高中物理沪科版 (2019)必修 第二册4.1 从托勒密到开普勒测试题

4.1从托勒密到开普勒基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．400年前，一位德国天文学家提出了行星运动的三大定律，揭开了行星运动的奥秘。这位天文学家是（　　）

A．哥白尼 B．第谷 C．托勒密 D．开普勒

2．要测定地球自转的真正周期，可选作参照物的天体是（　　）

A．月球 B．太阳 C．织女星 D．火星

3．2019年11月11日出现了难得一见的“水星凌日”现象。水星轨道在地球轨道内侧，某些特殊时刻，地球、水星、太阳会在一条直线上，这时从地球上可以看到水星就像一个小黑点一样在太阳表面缓慢移动，天文学称之为“水星凌日”。在地球上每经过年就会看到“水星凌日”现象。通过位于贵州的“中国天眼”FAST（目前世界上口径最大的单天线射电望远镜）观测水星与太阳的视角（观察者分别与水星、太阳的连线所夹的角）为，则的最大值为（　　）

A． B． C． D．

4．下列说法不正确的是（　　）

A．托勒密和哥白尼都建立了物理模型来分析行星运动，对后人产生了深远影响

B．第谷经过二十年观察，详细记录了行星的位置和时间

C．开普勒通过分析第谷的数据，得出了行星运动的规律

D．开普勒分析伽利略的实验数据，得出行星运动规律

5．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

6．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

7．下列说法中正确的选项是（）

A．波兰天文学家哥白尼在其所著的《天球运行论》中提出了“地心说”；

B．经典力学适用于微观、高速、强引力场等物体的运动；

C．牛顿通过扭秤实验精确测定了万有引力常量G；

D．德国天文学家开普勒在第谷长期对天体进行系统观测研究的基础上，发现了三大行星运动定律．

8．如图所示，火星和地球都在围绕太阳旋转，其运行轨道均为椭圆，根据开普勒定律可知（　　）

A．火星绕太阳运动过程中，速率不变

B．火星绕太阳运行一周的时间比地球的长

C．地球靠近太阳的过程中，运行速率将减小

D．火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

9．9月17日下午1：35神舟十二号载人飞船返回舱安全降落东风着陆场。在神舟十二号飞船和空间站分离之后，一般需要经过15圈左右的飞行来调整降落高度和降落，距离长达近70万公里，这一过程被叫做制动离轨阶段，高度会由400公里下降到100多公里，飞船会通过调姿、制动、减速等操作从原飞行轨道进入返回轨道。假设神舟十二号在离地面高度为h的圆轨道上运行的周期为T，并由此圆轨道经过调整进入近地点离地面高度为的椭圆轨道。则神舟十二号在此椭圆轨道的周期为（地球半径为，参考数据：；（　　）

A． B． C． D．

10．如图为“天问一号”从地球发射飞往火星的简化图形。轨道1为地球的公转轨道，轨道3为火星的公转轨道，椭圆轨道2为“天问一号”霍曼转移轨道。已知火星公转轨道半径约为地球公转轨道半径的1.5倍，则“天问一号”从地球公转轨道到达火星公转轨道需要的时间约为（　　）

A．0.3年 B．0.7年 C．1.1年 D．1.4年

11．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．火星轨道是椭圆，土星轨道是圆

B．土星比火星的公转周期大

C．火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

D．相同时间内，土星与太阳的连线扫过的面积等于火星与太阳的连线扫过的面积

12．地球公转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1.5天文单位，则火星公转的周期与地球公转的周期之比为（　　）

A． B． C． D．

13．如图所示是质量为m的地球绕质量为M的太阳运动情况的示意图，下述不正确的是（　　）

A．m与M的连线在相同时间内扫过面积相等

B．地球的轨道为椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上

C．m轨道半长轴R与其自转周期T的关系为：，其中k由m与M共同决定

D．m在B点的速度小于在A点的速度

14．如图所示，三个质点质量分别为，在c的万有引力作用下，在同一平面内绕c沿逆时针方向做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比为。从图示位置开始（a和b之间有一很小的锐角），在b运动两周的过程中，三点共线了（　　）

A．14次 B．24次 C．28次 D．32次

15．月球绕地球公转的轨道半径为R，周期为约27天。一颗人造地球卫星绕地球旋转的轨道半径为，则此卫星绕地球运行的周期最接近（　　）

A．1天 B．2天 C．4天 D．8天

二、填空题（共4题）

16．在我们观测到的超巨星、巨星、中型星、白矮星和中子星之中，与地球大小接近的是_______________，跟彗星内核大小接近的是______________，太阳属于其中的_______________。

17．如图所示，人造地球卫星在椭圆形轨道上运转，设a点为近地点，b点为远地点．卫星沿轨道做顺时针转动，卫星通过a点时的线速度____通过b点时的线速度（填＞、=或＜）．

18．木星的公转周期为12个地球年，设地球距太阳的距离为1个天文单位，那么木星距太阳的距离为_______个天文单位。

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．在开普勒的成功中，你认为哪一处（或哪几处）对你的影响最大？

21．太阳系八大行星轨道半长轴长度和运行周期的数据如表所示。利用这些数据验证开普勒第三定律，并尝试提出新的发现。

数据来源：《辞海》（第六版）

22．土星上空有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动。其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心距离分别为rA＝8.0×104km和rB＝1.2×105km。忽略所有岩石颗粒间的相互作用。（结果可用根式表示）

(1)求岩石颗粒A和B的线速度之比；

(2)求岩石颗粒A和B的周期之比。

23．如图所示，地球和某行星在同一轨道平面内绕太阳同向公转，均可视为匀速圆周运动．地球的公转轨道半径为R，公转周期为T．地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫地球对该行星的观察视角（简称视角）．已知该行星的最大视角为θ =π/6，当行星处于最大视角处时，是地球上天文爱好者观察该行星的最佳时期．求：

（1）该行星的公转周期T 行

（2）若某时刻该行星正处于最佳观察期(如图所示位置)，地球和行星均逆时钟转动,则到紧接着的下一次最佳观察期需经历的时间t．

参考答案：

1．D

2．C

3．A

4．D

5．B

6．A

7．D

8．B

9．A

10．B

11．B

12．D

13．C

14．C

15．C

16．     白矮星     中子星     中型星

17．＞

18．

19．

20．

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。

21．

据开普勒第三定律可得

对水星、金星、地球，代入数据分别可得，该比值分别为

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。

通过数据发现平均轨道半径越大，公转周期就越大，猜测角速度越小。

22．（1）；(2)

23．（1）；（2）