2025届高三物理中等生一轮复习考点专题进阶基础篇考点48开普勒定律的理解和应用

目录 考点48　开普勒定律的理解和应用 1 【天体运动的探索过程】 1 【开普勒第一定律的理解】 1 【开普勒第二定律的应用】 2 【开普勒第三定律的应用】 3 考点48　开普勒定律的理解和应用　 【天体运动的探索过程】 1.自古以来，天体运动一直吸引着人类孜孜不倦地探索关于天体运动研究的内容及物理学史，以下描述正确的是(    ) A. 根据开普勒第二定律，不同行星与太阳的连线在相等时间内扫过相等面积 B. 根据万有引力定律表达式，当两物体距离趋近于时，其引力无穷大 C. 牛顿通过“月地检验”，发现了月球受到的引力与地面上的重力是不同性质的力 D. 卡文迪许设计扭秤实验装置，借助实验放大法，比较准确地测出了引力常量 2.人类对天体运动规律的认识，经历了曲折而又闪烁智慧的漫长过程，下列说法正确的是(    ) A. 开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了开普勒行星运动定律 B. 哥白尼提出的“日心说”准确的解释了行星绕太阳运动的规律 C. 牛顿得出了万有引力定律，并推导出了比例系数的大小 D. 利用万有引力定律计算出天王星的轨道，是牛顿引力理论的伟大胜利 【开普勒第一定律的理解】 3.下列说法中正确的是(    ) A. 牛顿通过对第谷大量观测数据的深入研究，得出行星绕太阳运动的轨道是椭圆的结论，因此被称为“天空的立法者” B. 太阳系中的所有行星有不同的轨道焦点 C. 天王星是运用万有引力定律经过大量计算以后发现的 D. 卡文迪许测出万有引力常量，不仅用实验证明了万有引力的存在，更使得万有引力有了实用价值，并由此计算了地球的质量，被称为“称量地球的人” 4.视力超好但数学能力较差的丹麦天文学家第谷临终之际，将他观测记录的行星运动数据无私交给他的学生兼助手，数学能力很强的德国天文学家开普勒，开普勒利用这些数据通过数学推理，终于发现了行星运动的规律，史称开普勒是行星运动的第一位立法者，他发现的规律就是开普勒行星运动定律。行星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行公转，根据开普勒行星运动定律可知，下列说法不正确的是(    ) A. 所有行星公转轨道的一个焦点是重合的，太阳就处在这个重合的焦点上 B. 在相等的时间内，各行星与太阳连线扫过的面积相等 C. 火星、木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方 D. 行星公转的速率都随时间发生周期性变化，行星距太阳最近时速率最大，距太阳最远时速率最小 【开普勒第二定律的应用】 5.如图所示，哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，加速度大小为；在远日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，加速度大小为，则 A. B. C. D. 6.如图，地球在椭圆轨道上运动，太阳位于椭圆的一个焦点上。、、、是地球运动轨道上的四个位置，其中距离太阳最近，距离太阳最远；和点是弧线和的中点。则地球绕太阳(    ) A. 做匀速率的曲线运动 B. 经过点时的加速度最小 C. 从经运动到的时间小于从经运动到的时间 D. 从经运动到的时间大于从经运动到的时间 【开普勒第三定律的应用】 7、火星绕太阳的公转周期约是金星绕太阳的公转周期的3倍，则火星轨道半径与金星轨道半径之比约为（　　） A.2∶1　 B.3∶1 C.6∶1　 D.9∶1 8.为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星，其轨道半径约为地球半径的倍；另一地球卫星的轨道半径约为地球半径的倍。与的周期之比约为(    ) A. B. C. D. 9.如图所示，为将沿椭圆轨道Ⅰ运动的飞行器变轨到圆轨道Ⅱ上做匀速圆周运动，可在点沿图示箭头方向喷射气体实现已知椭圆轨道的长轴是圆轨道半径的倍飞行器(    ) A. 在轨道Ⅰ上从点到点，机械能逐渐增大 B. 在轨道Ⅱ上运行速度小于在轨道Ⅰ上经过点速度 C. 在轨道Ⅱ上运行周期大于在轨道Ⅰ上运行周期 D. 在轨道Ⅱ上运行加速度小于在轨道Ⅰ上经过点加速度 学科网（北京）股份有限公司 $$ 目录 考点48　开普勒定律的理解和应用 1 【天体运动的探索过程】 1 【开普勒第一定律的理解】 2 【开普勒第二定律的应用】 3 【开普勒第三定律的应用】 5 考点48　开普勒定律的理解和应用　 【天体运动的探索过程】 1.自古以来，天体运动一直吸引着人类孜孜不倦地探索关于天体运动研究的内容及物理学史，以下描述正确的是(    ) A. 根据开普勒第二定律，不同行星与太阳的连线在相等时间内扫过相等面积 B. 根据万有引力定律表达式，当两物体距离趋近于时，其引力无穷大 C. 牛顿通过“月地检验”，发现了月球受到的引力与地面上的重力是不同性质的力 D. 卡文迪许设计扭秤实验装置，借助实验放大法，比较准确地测出了引力常量 【答案】D  【解答】 A、根据开普勒第二定律，同一行星与太阳的连线在相等时间内扫过相等面积，故A错误； B、当两物体距离趋近于时，两物体不能看作质点，万有引力计算公式不适用，故B错误； C、牛顿通过“月地检验”，发现了月球受到的引力与地面上的重力是相同性质的力，故C错误； D、卡文迪许设计扭秤实验装置，借助实验放大法，比较准确地测出了引力常量，故D正确。 2.人类对天体运动规律的认识，经历了曲折而又闪烁智慧的漫长过程，下列说法正确的是(    ) A. 开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了开普勒行星运动定律 B. 哥白尼提出的“日心说”准确的解释了行星绕太阳运动的规律 C. 牛顿得出了万有引力定律，并推导出了比例系数的大小 D. 利用万有引力定律计算出天王星的轨道，是牛顿引力理论的伟大胜利 【答案】A  【解答】 A.开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了开普勒行星运动定律，故A正确；  B.哥白尼提出的“日心说”，开普勒发现了行星绕太阳运动的规律，故B错误； C.牛顿得出了万有引力定律，卡文迪许测量出了比例系数的大小，故C错误；  D.海王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的，故D错误。 故选A。 【开普勒第一定律的理解】 3.下列说法中正确的是(    ) A. 牛顿通过对第谷大量观测数据的深入研究，得出行星绕太阳运动的轨道是椭圆的结论，因此被称为“天空的立法者” B. 太阳系中的所有行星有不同的轨道焦点 C. 天王星是运用万有引力定律经过大量计算以后发现的 D. 卡文迪许测出万有引力常量，不仅用实验证明了万有引力的存在，更使得万有引力有了实用价值，并由此计算了地球的质量，被称为“称量地球的人” 【答案】D  【解答】 A.得出行星运动规律的时开普勒，不是牛顿，A错误； B.由开普勒第一定律可知，太阳系中的所有行星的轨道焦点相同，都是太阳，B错误； C.由物理学史可知海王星是运用万有引力定律经过大量计算以后发现的，C错误； D.由物理学史可知卡文迪许测出万有引力常量，不仅用实验证明了万有引力的存在，更使得万有引力有了实用价值，并由此计算了地球的质量，被称为“称量地球的人”，D正确。 故选D。 4.视力超好但数学能力较差的丹麦天文学家第谷临终之际，将他观测记录的行星运动数据无私交给他的学生兼助手，数学能力很强的德国天文学家开普勒，开普勒利用这些数据通过数学推理，终于发现了行星运动的规律，史称开普勒是行星运动的第一位立法者，他发现的规律就是开普勒行星运动定律。行星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行公转，根据开普勒行星运动定律可知，下列说法不正确的是(    ) A. 所有行星公转轨道的一个焦点是重合的，太阳就处在这个重合的焦点上 B. 在相等的时间内，各行星与太阳连线扫过的面积相等 C. 火星、木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方 D. 行星公转的速率都随时间发生周期性变化，行星距太阳最近时速率最大，距太阳最远时速率最小 【答案】B  【解答】 A.根据开普勒第一定律，行星公转轨道都是椭圆，其中一个焦点是重合的，太阳就处在这个重合的焦点上，A正确； D.根据开普勒第二定律，行星公转的速率都随时间发生周期性变化，根据与太阳连线在相等时间内扫过的面积想的可知：行星距太阳最近时速率最大，距太阳最远时速率最小，D正确； C.根据开普勒第三定律，火星、木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方，C正确； B.根据开普勒第二定律，同一个行星与太阳连线在同一时间内扫过的面积相等，不同行星与太阳连线扫过的面积不相等，B错误。 本题选择不正确的，故选B。 【开普勒第二定律的应用】 5.如图所示，哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，加速度大小为；在远日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，加速度大小为，则 A. B. C. D. 【答案】A  【解析】由于哈雷彗星做的不是圆周运动，在近日点做离心运动，在远日点做近心运动，因此不能通过万有引力充当向心力计算其在近日点和远日点的线速度之比，需通过开普勒第二定律求解，设在极短时间内，在近日点和远日点哈雷彗星与太阳中心的连线扫过的面积相等，即有 可得 故 故A正确，B错误； 对近日点，根据牛顿第二定律有 对远日点，根据牛顿第二定律有 联立解得 故CD错误。 故选A。 6.如图，地球在椭圆轨道上运动，太阳位于椭圆的一个焦点上。、、、是地球运动轨道上的四个位置，其中距离太阳最近，距离太阳最远；和点是弧线和的中点。则地球绕太阳(    ) A. 做匀速率的曲线运动 B. 经过点时的加速度最小 C. 从经运动到的时间小于从经运动到的时间 D. 从经运动到的时间大于从经运动到的时间 【答案】C  【解答】 A、由开普勒第二定律，地球在近日点的速度大，在远日点的速度小，故A错误； B、根据公式得，可知点的加速度最大，故B错误； C、由可知，地球在近日点的速度大，远日点的速度小，所以从经运动到的时间小于从经运动到的时间，故C正确； D、由可知，从经运动到的时间等于从经运动到的时间，故D错误。 故选：。 【开普勒第三定律的应用】 7、火星绕太阳的公转周期约是金星绕太阳的公转周期的3倍，则火星轨道半径与金星轨道半径之比约为（　　） A.2∶1　 B.3∶1 C.6∶1　 D.9∶1 解析：A　根据开普勒第三定律得＝，解得＝＝≈2，故A正确。 8.为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星，其轨道半径约为地球半径的倍；另一地球卫星的轨道半径约为地球半径的倍。与的周期之比约为(    ) A. B. C. D. 【答案】C  【解答】 根据题意可得与的轨道半径之比为： 根据开普勒第三定律有： 得： 可得周期之比为： ：： 故C正确，ABD错误。 故选C。 9.如图所示，为将沿椭圆轨道Ⅰ运动的飞行器变轨到圆轨道Ⅱ上做匀速圆周运动，可在点沿图示箭头方向喷射气体实现已知椭圆轨道的长轴是圆轨道半径的倍飞行器(    ) A. 在轨道Ⅰ上从点到点，机械能逐渐增大 B. 在轨道Ⅱ上运行速度小于在轨道Ⅰ上经过点速度 C. 在轨道Ⅱ上运行周期大于在轨道Ⅰ上运行周期 D. 在轨道Ⅱ上运行加速度小于在轨道Ⅰ上经过点加速度 【答案】B  【解析】A、飞行器在轨道Ⅰ上从点到点过程中，只有万有引力做功，故机械能逐渐不变，选项错误； B、在轨道Ⅱ上运行时做匀速圆周运动，万有引力等于其做圆周运动的向心力，在轨道Ⅰ上经过点时，飞行器在做离心运动，万有引力小于其做圆周运动需要的向心力，故在轨道Ⅱ上运行速度小于在轨道Ⅰ上经过点速度，选项正确； C、设飞行器在轨道Ⅱ上运行时周期为，半径为，在轨道Ⅰ上运行时半长轴为，周期为，根据开普勒第三定律有，由于椭圆轨道的长轴是圆轨道半径的倍，故半长轴与圆轨道的半径相等，因此，即在轨道Ⅱ上运行周期等于在轨道Ⅰ上运行周期，选项错误； D、飞行器在飞轨道上运动时只受万有引力作用，故在同一点的加速度相同， 学科网（北京）股份有限公司 $$