3.1 行星的运动 基础练习卷-2026-2027学年高二下学期物理人教版必修第二册

行星的运动基础练习卷 一、单选题 1．如图所示，某颗小行星绕太阳依次从a→b→c→d→a运动，在轨道上这四个位置中，该行星运动速率最大的是（　　） A．a B．b C．c D．d 【答案】A 【详解】根据开普勒第二定律可知，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等，a点离太阳最近，相等的时间内扫过的弧长最长，由可知a点的线速度最大。 故选A。 2．某行星绕太阳运行的椭圆轨道如上图所示。和是椭圆的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的速率大，则太阳位于（　　） A．点 B．点 C．O点 D．可能点也可能点 【答案】A 【详解】根据开普勒第一定律可知，太阳位于椭圆的其中一个焦点上；行星在A点的速率比在B点的速率大，根据开普勒第二定律可知，A点为近日点，B点为远日点，故太阳位于点。 故选A。 3．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；在远日点与太阳中心的距离为，线速度大小为。则（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】在近日点和远日点附近取极短时间，根据开普勒第二定律有 整理得 故选C。 4．如图所示为某一卫星在变轨后绕地球做椭圆运动，其中AB是椭圆的长轴，CD是椭圆的短轴，O为地心，AO、OC和椭圆CA段曲线所围成的面积占整个椭圆面积的，则卫星沿顺时针方向从A点运动到C点和从C点运动到B点所用时间之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】AO、OC和椭圆CA段曲线所围成的面积为S1，BO、OC和椭圆CB段曲线所围成的面积为S2，根据题意可得 根据开普勒第二定律可得 联立解得 故选D。 5．火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（　　） A．太阳位于木星运行轨道的中心 B．火星绕太阳运行速度的大小始终相等 C．火星和木星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木星与太阳连线扫过的面积 【答案】C 【详解】A．根据开普勒第一定律，太阳位于行星椭圆运行轨道的一个焦点上，并非轨道中心，故A错误； B．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的面积相等，因此火星在近日点速度大、远日点速度小，运行速度大小不是始终相等，故B错误； C．根据开普勒第三定律，绕同一中心天体太阳运行的行星，公转周期的平方与轨道半长轴的立方的比值为定值，因此火星和木星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正确； D．开普勒第二定律仅适用于同一颗行星，相同时间内只有同一行星与太阳连线扫过的面积相等，火星和木星是不同行星，二者扫过的面积不相等，故D错误。 故选C。 6．如图所示，哈雷彗星绕太阳运动的轨迹是一个高度扁平的椭圆形，点是远日点，点是近日点，分别为弧线的中点，弧线的长度相同。关于哈雷彗星的运动，下列说法正确的是（　　） A．经过点时的速度最小 B．经过段和段的时间相同 C．经过两点时的速度相同 D．经过段和段的时间相同 【答案】D 【详解】A．根据开普勒第二定律，彗星与太阳的连线在单位时间内扫过的面积是相等的，面积公式为 由于B点的半径最小，所以B点处彗星的速度最大，故A错误； B．彗星在轨道的不同位置时的速度大小是不同的，虽然 但是根据开普勒第二定律可知 所以，故B错误； C．经过E、F两点时速度的大小相同但是方向不同，故C错误； D．由于对称性，有 所以，故D正确。 故选D。 7．地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫作天文单位，用符号表示，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。已知金星公转的轨道半径为0.7，火星公转的轨道半径为1.5，则金星与火星公转的周期之比接近（　　） A．0.9 B．0.5 C．0.7 D．0.3 【答案】D 【详解】根据开普勒第三定律，行星公转周期的平方与轨道半长轴的立方成正比，即周期 。 金星轨道半径，火星轨道半径，则金星与火星的周期之比为 故选D。 8．前人经长期观察，发现金星离太阳的最大角距离（金星、地球、太阳连线之间最大角度）约为46°，已知，，设地球、金星绕太阳运动的周期分别为、，则最接近（    ） A．0.329 B．0.373 C．2.68 D．3.04 【答案】B 【详解】由图中的几何关系可知，当金星与太阳连线垂直金星与地球连线时，金星距离太阳的角距离最大，此时金星和地球绕太阳公转的轨道半径之比为 根据开普勒第三定律，，故选B。 9．关于开普勒行星运动定律，下列说法不正确的是（　　） A．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 B．表达式，代表行星与太阳之间的最近距离 C．表达式，与中心天体有关 D．表达式，代表行星运动的公转周期 【答案】B 【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，太阳处在椭圆的一个焦点上，故A正确； B．在开普勒第三定律表达式中，代表行星运行轨道的半长轴，而非行星与太阳之间的最近距离，故B错误； C．在开普勒第三定律表达式中，是与中心天体质量相关的常数，故C正确； D．在开普勒第三定律表达式中，代表行星运动的公转周期，故D正确。 题目要求选择不正确的，故选B。 10．2025年9月7日，我国全境可见月全食天象，下列说法正确的是（　　） A．发生月全食现象时，月球挡在地球和太阳中间 B．地球由远日点向近日点运动，公转速度变慢 C．地球绕太阳的运动轨迹是椭圆，太阳位于椭圆的中心 D．地球绕太阳运动和月球绕地球运动的半长轴三次方与周期平方之比不同 【答案】D 【详解】A．发生月全食时，地球位于太阳和月球之间，遮挡太阳光射向月球，故A错误； B．根据开普勒第二定律可知，地球由远日点向近日点运动，公转速度变快，故B错误； C．根据开普勒第一定律可知，地球绕太阳运动的轨道为椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上，故C错误； D．根据开普勒第三定律，半长轴三次方与周期平方之比（）取决于中心天体的质量。地球绕太阳运动（中心天体为太阳）和月球绕地球运动（中心天体为地球）的中心天体质量不同，因此该比值不同，故D正确。 故选D。 二、多选题 11．关于卫星绕地球的运动，根据开普勒定律，我们可以推出的正确结论有（　　） A．人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上 B．卫星绕地球运动的过程中，其速率与卫星到地心的距离有关，距离小时速率小 C．卫星离地球越远，周期越大 D．同一卫星绕不同的行星运动，的值都相同 【答案】AC 【详解】A．由开普勒第一定律知：所有地球卫星的轨道都是椭圆，且地球位于所有椭圆的公共焦点上，A正确； B．由开普勒第二定律知：卫星与地球的连线在相等时间内扫过的面积相等，则卫星离地心的距离越小，速率越大，B错误； C．由开普勒第三定律知，则卫星离地球越远，周期越大，C正确； D．开普勒第三定律成立的条件是对同一行星的不同卫星有，对于绕不同行星运动的卫星，常数不同，D错误。 故选AC。 12．如图所示，地球的公转轨道接近圆，周期为。哈雷彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆，周期为。已知哈雷彗星在近日点和太阳中心距离为，线速度大小为；在远日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，地球公转轨道半径为。则下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】AD 【详解】AB．根据开普勒第二定律可得 解得，故A正确；B错误； CD．根据开普勒第三定律可得 解得，故C错误；D正确。 故选AD。 13．如图所示，、两颗卫星绕地球做匀速圆周运动。和地心的连线与和连线的夹角叫作对的观察角，已知的最大值为，的周期为，下列说法正确的是（　　） A．当、连线与地球表面相切时，达最大值 B．、的轨道半径之比为 C．的周期为 D．的周期为 【答案】BC 【详解】A．当、连线与卫星2的轨道圆相切时，达最大值，A错误； B．由题意可知 可知1、2的轨道半径之比为，B正确； CD．根据开普勒第三定律可知 即的周期为，C正确，D错误。 故选BC。 14．如图所示，甲、乙两颗卫星在同一椭圆轨道上沿逆时针方向绕地球运行。以椭圆轨道中心为坐标原点，建立直角坐标系，地球在椭圆的焦点处，椭圆与坐标轴的四个交点分别为A、B、C、D。某时刻，甲在近地点时，乙恰在远地点。下列说法正确的有（　　） A．当甲运行至点时，乙的位置在CD之间 B．当甲运行至点时，乙的位置在DA之间 C．当甲运行至点时，乙的速率大于甲 D．当甲运行至点时，乙的速率小于甲 【答案】AD 【详解】AB. 甲乙运动的周期T相等，根据开普勒第二定律，离地球F1越近的位置卫星的速率越大，越远的位置速率越小，则当甲运行至点时，运动的时间小于，可知乙的位置在CD之间，A正确，B错误； CD. 当甲运行至点时，乙的位置在CD之间，甲距离地球比乙近，则乙的速率小于甲，C错误，D正确。 故选AD。 15．某行星绕太阳运动的轨道如图所示，则以下说法正确的是（　　） A．太阳在椭圆的一个焦点上 B．该行星在a点的速率比在b、c两点的速率都小 C．该行星在c点的速率比在a、b两点的速率都大 D．行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积是相等的 【答案】AD 【详解】A．根据开普勒第一定律可知，行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，故A正确； BCD．根据开普勒第二定律可知，太阳与行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等，则行星在近日点的速率最大，在远日点的速率最小，故D正确，BC错误。 故选AD。 三、解答题 16．飞船沿半径为的圆周绕地球运动，其周期为。如果飞船要返回地面，可在轨道上某点处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在点相切，如图所示。如果地球半径为，求飞船在半径为的圆周轨道与椭圆轨道上运行时的周期之比为多少？ 【答案】 【详解】由开普勒第三定律 则周期之比为 17．如图所示，Ⅰ为北斗卫星导航系统中在赤道平面内的一颗卫星，其对地张角θ=60°，其绕行周期为T1，Ⅱ为地球赤道上方的近地卫星（轨道半径近似等于地球半径）。求卫星Ⅱ的绕行周期T2。 【答案】 【详解】设地球半径为R，根据几何关系可得卫星I的轨道半径 根据开普勒第三定律，有 解得 18．地球公转轨道的半长轴在天文学上常用来作为长度单位，叫作天文单位，用符号AU表示，已知海王星公转轨道的半长轴是30AU，求： （1）夏至时，地球公转线速度最大还是最小？ （2）海王星公转的周期是多少年？ 【答案】（1）最小；（2）（年） 【详解】（1）夏至时，地球处于远日点，由开普勒第二定律可知地球公转线速度最小 （2）由开普勒第三定律可得 解得（年） 19．土星直径为120 540km，是太阳系中的第二大行星，自转周期为10.546h，公转周期为29.5年，球心距离太阳1.429×109km。土星最引人注目的是绕着其赤道的巨大光环。在地球上人们只需要一架小型望远镜就能清楚地看到光环，环的外沿直径约为274000 km。请由上面提供的信息，估算地球距太阳有多远。（保留三位有效数字）    【答案】1.50×108 km 【详解】根据开普勒第三定律 k只与太阳的质量有关，则 其中T为公转周期，R为行星到太阳的距离，代入数据可得 解得 R地≈1.50×1011 m＝1.50×108 km 20．已知月球绕地球公转的周期是27.3d，它到地球中心的平均距离为3.90×105km，地球半径约为6400km。求： （1）我国的天宫空间站轨道平均高度约为400公里，绕地球一周时间为多少小时； （2）一颗周期等于1d的人造卫星与地球中心的平均距离。 【答案】（1）1.5h；（2）4.30×104km 【详解】（1）根据开普勒第三定律 解得天宫空间站绕地球一周时间为 （2）根据开普勒第三定律 人造卫星与地球中心的平均距离 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 行星的运动基础练习卷 一、单选题 1．如图所示，某颗小行星绕太阳依次从a→b→c→d→a运动，在轨道上这四个位置中，该行星运动速率最大的是（　　） A．a B．b C．c D．d 2．某行星绕太阳运行的椭圆轨道如上图所示。和是椭圆的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的速率大，则太阳位于（　　） A．点 B．点 C．O点 D．可能点也可能点 3．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；在远日点与太阳中心的距离为，线速度大小为。则（　　） A． B． C． D． 4．如图所示为某一卫星在变轨后绕地球做椭圆运动，其中AB是椭圆的长轴，CD是椭圆的短轴，O为地心，AO、OC和椭圆CA段曲线所围成的面积占整个椭圆面积的，则卫星沿顺时针方向从A点运动到C点和从C点运动到B点所用时间之比为（　　） A． B． C． D． 5．火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（　　） A．太阳位于木星运行轨道的中心 B．火星绕太阳运行速度的大小始终相等 C．火星和木星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木星与太阳连线扫过的面积 6．如图所示，哈雷彗星绕太阳运动的轨迹是一个高度扁平的椭圆形，点是远日点，点是近日点，分别为弧线的中点，弧线的长度相同。关于哈雷彗星的运动，下列说法正确的是（　　） A．经过点时的速度最小 B．经过段和段的时间相同 C．经过两点时的速度相同 D．经过段和段的时间相同 7．地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫作天文单位，用符号表示，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。已知金星公转的轨道半径为0.7，火星公转的轨道半径为1.5，则金星与火星公转的周期之比接近（　　） A．0.9 B．0.5 C．0.7 D．0.3 8．前人经长期观察，发现金星离太阳的最大角距离（金星、地球、太阳连线之间最大角度）约为46°，已知，，设地球、金星绕太阳运动的周期分别为、，则最接近（    ） A．0.329 B．0.373 C．2.68 D．3.04 9．关于开普勒行星运动定律，下列说法不正确的是（　　） A．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 B．表达式，代表行星与太阳之间的最近距离 C．表达式，与中心天体有关 D．表达式，代表行星运动的公转周期 10．2025年9月7日，我国全境可见月全食天象，下列说法正确的是（　　） A．发生月全食现象时，月球挡在地球和太阳中间 B．地球由远日点向近日点运动，公转速度变慢 C．地球绕太阳的运动轨迹是椭圆，太阳位于椭圆的中心 D．地球绕太阳运动和月球绕地球运动的半长轴三次方与周期平方之比不同 二、多选题 11．关于卫星绕地球的运动，根据开普勒定律，我们可以推出的正确结论有（　　） A．人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上 B．卫星绕地球运动的过程中，其速率与卫星到地心的距离有关，距离小时速率小 C．卫星离地球越远，周期越大 D．同一卫星绕不同的行星运动，的值都相同 12．如图所示，地球的公转轨道接近圆，周期为。哈雷彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆，周期为。已知哈雷彗星在近日点和太阳中心距离为，线速度大小为；在远日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，地球公转轨道半径为。则下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 13．如图所示，、两颗卫星绕地球做匀速圆周运动。和地心的连线与和连线的夹角叫作对的观察角，已知的最大值为，的周期为，下列说法正确的是（　　） A．当、连线与地球表面相切时，达最大值 B．、的轨道半径之比为 C．的周期为 D．的周期为 14．如图所示，甲、乙两颗卫星在同一椭圆轨道上沿逆时针方向绕地球运行。以椭圆轨道中心为坐标原点，建立直角坐标系，地球在椭圆的焦点处，椭圆与坐标轴的四个交点分别为A、B、C、D。某时刻，甲在近地点时，乙恰在远地点。下列说法正确的有（　　） A．当甲运行至点时，乙的位置在CD之间 B．当甲运行至点时，乙的位置在DA之间 C．当甲运行至点时，乙的速率大于甲 D．当甲运行至点时，乙的速率小于甲 15．某行星绕太阳运动的轨道如图所示，则以下说法正确的是（　　） A．太阳在椭圆的一个焦点上 B．该行星在a点的速率比在b、c两点的速率都小 C．该行星在c点的速率比在a、b两点的速率都大 D．行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积是相等的 三、解答题 16．飞船沿半径为的圆周绕地球运动，其周期为。如果飞船要返回地面，可在轨道上某点处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在点相切，如图所示。如果地球半径为，求飞船在半径为的圆周轨道与椭圆轨道上运行时的周期之比为多少？ 17．如图所示，Ⅰ为北斗卫星导航系统中在赤道平面内的一颗卫星，其对地张角θ=60°，其绕行周期为T1，Ⅱ为地球赤道上方的近地卫星（轨道半径近似等于地球半径）。求卫星Ⅱ的绕行周期T2。 18．地球公转轨道的半长轴在天文学上常用来作为长度单位，叫作天文单位，用符号AU表示，已知海王星公转轨道的半长轴是30AU，求： （1）夏至时，地球公转线速度最大还是最小？ （2）海王星公转的周期是多少年？ 19．土星直径为120 540km，是太阳系中的第二大行星，自转周期为10.546h，公转周期为29.5年，球心距离太阳1.429×109km。土星最引人注目的是绕着其赤道的巨大光环。在地球上人们只需要一架小型望远镜就能清楚地看到光环，环的外沿直径约为274000 km。请由上面提供的信息，估算地球距太阳有多远。（保留三位有效数字）    20．已知月球绕地球公转的周期是27.3d，它到地球中心的平均距离为3.90×105km，地球半径约为6400km。求： （1）我国的天宫空间站轨道平均高度约为400公里，绕地球一周时间为多少小时； （2）一颗周期等于1d的人造卫星与地球中心的平均距离。 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $