7.1 行星的运动 同步练习-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

7.1行星的运动 一、单选题 1．下列说法不符合物理学史的是( ) A.牛顿对引力常量G进行了准确测定，并于1687年发表在《自然哲学的数学原理》中 B.英国物理学家卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值 C.牛顿做了月地检验，证明了地面物体所受引力和天体间引力遵循相同的规律 D.开普勒行星运动定律是开普勒在第谷留下的观测记录的基础上整理和研究出来的 2．下列哪一个是开普勒第二定律( ) A.力除以质量，等于加速度 B.动量的改变量，等于冲量 C.行星绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上 D.行星与太阳的连线，在相等的时间内，扫过的面积相等 3．关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是( ) A.第谷通过整理大量的天文观测数据得到行星运动定律 B.卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，测出了引力常量的数值 C.开普勒通过总结论证，总结出了万有引力定律 D.哥白尼提出了日心说并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律 4．下列有关万有引力定律的说法错误的是( ) A.由开普勒第三定律可知，地球与火星绕太阳公转轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值相等 B.开普勒根据第谷多年观测行星的运动数据，总结提出了行星运动的三大定律 C.牛顿在发现万有引力定律的过程中应用到了牛顿第二定律和牛顿第三定律 D.一个行星沿椭圆轨道绕太阳运动，从远日点向近日点运动的过程中，它的动能逐渐增大 5．开普勒第三定律的表达式为( ) A. B. C. 6．2019年10月28日发生了天王星冲日现象，即太阳、地球、天王星处于同一直线，此时是观察天王星的最佳时间。已知日地距离为，天王星和地球的公转周期分别为T和，则天王星与太阳的距离为( ) A. B. C. D. 7．开普勒研究火星轨道时，多次按行星绕太阳做匀速圆周运动的观点来计算的结果都与第谷的观测数据有所误差，据此推理出行星的运动并非匀速圆周运动，最终推理出了行星运动的三个定律。下列关于开普勒行星运动定律的说法正确的是( ) A.所有行星绕太阳运动的轨迹都是椭圆，且太阳处于椭圆的中心处 B.同一行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等 C.开普勒行星运动定律只适用于做椭圆运动的行星 D.开普勒行星运动定律的基础是地心说 8．下列说法正确的是( ) A.相同时间内，火星和太阳连线扫过的面积与地球和太阳连线扫过的面积相等 B.牛顿通过扭秤实验测定了引力常量G C.由万有引力定律可知，两物体相距无穷小时，两者间的万有引力趋于无穷大 D.所有绕同一中心天体运动的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都相等 9．水星因快速运动，欧洲古代称它为墨丘利（Mercury），意为古罗马神话中飞速奔跑的信使神。中国古称辰星，西汉《史记》的作者司马迁从实际观测发现辰星呈灰色，与五行学说联系在一起，以黑色属水，将其命名为水星，如图所示，水星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆。根据开普勒行星运动定律可知( ) A.太阳位于水星运行轨道的中心 B.水星绕太阳运行一周的时间比地球的短 C.水星靠近太阳的过程中，运行速率减小 D.水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 10．中国古代将火星称之为“荧惑”。已知火星距太阳约1.5天文单位，为地球到太阳距离的1.5倍。火星质量为，约为地球质量的10%。太阳质量。火星自转周期为24小时37分，与地球自转相似。地球公转周期约为365天。则火星公转周期是( ) A. B. C.671 d D.970 d 二、多选题 11．关于太阳系中各行星的运动，下列说法正确的是( ) A.太阳系中的各行星有一个共同的轨道焦点 B.行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直 C.行星在近日点的速率大于远日点的速率 D.离太阳“最远”的行星，绕太阳运动的公转周期最长 12．2023年7月10日，经国际天文学联合会小行星命名委员会批准，中国科学院紫金山天文台发现的国际编号为381323号的小行星被命名为“樊锦诗星”。如图所示，地球绕日运行近视为圆轨道，“樊锦诗星”绕日运行为椭圆轨道，其轨道半长轴为3.18天文单位（日地距离为1天文单位），远日点到太阳中心距离为4.86天文单位。下列说法正确的是( ) A.“樊锦诗星”绕太阳转动一圈，需要3.18年 B.“樊锦诗星”在近日点离太阳中心的距离为1.5天文单位 C.“樊锦诗星”在远日点的加速度与地球的加速度大小之比为 D.“樊锦诗星”、地球分别跟太阳中心的连线，在相等时间内扫过的面积相等 三、填空题 13．宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道上运动，若轨道半径是地球轨道半径的9倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是__________年。 14．太阳系中除了九大行星之外，还有许多围绕太阳运行的小行星，其中有一颗名叫“谷神”的小行星，质量为1．00×1021㎏，它运行的轨道半径是地球轨道半径的2．77倍，则它绕行太阳一周需要_________年。 四、计算题 15．2023年4月24日是第八个中国航天日，中国探月工程总设计师吴伟仁院士介绍，我国正在构建一个环月球的通信导航卫星星座，简单来说就是月球版的“北斗导航”系统。假设月球半径为R，月球的质量为M，引力常量为G。卫星在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动，到达轨道的A点处点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。求： （1）卫星在轨道Ⅰ绕月球运行的速度大小； （2）卫星在A点处点火前后，动能的变化情况； （3）卫星在轨道Ⅱ运动的周期与轨道Ⅲ圆周运动的周期之比。 参考答案 1．答案：A 解析：AB.英国物理学家卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值.故A不符合物理学史，符合题意，B不符合题意； C.牛顿做了月地检验，证明了地面物体所受引力和天体间引力遵循相同的规律，故C正确，但不符合题意； D.开普勒行星运动定律是开普勒在第谷留下的观测记录的基础上整理和研究出来的，故D正确，但不符合题意。 故选A。 2．答案：D 解析： 3．答案：B 解析：A.开普勒通过整理大量的天文观测数据得到行星运动规律，故A错误； B.卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，测出了引力常量的数值，故B正确； C.牛顿通过总结论证，总结出了万引力定律，并通过比较月球公转的周明，根据万有引力充当向心力，对万有引力定律进行了“月地检验”，故C错误； D.哥白尼提出了日心说，开普勒发现了行星沿椭圆轨道运行的规律，故D错误。 故选B。 4．答案：A 解析：A.由开普勒第三定律可知，地球与火星绕太阳公转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A错误； B.开普勒根据第谷多年观测行星的运动数据，总结提出了行星运动的三大定律，故B正确； C.牛顿在发现万有引力定律的思考中两个物体相互吸引，且曲线运动的合力和加速度的关系，运用了牛顿第二定律和牛顿第三定律，故C正确； D.一个行星沿椭圆轨道绕太阳运动，从远日点向近日点运动的过程中，只有万有引力做功，它的动能逐渐增大，而机械能不变，故D正确。 本题选择错误选项； 故选A。 5．答案：C 解析：开普勒第三定律的表达式为 故选C。 6．答案：A 解析：太阳是地球和天王星的中心天体，根据开普勒第三定律有，解得，故选A。 7．答案：B 解析：A.根据开普勒第一定律有，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，故A错误； B.根据开普勒第二定律可知，同一行星与太阳连线在相等的时间内扫过相等的面积，故B正确； C.开普勒行星运动定律即适用于做椭圆运动的行星也适用与绕天体做圆周运动的其他物体或行星，例如卫星绕行星的圆周运动，故C错误； D.开普勒行星运动定律是建立在哥白尼的日心说上的，故D错误。 故选B。 8．答案：D 解析：A.开普勒第二定律针对的是同一星球围绕中心天体旋转，相同时间内，扫过的面积相同。故相同时间内火星和太阳连线扫过的面积相同；相同时间内地球和太阳连线扫过的面积相同；但不能说二者相等。A错误； B.卡文迪许通过扭秤实验测定了引力常量G，B错误； C.两物体相距无穷小时，两物体不能看成质点，故万有引力定律不适用。C错误； D.由开普勒第三定律可知，所有绕同一中心天体运动的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都相等。D正确。 故选D。 9．答案：B 解析：根据开普勒第一定律，水星绕太阳运行的轨道是椭圆，太阳位于椭圆的焦点处，故A错误；水星绕太阳运行的半长轴小于地球绕太阳运行的半长轴，根据开普勒第三定律，可知水星绕太阳运行一周的时间比地球的短，故B正确；水星绕太阳运行的过程中，近日点速度最大，远日点速度最小，所以水星靠近太阳的过程中，运行速率增加，故C错误；根据开普勒第二定律可知，水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相等，故D错误。故选B。 10．答案：C 解析：火星与地球都绕着太阳做匀速圆周运动，由开普勒第三定律可得，已知地球公转周期，解得，C正确，ABD错误。 11．答案：ACD 解析：A.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正确； B.行星的运动方向为轨迹上某一点切线方向，不一定与它和太阳的连线垂直，故B错误； C.开普勒第二定律的内容为:对每一个行星而言，太阳与行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，可知行星绕太阳运动有近日点和远日点之分，近日点运动快，远日点运动慢，故C正确； D.根据开普勒第三定律，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成正比，故离太阳越远的行星绕太阳公转的周期越长，故D正确； 故选ACD。 12．答案：BC 解析： 13．答案：27 解析：宇宙飞船和地球绕太阳公转，根据开普勒第三定律可知 解得 14．答案：4.61 解析： 15．答案：（1）（2）见解析（3） 解析：（1）卫星在轨道Ⅰ绕月球运行，由万有引力提供向心力可得 解得卫星在轨道Ⅰ绕月球运行的速度大小为 （2）飞船在A点从轨道Ⅰ变轨进入椭圆轨道Ⅱ，需要在A点处点火减速做向心运动，则速度减小，动能减小。 （3）根据开普勒第三定律可得 可得卫星在轨道Ⅱ运动的周期与轨道Ⅲ圆周运动的周期之比为 学科网（北京）股份有限公司 $$