内容正文:
7.1 行星的运动(专题训练)
一.天体运动的探索历程(共8小题)
二.开普勒第一定律(共6小题)
三.(共6小题)
四. (共8小题)
一.天体运动的探索历程(共8小题)
1.在古代,人们在观察日月的升落、星辰的移动时,对天体模型做了各种想象。最早提出日心说和认为行星绕太阳运动的轨道都是椭圆的科学家分别是( )
A.哥白尼、第谷 B.哥白尼、开普勒
C.开普勒、第谷 D.第谷、牛顿
【答案】B
【详解】日心说的提出者是哥白尼;所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处于椭圆的一个焦点上,这就是开普勒第一定律,是开普勒提出。
故选B。
2.关于行星的运动,下列说法正确的是( )
A.地心说代表人物是哥白尼
B.日心说代表人物有托勒密、伽利略、开普勒、第谷
C.行星绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳在椭圆的中心上
D.轨道的半长轴越短,行星的周期越短
【答案】D
【详解】AB.地心说代表人物是托勒密,日心说代表人物是哥白尼,故AB错误;
C.根据开普勒第一定律可知,行星绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上,故C错误;
D.根据开普勒第三定律,可知轨道的半长轴越短,行星的周期越短,故D正确。
故选D。
3.下列说法正确的是( )
A.地球是宇宙的中心,太阳、月亮及其他行星都绕地球运动
B.太阳是宇宙的中心,所有天体都绕太阳运动
C.太阳是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动
D.“地心说”和哥白尼提出的“日心说”现在看来都是不完全正确的
【答案】D
【详解】A.地球不是宇宙的中心,“地心说”是错误的,故A错误;
BC.太阳系在银河系中运动,银河系也在运动,故BC错误;
D.从现在的观点看地心说和日心说都是不完全正确的,都是有其时代局限性的,故D正确。
故选D。
4.我国嫦娥系列探月计划取得重大成功,使我国成为2000年以后嫦娥姐姐最亲密的伙伴。太阳、地球和月亮大致在同一个平面内运动,地球和月亮公转也都近似做匀速圆周运动。太阳对月球的引力约为地月引力的两倍,如图当月亮恰好转到日地连线之间时,它所受合力指向太阳,此后一小段时间内,嫦娥姐姐何去何从?下列最合理的一个选项是( )
A.靠近地球 B.远离地球 C.靠近太阳 D.远离太阳
【答案】D
【详解】月地距离与日地距离相比基本可以忽略,日月引力用来使月球随地球一起绕太阳转动,这与日月引力比地月引力大多少倍没有关系。余下的地月引力,用来使月球绕地球近似圆周转动,所以月球不会远离或靠近地球,而是会远离太阳。
故选D。
5.(多选)在对物理学家所做的科学贡献的叙述中,下列符合物理学史实的是( )
A.哥白尼认为所有的行星都围绕太阳做匀速圆周运动
B.第谷通过长时间的观测,最后总结出行星运动的三大定律
C.牛顿通过对行星观测记录的研究发现了万有引力定律
D.库仑用扭秤实验测出引力常量,由此他被称为第一个“测出地球质量的人”
【答案】AC
【详解】A.哥白尼建立了日心说,即太阳是太阳系的中心,所有的行星都围绕太阳做匀速圆周运动,故A正确;
B.天文学家开普勒通过艰苦的观测,总结出行星运动三大定律,故B错误;
C.牛顿通过对行星观测记录的研究发现了万有引力定律,故C正确;
D.卡文迪许测出了引力常量,被称为“称量地球重量的人”,故D错误。
故选AC。
6.(多选)下列说法中正确的是( )
A.地球是宇宙的中心,太阳、月球及其他行星都绕地球运动
B.太阳是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动
C.地球是绕太阳运动的一颗行星
D.日心说和地心说都不完善
【答案】CD
【详解】BD.地心说和日心说都不完善,太阳、地球等天体都是运动的,不可能静止,B错误,D正确;
AC.地球是绕太阳运动的普通行星,并非宇宙的中心天体,A错误,C正确。
故选CD。
7.(多选)下列选项中,属于“日心说”很快得到传播的原因的是( )
A.如果以地球为中心来研究天体的运动,有很多无法解决的问题
B.如果以太阳为中心,可以解决许多问题,并且描述行星的运动也变得简单了
C.人们观测到地球确实是围绕太阳运转的
D.人们理解了太阳东升西落的现象是由地球自转引起的
【答案】AB
【详解】AB.随着生产和航海事业的发展、天文观测资料的日益丰富,人们发现“地心说”的理论与实际观测的资料并不一致,虽然对“地心说”理论进行了修正,但仍不能解释某些天文现象;而“日心说”则可以很好地解释这些天文现象,并且可以简单明了地说明许多天文学问题,因此“日心说”很快地传播开来,故A、B正确;
CD.而地球绕太阳运转并不是当时观测到的,当时人们把太阳东升西落的现象归因于太阳绕地球转,故C、D错误。
故选AB。
8.在人类对天体运动认识的历史发展中,16世纪,哥白尼______(选填A.日心说B.地心说C.中心说D.焦点说)的提出为近代天文学奠定了基础;17世纪,______(选填A.牛顿B.托勒密C.开普勒D.伽利略)提出的关于行星运动的三大定律,揭示了太阳系行星运动的规律。
【答案】 A C
【详解】[1]在人类对天体运动认识的历史发展中,16世纪,哥白尼提出日心说为近代天文学奠定了基础。
故选A。
[2]17世纪,开普勒提出的关于行星运动的三大定律,揭示了太阳系行星运动的规律。
故选C。
二.开普勒第一定律(共6小题)
9.下列关于开普勒行星运动规律的认识正确的是( )
A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B.所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
C.对同一中心天体,所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同
D.所有行星的公转周期与行星的轨道半径成反比
【答案】A
【详解】AB.根据开普勒第一定律,所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上,故A正确,B错误;
C.开普勒第三定律指出,对同一中心天体,所有行星的轨道的半长轴的三次方与公转周期平方的比值相同(即),故C错误;
D.由可知,公转周期与半长轴的次方成正比(),而非与轨道半径成反比,故D错误。
故选A。
10.对于两颗绕太阳运动的行星,下列轨道示意图满足开普勒第一定律的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】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,太阳处在它的一个焦点上。
故选C。
11.我国的二十四节气,对应着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置。北京冬奥会开幕式以二十四节气为倒计时,最后定格于立春,惊艳全球。如图所示,地球绕太阳沿椭圆轨道运动所处的四个位置分别对应四个节气,以下说法正确的是( )
A.地球绕太阳运行的方向(面对纸面)是顺时针方向
B.地球绕太阳做匀速率椭圆轨道运动
C.地球从夏至至秋分的时间小于地球公转周期的四分之一
D.冬至时地球的公转速率最大
【答案】D
【详解】A.二十四节气中,夏至在春分后,秋分在夏至后,地球绕太阳运行方向(面对纸面)是逆时针方向,故A错误;
B.由开普勒第一定律知地球绕太阳运动的轨道是椭圆,由开普勒第二定律,地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,地球绕太阳是非匀速率椭圆轨道运动,故B错误;
C.由开普勒第二定律,地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,可知地球在近地点比远地点转动的快,地球从夏至至秋分的时间大于地球公转周期的四分之一,故C错误;
D.由开普勒第二定律,地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等, 近地点公转速度最快,即冬至时地球公转速度最大,故D正确。
故选D。
12.(多选)如图所示为地球绕太阳公转轨道的示意图,若仅考虑太阳对地球的引力作用,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公转周期的四分之一
C.地球和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等
D.地球绕太阳运动的轨迹是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上
【答案】CD
【详解】A.根据开普勒第二定律,冬至时地球的运行速度最大,A错误;
B.根据开普勒第二定律,冬至时地球的运行速度最大,夏至时地球的运行速度最小,从冬至到春分的运行时间小于公转周期的四分之一,B错误;
C.根据开普勒第二定律,地球和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,C正确;
D.根据开普勒第一定律,地球绕太阳运动的轨迹是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上,D正确。
故选CD。
13.(多选)如图所示,对开普勒第一定律的理解。下列说法中正确的是( )
A.在行星绕太阳运动一周的时间内,它到太阳的距离是不变的
B.太阳系中的所有行星有一个共同的轨道焦点
C.一个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内
D.行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直
【答案】BC
【详解】根据开普勒第一定律(轨道定律)的内容可以判定:行星绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳处于椭圆的一个焦点上,行星有时远离太阳,有时靠近太阳,其轨道在某一确定平面内,运动方向并不总是与它和太阳的连线垂直。故AD错误,BC正确。
故选BC。
14.如图,图中的“宇宙飞船”是一颗小行星,叫奥陌陌,奥陌陌是一颗经过太阳系的星际天体,大约长400米,宽40米,呈现雪茄状,类似科幻电影中的宇宙飞船,最终,以高离心率离开太阳系,可以判断,奥陌陌的运行轨迹可能为______或______。
【答案】 双曲线 抛物线
【详解】根据开普勒第一定律可知,若奥陌陌是绕太阳转动,且运动轨迹为椭圆;由题意可知奥陌陌以高离心率离开太阳系,根据数学知识可知,双曲线和抛物线的离心率大于椭圆的离心率,所以奥陌陌的运行轨迹可能为双曲线或抛物线。
三.(共6小题)
15.下列关于开普勒对于行星运动规律的认识的说法正确的是( )
A.所有行星绕太阳做匀速圆周运动
B.行星与太阳间的连线在相同时间内扫过的角度相等
C.所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同
D.行星轨道半长轴越长,公转周期越大
【答案】D
【详解】A.开普勒第一定律指出,所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上,故A错误;
B.开普勒第二定律指出,任意一个行星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等,由于行星的轨道为椭圆,行星在不同位置到太阳的距离不同,扫过的角度并不相等,故B错误;
CD.开普勒第三定律指出,所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等,即,故行星轨道半长轴越长,公转周期越大,故C错误,D正确。
故选D。
16.如图所示是行星绕恒星运动情况的示意图,下面关于m的说法中正确的是( )
A.A到C的时间小于C到B的时间 B.速度最小点是C点
C.速度最大点是B点 D.从B到A做减速运动
【答案】A
【详解】BC.根据开普勒第二定律可知,行星在A点(近星点)的速度最大,在B点(远星点)的速度最小,故BC错误;
A.由于行星从A点到B点速度逐渐减小,所以行星从A到C的时间小于C到B的时间,故A正确;
D.行星从B到A做加速运动,故D错误。
故选A。
17.理论和实践证明,开普勒行星运动定律不仅适用于太阳系中的天体运动,而且对一切天体(包括卫星绕行星的运动)都适用。对于开普勒行星运动定律的说法正确的是( )
A.只适用于轨道是椭圆的运动
B.卫星绕地球运动的速度是不变的
C.若地球绕太阳运转轨道的长半轴为,周期为,卫星绕地球运转轨道的长半轴为,周期为,则
D.行星绕太阳运动时,关于公式中的k值是一个与行星无关的量
【答案】D
【详解】A.开普勒定律不仅适用于椭圆轨道,也适用于圆轨道(视为椭圆特例),故A错误;
B.根据开普勒第二定律,卫星绕地球运动时速度大小和方向会变化(椭圆轨道),或速度方向变化(圆轨道),故B错误;
C.地球绕太阳的k由太阳质量决定,卫星绕地球的k由地球质量决定,两者k不同,故,C错误;
D.公式中的k仅与中心天体(太阳)质量有关,与行星无关,故D正确。
故选D。
18.(多选)我国“鹊桥二号”通导技术试验卫星发射升空,卫星主要用于地月空间通导技术验证。“鹊桥二号”采用周期为24h的环月椭圆冻结轨道(如图),A点为近月点,B点为远月点,CD为椭圆轨道的短轴,下列有关“鹊桥二号”的说法正确的是( )
A.从A经C到B的运动时间为12h
B.从A经C到B的运动过程中加速度逐渐增大
C.从A经C到B的运动过程中速度逐渐减小
D.在C、D两点的加速度方向指向
【答案】AC
【详解】A.“鹊桥二号”采用周期为24h,根据运动特点可知从A经C到B的运动时间为12h,故A正确;
B.从A经C到B的运动过程中“鹊桥二号”受到的万有引力逐渐减小,所以“鹊桥二号”加速度逐渐减小,故B错误;
C.“鹊桥二号”从A经C到B的运动过程中,引力做负功,速度逐渐减小,故C正确;
D.“鹊桥二号”在C、D点受到月亮的万有引力,加速度方向指向月球球心,故D错误。
故选AC。
19.(多选)如图,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,则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中( )
A.从P到M所用的时间等于 B.从P到Q所用的时间等于
C.从P到Q阶段,速率逐渐变大 D.从M到N阶段,速率先减小后增大
【答案】BD
【详解】CD.根据开普勒第二定律,海王星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等,故海王星在近日点的速率大于远日点的速率,即从P到Q阶段,速率逐渐减小,从M到Q到N阶段,速率先减小后增大,故C错误,D正确;
B.根据对称性可知,海王星从P到Q的时间等于
故B正确;
A.根据开普勒第二定律,海王星从P到Q过程速率逐渐减小,故从P到M所用的时间小于,故A错误。
故选BD。
20.17世纪,天文学家哈雷观察到一颗彗星绕太阳运行的轨道如图所示,则在彗星飞临图示地球阶段,彗星的速度变化情况是________(填“减小”或“增大”),理由是________。
【答案】 增大 根据开普勒第二定律,在相同时间内彗星与太阳连线扫过的面积相同,则彗星接近太阳时,在相同时间内运动的路程就长,所以其速度增大
【详解】[1][2]根据开普勒第二定律,在相同时间内彗星与太阳连线扫过的面积相同,则彗星接近太阳时,在相同时间内运动的路程就长,所以其速度增大。
四. (共8小题)
21.如图所示,某卫星绕行星沿椭圆轨道运动,bd为其轨道长轴,半长轴为r,周期为T,图示中S1、S2两个面积大小相等。则( )
A.行星从a到b的过程中加速度逐渐减小
B.卫星从a到b的速率逐渐增大
C.卫星从a到b的运行时间大于从c到d的时间
D.椭圆轨道半长轴立方与周期平方的比值只与卫星的质量有关
【答案】B
【详解】A.行星从a到b的过程中,卫星距离行星越来越近,可知引力逐渐增加,则加速度逐渐增加,A错误;
B.卫星从a到b引力做正功,则速率逐渐增大,B正确;
C.因S1、S2两个面积大小相等,根据开普勒第二定律可知,卫星从a到b的运行时间等于从c到d的时间,C错误;
D.椭圆轨道半长轴立方与周期平方的比值只与行星的质量有关,与卫星的质量无关,D错误。
故选B。
22. 如图所示,宇宙飞船奔向月球之前,会先绕地球做周期为T的椭圆运动。宇宙飞船靠近地球表面做匀速圆周运动的周期为T0,A为椭圆轨道的近地点,C为椭圆轨道的远地点。下列说法正确的是( )
A.飞船沿顺时针方向从A点至第一次运动到D点的时间为
B.飞船沿顺时针方向从A点至第一次运动到C点的时间小于0.5T0
C.若A、C两点间的距离是地球半径的10倍,则
D.若A、C两点间的距离是地球半径的10倍,则
【答案】C
【详解】A.飞船沿顺时针方向从A点至第一次运动到D点的时间小于T, A错误;
B.根据开普勒第三定律得
飞船沿顺时针方向从A点至第一次运动到C点的时间为
解得,B错误;
CD.设地球的半径为R,椭圆轨道的半长轴为5R,由开普勒第三定律有
解得, C正确,D错误。
故选C。
23.如图所示,科学家发现了两颗绕红矮星运行的类地行星b和c,其轨道均近似为圆。若行星b的周期为10天,行星c的轨道半径约为行星b轨道半径的倍,取,则行星c的周期约为( )
A.12天 B.15天 C.18天 D.21天
【答案】D
【详解】根据开普勒第三定律,有
所以
求得天
故选 D。
24.为实现人造卫星绕地球在特定轨道做匀速圆周运动,一般在发射过程需要多次变轨才能实现。若某卫星在定轨前,由周期为T1的椭圆轨道变轨到周期为T₂的椭圆轨道,则它先后在这两个轨道上运行时的半长轴之比为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】根据开普勒第三定律有
得
故选C。
25.(多选)“戴森环”是人类为了解决地球能源危机提出的一种科学构想,它通过一系列搭载太阳能接收器的卫星来接收能量。若这些卫星绕太阳公转的轨道半径均为0.4AU(1AU代表地球到太阳中心的距离)的圆周,则下列说法正确的是( )
A.卫星和地球运动的角速度大小之比为
B.卫星和地球运行的向心加速度大小之比为
C.卫星和地球运行的线速度大小之比为
D.卫星和地球运行的周期之比为
【答案】BD
【详解】D.根据开普勒行星运动定律有
解得
故D正确;
A.根据可知,
故A错误;
C.由知,
故C错误;
B.根据知,
故B正确。
故选BD。
26.(多选)“火星合日”是指火星、太阳、地球三者之间形成一条直线时,从地球的方位观察,火星位于太阳的正后方,火星被太阳完全遮蔽的现象,如图所示,已知地球、火星绕太阳运动的方向相同,若把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆,火星绕太阳公转周期约等于地球公转周期的2倍,由此可知( )
A.“火星合日”约每1年出现一次 B.“火星合日”约每2年出现一次
C.火星的公转半径约为地球公转半径的倍 D.火星的公转半径约为地球公转半径的8倍
【答案】BC
【详解】AB.地球绕太阳的公转周期为年,设火星周期为,设“火星合日”每t年出现一次,根据“火星合日”的特点,可得
可得
年
故A错误,B正确;
CD.由开普勒第三定律可得
解得
故C正确,D错误。
故选BC。
27.开普勒定律
(1)第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在____________。
(2)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的______。
(3)第三定律:所有行星轨道的____________跟它的_________的比都相等。其表达式为=k,其中a是椭圆轨道的半长轴,T是公转周期,k是一个对所有行星______的常量。
【答案】(1)椭圆的一个焦点上
(2)面积相等
(3) 半长轴的三次方 公转周期的二次方 均相同
【详解】(1)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。
(2)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的面积相等。
(3)[1][2][3]所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等,其表达式为
其中a是椭圆轨道的半长轴,T是公转周期,k是一个对所有行星均相同的常量。
28.太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线的现象,天文学称为“行星冲日。2020年10月14日,发生了“火星冲日”天象,这是地球在火星和太阳之间形成的奇观。地球和火星都围绕着太阳公转,做粗略研究时它们的公转轨迹可以近似看成圆。已知地球公转轨道半径R1=1.5×108km,地球公转周期T1=365天,火星公转轨道半径R2=1.53R1.
(1)求火星绕日的公转周期T2;[计算结果保留到整数,可能用到的数,]
(2)估算两次“火星冲日”的时间间隔(用T1和T2表示)。
【详解】
(1)根据开普勒第三定律有
解得
天
(2)再次发生“火星冲日”意味着火星、地球和太阳再次共线,则地球比火星转过的圆心角多,则
解得
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7.1 行星的运动(专题训练)
一.天体运动的探索历程(共8小题)
二.开普勒第一定律(共6小题)
三.(共6小题)
四. (共8小题)
一.天体运动的探索历程(共8小题)
1.在古代,人们在观察日月的升落、星辰的移动时,对天体模型做了各种想象。最早提出日心说和认为行星绕太阳运动的轨道都是椭圆的科学家分别是( )
A.哥白尼、第谷 B.哥白尼、开普勒
C.开普勒、第谷 D.第谷、牛顿
2.关于行星的运动,下列说法正确的是( )
A.地心说代表人物是哥白尼
B.日心说代表人物有托勒密、伽利略、开普勒、第谷
C.行星绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳在椭圆的中心上
D.轨道的半长轴越短,行星的周期越短
3.下列说法正确的是( )
A.地球是宇宙的中心,太阳、月亮及其他行星都绕地球运动
B.太阳是宇宙的中心,所有天体都绕太阳运动
C.太阳是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动
D.“地心说”和哥白尼提出的“日心说”现在看来都是不完全正确的
4.我国嫦娥系列探月计划取得重大成功,使我国成为2000年以后嫦娥姐姐最亲密的伙伴。太阳、地球和月亮大致在同一个平面内运动,地球和月亮公转也都近似做匀速圆周运动。太阳对月球的引力约为地月引力的两倍,如图当月亮恰好转到日地连线之间时,它所受合力指向太阳,此后一小段时间内,嫦娥姐姐何去何从?下列最合理的一个选项是( )
A.靠近地球 B.远离地球 C.靠近太阳 D.远离太阳
5.(多选)在对物理学家所做的科学贡献的叙述中,下列符合物理学史实的是( )
A.哥白尼认为所有的行星都围绕太阳做匀速圆周运动
B.第谷通过长时间的观测,最后总结出行星运动的三大定律
C.牛顿通过对行星观测记录的研究发现了万有引力定律
D.库仑用扭秤实验测出引力常量,由此他被称为第一个“测出地球质量的人”
6.(多选)下列说法中正确的是( )
A.地球是宇宙的中心,太阳、月球及其他行星都绕地球运动
B.太阳是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动
C.地球是绕太阳运动的一颗行星
D.日心说和地心说都不完善
7.(多选)下列选项中,属于“日心说”很快得到传播的原因的是( )
A.如果以地球为中心来研究天体的运动,有很多无法解决的问题
B.如果以太阳为中心,可以解决许多问题,并且描述行星的运动也变得简单了
C.人们观测到地球确实是围绕太阳运转的
D.人们理解了太阳东升西落的现象是由地球自转引起的
8.在人类对天体运动认识的历史发展中,16世纪,哥白尼______(选填A.日心说B.地心说C.中心说D.焦点说)的提出为近代天文学奠定了基础;17世纪,______(选填A.牛顿B.托勒密C.开普勒D.伽利略)提出的关于行星运动的三大定律,揭示了太阳系行星运动的规律。
二.开普勒第一定律(共6小题)
9.下列关于开普勒行星运动规律的认识正确的是( )
A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B.所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
C.对同一中心天体,所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同
D.所有行星的公转周期与行星的轨道半径成反比
10.对于两颗绕太阳运动的行星,下列轨道示意图满足开普勒第一定律的是( )
A. B. C. D.
11.我国的二十四节气,对应着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置。北京冬奥会开幕式以二十四节气为倒计时,最后定格于立春,惊艳全球。如图所示,地球绕太阳沿椭圆轨道运动所处的四个位置分别对应四个节气,以下说法正确的是( )
A.地球绕太阳运行的方向(面对纸面)是顺时针方向
B.地球绕太阳做匀速率椭圆轨道运动
C.地球从夏至至秋分的时间小于地球公转周期的四分之一
D.冬至时地球的公转速率最大
12.(多选)如图所示为地球绕太阳公转轨道的示意图,若仅考虑太阳对地球的引力作用,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公转周期的四分之一
C.地球和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等
D.地球绕太阳运动的轨迹是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上
13.(多选)如图所示,对开普勒第一定律的理解。下列说法中正确的是( )
A.在行星绕太阳运动一周的时间内,它到太阳的距离是不变的
B.太阳系中的所有行星有一个共同的轨道焦点
C.一个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内
D.行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直
14.如图,图中的“宇宙飞船”是一颗小行星,叫奥陌陌,奥陌陌是一颗经过太阳系的星际天体,大约长400米,宽40米,呈现雪茄状,类似科幻电影中的宇宙飞船,最终,以高离心率离开太阳系,可以判断,奥陌陌的运行轨迹可能为______或______。
三.(共6小题)
15.下列关于开普勒对于行星运动规律的认识的说法正确的是( )
A.所有行星绕太阳做匀速圆周运动
B.行星与太阳间的连线在相同时间内扫过的角度相等
C.所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同
D.行星轨道半长轴越长,公转周期越大
16.如图所示是行星绕恒星运动情况的示意图,下面关于m的说法中正确的是( )
A.A到C的时间小于C到B的时间 B.速度最小点是C点
C.速度最大点是B点 D.从B到A做减速运动
17.理论和实践证明,开普勒行星运动定律不仅适用于太阳系中的天体运动,而且对一切天体(包括卫星绕行星的运动)都适用。对于开普勒行星运动定律的说法正确的是( )
A.只适用于轨道是椭圆的运动
B.卫星绕地球运动的速度是不变的
C.若地球绕太阳运转轨道的长半轴为,周期为,卫星绕地球运转轨道的长半轴为,周期为,则
D.行星绕太阳运动时,关于公式中的k值是一个与行星无关的量
18.(多选)我国“鹊桥二号”通导技术试验卫星发射升空,卫星主要用于地月空间通导技术验证。“鹊桥二号”采用周期为24h的环月椭圆冻结轨道(如图),A点为近月点,B点为远月点,CD为椭圆轨道的短轴,下列有关“鹊桥二号”的说法正确的是( )
A.从A经C到B的运动时间为12h
B.从A经C到B的运动过程中加速度逐渐增大
C.从A经C到B的运动过程中速度逐渐减小
D.在C、D两点的加速度方向指向
19.(多选)如图,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,则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中( )
A.从P到M所用的时间等于 B.从P到Q所用的时间等于
C.从P到Q阶段,速率逐渐变大 D.从M到N阶段,速率先减小后增大
20.17世纪,天文学家哈雷观察到一颗彗星绕太阳运行的轨道如图所示,则在彗星飞临图示地球阶段,彗星的速度变化情况是________(填“减小”或“增大”),理由是________。
四. (共8小题)
21.如图所示,某卫星绕行星沿椭圆轨道运动,bd为其轨道长轴,半长轴为r,周期为T,图示中S1、S2两个面积大小相等。则( )
A.行星从a到b的过程中加速度逐渐减小
B.卫星从a到b的速率逐渐增大
C.卫星从a到b的运行时间大于从c到d的时间
D.椭圆轨道半长轴立方与周期平方的比值只与卫星的质量有关
22. 如图所示,宇宙飞船奔向月球之前,会先绕地球做周期为T的椭圆运动。宇宙飞船靠近地球表面做匀速圆周运动的周期为T0,A为椭圆轨道的近地点,C为椭圆轨道的远地点。下列说法正确的是( )
A.飞船沿顺时针方向从A点至第一次运动到D点的时间为
B.飞船沿顺时针方向从A点至第一次运动到C点的时间小于0.5T0
C.若A、C两点间的距离是地球半径的10倍,则
D.若A、C两点间的距离是地球半径的10倍,则
23.如图所示,科学家发现了两颗绕红矮星运行的类地行星b和c,其轨道均近似为圆。若行星b的周期为10天,行星c的轨道半径约为行星b轨道半径的倍,取,则行星c的周期约为( )
A.12天 B.15天 C.18天 D.21天
24.为实现人造卫星绕地球在特定轨道做匀速圆周运动,一般在发射过程需要多次变轨才能实现。若某卫星在定轨前,由周期为T1的椭圆轨道变轨到周期为T₂的椭圆轨道,则它先后在这两个轨道上运行时的半长轴之比为( )
A. B. C. D.
25.(多选)“戴森环”是人类为了解决地球能源危机提出的一种科学构想,它通过一系列搭载太阳能接收器的卫星来接收能量。若这些卫星绕太阳公转的轨道半径均为0.4AU(1AU代表地球到太阳中心的距离)的圆周,则下列说法正确的是( )
A.卫星和地球运动的角速度大小之比为
B.卫星和地球运行的向心加速度大小之比为
C.卫星和地球运行的线速度大小之比为
D.卫星和地球运行的周期之比为
26.(多选)“火星合日”是指火星、太阳、地球三者之间形成一条直线时,从地球的方位观察,火星位于太阳的正后方,火星被太阳完全遮蔽的现象,如图所示,已知地球、火星绕太阳运动的方向相同,若把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆,火星绕太阳公转周期约等于地球公转周期的2倍,由此可知( )
A.“火星合日”约每1年出现一次 B.“火星合日”约每2年出现一次
C.火星的公转半径约为地球公转半径的倍 D.火星的公转半径约为地球公转半径的8倍
27.开普勒定律
(1)第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在____________。
(2)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的______。
(3)第三定律:所有行星轨道的____________跟它的_________的比都相等。其表达式为=k,其中a是椭圆轨道的半长轴,T是公转周期,k是一个对所有行星______的常量。
28.太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线的现象,天文学称为“行星冲日。2020年10月14日,发生了“火星冲日”天象,这是地球在火星和太阳之间形成的奇观。地球和火星都围绕着太阳公转,做粗略研究时它们的公转轨迹可以近似看成圆。已知地球公转轨道半径R1=1.5×108km,地球公转周期T1=365天,火星公转轨道半径R2=1.53R1.
(1)求火星绕日的公转周期T2;[计算结果保留到整数,可能用到的数,]
(2)估算两次“火星冲日”的时间间隔(用T1和T2表示)。
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