训练10 行星的运动(word练习)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理必修第二册同步练测（人教版2019）

训练十　行星的运动 1.关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是 （　　） A.第谷总结出了行星按照椭圆轨道运动的规律 B.开普勒在牛顿运动定律的基础上，导出了行星运动的规律 C.开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律 D.开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因 解析　开普勒在第谷观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，与牛顿运动定律无联系，选项A、B错误，C正确；开普勒总结出了行星运动的规律，但没有找出行星按照这些规律运动的原因，选项D错误。 答案　C 2.我国古代的天文学著作《甘石星经》中记载了金、木、水、火、土五大行星的运行情况及规律，即使与现在的观察结果来比对，仍然是相当准确的。关于五大行星的运行情况，下列说法正确的是(　　) A.均绕地球运行，做匀速圆周运动 B.均绕太阳运行，且到太阳的距离始终不变 C.均绕太阳运行，且运行轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上 D.均绕太阳运行，且运行轨道是椭圆，太阳位于椭圆的中心 解析　根据开普勒第一定律，可知行星绕太阳运行的轨道是椭圆，太阳不在椭圆的中心，而是在椭圆的一个焦点上，C正确。 答案　C 3.(多选)天文学家利用万有引力定律计算天王星位置的过程中，出现了一定的误差。他们猜测在天王星的轨道外，肯定有一颗没有发现的行星，该行星的引力不断地影响着天王星的运动。最终，科学家们通过计算“找”到了这颗遥远的行星——海王星。若海王星绕太阳逆时针运行的运动轨迹如图所示，图中AC为长轴，BD为短轴，若只考虑万有引力的作用，下列说法正确的是(　　) A.海王星在A点的速率大于在B点的速率 B.海王星在B点的加速度与在D点的加速度相同 C.海王星从A到B的过程中与太阳的连线在相同单位时间内扫过的面积比从B到C的大 D.海王星从C到D所用的时间大于从D到A的时间 解析　根据开普勒第二定律可知，海王星与太阳的连线在单位时间内扫过的面积相等，其离太阳越近，转动线速度越大，因为A点到太阳的距离小于B点到太阳的距离，故其在A点的速率大于在B点的速率，A正确；由题图可知，海王星在B、D两点与太阳的连线不在同一方向，故加速度的方向不同，B错误；由开普勒第二定律可知，海王星在绕太阳运行的过程中，其轨道与太阳连线在相同单位时间内扫过的面积均相等，C错误；由上述分析可知，海王星在AB段的平均速率大于在BC段的平均速率，故tAB＜tBC，根据对称性，海王星在CD段的速率小于在DA段的速率，故即tDA＜tCD，D正确。 答案　AD 4.(多选)2023年6月，长征二号丁运载火箭在太原卫星发射中心升空，将“吉林一号”高分06A星等41颗卫星成功送入预定轨道，成为我国一箭多星的新纪录。分析这些卫星绕地球的运动，下列说法正确的是(　　) A.长征二号丁运载火箭加速上升过程中，其运载的卫星处于失重状态 B.卫星运行轨道距地面高度越大，其运行周期越大 C.所有卫星运行轨道半长轴的三次方跟其公转周期的平方的比值都相等 D.卫星进入预定轨道运行后，距地球较近时，卫星的运行速度较小 解析　长征二号丁运载火箭在加速上升过程中，加速度向上，则运载的卫星处于超重状态，A错误；根据开普勒第三定律＝，可知卫星与地球的距离越大(r越大)，则运行周期越大(T越大)，B正确；由开普勒第三定律＝k可知，绕同一天体运行时，卫星运行轨道半长轴的三次方跟其公转周期的平方的比值都相等，C正确；根据开普勒第二定律可知，卫星进入预定轨道运行后，卫星距离地球越近，其运行速度越大，D错误。 答案　BC 5.2023年4月12日，水星抵达今年第一次东大距的位置。由于水星是地内行星，平时都在太阳附近难以观察，从地球看过去，水星和太阳之间的夹角为最大夹角θ(也称距角，即“大距”)时，观测时机最佳，如图所示。若将水星与地球的公转均视为圆周运动，地球公转周期约为水星公转周期的4倍，则水星东大距时的距角θ的正弦值sin θ为(　　) A. B. C. D. 解析　根据开普勒第三定律有＝，根据几何关系有sin θ＝，联立解得sin θ＝，故选B。 答案　B 6.经天文学家观测，已知哈雷彗星的周期是75年，它与太阳相距最近时的距离是8.9×1010 m。试根据开普勒行星运动定律计算哈雷彗星与太阳相距最远时的距离。（k取3.354×1018 m3/s2） 解析　设哈雷彗星的周期为T，其轨道半长轴为R，由开普勒第三定律＝k得R＝≈2.657×1012 m，则最远距离d'＝2R－d＝2×2.657×1012 m－8.9×1010 m＝5.225×1012 m。 答案　5.225×1012 m 7.2023年5月，天舟六号货运飞船在中国文昌成功发射，其在飞行预定圈数后，到达200公里高的入轨轨道，再通过5～6次变轨完成与空间站的交会对接。如图所示，阴影部分为天舟六号在不同轨道上绕地球运行时与地球的连线在单位时间内扫过的面积，下列说法正确的是(　　) A.图中两阴影部分的面积相等 B.天舟六号在轨道2上经过N点时的速率小于经过P点时的速率 C.天舟六号从N到P的过程中，运行速率越来越小 D.天舟六号从N到P的过程中，所受地球引力方向与其速度方向共线 解析　根据开普勒第二定律可知，在同一轨道上相同时间内天舟六号与地球连线所扫过的面积相等，图中两阴影部分为天舟六号在不同轨道上绕地球运行时与地球的连线在单位时间内扫过的面积，故不相等，A错误；根据开普勒第二定律可知，天舟六号在近地点的速度大于其在远地点的速度，B正确，C错误；天舟六号所受地球引力方向沿天舟六号与地球连线方向，而天舟六号速度方向沿椭圆轨道的切线方向，故其所受地球引力方向与其速度方向不共线，D错误。 答案　B 8.“九星连珠”的示意图如图所示。若太阳系八大行星公转轨道可近似看作圆轨道，地球与太阳之间平均距离约为1.5亿千米，结合下表可知，火星与太阳之间的平均距离约为（　　） 行星名称 水星 金星 地球 火星 木星 土星 公转周期（年） 0.241 0.615 1.0 1.88 11.86 29.5 A.1.2亿千米 B.2.3亿千米 C.4.6亿千米 D.6.9亿千米 解析　由表中数据可知T地＝1年，T火＝1.88年，由＝得，r火＝ ≈2.3亿千米，故B正确。 答案　B 9.猎鹰重型火箭将一辆樱红色跑车发射到太空。甲图是跑车和Starman（航天员模型）的最后一张照片，它们正在远离地球，处于一个环绕太阳的椭圆形轨道（如乙图）。远日点超过火星轨道，距离太阳大约为3.9亿公里，已知日、地的平均距离约为1.5亿公里。则跑车环绕太阳的周期约为（可能用到的数据：＝2.236，＝2.47） （　　） A.18个月 B.29个月 C.36个月 D.40个月 解析　由开普勒第三定律＝，即＝，可得T车≈29个月，故A、C、D错误，B正确。 答案　B 10.我国首颗超百Gbps容量高通量地球静止轨道通信卫星——中星26号，于北京时间2023年2月23日在西昌卫星发射中心成功发射。该卫星主要用于为固定终端及车、船、机载终端提供高速宽带接入服务。如图所示，中星26号与椭圆轨道上的侦察卫星的运行周期都为T，两星轨道相交于A、B两点，C、D连线过地心，D点为远地点。下列说法正确的是(　　) A.中星26号在C点的线速度v1与侦察卫星在D点的线速度v2相等 B.中星26号与侦察卫星可能相遇 C.相等时间内中星26号与地球的连线扫过的面积大于侦察卫星与地球的连线扫过的面积 D.相等时间内中星26号及侦察卫星与地球的连线扫过的面积相等 解析　由于中星26号与侦察卫星的运行周期都为T，由开普勒第三定律＝k可知，中星26号的轨道半径等于侦察卫星轨道的半长轴，所以在一个周期内中星26号通过的路程大于侦察卫星通过的路程，故一个周期内中星26号的平均速率大于侦察卫星的平均速率；由开普勒第二定律可知，侦察卫星在D点的速率最小，故中星26号在C点的线速度v1大于侦察卫星在D点的线速度v2，A错误。由于中星26号与侦察卫星的运行周期都为T，由图可知，中星26号和侦察卫星始终分别在C、D连线的异侧运动，不可能相遇，故B错误。由A项分析可知，中星26号的轨道半径等于侦察卫星轨道的半长轴，令相等时间为周期T，则中星26号与地球的连线扫过的面积为圆的面积，侦察卫星与地球的连线扫过的面积为椭圆面积，相等时间内中星26号与地球的连线扫过的面积较大，故C正确，D错误。 答案　C 11.“墨子号”是由中国自主研制的世界上第一颗空间量子科学实验卫星，标志着中国量子通信技术方面走在了世界前列。其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。轨道上标记了卫星经过相等时间间隔（Δt＝，T为轨道周期）的位置。则下列说法正确的是 （　　） A.面积S1＞S2 B.卫星在轨道A点的速度小于其在B点的速度 C.T2＝Ca3，其中C为常数，a为椭圆半长轴 D.T2＝C'b3，其中C'为常数，b为椭圆半短轴 解析　根据开普勒第二定律可知，卫星与地球的连线在相同时间内扫过的面积相等，故面积S1＝S2，选项A错误；根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道A点的速度大于其在B点的速度，选项B错误；根据开普勒第三定律：所有行星轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等，可知a、b为椭圆半长轴，C、C'为常数，故选项C正确，D错误。 答案　C 12.若将八大行星绕太阳运行的轨迹粗略地认为是圆，各行星的半径和各行星所在轨道的半径如表所示。 行星名称 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 星球半径/ （106 m） 2.44 6.05 6.37 3.39 69.8 58.2 23.7 22.4 轨道半径/ （1011 m） 0.579 1.08 1.50 2.28 7.78 14.3 28.7 45.0 从表中所列数据可以估算出哪一颗行星绕太阳运行的周期最小？最小周期是多少？ 解析　由表中数据知水星所在轨道的半径最小， 为R1＝0.579×1011 m， 由开普勒第三定律可知，轨道半径最小则对应的公转周期最小。 设水星绕太阳运行的周期为T1， 已知地球绕太阳运行的轨道半径R3＝1.50×1011 m， 周期T3＝1年， 由＝，得T1≈0.24年。 答案　水星，0.24年 学科网（北京）股份有限公司 $$