
说明了行星在近日点的速率大于在远日点的速率。
开普勒第三定律
所有行星的轨道的半长轴a的三次方跟它的公转周期T的二次方的比值都相等
（1）表达式eq \f(a3,T2)＝k，其中a是椭圆轨道的半长轴，T为公转周期，k是与太阳质量有关而与行星无关的常量。
(2)行星的椭圆轨道都很接近圆。在近似的计算中，可以认为行星以太阳为圆心做匀速圆周运动。若用r代表轨道半径，T代表周期，开普勒第三定律可以写成eq \f(r3,T2)＝k。
(3)开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，此时k是由行星的质量决定的。
公式：eq \f(a3,T2)＝k，k是一个与行星无关的常量
行星名称
水星
金星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
行星半径/×106 m
2.44
6.05
6.37
3.39
69.8
58.2
23.7
22.4
轨道半径/×1011 m
0.579
1.08
1.50
2.28
7.78
14.3
28.7
45.0