7.1 行星的运动 分层作业 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

**基本信息** 本同步练习按A、B、C三层设计，题量6:3:3，梯度从基础概念到综合应用，覆盖开普勒定律、物理学史及天体运动计算，适配新授课分层巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|开普勒定律、物理学史|以选择、简答为主，辨析基础概念（如轨道形状、物理学家贡献），强化运动与相互作用观念| |B层|开普勒第三定律应用、曲线运动综合|结合彗星轨道等情境，通过周期计算（如近日点远日点关系）培养科学推理能力| |C层|卫星轨道转移、多星追及|复杂情境题（如空间站与卫星追及），深化模型建构与科学探究能力，体现科学态度与责任|

7.1 行星的运动 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，下列说法正确的是（    ） A．卡文迪许用扭秤实验测出万有引力常量，被称为第一个“测出地球质量”的人 B．在对自由落体运动的研究中，伽利略猜想运动速度大小与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证 C．关于运动和力的清晰概念是由开普勒建立的 D．第谷通过大量的天文观察，发现了行星绕太阳的运动轨迹是椭圆而不是完美的圆 2．关于开普勒行星运动定律的理解，错误的是（　　） A．开普勒三大定律不仅适用于太阳系中行星的运动，也适用于地月系中卫星的运动 B．开普勒第一定律说，所有的行星围绕太阳转动的轨道都是圆，而且行星运动的方向总是与它和太阳的连线垂直 C．开普勒第二定律表明，行星离太阳越远，速率越小 D．开普勒第三定律中，，月亮绕地球运动的值与地球绕太阳的值不同 3．（多选）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．开普勒利用第谷观测的行星运动数据，通过数学方法建立了开普勒三定律，被誉为“天空立法者” B．根据万有引力定律表达式，当两物体距离趋近于0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，被称为“第一个称出地球质量的人 4．（多选）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 5．行星绕太阳的运动可如图所示，三个扇形状的阴影部分为行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积，分析图可得出什么结论？ 6．如图为行星绕太阳转动的示意图，观察各行星的运动轨迹，它们是规则的圆形吗？它们绕太阳一周的时间分别为：水星约88天、金星约225天、地球约365天、火星约687天、木星约11.9年、土星约29.5年、天王星约84.3年、海王星约164.8年，据此猜测行星绕太阳运动的周期与它们到太阳的距离有什么样的定性关系？ B层 7．地球和某彗星绕太阳运行的轨迹如图所示。彗星近日点和远日点到太阳中心的距离分别约为地球公转轨道半径的0.6倍和35.4倍，则该彗星的公转周期约为（　　） A．22年 B．26年 C．38年 D．76年 8．（多选）下列说法正确的是（　　） A．平抛运动是匀变速运动 B．做曲线运动的物体受到的合外力一定是变力 C．做圆周运动的物体所受的合外力一定指向圆心 D．火星与太阳连线单位时间内扫过的面积不等于地球与太阳连线单位时间内扫过的面积 9．利用金星凌日可以较准确测定日地间的距离。当出现金星凌日时（金星出现在地球与太阳之间的连线上），从地面向金星发射一束电磁波，经时间t后地面接收到回波。若金星与地球公转轨道均看作圆轨道且位于同一平面，已知金星公转周期为地球公转周期的n倍，光速为c，求： （1）金星轨道与地球轨道间距d； （2）日地距离r。 C层 10．2022年10月31日，“梦天实验舱”发射任务取得圆满成功！中国空间站将形成三舱“T”字型基本构型。假定空间站在距地面450km高度处做理想的匀速圆周运动，某时刻“北斗”系统中的中轨道卫星A与空间站相距最近如图所示，该中轨道卫星A距地面高度为，地球半径为，卫星A和空间站的运行轨道在同一平面内且运行方向相同，则从图示位置往后开始计数（不包括图示位置），在卫星A运行一周时间内，空间站与A相距最近的次数为（　　） A．7次 B．8次 C．9次 D．14次 11．（多选）如图所示，某次发射远地圆轨道卫星时，先让卫星进入一个近地的圆轨道Ⅰ，在此轨道运行的卫星的轨道半径为、周期为；然后在P点点火加速，进入椭圆形转移轨道Ⅱ，在此轨道运行的卫星的周期为；到达远地点Q时再次点火加速，进入远地圆轨道Ⅲ，在此轨道运行的卫星的轨道半径为、周期为（轨道Ⅱ的近地点为Ⅰ上的P点，远地点为轨道Ⅲ上的Q点）．已知＝2，则下列关系正确的是（  ） A． B． C． D． 12．利用金星凌日现象，我们可以估算出地球与太阳之间的平均距离。日地平均距离也被定义为1个天文单位（1A．U.），是天文学中常用的距离单位。 金星轨道在地球轨道内侧，某些特殊时刻，地球、金星、太阳恰在一条直线上，这时从地球上可以看到金星就像一个小黑点一样在太阳表面缓慢移动，如图甲所示，天文学称之为“金星凌日”。在地球上的不同地点，比如图乙中的A、B两点，它们在同一时刻观察到的金星在日面上的位置是不同的，我们分别记为、。 （1）人类在此之前就观察到金星绕日公转的周期是0.62年。据此估算金星与太阳的平均距离大约是多少个天文单位； （2）设金星与太阳的距离为k倍日地距离，即kA．U.可测得地球上A、B之间的距离为l，估算、在太阳表面的真实距离； （3）在A、B两地分别同时拍摄金星凌日的照片，然后将其重合起来观察，如图丙所示。发现太阳的直径是两列轨迹之间距离n倍。若已知太阳直径对地面观察者的张角（亦称视直径）为，为很小的角，可认为：，请写出日地距离的表达式（用l、k、n、表示）。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 A B AD AD D AD A AC 1．A 【详解】A．卡文迪许通过扭秤实验测定了万有引力常量G，结合地球表面重力加速度和地球半径可计算地球质量，故A正确； B．伽利略通过斜面实验间接验证自由落体规律，而非直接实验验证速度与时间成正比，故B错误； C．牛顿建立了运动和力的清晰概念（牛顿运动定律），故C错误； D．开普勒分析第谷的观测数据后提出行星轨道为椭圆，第谷仅负责观测，故D错误。 故选A。 2．B 【详解】A．开普勒三大定律适用于所有绕同一中心天体运动的天体系统，既适用于太阳系行星的运动，也适用于地月系中卫星的运动，故A正确，不符合题意； B．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；行星运动方向沿轨道切线方向，仅在近日点、远日点时与它和太阳的连线垂直，故B错误，符合题意； C．开普勒第二定律表明行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，因此行星离太阳越远，相等时间内运动的弧长越短，速率越小，故C正确，不符合题意； D．开普勒第三定律中的值仅与中心天体的质量有关，月亮绕地球运动的中心天体是地球，地球绕太阳运动的中心天体是太阳，两者中心天体不同，值不同，故D正确，不符合题意。 本题选错误的，故选B。 3．AD 【详解】A．开普勒利用第谷留下的精确行星观测数据，通过数学推导总结出开普勒三定律，准确描述了行星运动规律，因此被誉为“天空立法者”，A正确； B．万有引力公式​​仅适用于可被视为质点的物体，当两物体距离趋近于0时，物体不能再看作质点，公式不再适用，B错误； C．牛顿通过“月地检验”，证明了月球受到的地球引力与地面上的重力是同一种性质的力，都遵循万有引力的平方反比规律，C错误； D．卡文迪许设计扭秤实验，利用放大法（光杠杆放大）比较准确地测出了引力常量，得到引力常量后即可通过万有引力公式计算地球质量，因此被称为“第一个称出地球质量的人”，D正确。 故选 AD。 4．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。 5．见解析 【详解】由图可知三个扇形状的阴影部分的面积相等，即对每一个行星而言，行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等。 6．见解析 【详解】观察各行星的运动轨迹，可以看出它们是轨迹不是规则的圆形；它们绕太阳一周的时间分别为水星约88天、金星约225天、地球约365天、火星约687天、木星约11.9年、土星约29.5年、天王星约84.3年、海王星约164.8年，据此猜测：行星距离太阳越远，行星的公转周期越长。 7．D 【详解】哈雷彗星绕太阳运动的周期约为T彗，，设哈雷彗星轨道的半长轴为，则哈雷彗星椭圆轨道的半长轴为 根据开普勒第三定律有 解得T彗=76年 故选D。 8．AD 【详解】A．平抛运动的物体只受重力，加速度为重力加速度，恒定不变，所以平抛运动是匀变速运动，故A正确； B．做曲线运动的物体受到的合外力可能是恒力，也可能是变力，故B错误； C．做匀速圆周运动的物体，所受合外力一定指向圆心，但做变速圆周运动的物体，合外力不指向圆心，故C错误； D．根据开普勒第二定律，不同行星的掠面速度（单位时间内扫过的面积）不同，相同时间内地球与太阳连线扫过的面积不等于火星与太阳连线扫过的面积，故D正确。 故选AD。 9．（1）；（2） 【详解】（1）金星轨道与地球轨道间距 （2）由开普勒第三定律可得 则 又 解得 10．A 【详解】空间站的轨道半径 北斗卫星中轨道卫星A的轨道半径 可得 根据开普勒第三定律 从而得出二者的周期之比为 从图示位置开始，二者转过的角度相差，得 化简 在卫星A运行一周时间T2内，n取值，所以共7次相距最近。 故选A。 11．AC 【分析】根据开普勒第三定律：a3 /T2＝k，k是与卫星无关的物理量，即所有卫星的比值k都相同，代入数据计算即可，其中圆轨道的a为圆的半径，椭圆轨道的a等于半长轴. 【详解】根据开普勒第三定律：a3 /T2＝k，所以 ；解得 ，即T3＝2T1，故A正确、D错误．根据开普勒第三定律：；解得 ，故B错误，C正确；故选AC． 12．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）由开普勒第三定律 金星与太阳的距离为 （2）在图乙中，设，由于很小，与的长度可近似表达为 ， 则 得 （3）两列轨迹之间的距离，就是与之间的距离，可得太阳直径为 则日地距离 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $