物理必修 第二册第七章 万有引力与宇宙航行1 行星的运动同步测试题

新教材 基础 巩固 提升三级跳

第七章 万有引力与宇宙航行

7.1行星运动

基础知识

知识点梳理：

1、开普勒三定律

2、理解三定律

①行星绕太阳运动的轨道通常按圆轨道处理．

②由开普勒第二定律可得Δl1r1＝Δl2r2，v1·Δt·r1＝v2·Δt·r2，解得＝，即行星在两个位置的速度之比与到太阳的距离成反比，近日点速度最大，远日点速度最小．

③开普勒第三定律＝k中，k值只与中心天体的质量有关，不同的中心天体k值不同，且该定律只能用在同一中心天体的两星体之间．

预习基础：

一、判断题

1．判断下列说法是否正确。

（1）各行星围绕太阳运动的速率是不变的。(      )

（2）开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动。(      )

（3）行星轨道的半长轴越长，行星的公转周期越长。(      )

（4）可近似认为地球围绕太阳做圆周运动。(      )

（5）行星绕太阳运动一周的时间内，它与太阳的距离是不变的。(      )

（6）公式 ＝k，只适用于轨道是椭圆的运动。(      )

2．判断下列说法的正误。填写“对”或“错”。

（1）一行星绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小。(      )

（2）开普勒第三定律中的常数k与环绕天体无关，与中心天体也无关。(      )

二、填空题

3．在研究行星运动的过程中，第谷观测天体记录了大量准确数据，开普勒用这些数据验证圆周运动模型时发现偏差，于是提出椭圆模型，消除偏差，从而发现行星运动定律。

（1）这段历史展示的科学探索方法是____；

A．观测数据—检验模型—得出规律—修改模型

B．观测数据—检验模型—修改模型—得出规律

C．观测数据—修改模型—检验模型—得出规律

D．观测数据—修改模型—得出规律—检验模型

（2）开普勒根据第谷的观测结果整理出的数据如下表所示，表中T表示行星绕太阳运行的周期，a表示行星运行轨道的半长轴，地球绕太阳的公转周期为1年，地球到太阳的距离为1个天文单位。

①表格中第三列数据表示的物理量为__________；

②根据开普勒整理出的数据，得到的结论是____________________。

4．行星运动的近似处理行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。这样就可以说：

（1）行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在_______。

（2）行星绕太阳做_______。

（3）所有行星_______的三次方跟它的_______的二次方的比值，即。

5．假设地球和木星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于木星到太阳的距离，那么地球公转周期___________木星的公转周期；地球公转的角速度___________木星公转的角速度。（均选填“小于”或“大于”）

6．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。

巩固所学

三、单选题

7．在科学发展的历程中，许多科学家对运动都进行过深入地研究，其中著名的“比萨斜塔实验”被永久载入史册首先把实验和逻辑推理和谐地结合起来，对落体运动进行正确研究的科学家是（　　）

A．伽利略 B．牛顿 C．开普勒 D．亚里士多德

8．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．，该比值的大小与地球有关

D．，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关

9．关于行星绕太阳的运动，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．离太阳越近的行星公转周期越小

D．离太阳越近的行星公转周期越大

10．关于地心说和日心说，下列说法中正确的是（　　）

A．地心说的参考系是太阳

B．日心说的参考系是太阳

C．地心说和日心说只是参考系不同，两者具有等同的价值

D．日心说是由开普勒提出来的

11．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要页献，下列表述正确的是（　　）

A．牛顿运动定律既适应于物体的低速运动，也适应于物体的高速运动

B．开普勒行星运动三大定律揭示了行星的运动规律，为万有引力定律的发现奠定了基础

C．卡文迪许发现了万有引力定律，被称为“称量地球的质量”的人

D．伽利略通过著名的扭秤实验测出了引力常量的数值

12．下列说法中不正确的是（　　）

A．匀速圆周运动线速度不断变化 B．圆周运动合力不一定指向圆心

C．行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大 D．不同行星绕着太阳的椭圆轨道的半长轴是不同

四、多选题

13．关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（    ）

A．地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点速率小于远日点运行的速率

B．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

C．表达式椭圆半长轴的与公转周期，比值为常数

D．若图中两阴影部分行星运动时间相等，则右侧面积大于左侧面积

14．对于开普勒定律的理解，下列说法正确的是（　　）

A．开普勒根据第谷对行星的观测数据，总结得出了开普勒三大定律

B．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

C．行星距离太阳越近，其运动速率越小

D．行星围绕太阳运动的轨道半径跟它公转周期成正比

能力提升

五、解答题

15．地球绕太阳运行的轨道半长轴为1.50×1011 m，周期为365天，月球绕地球运行的轨道半长轴为3.8×108 m，周期为27.3天。求：

（1）对于绕太阳运行的行星的值；

（2）对于绕地球运行的卫星的值。

16．木星绕太阳运动的周期为地球绕太阳运动周期的12倍，那么，木星绕太阳运动的轨道半径是地球绕太阳运动的轨道半径的多少倍？（可用根式表示）

参考答案：

1．     错误

     错误     正确     正确     错误     错误

【来源】2022优化方案必修二（新教材） 第七章  第1节　行星的运动

【详解】（1）[1] 根据开普勒第二定律，各行星围绕太阳运动的速率随着与太阳的距离改变而改变，故错误；

（2）[2] 开普勒定律适用于所有天体绕同一中心天体旋转的运动，故错误；

（3）[3]根据开普勒第三定律，行星轨道的半长轴越长，行星的公转周期越长，故正确；

（4）[4] 可近似认为地球围绕太阳做圆周运动，故正确；

（5）[5]根据开普勒第一定律，行星绕太阳做椭圆运动，与太阳的距离会改变，故错误；

（6）[6]开普勒第三定律也适用圆周的运动，故错误。

2．     对     错

【来源】上海市金山区世界外国语学校2021-2022学年高一下学期期中考试物理试题

【详解】（1）[1]根据开普勒第二定律可知，一行星绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小。

（2）[2]开普勒第三定律中的常数k与环绕天体无关，但与中心天体有关。

3．     B     T2     行星绕太阳运行周期的二次方与行星运行轨道a3的比值是一个定值或是一个定值

【来源】甘肃省天水市第一中学2021-2022学年高一下学期第二阶段考物理试题

【详解】（1）[1]在历史展示的科学探究方法中，首先是有大量准确数据，再此基础上验证圆周运动模型，在发现偏差后提出椭圆模型，消除偏差，可知该方法为：观测数据—检验模型—修改模型—得出规律。

故选B。

（2）[2]根据表格第一列与第三列的数据关系，可计算出，第三列数据表示的是。

[3]分析表格中第三列，第四列数据可知，两者的比值是个定值。即可得出结论：行星绕太阳运行周期的二次方与行星运行轨道a3的比值是一个定值或是一个定值。

4．     圆心     匀速圆周     轨道半径     公转周期

【来源】新疆额敏县第二中学2021-2022学年高一下学期期中考试物理试题

【详解】（1）[1]行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心位置；

（2）[2],对弈某一个行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度、线速度大小不变，故行星绕太阳做匀速圆周运动；

（3）[3][4]根据开普勒第三定律，所有行星的半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值，表达式为。

5．     小于     大于

【来源】上海市仙霞高级中学2021-2022学年高一下学期期中物理试题

【详解】[1]根据开普勒第三定律

由于地球到太阳的距离小于木星到太阳的距离，则地球公转周期小于木星的公转周期。

[2]根据周期与角速度的关系

可知地球公转的角速度大于木星公转的角速度。

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

【来源】福建省厦门市康桥中学2020-2021学年高一下学期7月物理试题

【详解】（1）[1][2] 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椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。

（2）[3] 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面积；

（3）[4][5] 开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即

比值k是一个对于所有行星都相同的常量。

7．A

【来源】辽宁省大连弘远美术中学2022-2023学年高一上学期11月期中物理试题

【详解】AD．对落体运动做正确研究的是伽利略，推翻了亚里士多德长时间的错误观点：重的物体比轻的物体落得快，故A正确D错误；

BC．牛顿的牛顿三定律，开普勒的行星运动轨道三定律，故BC错误。

故选A。

8．A

【来源】2023导学案必修第二册 第七章  1.行星的运动 （练）

【详解】A．由开普勒第一定律可知地球位于B卫星轨道的一个焦点上，位于C卫星轨道的圆心上，A正确；

B．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，C卫星绕地球做匀速圆周运动，B错误；

CD．由开普勒第三定律可知

该比值的大小仅与地球有关，则

比值大小和地球、和轨道半径有关，则CD错误。

故选A。

9．C

【来源】教科版（2019）必修第二册  第三章  第一节 天体运动

【详解】AB．根据开普勒第一定律，行星在各自的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳位于椭圆的一个焦点上，故AB错误；

CD．根据开普勒第三定律，行星绕太阳运动的周期的平方与轨道半长轴的立方成正比，且离太阳越近的行星半长轴越短，所以离太阳越近的行星公转周期越小，故C正确，D错误。

故选C。

10．B

【来源】教科版（2019）必修第二册  第三章  第一节 天体运动

【详解】A．地心说是认为地球静止不动，参考系是地球，故A错误；

B．日心说是认为太阳静止不动，参考系是太阳，故B正确；

C．地心说和日心说参考系不同，但对于人类而言，由地心说到日心说，是一个巨大的进步，故C错误；

D．日心说是由哥白尼提出来的，故D错误。

故选B。

11．B

【来源】浙江省宁波市三锋教研联盟2021-2022学年高一下学期期中物理试题

【详解】A．牛顿运动定律适应于物体的低速运动，不适应于物体的高速运动，A错误；

B．开普勒行星运动三大定律揭示了行星的运动规律，为万有引力定律的发现奠定了基础，B正确；

CD．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验测出了引力测量被称为“称量地球的质量”的人，CD错误。

故选B。

12．C

【来源】四川省南充市白塔中学2020-2021学年高一下学期4月月考物理试题

【详解】A．匀速圆周运动线速度大小不变，方向不断变化，故A正确；

B．物体做匀速圆周运动时，其所受合外力的方向一定指向圆心；做变速圆周运动时，其所受合外力的方向一般不指向圆心，故B正确；

C．绕同一颗恒星运动的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同，所以行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大，自转周期无法比较，故C错误；

D．不同行星绕着太阳的椭圆轨道的半长轴是不同，故D正确。

本题选不正确项，故选C。

13．BC

【来源】重难点14万有引力定律之一专题2022-2023学年高一物理题组法突破重难点（人教版2019）

【详解】A．地球绕太阳在椭圆轨道上运行，从近日点到远日点，太阳对地球的引力做负功，则速度减小，即在近日点速率大于远日点运行的速率，选项A错误；

B．根据开普勒第一定律可知，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，选项B正确；

C．根据开普勒第三定律可知，表达式椭圆半长轴的与公转周期，比值为常数，选项C正确；

D．根据开普勒第二定律可知，若图中两阴影部分行星运动时间相等，则右侧面积等于左侧面积，选项D错误。

故选BC。

14．AB

【来源】陕西省渭南华阴市2021-2022学年高一下学期期末质量检测物理试题

【详解】A．开普勒通过观察和分析第谷对行星的观测数据，总结得出了开普勒三大定律，故A正确；

B．由开普勒第一定律知，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，故B正确；

C．由开普勒第二定律知，行星距离太阳越近，其运动速率越大，故C错误；

D．由开普勒第三定律知，行星围绕太阳运动的轨道半径的三次方跟它公转周期的平方成正比，故D错误。

故选AB。

15．（1）3.4×1018 m3/s2；（2）9.9×1012 m3/s2

【来源】2023导学案必修第二册 第七章  1.行星的运动（讲）

【详解】（1）根据开普勒第三定律，则对于绕太阳运行的行星

（2）对于绕地球运行的卫星

16．

【来源】2023导学案必修第二册 第七章  1.行星的运动（讲）

【详解】设木星和地球绕太阳运动的周期分别为T1和T2，它们绕太阳运动的轨道半径分别为R1和R2，根据开普勒第三定律得

则得

所以木星绕太阳运动轨道的半径是地球绕太阳运动轨道的半径的倍。