专题7 行星的运动 讲义 -2026届高考物理一轮复习

努力必有收获，坚持必会成功，加油向未来！ 专题7行星的运动 两种学说 1．地心说：地球是宇宙的中心，而且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。 代表人物托勒密（古希腊） 2．日心说：太阳是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。 代表人物哥白尼（波兰） 开普勒行星运动规律 1．开普勒第一定律（轨道定律） 所有行星绕太阳运动的轨道都是______，太阳处在______________上。 2．开普勒第二定律（面积定律） 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的______内扫过相等的______。 3．开普勒第三定律（周期定律） 所有行星的轨道的_____________跟它的______________的比值都相等。 公式：=k，k是一个与______无关的常量。 例题1、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．夏至时地球与太阳的连线在单位时间内扫过的面积最大 B．从冬至到春分的运行时间等于从春分到夏至的运行时间 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 【练习】如图所示，“神舟10号” 绕地球沿椭圆形轨道运动，它在经过A、B、C三点时 A．速率一样大 B．经过A点时速率最大 C．经过B点时速率最大 D．经过C点时的速率小于经过B点时的速率 开普勒行星运动规律的应用 例题2、关于行星绕太阳的运动，下列说法中正确的是（　　） A．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 B．行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处 C．离太阳越近的行星公转周期越小 D．离太阳越近的行星公转周期越大 综合练习 1、如图所示,椭圆为某行星绕太阳运动的轨道,A、B分别为行星的近日点和远日点,行星经过这两点时的速率分别为vA和vB;阴影部分为行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积,分别用SA和SB表示。根据开普勒第二定律可知(　　) A.vA>vB B.vA<vB C.SA>SB D.SA<SB 2、地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现。哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星。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，它下次飞近地球将在（　　） A．2062年 B．2026年 C．2050年 D．2066年 3、某行星沿椭圆轨道运行，远日点与太阳的距离为a，近日点与太阳的距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时行星的速率为（ ） A．vb=va B．vb=va C．vb=va D．vb=va 4、为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的角速度之比约为（ ） A．1:4 B．4:1 C．1:8 D．8:1 5、如图所示，A、B是绕地球做匀速圆周运动的两颗卫星，A、B两卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积之比为k，不计A、B两卫星之间的引力，则A、B两卫星的周期之比为(　　) A．k3 B．k2 C．k D．k 6、如图所示，一颗卫星绕地球做椭圆运动，运动周期为T，图中虚线为卫星的运动轨迹，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。B和D点是弧线ABC和ADC的中点，下列说法正确的是(　 ) A．卫星在C点的速度最大 B．卫星在C点的加速度最大 C．卫星从A经D到C点的运动时间为 D．卫星从B经A到D点的运动时间为 7、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，AB连线和OA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 8、如图所示，地球卫星P绕地球做匀速圆周运动，地球相对卫星的张角为θ=2α；另一卫星Q（图中未画出）的张角为4α。则P与Q的周期之比为（　　） A． B． C． D． 学科网（北京）股份有限公司 $努力必有收获，坚持必会成功，加油向未来！ 专题7行星的运动 两种学说 1．地心说：地球是宇宙的中心，而且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。 代表人物托勒密（古希腊） 2．日心说：太阳是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。 代表人物哥白尼（波兰） 开普勒行星运动规律 1．开普勒第一定律（轨道定律） 所有行星绕太阳运动的轨道都是______，太阳处在______________上。 2．开普勒第二定律（面积定律） 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的______内扫过相等的______。 3．开普勒第三定律（周期定律） 所有行星的轨道的_____________跟它的______________的比值都相等。 公式：=k，k是一个与______无关的常量。 例题1、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．夏至时地球与太阳的连线在单位时间内扫过的面积最大 B．从冬至到春分的运行时间等于从春分到夏至的运行时间 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 【答案】C 【解析】A．由开普勒第二定律可知地球与太阳的连线在单位时间内扫过的面积都相等，故A错误； B．地球经历春夏秋冬由图可知是逆时针方向运行，冬至为近日点，运行速度最大，夏至为远日点，运行速度最小；所以从冬至到春分的运行时间小于从春分到夏至的运行时间，故B错误； C．根据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，，则地球和火星对应的k值是相同的，故D错误。 故选C。 【练习】如图所示，“神舟10号” 绕地球沿椭圆形轨道运动，它在经过A、B、C三点时 A．速率一样大 B．经过A点时速率最大 C．经过B点时速率最大 D．经过C点时的速率小于经过B点时的速率 参考答案：B 试题解析：由图可知，A点离地球最近，B点最远，根据开普勒第二定律知，到中心天体（地球）的距离越近速度越大，则经过A点时速率最大，经过B点时速率最小。 开普勒行星运动规律的应用 例题2、关于行星绕太阳的运动，下列说法中正确的是（　　） A．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 B．行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处 C．离太阳越近的行星公转周期越小 D．离太阳越近的行星公转周期越大 【答案】C 【解析】AB．根据开普勒第一定律，行星在各自的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳位于椭圆的一个焦点上，故AB错误； CD．根据开普勒第三定律，行星绕太阳运动的周期的平方与轨道半长轴的立方成正比，且离太阳越近的行星半长轴越短，所以离太阳越近的行星公转周期越小，故C正确，D错误。 故选C。 综合练习 1、如图所示,椭圆为某行星绕太阳运动的轨道,A、B分别为行星的近日点和远日点,行星经过这两点时的速率分别为vA和vB;阴影部分为行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积,分别用SA和SB表示。根据开普勒第二定律可知(　　) A.vA>vB B.vA<vB C.SA>SB D.SA<SB 答案:A 解析: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,故有SA=SB,选项C、D错误。又由于行星到太阳的连线rA<rB,则可知vA>vB,选项A正确,B错误。 2、地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现。哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星。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，它下次飞近地球将在（　　） A．2062年 B．2026年 C．2050年 D．2066年 【答案】A 【解析】设彗星的周期为T1，地球的公转周期为T2，这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，由开普勒第三定律 得 即彗星下次飞近地球将在 故选A。 3、某行星沿椭圆轨道运行，远日点与太阳的距离为a，近日点与太阳的距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时行星的速率为（ ） A．vb=va B．vb=va C．vb=va D．vb=va 4、为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的角速度之比约为（ ） A．1:4 B．4:1 C．1:8 D．8:1 5、如图所示，A、B是绕地球做匀速圆周运动的两颗卫星，A、B两卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积之比为k，不计A、B两卫星之间的引力，则A、B两卫星的周期之比为(　　) A．k3 B．k2 C．k D．k 解析：选A　设卫星绕地球做圆周运动的半径为r，周期为T，则在t时间内与地心连线扫过的面积为S＝πr2，即＝＝k，根据开普勒第三定律可知＝，联立解得＝k3，A正确。 6、如图所示，一颗卫星绕地球做椭圆运动，运动周期为T，图中虚线为卫星的运动轨迹，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。B和D点是弧线ABC和ADC的中点，下列说法正确的是(　 ) A．卫星在C点的速度最大 B．卫星在C点的加速度最大 C．卫星从A经D到C点的运动时间为 D．卫星从B经A到D点的运动时间为 解析：选C　卫星绕地球做椭圆运动，类似于行星绕太阳运转，根据开普勒第二定律：行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，则知卫星与地球的连线在相等时间内扫过的面积相等，所以卫星在距离地球最近的A点速度最大，在距离地球最远的C点速度最小，卫星在B、D两点的速度大小相等，故A错误；在椭圆的各个点上都是引力产生加速度a＝，因A点的距离最小，则卫星在A点的加速度最大，故B错误；根据椭圆运动的对称性可知tADC＝tCBA＝，故C正确；卫星在椭圆上近地点A附近速度较大，卫星在远地点C附近速度较小，则tBAD<，tDCB>，故D错误。 7、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，AB连线和OA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 8、如图所示，地球卫星P绕地球做匀速圆周运动，地球相对卫星的张角为θ=2α；另一卫星Q（图中未画出）的张角为4α。则P与Q的周期之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】根据几何关系可知卫星P的轨道半径 r1= 卫星Q的轨道半径 r2= 根据开普勒第三定律 =k 可知P与Q的周期之比为 故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $