高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第一节 认识天体运动同步练习题

3.1认识天体运动基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．“太阳系中所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。”首先提出这一观点的科学家是（　　）

A．伽利略 B．开普勒

C．爱因斯坦 D．卡文迪许

2．关于开普勒第三定律，下列说法正确的是（　　）

A．公式只适于绕太阳在椭圆轨道上运行的行星

B．公式适于宇宙中所有围绕星球运行（或卫星）

C．离太阳越远的行星公转周期越小

D．式中k，对所有行星或卫星都相等

3．在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢移过，持续时间达六个半小时，那便是金星，如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．地球在金星与太阳之间

B．观测“金星凌日”时可将太阳看成质点

C．金星绕太阳公转的周期小于365天

D．当金星远离太阳，相同时间内，金星与太阳连线扫过的面积变小

4．对于开普勒第三定律的表达式的理解，正确的是（　　）

A．k与成正比 B．k与成反比

C．k值与行星自身有关 D．k值与a和T均无关

5．下列说法正确的是       （       ）

A．关于天体运动的日心说、地心说都是正确的

B．地球是宇宙的中心、太阳、月亮及其他行星却绕地球转动

C．地球是一颗绕太阳运动的行星

D．太阳是静止不动的，地球和其他行星都在绕太阳转动

6．“所有行星绕太阳运动的轨迹都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上”，这个规律是下列哪位科学家发现的（　　）

A．牛顿 B．开普勒 C．伽利略 D．哥白尼

7．开普勒分别于1609年和1619年发表了行星运动规律，后人称之为开普勒行星运动定律．关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（　　）

A．所有行星绕太阳运动都在同一椭圆轨道上

B．所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相等

C．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

D．开普勒独立完成了观测行星运行数据、整理观测数据、发现行星运动规律等全部工作

8．在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时，那便是金星，如图所示。下面说法正确的是（　　）

A．观测“金星凌日”时可将太阳看成质点

B．地球在金星与太阳之间

C．金星绕太阳公转一周时间小于365天

D．相同时间内，金星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积

9．在太阳系的行星中，地球到太阳的距离小于土星到太阳的距离。已知地球的公转周期为1年，则土星的公转周期（　　）

A．大于1年 B．等于1年

C．小于1年 D．无法与地球的公转周期做比较

10．许多物理学家为万有引力定律的发现作出了重大贡献下列陈述的历史事实发生的先后顺序正确的是(    )

①牛顿发现万有引力定律

②卡文迪许测出了万有引力常量

③第谷通过长时间观测，记录大量极为精确的天文资料

④开普勒发现行星运动的三大定律．

A．①②③④ B．③④①② C．③④②① D．④①③②

11．某行星绕恒星运行的椭圆轨道如图所示，E和F是椭圆的两个焦点，O是椭圆的中心，行星在B点的速度比在A点的速度小。则恒星位于（　　）

A．F 点 B．A点 C．E点 D．O点

12．2019年初，中国科幻电影《流浪地球》热播. 影片中为了让地球逃离太阳系，人们在地球上建造特大功率发动机，使地球完成一系列变轨操作. 地球在椭圆轨道I上运行到远日点B变轨，进入椭圆轨道Ⅱ. 在椭圆轨道Ⅱ上运行到B点，……，最终摆脱太阳束缚. 对于该逃离过程，下列轨道示意图可能正确的是

A． B．

C． D．

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处的速率比在B处的速率大，则太阳的位置（　　）

A．一定在F2 B．可能在F1，也可能在F2

C．一定在F1 D．在F1和F2连线的中点

14．有关开普勒行星运动定律的描述，下列说法中不正确的是（　　）

A．所有的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

B．所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上

C．所有的行星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

D．不同的行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的

15．如图所示，圆轨道与椭圆轨道相切于点，点是椭圆轨道的远地点．人造地球卫星在圆轨道上运行的速率为，在椭圆轨道上运行经过点时速率为，在圆轨道上运行的加速度大小为，在椭圆轨道上点的加速度大小，则（       ）

A． B． C． D．

二、填空题（共4题）

16．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_____的三次方跟它的公转周期T的二次方的_____，即。

17．地球绕太阳运动称______转，其周期是______，地球绕地轴转动称为______转，其周期是______；月球绕地球运动的周期是______。

18．开普勒行星运动定律告诉我们：所有行星绕太阳运动的轨道都是_____，行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的_____，所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的_____的二次方的比值都相等．

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．在力学中，有的问题是根据物体的运动探究它受的力，有的问题则是根据物体所受的力推测它的运动。这一节的讨论属于哪一种情况？你能从过去学过的内容或做过的练习中各找出一个例子吗？

21．开普勒行星运动第三定律指出：“行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的二次方成正比，即，是一个对所有行星都相同的常量。”

(1)现将行星绕太阳运动简化为匀速圆周运动模型，已知引力常量为，太阳质量为，行星到太阳距离为，运行周期为。请结合万有引力定律和牛顿运动定律推导常量的表达式。

(2)小明在图书馆查阅资料了解到：“已知月球绕地球做圆周运动的半径为、周期为；“嫦娥四号”探月卫星绕月球做圆周运动的半径为、周期为，引力常量为。”，他认为，若不计周围其他天体的影响，根据开普勒第三定律，应该满足，请判断他的观点是否正确，并说明理由。

22．开普勒第三定律指出：所有行星轨道的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，其中a表示椭圆轨道半长轴，T表示公转周期，比值c是一个对所有行星都相同的常量。牛顿把该定律推广到宇宙中一切物体之间，提出了万有引力定律：

(1)开普勒第三定律对于轨迹为圆形和直线的运动依然适用。圆形轨迹可以认为中心天体在圆心处，半长轴为轨迹半径。直线轨迹可以看成无限扁的椭圆轨迹，此时中心天体在轨迹端点，半长轴为轨迹长度的。已知：某可视为质点的星球质量为M，引力常量为G。一物体与星球的距离为r。该物体在星球引力作用下运动，其他作用力忽略不计。

a.若物体绕星球作匀速圆周运动，请你推导该星球的引力系统中常量c的表达式；

b.若物体由静止开始做直线运动。求物体到达星球所经历的时间；

(2)万有引力和静电引力是自然界中典型的两种引力，库仑定律和万有引力定律均遵循“平方反比”规律，类比可知，带电粒子在电场中的运动也遵循开普勒第三定律。两个点电荷带电量分别为+Q和－Q，质量均为m，从相距为2l的两点由静止释放，在静电引力的作用下运动，其他作用力忽略不计。静电力常量为k。求两点电荷从开始释放到相遇的时间。

23．在开普勒的成功中，你认为哪一处（或哪几处）对你的影响最大？

参考答案：

1．B

2．B

3．C

4．D

5．C

6．B

7．C

8．C

9．A

10．B

11．C

12．A

13．A

14．B

15．C

16．     圆心     匀速圆周     轨道半径r     比值都相等

17．     公     1年     自     1天     1个月

18．     椭圆     面积     公转周期

19．

20．

这一节的讨论属于根据物体的运动探究它受的力。前一章平抛运动的研究属于已知受力探究它的运动。而圆周运动的研究属于根据物体的运动探究它的受力。

21．(1)；(2)不正确

22．(1)a.；b. ；(2)

23．

开普勒成功对我影响最大的是这个人有一颗积极向上的心，和永不放弃的坚持。例如：1601年第谷去世，开普勒继承了第谷遗留下来的观测资料， 从此，开普勒拥有了最丰富的宝藏并着手开发。第谷留下的资料中有关火星轨道的数据占了相当部分，开普勒发现，按照设计的圆轨道计算出来的火星位置与第谷的数据之间总有偏离，尽管其最大偏离只有8秒弧度，但他并没有忽视这小小的误差，他坚信第谷的观测是准确无误的，他从这个误差中敏锐地觉察到行星的轨道不是一个圆周，而且没有这样一个圆心——行星绕该点的运动是匀速的。用开普勒自己的说法：“由于这8秒的偏离引发了文学的全部革新。”开普勒大胆抛弃了束缚人们头脑两千多年来的天体作“匀速圆周运动”的观念，坚定地用第谷的数据去确定行星的运行轨道。