2024-2025學(xué)年高中物理第三章萬有引力定律1天體運動課時練習(xí)含解析教科版必修2

PAGE4-天體運動(15分鐘·30分)一、選擇題(本題共4小題,每題5分,共20分)1.(2024·西城區(qū)高一檢測)自古以來,當(dāng)人們仰視星空時,天空中壯美絢爛的景象便吸引了他們的留意。才智的頭腦起先探究星體運動的奇妙,人類對這種運動規(guī)律的相識經(jīng)驗了漫長的歷程,它隨著相識的深化而不斷地發(fā)展。下列關(guān)于對星體運動相識的敘述中符合現(xiàn)代相識觀點的是 ()A.人們觀測到太陽每天都要東升西落,這說明地球是靜止不動的,是宇宙的中心B.人們觀測到行星繞太陽做圓周運動,這說明太陽是靜止不動的,是宇宙的中心C.人們認為天體的運動是神圣的,因此天體的運動是最完備、最和諧的勻速圓周運動D.開普勒通過對第谷大量觀測數(shù)據(jù)的深化探討,得出行星繞太陽運動的軌道是橢圓的結(jié)論【解析】選D。在太陽系中,地球及全部的行星都繞太陽運轉(zhuǎn),故太陽是太陽系的中心;而在整個宇宙中,太陽也是不斷圍著其他天體運轉(zhuǎn),故太陽不是宇宙的中心,選項A、B錯誤;天體的運動有許多是橢圓的,或更為困難的軌跡,故C錯誤;開普勒通過對第谷大量觀測數(shù)據(jù)的深化探討,得出行星繞太陽運動的軌道是橢圓的結(jié)論,選項D正確,故選D。2.關(guān)于開普勒對行星運動規(guī)律的相識,下列說法正確的是 ()A.全部行星繞太陽運動的軌道都是橢圓B.全部行星的公轉(zhuǎn)周期與行星的軌道半徑成正比C.若地球繞太陽運轉(zhuǎn)的半長軸為R1,周期為T1,月球繞地球運轉(zhuǎn)的半長軸為R2,周期為T2,則=D.開普勒第三定律只適用于行星繞太陽的運動,不適用于衛(wèi)星繞行星的運動【解析】選A。依據(jù)開普勒第肯定律,全部行星繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個焦點上,故A正確。依據(jù)開普勒第三定律,全部行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等,故B錯誤。開普勒第三定律適用于繞同一中心天體運動的行星或衛(wèi)星,故C錯誤。開普勒第三定律不僅適用于行星繞太陽的運動,也適用于衛(wèi)星繞行星的運動,故D錯誤。3.1990年4月25日,科學(xué)家將哈勃天文望遠鏡送上距地球表面約600km的高空,使得人類對宇宙中星體的觀測與探討有了極大的進展。假設(shè)哈勃望遠鏡沿圓軌道繞地球運行。已知地球半徑為6.4×A.0.6小時 B.1.6小時C.4.0小時 D.24小時【解析】選B。由開普勒第三定律可知=k,所以=,r為地球的半徑,h1、t1、h2、t2分別表示望遠鏡到地表的距離,望遠鏡的周期、同步衛(wèi)星距地表的距離、同步衛(wèi)星的周期(24h),代入數(shù)據(jù)得:t1=1.6h。4.地球繞太陽的運行軌道是橢圓,因而地球與太陽之間的距離隨季節(jié)改變。冬至這天地球離太陽最近,夏至最遠。下列關(guān)于地球在這兩天繞太陽公轉(zhuǎn)速度大小的說法中,正確的是 ()A.地球公轉(zhuǎn)速度是不變的B.冬至這天地球公轉(zhuǎn)速度大C.夏至這天地球公轉(zhuǎn)速度大D.無法確定【解析】選B。冬至地球與太陽的連線短,夏至長。依據(jù)開普勒其次定律,要在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等,則在相等的時間內(nèi)冬至?xí)r地球運動的路徑就要比夏至?xí)r長,所以冬至?xí)r地球運動的速度比夏至的速度大。故本題選B?！究偨Y(jié)提升】天體運動的規(guī)律及分析方法(1)中學(xué)階段我們在處理天體運動問題時,為簡化運算,一般把天體的運動當(dāng)作圓周運動來探討,并且把它們視為做勻速圓周運動,橢圓的半長軸即為圓半徑。(2)在處理天體運動時,開普勒第三定律表述為:天體軌道半徑r的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期T的二次方的比值為常數(shù),即=k。據(jù)此可知,繞同一天體運動的多個天體,運動半徑r越大的天體,其周期越長。(3)表達式=k中的常數(shù)k只與中心天體的質(zhì)量有關(guān)。如探討行星繞太陽運動時,常數(shù)k只與太陽的質(zhì)量有關(guān),探討衛(wèi)星繞地球運動時,常數(shù)k只與地球的質(zhì)量有關(guān)。對繞不同天體的圓周運動,常數(shù)k不同。二、計算題(10分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標明單位)5.如圖所示,飛船沿半徑為R的圓四周圍著地球運動,其運行周期為T。假如飛船沿橢圓軌道運行,直至要下落返回地面,可在軌道的某一點A處將速率降低到適當(dāng)數(shù)值,從而使飛船沿著以地心O為焦點的橢圓軌道運動,軌道與地球表面相切于B點。求飛船由A點到B點的時間。(圖中R0是地球半徑)【解析】設(shè)飛船的橢圓軌道的半長軸為a,由圖可知a=設(shè)飛船沿橢圓軌道運行的周期為T',由開普勒第三定律得:=飛船從A到B的時間t=由以上三式求解得t==答案:【總結(jié)提升】應(yīng)用開普勒定律的步驟(1)應(yīng)用開普勒第一、二定律:首先應(yīng)明確兩定律的含義,其次要結(jié)合數(shù)學(xué)幾何學(xué)問特點。(2)應(yīng)用開普勒第三定律:①推斷兩個行星的中心天體是否相同,只有對同一個中心天體開普勒第三定律才成立。②明確題中給出的周期關(guān)系或半徑關(guān)系。③依據(jù)開普勒第三定律==k列式求解。(10分鐘·20分)6.(6分)若金星和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑之比為n2,將它們繞太陽的公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運動,則金星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為 ()A.24n天 B.365n天C.24n3天 D.365n3天【解析】選D。依據(jù)開普勒第三定律知:=,解得:T金=T地=365天=365n3天,故選D。7.(14分)(2024·眉山高一檢測)開普勒三大定律的發(fā)覺為人類對天體運動規(guī)律的相識作出巨大貢獻。其中開普勒第三定律告知我們:行星繞太陽一周所需時間的平方與其橢圓軌道半長軸的立方之比是一個常數(shù)。行星水星金星地球火星木星土星軌道半徑(×1075.810.81522.877.8147.8如表所示為太陽系中某些行星繞太陽運動的軌道半徑,設(shè)各行星繞太陽做圓周運動,軌道半長軸等于軌道半徑。請計算出水星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期?！窘馕觥吭O(shè)水星繞太陽公轉(zhuǎn)的半徑為R1