2020-2021学年1 天体运动巩固练习

3.1天体运动基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．据《环球时报》报道：“神舟”三号飞船发射升空后，美国方面立即组织力量进行追踪，但英国权威军事刊物《简史防务周刊》评论说，“这使美国感到某种程度的失望”。美国追踪失败的原因是“神舟”三号在发射数小时后，进行了变轨操作，后期轨道较初始轨道明显偏低，如图所示，开始飞船在轨道1上运行几周后，在Q点开启发动机喷射高速气体使飞船减速，随即关闭发动机，飞船接着沿椭圆轨道2运行，到达P点再次开启发动机，使飞船速度变为符合圆轨道3的要求，进入轨道3后绕地球做圆周运动，则飞船在轨道2上从Q点到P点的过程中，运行速率将（　　）

A．保持不变 B．逐渐增大 C．逐渐减小 D．先减小后增大

2．如图所示，土星和火星都在围绕太阳公转，根据开普勒行星运动定律可知（　　）

A．土星远离太阳的过程中，它的速度将增大

B．土星和火星绕太阳的运动是匀速圆周运动

C．土星比火星的公转周期大

D．土星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大

3．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家所做科学贡献的叙述中，正确的说法是（　　）

A．英国物理学家卡文迪许用天平做实验测出引力常量

B．牛顿通过计算首先发现了海王星和冥王星

C．哥白尼首先提出了“地心说”

D．开普勒通过第谷多年的观测数据提出了行星运动定律

4．如图所示，甲、乙两颗卫星绕地球做同向圆周运动，已知甲卫星的周期为N小时，每过9N小时，乙卫星都要运动到与甲卫星同居于地球一侧且三者共线的位置上，则甲、乙两颗卫星的线速度之比为（　　）

A． B． C． D．

5．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

6．地球和火星分别是距离太阳第三和第四近的行星，可认为这两颗行星都在围绕太阳做同向的匀速圆周运动，火星的公转半径r2约是地球公转半径r1的1.52倍。现要发射一颗火星探测器，探索火星表面的地理环境和矿产，已知地球的公转周期为1年，探测器从地球上发射，沿椭圆轨道运动半周追上火星时的发射过程最节省燃料，则此发射过程探测器运行的时间约是（　　）

A．0.7年

B．0.8年

C．1年

D．1.2年

7．1980年10月14日，中国科学院紫金山天文台发现了一颗绕太阳运行的小行星，2001年12月21日，经国际小行星中心和国际小行星命名委员会批准，将这颗小行星命名为“钱学森星”，若将地球和“ 钱学森星”绕太阳的运动都看作匀速圆周运动，它们的运行轨道如图所示。已知“钱学森星”绕太阳运行一周的时间约为3.4年，设地球绕太阳运行的轨道半径为R，则“钱学森”星绕太阳运行的轨道半径约为（　　）

A．R B．R C．R D．R

8．如图所示，O处为地球，卫星1环绕地球做匀速圆周运动，卫星2环绕地球运行的轨道椭圆，两轨道不在同一平面内．已知圆轨道的直径等于椭圆轨道的长轴，且地球位于椭圆轨道的一个焦点上，引力常量为G、地球的质量为M，卫星1的轨道半径为R，OQ=1.5R．下列说法正确的是

A．卫星1的运行周期大于卫星2的运行周期

B．如果卫星1的环绕速度为v，卫星2在Q点的速度为，则v<

C．卫星2在Q点的速度

D．如果卫星1的加速度为a1,卫星2在P点的加速度为a2，则a1>a2

9．下列关于行星运动的说法符合史实的是（    ）

A．哥白尼提出了地心说，使人们对宇宙的认识提高到了较客观的新高度

B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律

C．第谷总结出了行星按照椭圆轨道运行的规律

D．托勒密的著作《天体运行论》解释了地心宇宙论的原理

10．我国于1970年4月发射的第一颗卫星“东方红一号”还在运行，“东方红一号”运行的轨道是椭圆，近地点A距地面的高度为，远地点距地面的高度为。若地球的半径为，地球同步轨道卫星距地面的高度为，则“东方红一号”与地球同步轨道卫星绕地球运行的周期之比为（　　）

A． B．

C． D．

11．伽利略用木星的直径作为量度单位，测量了木星卫星的轨道半径。他发现最接近木星的卫星木卫一的公转周期是1.8d（天），距离木星中心4.2个木星直径单位。木星的另一颗卫星的公转周期是7.15d，请运用伽利略所采用的单位，预测此卫星与木星中心的距离约为（　　）

A．4个木星直径单位

B．7个木星直径单位

C．11个木星直径单位

D．14个木星直径单位

12．2018年2月7日凌晨，太空技术探索公司 SpaceX成功通过“猎鹰重型”火箭将一辆红色的特斯拉跑车送上通往火星的轨道，如图所示，已知地球到太阳中心的距离为，火星到太阳中心的距离为，地球和火星绕太阳运动的轨迹均可看成圆，且，若特斯拉跑车按如图所示的椭圆轨道转移，则其在此轨道上的环绕周期约为（    ）

A．1.69年 B．1.3年 C．1.4年 D．2年

13．在天文学上，春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春、夏、秋、冬四季如图所示，从地球绕太阳的运动规律入手，下列判断正确的是　　

A．在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较小

B．在夏至日前后，地球绕太阳的运行速率较大

C．春夏两季与秋冬两季时间相等

D．春夏两季比秋冬两季时间长

14．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．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等

C．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

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

15．关于物体的运动，下列说法正确的是（    ）

A．物体不管做何种运动，某段时间内的平均速度方向总与这段时间内的位移方向相同

B．平抛运动在相等时间间隔内的速度变化越来越大

C．物体做圆周运动时受到的合外力总是指向圆心的

D．地球绕太阳从近日点向远日点做椭圆运动过程中，速率不断增大

二、填空题（共4题）

16．开普勒第三定律式___________

17．开普勒行星运动定律

（1）开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是___________，太阳处在椭圆的一个___________上。

（2）开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的___________。

（3）开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的___________跟它的___________的比值都相等，即=k，比值k是一个对于所有行星都相同的常量。

18．有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是1：2，由开普勒第三定律可知，它们绕地球运转的周期之比为_______．

19．地球和水星绕太阳运转的轨道可近似看作是圆形，已知地球到太阳的距离为水星到太阳距离的倍，那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比为多少？

三、综合题（共4题）

20．人类发送地球卫星对地球的运行轨道有影响吗？

21．2007年10月24日，中国首颗探月卫星“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心发射升空，准确进入预定轨道．“嫦娥一号”经过变轨和制动成功进入环月轨道．如图所示，阴影部分表示月球，设想飞船在轨道半径为4R的圆形轨道Ⅰ上作匀速圆周运动，到达A点时经过短暂的点火变速，进入椭圆轨道Ⅱ，在到达轨道Ⅱ近月点B点时再次点火变速，进入近月圆形轨道Ⅲ，而后飞船在轨道Ⅲ上贴近月球表面绕月球作匀速 圆周运动．已知月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0．不考虑其它星体对飞船的影响，求：

(1)飞船在轨道Ⅰ的周期;

(2)飞船从轨道Ⅱ上远月点A运动至近月点B所用的时间;

(3)如果在Ⅰ、Ⅲ轨道上有两只飞船，它们绕月球飞行方向相同，某时刻两飞船相距最近（两飞船在月球球心的同侧，且两飞船与月球球心在同一直线上），则再经过多长时间，他们会相距最远？

22．一颗小行星，质量为，它的轨道半径是地球绕太阳运动的轨道半径的2.77倍，求它绕太阳运动一周所需要的时间．

23．有一颗小行星绕太阳做圆周运动，它的轨道半径是地球轨道半径的n倍。这颗小行星的公转周期是多少年?

参考答案

1．B

2．C

3．D

4．A

5．D

6．A

7．C

8．C

9．B

10．D

11．C

12．B

13．D

14．C

15．A

16．=K

17．椭圆    焦点    面积    轨道半长轴的三次方    公转周期的二次方   

18．

19．

20．

人类发射的地球卫星的质量远远小于地球的质量，地球卫星的万有引力对卫星的运动状态产生影响，但是卫星对地球的引力对地球的运行轨道不会产生太大的影响。

21．（1）（2）（3）

22．

23．年