7.1 行星运动（分层练习）-【教学无忧】2024-2025学年高一物理同步精品备课（人教版2019必修第二册）

本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，【【答案】】仅供参考 7.1 行星运动 基础题组 一、人类对行星运动规律的认识 1. (多选)人类对行星运动规律的认识有两种学说，下列说法正确的是(　　) A.地心说的代表人物是“托勒密” B.地心说的代表人物是“亚里士多德” C.日心说的代表人物是“开普勒” D.地心说和日心说都有其局限性 【答案】　AD 【解析】　地心说的代表人物是“托勒密”，日心说的代表人物是“哥白尼”，故A正确，B、C错误；地心说和日心说都有其局限性，故D正确。 二、开普勒定律 2. (教材P45图7.1－1改编)如图所示，焦点为F1和F2的椭圆表示火星绕太阳运行的轨道，已知火星运行到A点的速率比运行到B点的速率大，则根据开普勒定律可知，太阳应位于(　　) A.A处 B.B处 C.F1处 D.F2处 【答案】　D 【解析】　根据开普勒第一定律可知，太阳位于椭圆轨道的焦点位置；根据开普勒第二定律可知，距离太阳越近的位置速率越大，则太阳应位于F2位置，故D正确。 3. “天问一号”成功被火星捕获，成为火星的人造卫星。这也拉开了我国探索火星的序幕。结合开普勒行星运动定律，判断下列对火星的说法正确的是(　　) A.太阳位于火星运行轨道的中心 B.火星绕太阳运行速度的大小始终相等 C.火星和地球公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方 D.相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积 【答案】　C 【解析】　太阳位于火星运行椭圆轨道的一个焦点上，故A项错误；由于火星沿椭圆轨道绕太阳运行，火星绕太阳运行的速度大小在变化，故B项错误；根据开普勒第三定律可知，火星与地球公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方，故C项正确；相等时间内，火星与太阳连线扫过的面积不等于地球与太阳连线扫过的面积，故D项错误。 3、 开普勒定律的应用 4. (2024·上海卷)如图所示，太阳系中木星沿着椭圆轨道绕太阳运行，其中a、c为椭圆长轴上的两个端点，b、d为椭圆短轴上的两个端点。木星绕太阳的运行周期为T。某时刻木星沿逆时针绕过a点，从该时刻起，经过后，木星位于(　　) A.ab间 B.b点 C.bc间 D.c点 【答案】　C 【解析】　木星从a点经b点运动到c点的过程中，根据开普勒第二定律可知，该过程中木星的速度一直减小，则木星在ab段的平均速度大于在bc段的平均速度，又tac＝，所以tab<，tbc>，故从该时刻起，经过后，木星位于bc间，故C正确。 5 .(教材P48T1改编)地球公转轨道的半径在天文学上被作为长度单位，叫天文单位，用来度量太阳系内天体与太阳的距离。已知火星的公转轨道半径是1.5天文单位，那么，火星的公转周期大约是(　　) A.478天 B.548天 C.668天 D.821天 【答案】　C 【解析】　据题意，火星的公转轨道半径是地球公转轨道半径的1.5倍，地球绕太阳公转的周期是365天，据开普勒第三定律可得＝，解得火星的公转周期T2＝·T1＝×365天≈668天，故C正确，A、B、D错误。 能力提升 6. 月球运行轨道为如图所示的绕地球E运动的椭圆轨道，地球E位于椭圆的一个焦点上。轨道上标记了月球经过相等时间间隔(Δt＝，T为轨道周期)的位置。只考虑月球与地球间的相互作用，则下列说法正确的是(　　) A. 面积S1>S2 B. 月球在轨道A点的速度小于在B点的速度 C. T2＝Ca3，其中C为常数，a为椭圆半长轴 D. T2＝Cb2，其中C为常数，b为椭圆半短轴 【答案】C 【解析】由开普勒第二定律知，月球经过相等时间间隔与地球连线所扫过的面积相等，则S1＝S2，且可得从近地点到远地点的过程中速度在逐渐减小，所以月球在轨道A点的速度大于在B点的速度，故A、B错误；由开普勒第三定律知，月球绕地球运动的轨道半长轴的三次方与公转周期的平方成正比，故C正确，D错误。 7. 关于行星的运动，下列说法正确的是(　　) A. 关于行星的运动，早期有地心说与日心说之争，日心说理论是完美无缺的 B. 所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，且近日点速度小，远日点速度大 C. 开普勒第三定律＝k，式中k的值与中心天体的质量有关 D. 卫星围绕行星运动不满足开普勒第三定律 【答案】C 【解析】不论是日心说还是地心说，在研究行星运动时都是有局限性的，A错误；所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，且近日点速度大，远日点速度小，B错误；开普勒第三定律＝k，式中k的值与中心天体的质量有关，C正确；卫星围绕行星运动也满足开普勒第三定律，D错误。 8. (2023·北碚西南大学附中期末)如图所示，为地球沿椭圆轨道绕太阳运动过程中的五个位置，分别对应我国的五个节气，下列说法正确的是(　　) A. 夏至时地球公转的速度最大 B. 冬至到夏至，地球公转的速度逐渐减小 C. 从冬至到春分的时间大于地球公转周期的四分之一 D. 从冬至到春分的时间等于春分到夏至的时间 【答案】B 【解析】由题图可知，夏至时地球在远日点，公转速度最小，冬至在近日点，公转速度最大，则冬至到夏至，地球公转的速度逐渐减小，故A错误，B正确；由题图可知，从冬至到夏至的运动时间为地球公转周期的一半，由于离太阳越近，地球公转的速度越大，则从冬至到春分的时间小于地球公转周期的四分之一，从春分到夏至的时间大于地球公转周期的四分之一，故C、D错误。 9. (2023·如东高级中学月考)神舟十四号成功发射后，与空间站天和核心舱成功对接，航天员陈冬等顺利进入天和核心舱。已知地球半径为R，空间站在距离地面高度h＝处做匀速圆周运动，同步卫星距离地面高度为空间站高度的90倍，地球自转周期为T。则空间站绕地运行周期为(　　) A. T B. T C. T D. T 【答案】A 【解析】设同步卫星距地面的高度为H，空间站的周期为T0，则由开普勒第三定律有＝，可得T0＝，解得T0＝T。 10. 太阳系八大行星绕太阳运行的轨道可粗略地认为是圆，各行星的半径、日星距离和质量如下表所示： 从表中所列数据可以估算出天王星的公转周期最接近于(　　) A. 7 000年 B. 84年 C. 20年 D. 10年 【答案】B 【解析】根据开普勒第三定律＝k，可知＝，代入表中数据得T天≈84年，故B正确，A、C、D错误。 11. (2023·无锡统考期末)2021年2月，我国首次火星探测任务探测器“天问一号”成功进入周期为T的大椭圆环火轨道。14天后，“天问一号”成功实施近火制动，经过极轨转移轨道(图中未画出)，进入近火点高度为h、远火点高度为H、周期为T的火星停泊轨道。已知火星半径R，则大椭圆轨道半长轴为(　　) A. (h＋H) B. (h＋H＋2R) C. (H＋h) D. (H＋h＋2R) 【答案】B 【解析】根据开普勒第三定律可得＝，解得a＝(h＋H＋2R)。 12. 如图所示，行星m绕太阳M沿椭圆轨道运行，绕行方向为逆时针方向，A、B分别为近日点和远日点，C、D是轨道上到A、B距离相等的点，则下列说法正确的是(　　) A. 行星m从A点到C点的运行时间等于四分之一周期，从A到B做减速运动 B. 行星m从A点到C点的运行时间小于四分之一周期，从A至B做减速运动 C. 行星m从A点到C点的运行时间等于四分之一周期，从B到A做减速运动 D. 行星m从A点到C点的运行时间小于四分之一周期，从B到A做减速运动 【答案】B 【解析】根据开普勒第二定律可知，在近日点的速率较大，在远日点的速率较小，行星m从A点到B点运行速率逐渐减小，行星m从A点到C点运行的平均速率大于从C到B运行的平均速率，可知从A点到C点的运行时间小于四分之一周期．故选B. 12. 如图所示，A、B两颗卫星绕地球做匀速圆周运动，O为地心，在两卫星运行过程中，A、B连线和O、A连线的夹角最大为θ，则A、B两卫星(　　) A. 做圆周运动的周期之比为2 B. 做圆周运动的周期之比为 C. 与地心O连线在相等时间内扫过的面积之比为 D. 与地心O连线在相等时间内扫过的面积之比为 【答案】C 【解析】夹角最大时，OB与AB垂直，根据几何关系有rB＝rAsin θ，由开普勒第三定律可得＝，则＝，A、B错误；t时间内卫星与地心连线扫过的面积S＝·πr2，则＝·＝，C正确，D错误。 13. (2023·东莞市一中高一校考期末)地球同步卫星P与中国空间站Q均绕地球做匀速圆周运动，设它们与地球中心的连线在单位时间内扫过的面积分别为SP、SQ，已知中国空间站Q的运行周期约为90 min，则SP∶SQ约为(　　) A. 2∶1 B. ∶1 C. 2∶1 D. 1∶1 【答案】A 【解析】根据开普勒第三定律有 ＝，得同步卫星与空间站的运动半径之比为rP∶rQ＝4∶1，根据v＝，同步卫星与空间站的线速度之比为 vP∶vQ＝∶4，单位时间扫过的扇形面积为S＝vr，得SP∶SQ＝2∶1。 14. 太阳系有八大行星，八大行星离太阳的远近不同，绕太阳运行的周期也不相同。下列行星轨道半长轴与公转周期的关系图像中正确的是(　　) A. B. C. D. 【答案】D 【解析】由＝k知a3＝kT2，D项正确。 15. (2023·肇庆第一中学校考)中科院紫金山天文台发现一颗已飞掠地球的近地小行星。根据观测确定的轨道：近日点在水星轨道以内，远日点在木星轨道之外，小行星的半长轴远大于地球轨道半径，小于木星轨道半径。已知木星绕太阳公转的周期为11.86年，根据这些信息，可判断这颗小行星运动的周期最接近(　　) A. 60天 B. 1年 C. 7年 D. 16年 【答案】C 【解析】将太阳系中八大行星的运行轨道近似为圆轨道，小行星的半长轴大于地球绕太阳的轨道半径，小于木星绕太阳的轨道半径，根据开普勒第三定律，可知小行星的运动周期介于1年与11.86年之间。 16. (2023·广安市高一期末)天文单位是天文学中计量天体之间距离的一种单位，其数值取地球和太阳之间的平均距离。已知某彗星近日点距离太阳大约为5.2个天文单位，其周期为76年，只考虑太阳对其的引力，则其远日点距离太阳约为(≈4.2)(　　) A. 3个天文单位 B. 30个天文单位 C. 35个天文单位 D. 42个天文单位 【答案】B 【解析】设地球与太阳之间的距离为R，即1个天文单位，则彗星近日点距离太阳约5.2R，设远日点与太阳间距离为r远，根据开普勒第三定律＝k，对于地球和彗星有＝，其中T1＝1年，T2＝76年，r＝，代入解得r远≈30R，即30个天文单位。 17. 地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆．已知哈雷彗星轨道的半长轴约等于地球公转轨道半径的18倍，由此可知(　　) A. 地球质量与哈雷彗星质量之比为18∶1 B. 地球的公转周期与哈雷彗星的公转周期之比为1∶ C. 由椭圆的对称性，哈雷彗星在近日点和远日点速率相等 D. 地球绕太阳转，月球绕地球转，它们的 是一样的 【答案】B 【解析】由于地球和哈雷彗星都围绕太阳公转，所以由万有引力和向心力公式，无法求出地球和哈雷彗星的质量，也无法求出它们的质量之比，故选项A错误；根据开普勒第三定律得： ＝ ，解得： ＝ ，故选项B正确；根据开普勒第二定律可知，哈雷彗星在近日点的速率大于在远日点的速率，故选项C错误；地球绕太阳转，月球绕地球转，它们的中心天体不同，则 是不一样的，故选项D错误． 18. 某宇宙飞船绕某个未知星球做圆周运动，在轨道半径为r1的圆轨道上运动时周期为T.随后飞船变轨到半径为r2的圆轨道上运动，则飞船变轨后飞船的周期为(　　) A. T B. T C. T D. T 【答案】D 【解析】由开普勒第三定律得 ＝ ，则T1＝ T. 19. 位于贵州的“中国天眼”500米口径球面射电望远镜(FAST)是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜，通过FAST可以测量地球与木星之间的距离．当FAST接收到来自木星的光线传播方向恰好与地球公转线速度方向相同时，测得地球与木星的距离是地球与太阳距离的k倍．若地球和木星绕太阳的运动均视为匀速圆周运动且轨道共面，则可知木星的公转周期为(　　) A. 年 B. 年 C. 年 D. 年 【答案】A 【解析】根据题意可知太阳、地球、木星的位置关系如图所示． 设地球的公转半径为R1，木星的公转半径为R2，测得地球与木星的距离是地球与太阳距离的k倍，则有 ＝ ＋(kR1)2＝(1＋k2)R12，由开普勒第三定律，有 ＝ ，由于地球公转周期为1年，则有T2＝ 年． 20. 假设“嫦娥五号”探测器在距月球表面H处的环月轨道Ⅰ上做匀速圆周运动时，其运行的周期为T.随后，“嫦娥五号”在该轨道上某点采取措施，使卫星降至椭圆轨道Ⅱ上，如图所示．若近月点接近月球表面，而H等于月球半径，忽略月球自转及地球对探测器的影响，则“嫦娥五号”在轨道Ⅱ上的运行周期为(　　) A. T B. T C. T D. T 【答案】C 【解析】在轨道Ⅰ上，轨道半径r1＝R＋H＝2R；在轨道Ⅱ上，半长轴a＝ ＝ R.根据开普勒第三定律，知 ＝ ，解得T1＝ T，故选项C正确，A、B、D错误． 【【答案】】第2页 总2页 第1页 共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，【【答案】】仅供参考 7.1 行星运动 基础题组 一、人类对行星运动规律的认识 1. (多选)人类对行星运动规律的认识有两种学说，下列说法正确的是(　　) A.地心说的代表人物是“托勒密” B.地心说的代表人物是“亚里士多德” C.日心说的代表人物是“开普勒” D.地心说和日心说都有其局限性 二、开普勒定律 2. (教材P45图7.1－1改编)如图所示，焦点为F1和F2的椭圆表示火星绕太阳运行的轨道，已知火星运行到A点的速率比运行到B点的速率大，则根据开普勒定律可知，太阳应位于(　　) A.A处 B.B处 C.F1处 D.F2处 3. “天问一号”成功被火星捕获，成为火星的人造卫星。这也拉开了我国探索火星的序幕。结合开普勒行星运动定律，判断下列对火星的说法正确的是(　　) A.太阳位于火星运行轨道的中心 B.火星绕太阳运行速度的大小始终相等 C.火星和地球公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方 D.相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积 3、 开普勒定律的应用 4. (2024·上海卷)如图所示，太阳系中木星沿着椭圆轨道绕太阳运行，其中a、c为椭圆长轴上的两个端点，b、d为椭圆短轴上的两个端点。木星绕太阳的运行周期为T。某时刻木星沿逆时针绕过a点，从该时刻起，经过后，木星位于(　　) A.ab间 B.b点 C.bc间 D.c点 5 .(教材P48T1改编)地球公转轨道的半径在天文学上被作为长度单位，叫天文单位，用来度量太阳系内天体与太阳的距离。已知火星的公转轨道半径是1.5天文单位，那么，火星的公转周期大约是(　　) A.478天 B.548天 C.668天 D.821天 能力提升 6. 月球运行轨道为如图所示的绕地球E运动的椭圆轨道，地球E位于椭圆的一个焦点上。轨道上标记了月球经过相等时间间隔(Δt＝，T为轨道周期)的位置。只考虑月球与地球间的相互作用，则下列说法正确的是(　　) A. 面积S1>S2 B. 月球在轨道A点的速度小于在B点的速度 C. T2＝Ca3，其中C为常数，a为椭圆半长轴 D. T2＝Cb2，其中C为常数，b为椭圆半短轴 7. 关于行星的运动，下列说法正确的是(　　) A. 关于行星的运动，早期有地心说与日心说之争，日心说理论是完美无缺的 B. 所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，且近日点速度小，远日点速度大 C. 开普勒第三定律＝k，式中k的值与中心天体的质量有关 D. 卫星围绕行星运动不满足开普勒第三定律 8. (2023·北碚西南大学附中期末)如图所示，为地球沿椭圆轨道绕太阳运动过程中的五个位置，分别对应我国的五个节气，下列说法正确的是(　　) A. 夏至时地球公转的速度最大 B. 冬至到夏至，地球公转的速度逐渐减小 C. 从冬至到春分的时间大于地球公转周期的四分之一 D. 从冬至到春分的时间等于春分到夏至的时间 9. (2023·如东高级中学月考)神舟十四号成功发射后，与空间站天和核心舱成功对接，航天员陈冬等顺利进入天和核心舱。已知地球半径为R，空间站在距离地面高度h＝处做匀速圆周运动，同步卫星距离地面高度为空间站高度的90倍，地球自转周期为T。则空间站绕地运行周期为(　　) A. T B. T C. T D. T 10. 太阳系八大行星绕太阳运行的轨道可粗略地认为是圆，各行星的半径、日星距离和质量如下表所示： 从表中所列数据可以估算出天王星的公转周期最接近于(　　) A. 7 000年 B. 84年 C. 20年 D. 10年 11. (2023·无锡统考期末)2021年2月，我国首次火星探测任务探测器“天问一号”成功进入周期为T的大椭圆环火轨道。14天后，“天问一号”成功实施近火制动，经过极轨转移轨道(图中未画出)，进入近火点高度为h、远火点高度为H、周期为T的火星停泊轨道。已知火星半径R，则大椭圆轨道半长轴为(　　) A. (h＋H) B. (h＋H＋2R) C. (H＋h) D. (H＋h＋2R) 12. 如图所示，行星m绕太阳M沿椭圆轨道运行，绕行方向为逆时针方向，A、B分别为近日点和远日点，C、D是轨道上到A、B距离相等的点，则下列说法正确的是(　　) A. 行星m从A点到C点的运行时间等于四分之一周期，从A到B做减速运动 B. 行星m从A点到C点的运行时间小于四分之一周期，从A至B做减速运动 C. 行星m从A点到C点的运行时间等于四分之一周期，从B到A做减速运动 D. 行星m从A点到C点的运行时间小于四分之一周期，从B到A做减速运动 12. 如图所示，A、B两颗卫星绕地球做匀速圆周运动，O为地心，在两卫星运行过程中，A、B连线和O、A连线的夹角最大为θ，则A、B两卫星(　　) A. 做圆周运动的周期之比为2 B. 做圆周运动的周期之比为 C. 与地心O连线在相等时间内扫过的面积之比为 D. 与地心O连线在相等时间内扫过的面积之比为 13. (2023·东莞市一中高一校考期末)地球同步卫星P与中国空间站Q均绕地球做匀速圆周运动，设它们与地球中心的连线在单位时间内扫过的面积分别为SP、SQ，已知中国空间站Q的运行周期约为90 min，则SP∶SQ约为(　　) A. 2∶1 B. ∶1 C. 2∶1 D. 1∶1 14. 太阳系有八大行星，八大行星离太阳的远近不同，绕太阳运行的周期也不相同。下列行星轨道半长轴与公转周期的关系图像中正确的是(　　) A. B. C. D. 15. (2023·肇庆第一中学校考)中科院紫金山天文台发现一颗已飞掠地球的近地小行星。根据观测确定的轨道：近日点在水星轨道以内，远日点在木星轨道之外，小行星的半长轴远大于地球轨道半径，小于木星轨道半径。已知木星绕太阳公转的周期为11.86年，根据这些信息，可判断这颗小行星运动的周期最接近(　　) A. 60天 B. 1年 C. 7年 D. 16年 16. (2023·广安市高一期末)天文单位是天文学中计量天体之间距离的一种单位，其数值取地球和太阳之间的平均距离。已知某彗星近日点距离太阳大约为5.2个天文单位，其周期为76年，只考虑太阳对其的引力，则其远日点距离太阳约为(≈4.2)(　　) A. 3个天文单位 B. 30个天文单位 C. 35个天文单位 D. 42个天文单位 17. 地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆．已知哈雷彗星轨道的半长轴约等于地球公转轨道半径的18倍，由此可知(　　) A. 地球质量与哈雷彗星质量之比为18∶1 B. 地球的公转周期与哈雷彗星的公转周期之比为1∶ C. 由椭圆的对称性，哈雷彗星在近日点和远日点速率相等 D. 地球绕太阳转，月球绕地球转，它们的 是一样的 18. 某宇宙飞船绕某个未知星球做圆周运动，在轨道半径为r1的圆轨道上运动时周期为T.随后飞船变轨到半径为r2的圆轨道上运动，则飞船变轨后飞船的周期为(　　) A. T B. T C. T D. T 19. 位于贵州的“中国天眼”500米口径球面射电望远镜(FAST)是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜，通过FAST可以测量地球与木星之间的距离．当FAST接收到来自木星的光线传播方向恰好与地球公转线速度方向相同时，测得地球与木星的距离是地球与太阳距离的k倍．若地球和木星绕太阳的运动均视为匀速圆周运动且轨道共面，则可知木星的公转周期为(　　) A. 年 B. 年 C. 年 D. 年 20. 假设“嫦娥五号”探测器在距月球表面H处的环月轨道Ⅰ上做匀速圆周运动时，其运行的周期为T.随后，“嫦娥五号”在该轨道上某点采取措施，使卫星降至椭圆轨道Ⅱ上，如图所示．若近月点接近月球表面，而H等于月球半径，忽略月球自转及地球对探测器的影响，则“嫦娥五号”在轨道Ⅱ上的运行周期为(　　) A. T B. T C. T D. T 【【答案】】第2页 总2页 第1页 共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$