7.1行星的运动-2024-2025学年高一物理同步讲练（人教版2019必修第二册）

7.1 行星的运动 （1）了解人类对行星运动规律的认识历程，知道开普勒行星运动定律及其科学价值。 （2）知道行星绕太阳运动的原因，知道引力提供了行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力。 （3）认识到科学研究一般从最基本的观念开始，凭借对现象的观测、模型的构建以及模型与事实之间的相互作用，不断修正原有的观念和模型，使其逐步接近真实，获得物理规律。 （4）认识到相信自然的简单和谐是科学家研究的动力之一，尊重客观事实、坚持实事求是科学研究的基本态度和社会责任。 不同行星都在各自的轨道上绕太阳运行，行星运行的轨道有怎样的特点？行星绕太阳运行的周期与距离太阳的远近是否存在某种关系？ 知识点一 地心说和日心说 1．地心说 (1)内容：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动． (2)代表人物：托勒密． 2．日心说 (1)内容：太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动． (2)代表人物：哥白尼． 3．两种学说的局限性 它们都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动，而这和丹麦天文学家第谷的观测数据不符． 知识点二 开普勒行星运动定律 定律 内容 公式或图示 开普勒第一定律 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 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的时间内扫过相等的面积 开普勒第三定律 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等 公式：＝k，k是一个与行星无关的常量 [例题1] （2024春•抚顺期末）下列关于行星绕太阳运动的描述正确的选项有（　　） A．太阳处于椭圆轨道的中心 B．所有行星在同一椭圆轨道上运动 C．行星运行周期的三次方与轨道的半长轴的二次方成正比 D．行星从远日点运动到近日点过程中速率逐渐增大 [例题2] （2024春•贵阳期末）已知地球的自转周期为T。某颗人造卫星环绕地球做匀速圆周运动的周期为8T。则该人造卫星的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径之比为（　　） A．2 B．4 C．8 D．16 [例题3] （2024春•浦东新区校级期末）下列关于行星绕太阳运动的描述正确的是（　　） A．太阳处于椭圆轨道的中心 B．所有行星在同一椭圆轨道上运动 C．轨道半长轴越短的行星周期越长 D．行星从近日点运动到远日点过程中速率逐渐减小 [例题4] （2024春•城关区校级期末）如图所示，火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．火星绕太阳运行过程中，速率不变 B．火星绕太阳运行一周的时间比地球的长 C．火星远离太阳过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大 D．地球靠近太阳的过程中，运行速率减小 [例题5] （2024春•朝阳区校级期末）如图所示，一卫星绕地球运动，图中虚线为卫星的运行轨迹，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，下列说法中正确的是（　　） A．卫星在A点的速度最大 B．卫星在B点的速度最大 C．卫星在C点的速度最大 D．卫星在D点的速度最大 [例题6] （2022春•阿拉善左旗校级期末）如右图所示，飞船沿半径为R的圆周围绕着地球运动，其运行周期为T．如果飞船沿椭圆轨道运行，直至要下落返回地面，可在轨道的某一点A处将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心O为焦点的椭圆轨道运动，轨道与地球表面相切于B点。求飞船由A点到B点的时间。（图中R0是地球半径） 1. （2024春•黄埔区校级期中）如图为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上位置的示意图，其中冬至时地球离太阳最近。地球公转线速度最大的节气是（　　） A．春分 B．夏至 C．秋分 D．冬至 2. （2024春•黄埔区校级期中）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椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上 C．开普勒第二定律表明，地球在近日点比火星在远日点更快 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 3. （2024•青羊区校级模拟）某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆，每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示，该行星与地球的公转半径比为（　　） A．（） B．（） C．（） D．（） 4. （2024春•崇川区期中）木星有4颗卫星是伽利略发现的，称为伽利略卫星，其中两颗卫星绕木星做圆周运动的周期之比为1：4，则这两颗卫星的轨道半径之比为（　　） A． B． C． D． 5. （2024春•海珠区校级期中）如图所示，八大行星沿椭圆轨道绕太阳公转，下列说法中正确的是（　　） A．太阳处在八大行星的椭圆轨道的一个公共焦点上 B．火星绕太阳运行过程中，速率不变 C．土星比地球的公转周期小 D．地球和土星分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等 6. （2024春•西湖区校级期中）北京冬奥会开幕式24节气倒计时惊艳全球，如图是地球沿椭圆轨道绕太阳运行所处不同位置对应的节气，下列说法正确的是（　　） A．夏至时地球的运行速度最大 B．从冬至到春分的运行时间为地球公转周期的 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a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，，则地球和火星对应的k值不同 7. （2024春•番禺区校级期中）关于开普勒行星运动定律，下列说法不正确的是（　　） A．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 B．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 C．表达式k，k与中心天体有关 D．表达式k，T代表行星运动的公转周期 8. （2024•广西模拟）我国酒泉卫星发射中心在2022年将“夸父一号”卫星送入半径为r1的晨昏轨道；2023年又将“星池一号A星”送入半径为r2的晨昏轨道（r1＞r2），“夸父一号”与“星池一号A星”在绕地球运行中，周期之比为（　　） A．1：1 B．r1：r2 C．： D． 9. （多选）（2024春•北碚区校级月考）如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星从P经过M、Q到N的运动过程中（　　） A．海王星运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比等于月球运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比 B．Q点的速率小于P点的速率 C．从P到M所用时间小于 D．从M到Q所用时间等于 10. （2023秋•南岗区校级期中）彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷算出某颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转轨道半径的18倍，并预言这颗彗星每隔一定时间就会出现。哈雷彗星最近出现的时间是1986年，请你根据开普勒第三定律估算，它下次飞近地球大约是在哪年？（） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 7.1 行星的运动 （1）了解人类对行星运动规律的认识历程，知道开普勒行星运动定律及其科学价值。 （2）知道行星绕太阳运动的原因，知道引力提供了行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力。 （3）认识到科学研究一般从最基本的观念开始，凭借对现象的观测、模型的构建以及模型与事实之间的相互作用，不断修正原有的观念和模型，使其逐步接近真实，获得物理规律。 （4）认识到相信自然的简单和谐是科学家研究的动力之一，尊重客观事实、坚持实事求是科学研究的基本态度和社会责任。 不同行星都在各自的轨道上绕太阳运行，行星运行的轨道有怎样的特点？行星绕太阳运行的周期与距离太阳的远近是否存在某种关系？ 知识点一 地心说和日心说 1．地心说 (1)内容：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动． (2)代表人物：托勒密． 2．日心说 (1)内容：太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动． (2)代表人物：哥白尼． 3．两种学说的局限性 它们都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动，而这和丹麦天文学家第谷的观测数据不符． 知识点二 开普勒行星运动定律 定律 内容 公式或图示 开普勒第一定律 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 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的时间内扫过相等的面积 开普勒第三定律 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等 公式：＝k，k是一个与行星无关的常量 [例题1] （2024春•抚顺期末）下列关于行星绕太阳运动的描述正确的选项有（　　） A．太阳处于椭圆轨道的中心 B．所有行星在同一椭圆轨道上运动 C．行星运行周期的三次方与轨道的半长轴的二次方成正比 D．行星从远日点运动到近日点过程中速率逐渐增大 【解答】解：A.太阳位于椭圆轨道的一个公共焦点上，不是位于椭圆轨道的中点，故A错误； B.所有行星的轨道都是椭圆，但不是位于同一个椭圆轨道上。故B错误； C.根据开普勒第三定律可知，即行星运行周期的二次方与轨道的半长轴的三次方成正比，故C错误； D.根据开普勒第二定律可知，行星从远日点运动到近日点过程中速率逐渐增大。故D正确。 故选：D。 [例题2] （2024春•贵阳期末）已知地球的自转周期为T。某颗人造卫星环绕地球做匀速圆周运动的周期为8T。则该人造卫星的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径之比为（　　） A．2 B．4 C．8 D．16 【解答】解：根据开普勒第三定律，有，解得，故ACD错误，B正确。 故选：B。 [例题3] （2024春•浦东新区校级期末）下列关于行星绕太阳运动的描述正确的是（　　） A．太阳处于椭圆轨道的中心 B．所有行星在同一椭圆轨道上运动 C．轨道半长轴越短的行星周期越长 D．行星从近日点运动到远日点过程中速率逐渐减小 【解答】解：A．绕太阳运动的所有行星的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆轨道的一个公共焦点上，不是位于椭圆轨道的中点，故A错误； B．绕太阳运动的所有行星的轨道都是椭圆，但不是位于同一个椭圆轨道上，故B错误； C．根据开普勒第三定律 可知轨道半长轴越短，行星周期越短，故C错误； D．行星从近日点运动到远日点过程中行星到太阳的距离逐渐增大，根据开普勒第二定律可知行星的速率逐渐减小，故D正确。 故选：D。 [例题4] （2024春•城关区校级期末）如图所示，火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．火星绕太阳运行过程中，速率不变 B．火星绕太阳运行一周的时间比地球的长 C．火星远离太阳过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大 D．地球靠近太阳的过程中，运行速率减小 【解答】解：ACD、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ACD错误； B、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B正确。 故选：B。 [例题5] （2024春•朝阳区校级期末）如图所示，一卫星绕地球运动，图中虚线为卫星的运行轨迹，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，下列说法中正确的是（　　） A．卫星在A点的速度最大 B．卫星在B点的速度最大 C．卫星在C点的速度最大 D．卫星在D点的速度最大 【解答】解：A点为近地点，C点为远地点，根据开普勒第二定律，A点速度最大，C点的速度最小。 故A正确，BCD错误。 故选：A。 [例题6] （2022春•阿拉善左旗校级期末）如右图所示，飞船沿半径为R的圆周围绕着地球运动，其运行周期为T．如果飞船沿椭圆轨道运行，直至要下落返回地面，可在轨道的某一点A处将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心O为焦点的椭圆轨道运动，轨道与地球表面相切于B点。求飞船由A点到B点的时间。（图中R0是地球半径） 【解答】解：设飞船的椭圆轨道的半长轴为a，由图可知， 设飞船沿椭圆轨道运行的周期为T′，由开普勒第三定律得：， 飞船从A到B的时间t， 由以上三式求解得t。 答：飞船由A点到B点的时间是。 1. （2024春•黄埔区校级期中）如图为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上位置的示意图，其中冬至时地球离太阳最近。地球公转线速度最大的节气是（　　） A．春分 B．夏至 C．秋分 D．冬至 【解答】解：根据开普勒第二定律，地球在近日点运动速度最大，即地球公转线速度最大的节气是冬至，故ABC错误，D正确。 故选：D。 2. （2024春•黄埔区校级期中）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椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上 C．开普勒第二定律表明，地球在近日点比火星在远日点更快 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 【解答】解：A、开普勒定律是开普勒依据第谷经长时间连续不断的观察、记录的数据，推理计算总结出来的，故A错误； B、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，这是开普勒第一定律，故B正确； C、开普勒第二定律中，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，在近日点速度比远日点大，故C错误； D、开普勒第三定律中，k是一个与中心天体质量有关的常量，故D错误。 故选：B。 3. （2024•青羊区校级模拟）某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆，每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示，该行星与地球的公转半径比为（　　） A．（） B．（） C．（） D．（） 【解答】解：由图可知行星的轨道半径大，那么由开普勒第三定律知其周期长。每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，说明从最初在日地连线的延长线上开始，每一年地球都在行星的前面比行星多转圆周的N分之一，N年后地球转了N圈，比行星多转1圈，即行星转了N﹣1圈，从而再次在日地连线的延长线上。所以行星的周期是年， 根据开普勒第三定律有：， 则（）。 故选：A。 4. （2024春•崇川区期中）木星有4颗卫星是伽利略发现的，称为伽利略卫星，其中两颗卫星绕木星做圆周运动的周期之比为1：4，则这两颗卫星的轨道半径之比为（　　） A． B． C． D． 【解答】解：两颗卫星绕木星做圆周运动，由开普勒第三定律可知，，得，故ABC错误，D正确； 故选：D。 5. （2024春•海珠区校级期中）如图所示，八大行星沿椭圆轨道绕太阳公转，下列说法中正确的是（　　） A．太阳处在八大行星的椭圆轨道的一个公共焦点上 B．火星绕太阳运行过程中，速率不变 C．土星比地球的公转周期小 D．地球和土星分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等 【解答】解：A．根据开普勒第一定律，太阳处在每颗行星的椭圆轨道的一个焦点上，故必然处在八大行星的椭圆轨道的一个公共焦点上，故A正确； B．火星绕太阳运行过程中，在离太阳较近的位置运行速率较大，在离太阳较远的位置运行速率较小，故B错误； C．由题图可知，土星轨道的半长轴比地球轨道的半长轴长，根据开普勒第三定律可知，土星比地球的公转周期大，故C错误； D．开普勒第二定律说的是同一颗行星与太阳连线在相等的时间内扫过的面积相等，由于地球和土星不是同一颗行星，所以二者分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积不相等，故D错误。 故选：A。 6. （2024春•西湖区校级期中）北京冬奥会开幕式24节气倒计时惊艳全球，如图是地球沿椭圆轨道绕太阳运行所处不同位置对应的节气，下列说法正确的是（　　） A．夏至时地球的运行速度最大 B．从冬至到春分的运行时间为地球公转周期的 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a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，，则地球和火星对应的k值不同 【解答】解：A．由开普勒第二定律可知，地球在远日点时速度最小，夏至时地球在远日点，所以运行速度最小，故A错误； B．四季把椭圆上的总路程四等分，但由开普勒第二定律可知从冬至到春分的运行速度大于春分到夏至的运行速度，故从冬至到春分的运行时间小于地球公转周期的，故B错误； C．地球和火星都是绕太阳运行的行星，由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a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，由开普勒第三定律可知，所有绕太阳运行的行星轨道半长轴的三次方与公转周期的平方的比值都相等，即 地球和火星都是绕太阳运行的行星对应的k值相同，故D错误； 故选：C。 7. （2024春•番禺区校级期中）关于开普勒行星运动定律，下列说法不正确的是（　　） A．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 B．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 C．表达式k，k与中心天体有关 D．表达式k，T代表行星运动的公转周期 【解答】解：A、根据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，故A正确； 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，但不同的行星扫过的面积不等，故B不正确； CD、根据开普勒第三定律可知，k，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，其中k与中心天体﹣﹣太阳有关，其中T表示行星公转的周期，故CD正确。 本题选不正确的，故选：B。 8. （2024•广西模拟）我国酒泉卫星发射中心在2022年将“夸父一号”卫星送入半径为r1的晨昏轨道；2023年又将“星池一号A星”送入半径为r2的晨昏轨道（r1＞r2），“夸父一号”与“星池一号A星”在绕地球运行中，周期之比为（　　） A．1：1 B．r1：r2 C．： D． 【解答】解：由开普勒第三定律 得周期之比为 故C正确，ABD错误。 故选：C。 9. （多选）（2024春•北碚区校级月考）如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星从P经过M、Q到N的运动过程中（　　） A．海王星运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比等于月球运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比 B．Q点的速率小于P点的速率 C．从P到M所用时间小于 D．从M到Q所用时间等于 【解答】解：A.根据开普勒第三定律的内容，海王星运行围绕的中心天体是太阳，而月球运行时围绕的中心天体是地球，中心天体不同，运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比就不同，故A错误； B.由开普勒第二定律（面积定律）知，海王星在Q点的速率小于P点的速率，故B正确； CD.因为海王星在PM段的速度大小大于MQ段的速度大小，则PM段的时间小于MQ段的时间，根据海王星轨道的对称性可知，海王星从P到M再到Q的运动时间等于从Q到N再到P的时间等于T0，所以海王星从P到M所用的时间小于，从M到Q所用的时间大于，故C正确，D错误； 故选：BC。 10. （2023秋•南岗区校级期中）彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷算出某颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转轨道半径的18倍，并预言这颗彗星每隔一定时间就会出现。哈雷彗星最近出现的时间是1986年，请你根据开普勒第三定律估算，它下次飞近地球大约是在哪年？（） 【解答】解：设彗星的周期为T1，地球的公转周期为T2，由开普勒第三定律k（常数）可知T≈76年。所以1986年+76年＝2062年．彗星下次飞近地球大约是2062年。 答：彗星下次飞近地球大约是在2062年。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$