2016-2017学年高中物理 第6章 万有引力与航天新人教版必修2

1 第 1 节 行星的运动 基础夯实 一、选择题(15 题为单选题，6 题为多选题) 1日心说的代表人物是 ( )导 学 号 00820190 A托勒密 B哥白尼 C布鲁诺 D第谷 答案：B 解析：日心说的代表人物是哥白尼，布鲁诺是宣传日心说的代表人物。 2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 ( )导 学 号 00820191 A太阳位于木星运行轨道的中心 B火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方 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 解析：太阳位于木星运行轨道的一个焦点上，A 项错误；火星与木星轨道不同，在运 行时速度不可能始终相等，B 项错误；“在相等的时间内，行星与太阳连线扫过的面积相 等”是对于同一颗行星而言的，不同的行星，则不具有可比性，D 项错误；根据开普勒第 三定律，对同一中心天体来说，行星公转半长轴的三次方与其周期的平方的比值为一定值， C 项正确。 3太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同。下 列能反映周期与轨道半径关系的图象中正确的是 ( )导 学 号 00820192 答案：D 解析：由开普勒第三定律知 k，所以 R3 kT2，D 正确。 R3T2 4(威海市 20152016 学年高一下学期五校联考)长期以来“卡戎星(Charon)”被认 为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径 r119600km，公转周期 T1639 天。2006 年 3 月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径 r248000km， 则它的公转周期 T2最接近于 ( )导 学 号 00820193 A15 天 B25 天 C35 天 D45 天 2 答案：B 解析：由开普勒第三定律可知( )3( )2，代入解得 T225 天，B 正确。 r1r2 T1T2 5(重庆一中 20142015 学年高一下学期检测)阋神星，是一个 已知最大的属于柯伊伯带及海王星外天体的矮行星，因观测估算比冥 王星大，在公布发现时曾被其发现者和 NASA 等组织称为“第十大行星” 。若将地球和阋神星绕太阳的运动看作匀速圆周运动，它们的运行轨 道如图所示。已知阎神星绕太阳运行一周的时间约为 557 年，设地球绕太阳运行的轨道半 径为 R，则阎神星绕太阳运行的轨道半径约为 ( )导 学 号 00820194 A R B R3557 2557 C R D R35572 25572 答案：C 解析：由开普勒第三定律 ，得 r 船 R。 R3地T2地 r3阋T2阋 35572 616 世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过 40 多年的天文观测和潜心研究， 提出“日心说”的如下四个基本论点，这四个论点目前看存在缺陷的是 ( )导 学 号 00820195 A宇宙的中心是太阳，所有行星都绕太阳做匀速圆周运动 B地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星，月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星，它绕 地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动 C天空不转动，因为地球每天自西向东转一周，造成太阳每天东升西落的现象 D与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多 答案：ABC 解析：所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上；行 星在椭圆轨道上运动的周期 T 和轨道半长轴满足 恒量，故所有行星实际并不是在做匀 a3T2 速圆周运动，整个宇宙是在不停运动的。 二、非选择题 7土星直径为 119300km，是太阳系统中第二大行星，自转周期只需 10h 39min，公转 周期为 294 年，距离太阳 143210 9km。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 274000km。 请由上面提供的信息，估算地球距太阳有多远。(保留 3 位有效数字) 导 学 号 00820196 3 答案：约 14910 8km 解析：根据开普勒第三定律有： k， k 只与太阳质量有关。则 ，其中 T 为 R3T2 R3地T2地 R3土T2土 公转周期， R 为行星到太阳的距离。代入数值得： 得 R 地 R3地 1年 2 1.431012 3 29.4年 2 14910 11m14910 8km。 能力提升 一、选择题(单选题) 1(广东实验中学 20132014 学年高一下学期期中)太阳系中的 8 大行星的轨道均可 以近似看成圆轨道。下列 4 幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图象。图中 坐标系的横轴是 lg(T/T0)，纵轴是 lg(R/R0)；这里 T 和 R 分别是行星绕太阳运行的周期和 相应的圆轨道半径， T0和 R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径。下列 4 幅 图中正确的是 ( )导 学 号 00820197 答案：B 解析：根据开普勒周期定律： k，则 ，两式取对数，得：lg lg ， R3T2 R30T20 T2T20 R3R30 T2T20 R3R30 整理得 2lg 3lg ，选项 B 正确。 TT0 RR0 2某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为 a，近日点离太阳的距离为 b，过 远日点时行星的速率为 va，则过近日点时的速率为 ( )导 学 号 00820198 A vb va B vb va ba ab C vb va D vb va ab ba 答案：C 解析： 如图所示， A、 B 分别为远日点和近日点，由开普勒第二定律，太阳和行星的连线在相 等的时间里扫过的面积相等，取足够短的时间 t，则有： va ta vb tb，所以 vb va。 ab 4 3(青州市实验中学 20152016 学年高一下学期检测) 如图所示是“九星连珠”的示意图。若太阳系八大行星公转轨道可近似看作圆轨道， 地球与太阳之间平均距离约为 15 亿千米，结合下表可知，火星与太阳之间的平均距离约 为 ( )导 学 号 00820199 水星 金星 地球 火星 木星 土星 公转周期(年) 0.241 0.615 1.0 1.88 11.86 29.5 A12 亿千米 B23 亿千米 C46 亿千米 D69 亿千米 答案：B 解析：由表中知 T 地 1 年， T 火 188 年，由 得， r 火 23 亿 r3地T2地 r3火T2火 3T2火 r3地T2地 千米，故 B 正确。 4(枣庄市 20142015 学年高一下学期三校联考)2006 年 8 月 24 日晚，国际天文学联合会大会投票，通过了新的行星定义，冥王 星被排除在太阳系大行星行列之外，太阳系的大行星数量将由九颗减 为八颗。若将八大行星绕太阳运行的轨迹可粗略地认为是圆，各星球 半径和轨道半径如下表所示： 导 学 号 00820200 行星名称 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 星球半径 (10 6m) 2.44 6.05 6.37 3.39 69.8 58.2 23.7 22.4 轨道半径(10 11m) 0.579 1.08 1.50 2.28 7.78 14.3 28.7 45.0 从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近( ) A80 年 B120 年 C165 年 D200 年 答案：C 解析：设海王星绕太阳运行的平均轨道半径为 R1，周期为 T1，地球绕太阳公转的轨道 半径为 R2，周期为 T2(T21 年)，由开普勒第三定律有 ，故 T1 T2165 年。 R31T21 R32T2 R31R32 5 二、非选择题 5月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的 60 倍，运行周期约为 27 天。应用开 普勒定律计算：在赤道平面内离地多高时，人造地球卫星随地球一起转动，就像停留在天 空中不动一样？( R 地 6400km) 导 学 号 00820201 答案：36310 4km 解析：月球和人造地球卫星都环绕地球运动，故可用开普勒第三定律求解。当人造地 球卫星相对地球不动时，则人造地球卫星的周期同地球自转周期相等。 设人造地球卫星轨道半径为 R、周期为 T。 根据题意知月球轨道半径为 60R 地 ，周期为 T027 天，则有： 。整理 R3T2 60R地 3T20 得： R 60R 地 60R 地 667 R 地 。 3T2T20 3 127 2 卫星离地高度 H R R 地 567 R 地 5676400km36310 4km。 6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径长轴约等于地球轨道半径的 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，请你根据开普勒行星运动第三定律(即 k，其中 T 为行星绕太阳公转的周期， r 为轨道的半长轴)估算。它下次飞近地球是哪 r3T2 一年？ 导 学 号 00820202 答案：2062 年 解析：由 k，其中 T 为行星绕太阳公转的周期， r 为轨道的半长