物理必修 第二册1 行星的运动优秀课堂检测

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行星的运动内容的考点：
1、天体运动的探索历程；
2、开普勒第一定律；
3、开普勒第二定律；
4、开普勒第三定律；
1、天体运动的探索历程
1．在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（ ）
A．牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体，物体就不会再落在地球上
B．英国物理学家牛顿利用“扭秤实验”首先较准确的测定了万有引力常量
C．伽利略用“月—地检验”证实了万有引力定律的正确性
D．德国天文学家开普勒对伽利略观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律
【答案】A
【详解】A．牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体，物体就不会再落在地球上，故A正确；
B．英国物理学家卡文迪什利用“卡文迪什扭秤”首先较准确的测定了万有引力常量，故B错误；
C．牛顿用“月—地检验“证实了万有引力定律的正确性，故C错误；
D．德国天文学家开普勒对他的导师——第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律，故D错误。
故选A。
2．地球的特殊性表现在（ ）
A．太阳系中唯一有高级智慧生物的行星
B．既有自转运动，又有公转运动
C．有昼夜更替现象
D．体积和质量在八大行星中最大
【答案】A
【详解】地球是一颗特殊的行星，它是目前人类发现的唯一存在生命的天体，这是地球所处的宇宙环境、地球本身的条件等多种因素决定的。
故选A。
3．关于“日心说”和“地心说”，下列说法正确的是（ ）
A．地球是宇宙的中心，是静止不动的
B．“太阳从东边升起，在西边落下”，这说明太阳绕地球转动，地球是不动的
C．如果认为地球是不动的（以地球为参考系），行星运动的描述变得简单
D．如果认为太阳是不动的（以太阳为参考系），则行星运动的描述变得简单
【答案】D
【详解】A．“地心说”认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，实际上地球是绕太阳公转的，故A错误；
B．“太阳从东边升起，在西边落下”，是以地球为参考系得出的结论，实际上是地球在自西向东的自转，故B错误；
CD．托勒密的地心学说可以解释行星的运行问题，但非常复杂，缺少简洁性，而以太阳为中心，许多问题都可以解决，对行星运动的描述也变得简单了，简洁性正是当时人们所追求的，哥白尼的日心说之所以能被当时人们所接受，正是因为这一点，故C错误，D正确。
故选D。
4．探索宇宙的奥秘，一直是人类孜孜不倦的追求。下列关于宇宙及星体运动的说法正确的是（ ）
A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其它行星都绕地球运动
B．太阳是静止不动的，地球和其它行星都绕太阳运动
C．地球是绕太阳运动的一颗行星
D．日心说是正确的，地心说是错误的
【答案】C
【详解】AC．地球不是宇宙的中心，地球是绕太阳运动的一颗行星，故A错误，C正确；
B．宇宙中没有绝对静止的物体，静止是相对的，故B错误；
D．地心说是错误的，日心说也是不正确的，太阳也不是宇宙的中心，故D错误。
故选C。
5．人类对天体运动的认识有着漫长艰难的过程，如日心说和地心说。下列说法不正确的是（ ）
A．地心说认为地球处于宇宙的中心静止不动，太阳、 月亮以及其他行星都绕地球运动
B．日心说认为太阳是宇宙的中心且静止不动，地球和其他行星都绕太阳运动
C．在天文学史上，虽然日心说最终战胜了地心说，但地心说更符合人们的直接经验
D．哥白尼经过长期观测和研究，提出了地心说，开普勒在总结前人大量观测资料的基础上，提出了日心说
【答案】D
【详解】A．地心说认为地球处于宇宙的中心静止不动，太阳、 月亮以及其他行星都绕地球运动，A正确；
B．日心说认为太阳是宇宙的中心且静止不动，地球和其他行星都绕太阳运动，B正确；
C．在天文学史上，虽然日心说最终战胜了地心说，但地心说更符合人们的直接经验。C正确；
D．托勒密提出的是地心说，哥白尼提出的是日心说，D项不正确。
选不正确的，故选D。
2、开普勒第一定律
6．下列有关天体运动的说法正确的是（ ）
A．绕太阳运行的行星，轨道半长轴越长，其公转的周期就越大
B．在月球绕地球运动中，中的T表示地球自转的周期
C．对于任意一个行星，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积不一定相等
D．若地球绕太阳运动的轨道半长轴为，周期为，月球绕地球运动轨道的半长轴为，周期为，则根据开普勒第三定律有：
【答案】A
【详解】A．由开普勒第三定律可知，所有的行星公转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，即
所以a越大，公转周期T越大，故A正确；
B．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，所以月球绕地球运动中的T表示月球的公转周期，故B错误；
C．根据开普勒第二定律，对于任意一个行星，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。故C错误；
D．地球绕太阳转动，而月球绕地球转动，二者不是同一中心天体，故对应的k不同，故D错误。
故选A。
7．关于开普勒定律，下列说法正确的是（ ）
A．开普勒定律是经过长时间连续不断的观察、推理总结出来的，未经过实际计算
B．开普勒第一定律表明，行星绕太阳运动的轨迹为圆，太阳处在圆心上
C．开普勒定律不仅适用于太阳系，对其他恒星系同样适用
D．开普勒第三定律中，k是一个在任何星系中都相等的常量
【答案】C
【详解】A．开普勒定律是根据长时间连续不断的、对行星位置观测记录的大量数据，进行计算分析后获得的结论，故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迹都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，故B错误；
C．开普勒定律不仅适用于太阳系，对其他恒星系同样适用，故C正确；
D．k是一个只与中心天体有关的常量，不同星系中心天体不一样，k不一样，故D错误。
故选C。
8．2022年9月11日晚，月亮与木星相伴出现在夜空，上演了星月争辉的浪漫天象。关于天体运动，下列说法正确的是（ ）

A．木星与月亮均绕地球转动
B．地球和木星绕太阳运动的半长轴立方与周期平方之比不相同
C．月亮绕地球和木星绕太阳的半长轴立方与周期平方之比不相同
D．木星运行的方向始终与它和太阳的连线垂直
【答案】C
【详解】A．木星绕太阳转动，月亮绕地球转动，故A错误；
B．地球和木星均绕太阳转动，根据开普勒第三定律，地球和木星绕太阳运动的半长轴立方与周期平方之比相同，故B错误；
C．木星绕太阳转动，月亮绕地球转动，两者中心天体不同，则月亮绕地球和木星绕太阳的半长轴立方与周期平方之比不相同，故C正确；
D．木星绕太阳沿椭圆轨道运动，则木星运行的方向不是始终与它和太阳的连线垂直，故D错误。
故选C。
9．关于行星的运动，下列说法正确的是（ ）
A．地球是宇宙的中心，其他行星体都绕地球运动
B．所有绕太阳运动行星的轨道都是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上
C．地球绕太阳转动时，在近日点的速度小于远日点的速度
D．太阳是静止不动的
【答案】B
【详解】A．地球不是宇宙的中心，根据开普勒第一定律，太阳处于椭圆的一个焦点上， 太阳系所有行星体都绕太阳运动，故A错误；
B．根据开普勒第一定律，所有绕太阳运动行星的轨道都是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上，故B正确；
C．根据开普勒第二定律，地球绕太阳转动时，在近日点的速度大于远日点的速度，故C错误；
D．太阳是运动的，故D错误。
故选B。
10．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．离太阳越近的行星运动周期越长
D．所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等
【答案】D
【详解】AB．由开普勒第一定律可得，所有行星都绕太阳做椭圆运动，且太阳处在所有椭圆的一个焦点上，并不是所有行星的轨道都相同，故AB错误；
C．由开普勒第三定律得，离太阳越近的行星的运动周期越短，故C错误；
D．由开普勒第三定律可得，所以行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，故D正确。
故选D。
3、开普勒第二定律
11．如图所示，一颗卫星绕地球做椭圆运动，运动周期为T，图中虚线为卫星的运动轨迹，A、B、C、D是轨迹上的四个位置，其中A距离地球最近，C距离地球最远。B点和D点是弧线ABC和ADC的中点，下列说法正确的是（ ）
A．卫星在A点的加速度最大B．卫星从A到D运动时间为
C．卫星从B经A到D的运动时间为D．卫星在C点的速度最大
【答案】A
【详解】A．根据牛顿第二定律，有
可得在椭圆的各个点上产生的加速度为
因A点的距离最小，则A点的加速度最大，故A正确；
D．卫星绕地球做椭圆运动，类似于行星绕太阳运转，根据开普勒第二定律：行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，则知卫星与地球的连线在相等时间内扫过的面积相等，所以卫星在距离地球最近的A点速度最大，在距离地球最远的C点速度最小，故D错误；
B C．卫星在B、D两点的速度大小相等，根据椭圆运动的对称性可知
因为卫星在距离地球最近的A点速度最大，所以卫星从A到D运动时间小于，卫星从B经A到D的运动时间小于，故BC错误；
故选A。
12．2022年2月4日北京冬奥会开幕式以二十四节气为倒计时，最后定格于立春节气，惊艳全球，二十四节气代表着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置。从天体物理学可知，地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处如图所示的四个位置分别对应我国的四个节气，以下关于地球的运行正确的说法是（ ）
A．冬至时地球公转速度最小
B．从夏至到秋分的时间大于地球公转周期的四分之一
C．地球做匀速率椭圆轨道运动
D．地球绕太阳运行方向是顺时针方向
【答案】B
【详解】A．因为地球在近日点最快，远日点最慢，冬至时地球在近日点，所以冬至时地球公转速度最大，故A错误。
B．因为地球在近日点最快，远日点最慢，地球从夏至到秋分的时间大于地球公转的周期的四分之一，故B正确；
C．地球绕太阳做椭圆轨道运动，不是匀速率，地球在近日点最快，远日点最慢，故C错误；
D．一年四季的顺序是春夏秋冬，所以地球绕太阳运行方向（正对纸面）是逆时针方向，故D错误。
故选B。
13．2022年7月27日，国际小行星中心发布公告确认中科院紫金山天文台发现两颗近地小行星。如图所示，某颗小行星绕太阳依次从a→b→c→d→a运动。在轨道上这四个位置中，该行星运动速率最大的是（ ）

A．B．C．D．
【答案】A
【详解】根据开普勒第二定律可知行星和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，a点离太阳最近，相等时间内通过的弧长最长，速率最大。
故选A。
14．某人造地球卫星绕地球运动的椭圆轨道如图所示，和是椭圆轨道的两个焦点，卫星在A点的速率比在B点的速率小，则地球位于（ ）

A．位置B．位置C．A位置D．B位置
【答案】B
【详解】根据开普勒第二定律，对任意一个卫星来说，它与地球的连线在相等时间内扫过相等的面积，所以在近地点速度比远地点速度大；由于，所以B点为近地点，A点为远地点，则地球是位于。
故选B。
15．如图所示是火星绕太阳公转的轨道示意图，由a到b和由c到d过程，火星与太阳连线扫过的面积均为S，则火星（ ）

A．由a到b过程速度先减小后增大
B．由c到d过程速度一直增大
C．由a到b所用的时间等于由c到d所用的时间
D．由a到b所用的时间大于由c到d所用的时间
【答案】C
【详解】AB．设火星在近日点的线速度为，距离太阳的距离为，远日点的线速度为，距离太阳的距离为，根据开普勒第二定律，设在极短时间内，则有
可知
即近日点的线速度大于远日点的线速度，结合开普勒第二定律可知，火星从近日点向远日点运动的过程中，线速度在逐渐减小，从远日点向近日点运动的过程中，线速度逐渐增大，因此可知，火星由a到b过程速度先增大后减小，由c到d过程速度减小，故AB错误；
CD．根据开普勒第二定律，行星与中心天体的连线在相同时间内扫过的面积相等，而根据题意，由a到b和由c到d过程，火星与太阳连线扫过的面积均为S，则可知由a到b所用的时间等于由c到d所用的时间，故C正确，D错误。
故选C。
4、开普勒第三定律
16．一个小行星（质量为m＝1.00×1021 kg），它的轨道半径是地球绕太阳运动的轨道半径的2.77倍，则它绕太阳一周所需要的时间为（ ）
A．1年B．2.77年
C．2.772年D．2.77年
【答案】D
【详解】假设地球绕太阳运动的轨道半径为r0，则小行星绕太阳运动的轨道半径为r＝2.77r0，已知地球绕太阳运动的周期为T0＝1年，依据
可得
解得
故选D。
17．如图所示，卫星A绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r。卫星B的轨迹为椭圆，其远地点在卫星A的轨道上，近地点距地面的高度与地球半径相比，可忽略不计。已知地球半径为R，不考虑其他天体对卫星A、B的影响，则A、B的周期之比约为（ ）
A．B．C．D．
【答案】D
【详解】由开普勒第三定律可得
解得
故选D。
18．地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测下次飞近地球将在2061年。则根据开普勒行星运动定律计算哈雷彗星轨道的半长轴与地球公转半径的比值为（ ）
A．B．75
C．D．
【答案】C
【详解】根据题意可知，哈雷彗星的周期为
根据开普勒第三定律有
解得
故选C。
19．如图所示，2021年11月神舟十三号宇航员从“天宫号”出舱完成相关的太空作业。已知“天宫号”空间站绕地球的运行可视为匀速圆周运动，运行轨道半径为，周期约为1.5h；地球同步卫星轨道半径为，下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】设“天宫号”空间站的环绕周期为，地球同步卫星的环绕周期为，根据开普勒第三定律可得
解得
故选C。
20．百武彗星是人类第一次探测到发射X射线的彗星，它的近日点仅0.1AU，周期很长（200年以上）。已知地球的轨道半径为1AU，只考虑行星与太阳间的作用力，说法正确的是（ ）
A．百武彗星在近日点的速度比在远日点的速度小
B．百武彗星轨道的半长轴大于地球的轨道半径
C．太阳处在百武彗星椭圆轨道的中心点上
D．在远离太阳的过程中，百武彗星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大
【答案】B
【详解】A．由开普勒第二定律可知百武彗星在近日点的速度比在远日点的速度大，故A错误；
B．根据开普勒第三定律
由于百武彗星轨道的周期大于地球公转周期，所以百武彗星轨道的半长轴大于地球的轨道半径，故B正确；
C．太阳处在百武彗星椭圆轨道的焦点上，故C错误；
D．由开普勒第二定律可知在远离太阳的过程中，百武彗星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积不变，故D错误。
故选B。
多选题
21．如图所示为“天问一号”着陆火星前环绕火星运行的椭圆轨道，O点为火星所在位置，P点为近火点，Q点为远火点，MN为轨道的对称轴，已知OP=x、OQ=y，则“天问一号”（ ）

A．由P到N的时间小于由N到Q的时间
B．由P经N到Q的时间小于由Q经M到P的时间
C．在M、P两点的速度大小相等
D．在P、Q两点的速度大小之比为y：x
【答案】AD
【详解】A．由开普勒第二定律可知，“天问一号”离火星越近的位置速度越大，越远的位置速度越小，因此由P到N的时间小于由N到Q的时间，A正确；
B．由对称性可知，由P经N到Q的时间等于由Q经M到P的时间，B错误；
C． P点为近火点，M点到火星的距离大于P点到火星的距离，“天问一号”离火星越近的位置速度越大，因此在M、P两点的速度大小不相等，C错误；
D．由开普勒第二定律可得
整理解得
D正确。
故选AD。
22．如图，行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，下列说法中正确的是（ ）

A．太阳处在椭圆的一个焦点上
B．行星在近日点的速率大于在远日点的速率
C．行星从近日点到远日点的过程，引力对它做负功
D．不同的行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积都相等
【答案】ABC
【详解】A．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．根据面积定律可知，行星在近日点的速率大于在远日点的速率，故B正确；
C．行星绕太阳运动时，从近日点到远日点的过程，太阳对它的引力与其速度方向的夹角大于，太阳对它的引力做负功，故C正确；
D．开普勒第二定律的内容为：对于同一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，故D错误。
故选ABC。
23．北京冬奥会开幕式上，24节气倒计时惊艳全球，如图为地球沿椭圆轨道绕太阳运行时所处不同位置对应的节气。下列说法正确的是（ ）
A．地球由秋分位置运行到冬至位置的过程中，其速率逐渐减小
B．地球从冬至位置到春分位置的运行时间等于从春分位置到夏至位置的运行时间
C．太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上
D．若用r代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，，地球和火星绕太阳运行对应的k值相等
【答案】CD
【详解】A．根据开普勒第二定律可知，地球由秋分位置运行到冬至位置的过程中，其速率逐渐增大，故A错误；
B．地球经历春夏秋冬由图可知是逆时针方向运行，冬至为近日点，运行速度最大，夏至为远日点，运行速度最小；所以从冬至到春分的运行时间小于从春分到夏至的运行时间，故B错误；
C．根据开普勒第一定律可知，太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上，故C正确；
D．若用r代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，根据开普勒第三定律有
地球和火星绕太阳运行对应的k值相等，故D正确。
故选CD。
24．2021年2月10日，“天问一号”探测器成功进入环绕火星椭圆轨道，在椭圆轨道的近火点（接近火星表面）制动后顺利进入近火轨道，点为近火轨道上的另一点，点是椭圆轨道的远地点，椭圆轨道的半长轴等于圆形轨道的直径，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．探测器在点的速度最大
B．探测器在点与椭圆轨道上的点的加速度大小相等
C．探测器在椭圆轨道上点与点的速度之比为
D．探测器在椭圆轨道与圆轨道上的周期之比为
【答案】BC
【详解】A．根据开普勒第二定律可知探测器在远地点点的速度最小，A错误；
B．由
，
可知，探测器在椭圆轨道上的点与在圆轨道上的点的加速度大小相等，B正确；
C．设火星的半径为，探测器在椭圆轨道上点的速度大小为，在点的速度大小为，根据开普勒第二定律有
解得
C正确；
D．椭圆的半长轴，根据开普勒第三定律有
D错误。
故选BC。
25．有关开普勒关于行星运动的描述，下列说法中正确的是（ ）
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
【答案】ACD
【详解】ABD．由开普勒第一定律可知，行星分别沿不同的椭圆轨道绕太阳运动，太阳处于椭圆的一个焦点上，故AD正确，B错误；
C．由开普勒第三定律可知，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。
故选ACD。