高中物理人教版 (2019)必修 第二册第七章 万有引力与宇宙航行1 行星的运动精品课后练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册第七章 万有引力与宇宙航行1 行星的运动精品课后练习题，共13页。试卷主要包含了0分），【答案】D，【答案】C，【答案】A等内容，欢迎下载使用。
 7.1行星的运动同步练习-高中物理人教版（新课标）必修二一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）关于天体的运动，下列说法正确的是A. 日心说是哥白尼提出的，观点是行星绕太阳做椭圆运动
B. 开普勒第一定律认为：行星绕太阳运动时太阳在轨道的中心
C. 中r代表轨道半长轴，T代表公转周期，比值k只与中心天体有关
D. 行星绕太阳运动时，所有行星都在同一轨道上2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在圆形轨道Ⅰ上做无动力圆周运动，然后打开发动机在A点进入椭圆轨道Ⅱ，之后立即关闭发动机，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示。关于航天飞机的运动，下列说法正确的是A. 在轨道Ⅱ上经过A点的速度大于经过B点的速度
B. 在轨道Ⅱ上经过A点的速度大于在轨道Ⅰ上经过A点的速度
C. 在轨道Ⅱ上的机械能等于在轨道Ⅰ上的机械能
D. 在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期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v、v，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. vv，v B. vv，v
C. vv，v D. vv，v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二次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两颗人造卫星A、B绕地球作圆周运动，周期之比为TT，则轨道半径之比和运动速率之比分别为   A. R R，v v B. R R，v v
C. R R，v v D. R R，v v有关开普勒关于行星运动的描述，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. 火星与木星它们轨道半长轴的立方与公转周期的平方之比相等
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行星绕太阳的运动可看做匀速圆周运动，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，其中的常量      A. 与行星的质量有关
B. 与行星绕太阳运动的轨道半径r有关
C. 与行星绕太阳运动的周期T有关
D. 只由太阳的质量决定2018年1月31号晚上，月亮女神上演152年一次的“月全食血月超级月亮蓝月”三景合一的天文奇观。超级月亮的首要条件是月亮距地球最近，月亮绕地球运动实际是椭圆轨道，距离地球的距离在近地点时为万千米，而位于远地点时，距离为万千米，两者相差达到，运行周期为天，那么以下说法正确的是A. 月球在远地点时绕行的线速度最大
B. 每次月球在近地点时，地球上同一位置的人都将看到月食
C. 有一种说法，月球的近地点越来离地球越远，如果一旦变成半径大小等于远地点距离万千米的圆轨道时，那么月球绕地球的周期将变大
D. 月球是地球的卫星，它在远地点时的机械能大于在近地点的机械能嫦娥四号探测器的成功发射标志我国开启了对月球探测的全新旅程。该探测器在月球表面着陆过程十分复杂，要经过一系列的轨道变换，其中就包括如图所示由圆形轨道2变轨为与之相切的椭圆轨道1。下列说法正确的是A. 嫦娥四号在椭圆轨道1上从远月点运动到近月点的过程中加速度减小
B. 嫦娥四号沿圆轨道2运行时加速度等于月球表面的重力加速度
C. 嫦娥四号在椭圆轨道1上运行的周期小于在圆轨道2上运行时的周期
D. 嫦娥四号轨道由圆变成椭圆必须点火加速，消耗燃料化学能用以增加机械能二、填空题（本大题共5小题，共20.0分）开普勒认为：所有的行星绕太阳运动的轨道都是____________，太阳处在____________；所有行星的轨道的____________的三次方跟公转____________的二次方的比值都相等，其表达式为____________。2003年10月15日，我国成功地发射了“神舟五号”载人飞船，经过21小时的太空飞行，返回舱于次日安全着陆。已知飞船在太空中运行的轨道是一个椭圆，椭圆的一个焦点是地球的球心，如图所示，飞船在飞行中是无动力飞行，只受到地球的万有引力作用，在飞船从轨道的A点沿箭头方向运行到B点的过程中，速度___________。假设某颗小行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，和是椭圆轨道的两个焦点，小行星在A点的速率比在B点的大，则太阳位于________。
古人认为天体的运动是最完美和谐的                    运动，后来          发现，行星绕太阳运动的轨道都是          ，太阳处在                    位置上。宇宙是由大量不同层次的星系等构成的：太阳系、地月系、宇宙、银河系按尺寸从小到大的数字排列顺序为：          。三、简答题（本大题共1小题，共3.0分）地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫做天文单位。用来量度太阳系内天体与太阳的距离。已知火星公转的轨道半径是天文单位，根据开普勒第三定律，火星公转的周期是多少个地球日？






 四、计算题（本大题共2小题，共20.0分）小型登月器连接在航天站上，一起绕月球做圆周运动，其轨道半径为月球半径的3倍。某时刻，航天站使登月器减速分离，登月器沿如图所示的椭圆轨道运行，在贴近月球表面的近月点可以实现登月。已知开普勒定律也适用于卫星绕行星运动，月球表面的重力加速度为g，月球半径为R，不考虑月球自转的影响。求登月器沿椭圆轨道运行的周期。






 某一飞船绕地球做半径为R的圆周运动，其周期为T。如果飞船要返回地面，可在轨道上某点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示。如果地球半径为，求飞船由A点运动到B点所需要的时间。
  







答案和解析1.【答案】C
 【解析】【分析】
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。开普勒第一定律是太阳系中的所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。开普勒第三定律中的公式，可知半长轴的三次方与公转周期的二次方成正比。
【解答】
A.哥白尼提出“日心说”，行星绕太阳做椭圆运动是开普勒提出的，故A错误；
B.开普勒提出行星绕太阳做椭圆运动，故B错误；
C.开普勒第三定律中的公式，且k是一个与行星无关的常量，与恒星的质量有关，故C正确；
D.行星绕太阳运动时，行星都在不同一轨道上运动，故D错误；
故选C。  2.【答案】D
 【解析】【分析】
根据开普勒第二定律分析航天飞机在轨道Ⅱ上经过A点与B点的速度大小。根据变轨原理分析在轨道Ⅱ上经过A点的速度与在轨道Ⅰ上经过A点的速度的大小，从而分析出飞机在两个轨道上机械能大小。根据开普勒第三定律分析周期关系。
解决本题的关键要理解航天飞机绕地球运动的规律。要注意向心力是物体做圆周运动所需要的力，要能根据变轨原理分析飞机在不同轨道的速度关系。
【解答】
A.根据开普勒第二定律知：在轨道Ⅱ上经过A点的速度小于经过B点的速度，故A错误。
B.卫星由轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，轨道半径减小，要做向心运动，在A点应减速，因此卫星在轨道Ⅱ上经过A的速度小于在轨道Ⅰ上经过A点的速度，故B错误。
C.根据能量守恒知，在轨道Ⅱ上的机械能小于在轨道Ⅰ上的机械能。故C错误。
D.由于轨道Ⅱ的半长轴小于轨道Ⅰ的轨道半径，根据开普勒第三定律知，飞机在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期，故D正确。
故选D。  3.【答案】B
 【解析】【分析】
根据开普勒第二定律分析卫星在近地点、远地点的速度大小。根据变轨原理，将近地点速度与卫星圆周运动的线速度比较，即可求解。
解决本题的关键要理解并掌握卫星变轨的原理，知道当万有引力小于所需要的向心力时，卫星做离心运动。
【解答】
根据开普勒第二定律有：。
若卫星绕地心做轨道半径为r的圆周运动时，线速度大小为，将卫星从半径为r的圆轨道变轨到图示的椭圆轨道，必须在近地点加速，所以有：。
故选：B。  4.【答案】C
 【解析】【分析】
本题主要考查开普勒定律，熟记理解开普勒的行星运动三定律是解题关键。
第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上；
第二定律：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；
第三定律：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。
【解答】
A.由开普勒第一定律轨道定律可知，太阳位于木星运行轨道的一个焦点上，A错误；
B.火星和木星绕太阳运行的轨道不同，运行速度的大小不可能始终相等，B错误；
C.根据开普勒第三定律周期定律知所有行星轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的平方的比值是一个常数，C正确；
D.对于某一个行星来说，其与太阳连线在相同的时间内扫过的面积相等，不同行星在相同的时间内扫过的面积不相等，D错误。
故选：C。  5.【答案】A
 【解析】【分析】根据开普勒第三定律，可求出半径关系，人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度表达式进行解答即可。 
本题关键抓住万有引力提供向心力，列式求解出线速度的表达式。【解答】根据开普勒第三定律：，故 ；人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，有

 
因而
解得
故 ，故A正确，BCD错误。
故选A。  6.【答案】B
 【解析】解：AB、第一定律的内容为：所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，太阳处于椭圆的一个焦点上，故A正确，B错误。
C、由第三定律：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。故C正确。
D、由第一定律知道所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，故D正确。
本题选不正确的，故选B。
熟记理解开普勒的行星运动三定律：
第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．
第二定律：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．
第三定律：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．其表达式
正确理解开普勒的行星运动三定律是解答本题的关键．
 7.【答案】C
 【解析】【分析】
熟记理解开普勒的行星运动三定律：
第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上；第二定律：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；第三定律：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；正确理解开普勒的行星运动三定律是解答本题的关键。
【解答】
A.根据开普勒第一定律的内容为：所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，太阳处于椭圆的一个焦点上，故A错误；
B.根据开普勒行星运动第二定律可知，木星和火星绕太阳运行速度的大小不是始终相等，离太阳较近点速度较大，较远点的速度较小，故B错误；
C.根据开普勒行星运动第三定律可知，火星与木星它们轨道半长轴的立方与公转周期的平方之比相等，故 C正确；
D.根据开普勒行星运动第二定律可知，相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积相等，但是不等于木星与太阳连线扫过面积，故D错误。
故选C。  8.【答案】D
 【解析】略
 9.【答案】C
 【解析】解：A、月球在远地点线速度最小，故A错误；
B、由于地球的自转，那么地球同一位置的人不一定都能看到月食，故B错误：
C、近地点变远，远地点不变，长半轴变大，根据开普勒定律可知周期变大，故C正确；
D、而卫星在同一轨道上不论是圆轨道还是椭围轨道机械能守恒，故D错误。
故选：C。
地月系统符合开普勒第二定律面积定律，即对于月球而言，月球和地球的连线在相等的时间内扫过相等的面积，据此分析线速度大小，结合功能关系分析机械能变化情况。
此题考查开普勒第二定律的理解和应用，知道只要万有引力做功，机械能守恒。
 10.【答案】C
 【解析】【分析】
根据万有引力定律可确定其在各轨道上运行时的加速度大小；在圆轨道运行时的万有引力小于在月球表面时的万有引力，加速度小于月球表面的重力加速度；根据开普勒定律可明确嫦娥四号的运动速度大小和周期；根据变轨的方法确定变轨时机械能的变化情况。
本题关键是明确“嫦娥四号”探测器的运动学规律和动力学规律，要能够根据牛顿第二定律和开普勒定律分析，从而明确变轨的基本问题。
【解答】
A.嫦娥四号在环月椭圆轨道上从远月点运动到近月点的过程中，根据公式可知，加速度增大，A错误；
B.在圆轨道运行时的万有引力小于在月球表面时的万有引力，加速度小于月球表面的重力加速度，B错误；
C.根据开普勒第三定律可知，圆轨道的半径大于椭圆轨道的半长轴，在圆轨道的运行周期大于在椭圆轨道的运行周期，C正确；
D.由圆轨道进入椭圆轨道必须制动减速，D错误。
故选C。  11.【答案】椭圆；椭圆的一个焦点上；半长轴；周期；
 【解析】【分析】
本题考查了开普勒第一、三定律，熟悉牛顿第一、第三定律是解题的关键。
直接根据开普勒第一、三定律内容填空即可。
【解答】
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；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，其表达式为。
故答案为：椭圆；椭圆的一个焦点上；半长轴；周期；。  12.【答案】变小
 【解析】略
 13.【答案】
 【解析】略
 14.【答案】匀速圆周，开普勒，椭圆，焦点。
 【解析】略
 15.【答案】
 【解析】【分析】
宇宙是由大量不同层次的星系等构成的，按从小到大的排列为：地月系  太阳系  银河系
太阳系。
根据天体的实际大小排列即可。
【解答】
宇宙是由大量不同层次的星系等构成的，按从小到大的排列为：地月系  太阳系  银河系
太阳系。
故答案为：  16.【答案】解：根据开普勒第三定律，有：
，
解得：
日。
答：火星公转的周期是671个地球日。
 【解析】开普勒第三定律，也称周期定律：是指绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星，其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量。
此题运用开普勒第三定律来求解，比用万有引力提供向心力的方法更简单，更方便。属于基础题。
 17.【答案】解：对航天站应用牛顿第二定律：

对月球表面的物体：
可解得航天站周期为：
对航天站和登月器应用开普勒第三定律：
联立可得沿椭圆轨道周期为：
答：登月器沿椭圆轨道运行的周期为。
 【解析】对航天飞机由万有引力提供向心力求出其周期，然后对登月器和航天站依据开普勒第三定律列出等式，联立即可求出。
该题考查了万有引力定律及圆周运动相关公式的直接应用，难度不大，属于中档题。
 18.【答案】解：飞船沿椭圆轨道返回地面，由题图可知，飞船由A点运动到B点所需要的时间刚好是沿图中整个椭圆运动周期的一半，椭圆轨道的半长轴为，设飞船沿椭圆轨道运动的周期为。  根据开普勒第三定律有  解得  所以飞船由A点运动到B点所需要的时间为
 【解析】根据开普勒第三定律，结合椭圆轨道半长轴的大小，求出飞船在椭圆轨道上的周期，从而求出飞船由A点到B点所需的时间。
由题目的描述，飞船由A点到B点所需的时间应是椭圆轨道的半个周期，关键掌握开普勒第三定律，并能灵活运用。