高中人教版 (2019)第七章 万有引力与宇宙航行1 行星的运动同步测试题

这是一份高中人教版 (2019)第七章 万有引力与宇宙航行1 行星的运动同步测试题，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题等内容，欢迎下载使用。
分卷I
一、单选题
1.物理学发展历史中，在前人研究基础上经过多年的尝试性计算，首先发表行星运动的三个定律的科学家是( )
A． 哥白尼
B． 第谷
C． 伽利略
D． 开普勒
2.下列说法中正确的是( )
A． 地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他行星都绕地球运动
B． 太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动
C． 太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动
D． “地心说”和哥白尼提出的“日心说”现在看来都是不完全正确的
3.关于天体的运动，以下说法正确的是( )
A． 天体的运动毫无规律，无法研究
B． 天体的运动是最完美的、和谐的匀速圆周运动
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围绕太阳运动
4.对开普勒定律的理解，下列说法正确的是( )
A． 开普勒进行了长期观测，记录了大量数据，通过对数据研究总结得出了开普勒定律
B． 根据开普勒第一定律，行星围绕太阳运动的轨迹是圆，太阳处于圆心位置
C． 根据开普勒第二定律，行星距离太阳越近，其运动速度越大；距离太阳越远，其运动速度越小
D． 根据开普勒第三定律，行星围绕太阳运行的轨道半径跟它公转周期成正比
5.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． 太阳位于木星运行轨道的中心
B． 火星绕太阳运行速度的大小始终相等
C． 火星和木星公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方
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
6.如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆．根据开普勒行星运动定律可知( )
A． 火星绕太阳运行过程中，速率不变
B． 地球靠近太阳的过程中，运行速率减小
C． 火星远离太阳过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大
D． 火星绕太阳运行一周的时间比地球的长
7.如图所示，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a，运行周期为TB；C为绕地球沿圆周运动的卫星，圆周的半径为r，运行周期为TC.下列说法或关系式中正确的是( )
A． 地球位于B卫星椭圆轨道的一个焦点上，位于C卫星轨道的圆心上
B． 卫星B和卫星C运动的速度大小均不变
C．?a3TB2＝r3TC2，该比值的大小与地球和卫星都有关
D．?a3TB2≠r3TC2，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关
8.美国宇航局发射的“深度撞击”号探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星，实现了人类历史上第一次对彗星的“大对撞”，如图所示．假设“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”彗星的下列说法中错误的是( )
A． 绕太阳运动的角速度不变
B． 近日点处的线速度大于远日点处的线速度
C． 近日点处的加速度大于远日点处的加速度
D． 其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个与太阳质量有关的常数
9.行星的运动可看作匀速圆周运动，则行星绕太阳运动的轨道半径R的三次方与周期T的平方的比值为常量，即R3T2＝k，下列说法正确的是( )
A． 公式R3T2＝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值仅由被环绕星球的质量决定
10.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．下列反映公转周期与行星轨道半长轴的关系图像中正确的是( )
A．
B．
C．
D．
11.理论和实践证明，开普勒行星运动定律不仅适用于太阳系中的天体运动，而且对一切天体(包括卫星绕行星的运动)都适用．关于开普勒第三定律的公式a3T2＝k，下列说法正确的是( )
A． 公式只适用于轨道是椭圆的运动
B． 式中的k值对于所有行星(或卫星)都相等
C． 式中的k值只与中心天体有关，与绕中心天体运行的行星(或卫星)无关
D． 若已知月球与地球之间的距离，根据公式可求出地球与太阳之间的距离
12.据报道，研究人员从美国国家航天局“开普勒”望远镜发现的1 235颗潜在类地行星中选出86颗，作为寻找外星生命踪迹的观测对象．关于这86颗可能栖息生命的类地行星的运动，以下说法正确的是( )
A． 所有行星都绕太阳做匀速圆周运动
B． 所有行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道都相同
C． 离太阳越近的行星，其公转周期越小
D． 离太阳越远的行星，其公转周期越小
13.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点的速率大，则太阳是位于( )
A．F2
B．A
C．F1
D．B
14.如图所示，当航天器围绕地球沿椭圆轨道运行时，关于经过近地点A的速率v1和经过远地点B的速率v2的关系，下列说法正确的是( )
A．v1>v2
B．v1＝v2
C．v1tBA
B．tABtDC
D．tCDT4
D． 从c到d的时间tcd>T4
22.如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，运行的周期为T0，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点．若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中( )
A． 从P到M所用的时间等于T04
B． 从Q到N做减速运动
C． 从P到Q阶段，速率逐渐变小
D． 从P到Q所用时间、从M到N所用时间均等于T02
23.两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为TA∶TB＝8∶1，则它们的轨道半径之比和运动速率之比分别为( )
A．rA∶rB＝4∶1，vA∶vB＝1∶2
B．rA∶rB＝1∶4，vA∶vB＝2∶1
C．rA∶rB＝1∶4，vA∶vB＝1∶2
D．rA∶rB＝4∶1，vA∶vB＝2∶1
24.太阳系中的八大行星的轨道均可以近似看成圆轨道．下列四幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像．图中坐标系的横轴是lgTT0，纵轴是lgRR0；这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，T0和R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径．下列选项图中正确的是( )
A．B．C．D．
25.如图所示，地球卫星P绕地球做匀速圆周运动，地球相对卫星的张角为θ＝2α；另一卫星Q的张角为4α.则P与Q的周期之比为( )
A．sin3αsin21α
B．sin32αsin3α
C．sin3αsin32α
D．sin32αsin3α
26.为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍．P与Q的周期之比约为( )
A． 2∶1
B． 4∶1
C． 8∶1
D． 16∶1
27.北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，该系统由多颗卫星组成，卫星的轨道有三种：地球同步轨道、中地球轨道和倾斜轨道．其中，同步轨道半径大约是中轨道半径的1.5倍，那么同步卫星与中轨道卫星的周期之比约为( )
A．3212
B．3223
C．3232
D．322
28.某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运动半径的19，设月球绕地球运动的周期为27天，则此卫星的运动周期是( )
A．19天
B．13天
C． 1天
D． 9天
29.某宇宙飞船绕某个未知星球做圆周运动，在轨道半径为r1的圆轨道上运动时周期为T.随后飞船变轨到半径为r2的圆轨道上运动，则飞船变轨后( )
A． 飞船的周期为r1r223T
B． 飞船的周期为r1r232T
C． 飞船的周期为r2r123T
D． 飞船的周期为r2r132T
30.某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球轨道半径的13，则此卫星运行的周期大约是( )
A． 1天～4天之间
B． 4天～8天之间
C． 8天～16天之间
D． 16天～20天之间
31.长期以来，“卡戎星(Charn)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r1＝19 600 km，公转周期T1＝6.39天.2006年3月，天文学家又发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转半径r2＝48 000 km，则它的公转周期T2最接近( )
A． 15天
B． 25天
C． 35天
D． 45天
32.地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看作是圆形的．已知木星轨道半径约为地球轨道半径的5.2倍，则木星绕太阳运行的周期约为( )
A． 15.6年
B． 11.86年
C． 10.4年
D． 5.2年
33.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
34.2018年2月6日，马斯克的SpaceX猎鹰重型火箭将一辆红色特斯拉跑车发射到太空．图甲是特斯拉跑车和宇航员模型Starman的一张照片，在远离地球后，跑车处于一个环绕太阳的椭圆形轨道，如图乙．远日点超过火星轨道，距离太阳大约为3.9亿公里，已知日、地的平均距离约为1.5亿公里．则特斯拉跑车环绕太阳的周期约为( )
A． 18个月
B． 29个月C． 36个月
D． 40个月
35.位于贵州的“中国天眼”500米口径球面射电望远镜(FAST)是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜，通过FAST可以测量地球与木星之间的距离．当FAST接收到来自木星的光线传播方向恰好与地球公转线速度方向相同时，测得地球与木星的距离是地球与太阳距离的k倍．若地球和木星绕太阳的运动均视为匀速圆周运动且轨道共面，则可知木星的公转周期为( )
A．1+k234年
B．1+k232年
C．1+k243年
D．1+k223年
36.“嫦娥五号”月球探测器在2020年发射，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．假设“嫦娥五号”探测器在距月球表面H处的环月轨道Ⅰ上做匀速圆周运动时，其运行的周期为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．34T
B．38T
C．338T
D．34T
37.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． 离太阳越近的行星运动周期越长
D． 所有行星轨道半长轴的三次方跟它公转周期的二次方的比值都相等
38.地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆．已知哈雷彗星轨道的半长轴约等于地球公转轨道半径的18倍，由此可知( )
A． 地球质量与哈雷彗星质量之比为18∶1
B． 地球的公转周期与哈雷彗星的公转周期之比为1∶183
C． 由椭圆的对称性，哈雷彗星在近日点和远日点速率相等
D． 地球绕太阳转，月球绕地球转，它们的r3T2是一样的
39.2016年8月16日凌晨，被命名为“墨子号”的中国首颗量子科学实验卫星开启星际之旅，其运行轨道为如图所示的绕地球E运动的椭圆轨道，地球E位于椭圆的一个焦点上．轨道上标记了卫星经过相等时间间隔(Δt＝T14，T为轨道周期)的位置．下列说法正确的是( )
A． 面积S1>S2
B． 卫星在轨道A点的速度小于在B点的速度
C．T2＝Ca3，其中C为常数，a为椭圆半长轴
D．T2＝C′b3，其中C′为常数，b为椭圆半短轴
二、多选题
40.(多选)下列选项，属于“日心说”很快得到传播的原因是( )
A． 如果以地球为中心来研究天体的运动，有很多无法解决的问题
B． 如果以太阳为中心，可以解决许多问题，并且描述行星的运动也变得简单了
C． 人们观察到地球确定是围绕太阳运动的
D． 人们理解了太阳东升西落的现象是由于地球自转引起的
41.(多选)16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过40多年的潜心研究，提出“日心说”的如下四个观点，这四个观点目前看来存在缺陷的是( )
A． 宇宙的中心是太阳，所有的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卫星，它绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动
C． 太阳不动，地球每天自西向东自转一周，造成太阳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，比日地间的距离大很多
42.(多选)下列说法正确的是( )
A． 托勒密和哥白尼都建立了物理模型来分析行星运动，对后人产生了深远影响
B． 第谷经过二十年的观察，详细记录了行星的位移和时间
C． 开普勒通过分析第谷的数据，得出了行星运动规律
D． 牛顿通过分析第谷的数据，得出了行星运动规律
43.(多选)根据德国天文学家开普勒的行星运动三定律，下列说法正确的是( )
A． 所有行星都绕太阳做匀速圆周运动，太阳处在圆心上
B． 所有行星都绕太阳做椭圆运动，太阳处在椭圆的一个焦点上
C． 离太阳较远的行星，围绕太阳转一周的时间长
D． 地球绕太阳运动的速率是不变的
44.(多选)关于开普勒行星运动定律中的公式a3T2＝k，下列说法正确的是( )
A．k是一个与行星有关的常量
B．a代表行星运动的椭圆轨道的半长轴
C．T代表行星运动的自转周期
D．T代表行星运动的公转周期
45.(多选)关于太阳系八大行星的运动，以下说法正确的是( )
A． 行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大
B． 行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大
C． 水星的半长轴最短，公转周期最大
D． 海王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最大
46.(多选)某行星绕太阳运动的轨道如图所示，则以下说法正确的是( )
A． 太阳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的时间内扫过的面积是相等的
47.(多选)1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元．如图所示，“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点M和远地点N分别为441 km和2 368 km，则( )
A． 卫星在M点的线速度等于在N点的线速度
B． 卫星在M点的线速度小于在N点的线速度
C． 卫星在M点的线速度大于在N点的线速度
D． 卫星在M点的角速度大于在N点的角速度
48.(多选)把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆，由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得( )
A． 火星和地球的质量之比
B． 火星和太阳的质量之比
C． 火星和地球到太阳的距离之比
D． 火星和地球绕太阳运行的速度大小之比
49.(多选)两颗小行星都绕太阳做圆周运动，其周期分别是T、3T，则( )
A． 它们轨道半径之比为1∶3
B． 它们轨道半径之比为1∶39
C． 它们运动的速度之比为33∶1
D． 以上选项都不对
50.(多选)已知某卫星在赤道上空轨道半径为r1的圆形轨道上绕地球运行的周期为T，卫星运动方向与地球自转方向相同，赤道上某城市的人每三天恰好五次看到该卫星掠过其正上方．假设某时刻，该卫星在A点变轨进入椭圆轨道，近地点B到地心距离为r2，如图所示．设卫星由A到B(只经B点一次)运动的时间为t，地球自转周期为T0.不计空气阻力．则( )
A．T＝3T05
B．T＝3T08
C．t＝r1+r2T4r1r1+r22r1
D．t＝r1+r2T6r1r1+r22r1
分卷II
三、计算题
51.一颗人造地球卫星绕地球做椭圆运动，地球位于椭圆轨道的一个焦点上，如图所示，地心距离卫星的近地点A的距离为L，距离卫星的远地点B的距离为s，求卫星在A点和B点的速度之比．
52.1970年4月24日，我国发射了第一颗人造卫星，其近地点高度是h1＝439 km，远地点高度是h2＝2 384 km，则近地点处卫星的速率约为远地点处卫星速率的多少倍(已知地球的半径R＝6 400 km)?
53.两个质量分别为m1、m2的人造地球卫星，分别绕地球做匀速圆周运动，若它们的轨道半径分别是R1和R2，则它们的运行周期之比是多少？
答案解析
1.【答案】D
【解析】
2.【答案】D
【解析】“地心说”是错误的，所以A错误；太阳系在银河系中运动，银河系也在运动，所以B、C错误；从现在的观点看地心说和日心说都是不完全正确的，都是有其时代局限性的，D正确．
3.【答案】D
【解析】天体的运动是有规律的，不是匀速圆周运动，轨道是椭圆，地球绕太阳转动．日心说虽然最终战胜了地心说，但由于当时人们认知水平的局限性，一些观点也是不准确的，如运动轨道不是圆而是椭圆，做的不是匀速圆周运动而是变速曲线运动，故D项正确．
4.【答案】C
【解析】第谷进行了长期观测，记录了大量数据，开普勒通过对数据研究总结得出了开普勒定律，选项A错误；根据开普勒第一定律，行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上，选项B错误；根据开普勒第二定律，行星距离太阳越近，其运动速度越大，距离太阳越远，其运动速度越小，选项C正确；根据开普勒第三定律，行星围绕太阳运行轨道半长轴的三次方跟它公转周期的二次方成正比，选项D错误．
5.【答案】C
【解析】根据开普勒第一定律可知，太阳位于木星椭圆运行轨道的一个焦点上，选项A错误；由于火星沿椭圆轨道绕太阳运行，由开普勒第二定律知，火星绕太阳运行速度的大小在不断变化，选项B错误；根据开普勒第三定律可知，火星与木星公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方，选项C正确；根据开普勒第二定律，相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，选项D错误．
6.【答案】D
【解析】根据开普勒第二定律知，对每一个行星而言，太阳、行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，可知行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化，地球靠近太阳过程中运行速率将增大，选项A、B、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公转周期的二次方的比值都相等，由于火星的半长轴比较大，所以火星绕太阳运行一周的时间比地球的长，选项D正确．
7.【答案】A
【解析】由开普勒第一定律可知，选项A正确；由开普勒第二定律可知，B卫星绕地球转动时速度大小在不断变化，选项B错误；由开普勒第三定律可知，a3TB2＝r3TC2＝k，比值的大小仅与地球有关，选项C、D错误．
8.【答案】A
【解析】根据开普勒定律可以判断B、D正确，A错误；近日点v大，r小，由a＝v2r知近日点加速度大，C正确．
9.【答案】D
【解析】公式R3T2＝k适用于所有环绕天体围绕中心天体的运动，故A错误；围绕同一星球运行的行星或卫星，k值相等；围绕不同星球运行的行星或卫星，k值不相等；故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，故C错误，D正确．
10.【答案】D
【解析】由a3T2＝k知a3＝kT2，D项正确．
11.【答案】C
【解析】如果行星(或卫星)的轨道为圆轨道，公式a3T2＝k也适用，此时公式中的a为轨道半径，故A错误；比例系数k是一个由中心天体决定而与绕中心天体运行的行星(或卫星)无关的常量，但不同的中心天体对应的k值不同，故B错误，C正确；月球绕地球转动的k值与地球绕太阳转动的k值不同，故D错误．
12.【答案】C
【解析】所有行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道不同，故A、B错误；由开普勒第三定律知，离太阳越近的行星，其公转周期越小，故C正确，D错误．
13.【答案】A
【解析】根据开普勒第二定律：行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，因为行星在A点的速率比在B点的速率大，所以太阳在离A点近的焦点上，故太阳位于F2，故选A.
14.【答案】A
【解析】
15.【答案】C
【解析】如图所示，A、B分别为远日点、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内扫过的面积相等，取足够短的时间Δt，此时扫过的面积近似三角形，则有12avaΔt＝12bvbΔt，所以vb＝abva，故选C.
16.【答案】D
【解析】由卫星做椭圆运动的对称性得tAB＝tBA，所以A、B错误；由开普勒第二定律知，卫星在近地点时运动得快，在远地点时运动得慢，则tCD