人教版 (2019)必修 第二册1 行星的运动课堂教学课件ppt

7.1 行星的运动（解析版）

一、单选题（本大题共15小题）

1.[容易]物理学发展历程中，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. 开普勒 D. 伽利略

【答案】C

【解析】

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，且发现了行星的三大运动定律的科学家是开普勒。
【解答】
开普勒在第谷观测了天文数据的基础上，经过研究，发现了行星的三大运动定律，C正确，ABD错误。
故选C。
 

2.[容易]关于行星的运动，下列说法正确的是

A. 轨道的半长轴越长，自转周期越大
B. 轨道的半长轴越短，自转周期越大
C. 轨道的半长轴越长，公转周期越大
D. 轨道的半长轴越短，公转周期越大

【答案】C

【解析】

本题考查了开普勒行星运动定律，基础题，难度不大。
熟记理解开普勒的行星运动第三定律：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。
【解答】
 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，行星轨道的半长轴越长，公转周期就越长，而自转周期与之无关，故C正确，ABD错误。
故选C。
 

3.[容易]开普勒有关行星的三个定律被称为“中世纪科学与近代科学的分水岭”如图所示，下面说法正确的是

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. 在相等时间内，火星和太阳的连线扫过的面积与地球和太阳的连线扫过的面积相等
D. 火星绕太阳运行一周的时间比地球的长
 

【答案】D

【解析】

火星和地球都在围绕着太阳旋转，遵循开普勒行星运动定律，由开普勒三大定律分析．该题以地球和火星为例子考查开普勒定律，正确理解开普勒行星运动三定律是解答本题的关键。
【解答】
根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化，离太阳越近速率越大，所以地球靠近太阳的过程中，运行速率将增大，故ABC错误； 
D.根据开普勒第三定律：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，故D正确；
 故选：D。
 

4.[容易]关于天体运动，下列说法正确的是   

A. 在太阳系中，各行星都围绕太阳运动
B. 在太阳系中，各行星都围绕地球运动
C. 地心说的参考系是太阳
D. 日心说的参考系是地球

【答案】A

【解析】

本题主要考查开普勒第一定律，由开普勒第一定律，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．
【解答】
由开普勒第一定律，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．
地心说认为太阳及其它天体围绕地球运动，日心说认为太阳是银河系的中心，而不是地球，地球绕太阳转，
故A正确，BCD错误。
故选A。
 

5.[容易]某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，行星在A点的速率比在B点的大，则太阳是位于

A.  B. A C.  D. B

【答案】A

【解析】
本题考查了开普勒第二定律，再结合时间相等，面积相等，对应弧长求出平均速度。
开普勒第二定律的内容，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积；行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上．如果时间间隔相等，即，那么面积面积B，由此可知行星在远日点B的速率最小，在近日点A的速率最大。
【解答】
根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积．如果时间间隔相等，那么面积面积B，由此可知，
由于，所以A点为近日点，B点为远日点，则太阳是位于；
故A正确，BCD错误。
故选A。
 

6.[较易]两行星运行周期之比为，其运行轨道的半长轴之比为

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

根据开普勒第三定律得轨道半长轴R的三次方与运行周期T的平方之比为常数，即。
该题关键要掌握开普勒第三定律内容，轨道半长轴R的三次方与运行周期T的平方之比为常数，即，k与恒星质量有关。
【解答】
根据开普勒第三定律得轨道半长轴R的三次方与运行周期T的平方之比为常数，即
两行星的运转周期之比为1：8，
所以它们椭圆轨道的半长轴之比为
故选C。
 

7.[较易]对于开普勒第三定律，下列说法正确的是

A. k与成正比
B. k与成反比
C. k只与中心天体的体积有关
D. 该定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动

【答案】D

【解析】

解：ABC、k是由中心星体的质量决定的常数，不同的中心天体k值不同，与行星或卫星的轨道半径和公转周期无关，故ABC错误；
D、开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，只不过k值不同，故D正确。
故选：D。

本题考查了对开普勒第三定律的理解，开普勒运动定律不仅适用于椭圆运动，也适用于圆周运动，不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。式中的k是与中心星体的质量有关的。
 

8.[较易]开普勒行星运动定律是我们学习、研究天体运动的基础，下面关于开普勒三定律理解错误的是

A. 由开普勒第一定律知，行星绕太阳运动的轨道不是标准的圆形
B. 由开普勒第一定律知，太阳处在绕它运动的行星轨道的焦点上
C. 由开普勒第二定律知，一个行星从远日点向近日点运动的速度是逐渐减小的
D. 由开普勒第三定律知，地球与火星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值相等

【答案】C

【解析】

本题考查了开普勒三大定律的理解，熟悉并理解开普勒三大定律是解题的关键。
【解答】
由开普勒第一定律知，行星绕太阳运动的轨道是椭圆，太阳位于所有椭圆轨道的公共焦点上，故AB正确；
C.由开普勒第二定律知，一个行星从远日点向近日点运动的速度是逐渐增大的，故C错误；
D.由开普勒第三定律知，地球与火星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值相等，故D正确。
由于本题选错误的，故选C。
 

9.[较易]开普勒行星运动定律为万有引力定律的发现奠定了基础，根据开普勒定律，以下说法中正确的是

A. 开普勒定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕地球的运动
B. 若某一人造地球卫星的轨道是椭圆，则地球处在该椭圆的一个焦点上
C. 开普勒第三定律中的k值，不仅与中心天体有关，还与绕中心天体运动的行星有关
D. 在探究太阳对行星的引力规律时，得到了开普勒第三定律，它是可以在实验室中得到证明

【答案】B

【解析】

本题考查了开普勒行星运动定律，熟练掌握开普勒三大定律的内容即可解答。
开普勒定律，也叫“行星运动定律”，是行星绕太阳运动的三定律，具体内容为：行星沿椭圆轨道运动，而太阳则位于椭圆轨道的二个焦点之一；在相同时间内，半径向量所扫过的面积是相等的；二个行星绕太阳运动的轨道的周期时间平方之比等于二个轨道与太阳的平均距离的立方之比。
【解答】
A.理论和实践证明，开普勒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，故A错误；
B.根据开普勒第一定律可知，若某一人造地球卫星的轨道是椭圆，则地球处在该椭圆的一个焦点上，故B正确；
C.k值和中心天体的质量有关，与环绕天体无关，故C错误；
D.开普勒第三定律是无法在实验室中得到验证的．它是开普勒在研究天文学家第谷的行星观测记录资料发现的，D错误。
故选B。
 

10.[较易]木星自转周期约10个小时，质量约为地球质量的318倍，赤道半径约为地球半径的倍下列说法正确的是

A. 木星上的“一天”比地球长
B. 木星上的“一年”比地球长
C. 木星表面的重力加速度小于地球表面加速度
D. 地球、木星分别与太阳中心连线在相等时间内扫过的面积相等

【答案】B

【解析】

本题考查了万有引力定律的应用，要掌握万有引力提供向心力，并能够根据题意选择不同的向心力的表达式。
根据重力等于万有引力，可以求得星球表面的重力加速度之比；根据万有引力提供向心力即可得出万有引力与向心力的关系式，解出线速度、周期与轨道半径大小的关系；根据开普勒第二定律分析。

【解答】
A.地球自转周期为24h，即地球的一天为24h，故木星上的“一天”比地球短，故A错误；
B.根据万有引力提供向心力，可得周期表达式，由于木星的公转半径大于地球的公转半径，故木星的公转周期大于地球的公转周期，故B正确；
C.根据星球表面物体的重力等于万有引力，有，得，故C错误；
D.根据开普勒第二定律可知，同一行星在相同时间内与太阳的连线扫过的面积相等，地球和木星是不同的行星，故D错误。
故选B。

11.[较易]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.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

由题得到卫星P与Q的轨道半径之比，由开普勒第三定律求周期之比。
本题中已知两个卫星的轨道半径之间的关系，可以由开普勒第三定律快速解答，也可以由万有引力定律提供向心力求出周期与半径之间的关系后再进行判断。
【解答】
根据题意可得P与Q的轨道半径之比为：
根据开普勒第三定律有：
得：
可得周期之比为： ：：1
故C正确，ABD错误。
故选C。
 

12.[较易]太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，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象中正确的是

A.  B.
C.  D.

【答案】D

【解析】

开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等。本题关键是记住开普勒第三定律，开普勒三定律反映了行星运动的规律，同样适用与其他系统。
【解析】
太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同，根据开普勒第三定律，有：可知，故ABC错误，D正确。
故选D。
 

13.[一般]如图所示，某卫星绕一行星沿椭圆轨道逆时针运动．图示中bd为长轴，、两个面积大小相等．则在一个运行周期内   

A. 行星可以不在椭圆的焦点上
B. 从b到d卫星的动能先减小后增大
C. 卫星从d到a的运行时间等于从b到c的运行时间
D. 卫星在a点的加速度小于在c点的加速度

【答案】C

【解析】本题考查了开普勒行星定律和万有引力定律，只要灵活运用即可完成，属于简单题目。
A.根据开普勒第一定律该行星一定在卫星椭圆轨道的焦点上，故A错误；
B.从b到d卫星速度一直是减小的所以动能一直减小故B错误； 
C.根据开普勒第二定律的外推也适用于卫星绕行星的运动可得出卫星从d到a的运行时间等于从b到c的运行时间，故 C正确；
D.卫星在a点受到的万有引力大于在c点的万有引力，根据牛顿第二定律可得卫星在a点的加速度大于在c点的加速度，故D错误。
故选C。
 

14.[一般]地球在绕太阳转动的同时，本身绕地轴在自转，形成了春、夏、秋、冬四个季节，则下面说法正确的是

A. 春分时地球公转速率最小 B. 夏至时地球公转速率最小
C. 秋分时地球公转速率最小 D. 冬至时地球公转速率最小

【答案】B

【解析】

解：在地球公转的过程中，夏至时地球到太阳之间的距离最大，冬至时地球到太阳之间的距离最小，根据开普勒第二定律，地球在相同的时间内扫过的面积相同，所以夏至时地球公转速率最小，冬至时地球公转速率最大．故ACD错误，B正确．
故选：B
根据四个不同时令时，地球到太阳之间的距离不同，结合开普勒第二定律即可求出．
该题考查开普勒第二定律，解答的关键是必须要知道夏至时地球到太阳之间的距离最大，冬至时地球到太阳之间的距离最小．
 

15.[较难]行星冲日是指太阳系内某一地球公转轨道以外的行星于绕日公转过程中运行到与地球、太阳成一直线的状态，而地球恰好位于太阳和外行星之间的一种天文现象。设某行星和地球绕太阳公转的轨道在同一平面内且均可视为质点，地球轨道半径与行星轨道半径之比为，则该行星发生冲日现象的时间间隔的年数是     

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

每过N年，行星运行到日地连线上，知每经过N年，地球运行的圈数比行星多一圈，结合行星和地球的周期之比，通过开普勒第三定律由它们的公转半径之比即可求出行星发生相邻两次冲日现象的时间间隔N。

本题考查了开普勒行星运动定律、万有引力定律和向心力，解答此题的关键由题意分析得出每过N年地球比行星多围绕太阳转一圈，由此求出行星的周期，再由开普勒第三定律求解即可。

【解答】

根据开普勒第三定律得：；可知，即，由于行星的公转半径大，所以行星的公转周期比地球的大，则角速度较小。
设经过时间t，行星再次运行到日地连线上，则，所以：；而地球公转周期年所以：年，故B正确，ACD错误。

故选B。

二、综合题（本大题共1小题）

16.[一般]下表给出了太阳系八大行星平均轨道半径和公转周期的数值，请你设法利用这些数据验证开普勒第三定律。

【答案】

解：根据开普勒第三定律的内容分析：行星绕太阳做椭圆轨道运行，其椭圆轨道半长轴的三次方与公转周期的平方之比是常量。
计算各个行星的半长轴平均轨道半径三次方与公转周期平方的比值：
水星：
金星：
地球：

在误差允许的范围内，太阳系八大行星平均轨道半径的三次方和公转周期的平方之比为常量。即验证了开普勒第三定律。
答：见解析。

【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公转周期的平方之比是一个常量。
分析表格数据验证开普勒第三定律。
此题考查了开普勒第三定律的应用，解题的关键是根据开普勒第三定律直接列式求解，记住公式即可。