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2019-2020年高中物理 6.1《行星的運(yùn)動(dòng)》課時(shí)作業(yè) 新人教版必修2 基礎(chǔ)達(dá)標(biāo) 1．首先對(duì)天體做圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了懷疑的科學(xué)家是(　　) A．布魯諾 B．伽利略 C．開普勒 D．第谷 【解析】　開普勒根據(jù)第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)及個(gè)人的理論分析，對(duì)前人提出的天體做圓周運(yùn)動(dòng)的說法產(chǎn)生了懷疑，并認(rèn)為所有行星的運(yùn)動(dòng)軌道都是橢圓，C正確． 【答案】　C 2．關(guān)于日心說被人們所接受的原因是(　　) A．以地球?yàn)橹行膩硌芯刻祗w的運(yùn)動(dòng)有很多無法解決的問題 B．以太陽為中心來研究天體的運(yùn)動(dòng)，許多問題都可以解決，行星運(yùn)動(dòng)的描述也變得簡(jiǎn)單了 C．地球是圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的 D．太陽總是從東邊升起，從西邊落下 【解析】　日心說的觀點(diǎn)主要是以太陽為參考系來研究其他行星的運(yùn)動(dòng)，這樣其他行星的運(yùn)動(dòng)形式變得簡(jiǎn)單，便于描述和研究．而地心說以地球?yàn)閰⒖枷担瑏硌芯刻柤捌渌求w的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)形式非常復(fù)雜，不便于描述和研究，故B選項(xiàng)正確． 【答案】　B 3．下列關(guān)于行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的說法中正確的是(　　) A．所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運(yùn)動(dòng) B．行星繞太陽運(yùn)動(dòng)時(shí)太陽位于行星軌道的中心處 C．離太陽越近的行星的運(yùn)動(dòng)周期越長(zhǎng) D．所有行星的軌道半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方成正比 【解析】　由開普勒第一定律知：所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，故A項(xiàng)、B項(xiàng)錯(cuò)誤．由開普勒第三定律知，D選項(xiàng)對(duì)．由公式＝k得半長(zhǎng)軸越小的行星運(yùn)動(dòng)周期應(yīng)越短，故C項(xiàng)錯(cuò)． 【答案】　D 4．火星繞太陽的公轉(zhuǎn)周期約是金星繞太陽公轉(zhuǎn)周期的3倍，則火星軌道半徑與金星軌道半徑之比約為(　　) A．2：1 B．3：1 C．6：1 D．9：1 【解析】　根據(jù)開普勒第三定律，得＝，則＝ ＝≈2，故A正確． 【答案】　A 5. 如圖所示，對(duì)開普勒第一定律的理解，下列說法中正確的是(　　) A．在行星繞太陽運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)，它離太陽的距離是不變化的 B．在行星繞太陽運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)，它離太陽的距離是變化的 C．一個(gè)行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道一定是在某一固定的平面內(nèi) D．一個(gè)行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道一定不在一個(gè)固定的平面內(nèi) 【解析】　根據(jù)開普勒第一定律(軌道定律)的內(nèi)容：所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上．既然行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓，有時(shí)遠(yuǎn)離太陽，有時(shí)靠近太陽，所以它離太陽的距離是變化的，A錯(cuò)、B對(duì)；眾行星圍繞著太陽運(yùn)動(dòng)，由于受太陽的引力作用而被約束在一定的軌道上，C對(duì)、D錯(cuò)． 【答案】　BC 6．兩顆行星的質(zhì)量分別為m1和m2，它們繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R1和R2，若m1＝2m2、R1＝4R2，則它們的周期之比T1：T2是多少？ 【解析】　由開普勒第三定律知＝，即2＝3＝43，所以＝. 【答案】　8：1 7．下表中給出了太陽系八大行星平均軌道半徑和周期的數(shù)據(jù)，從表中任選三個(gè)行星驗(yàn)證開普勒第三定律，并計(jì)算常數(shù)k的值. 行星 平均軌道半徑R/m 周期T/s 水星 5.791010 7.60106 金星 1.081011 1.94107 地球 1.491011 3.16107 火星 2.281011 5.94109 木星 7.781011 3.74108 土星 1.431012 9.30108 天王星 2.871012 2.66109 海王星 4.501012 5.20109 【解析】　水星：＝ m3/s2＝3.361018 m3/s2 地球：＝ m3/s2＝3.311018 m3/s2 海王星：＝ m3/s2＝3.371018 m3/s2 在誤差允許的范圍內(nèi)，＝k(常量)，故開普勒第三定律正確．取平均值k＝1018 m3/s2＝3.351018 m3/s2. 【答案】　3.351018 m3/s2 能力提升 1. 國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)投票，通過了新的行星定義，冥王星被排除在太陽系大行星行列之外，太陽系的大行星數(shù)量將由九顆減為八顆．若將八大行星繞太陽運(yùn)行的軌跡可粗略地認(rèn)為是圓，各星球半徑和軌道半徑如下表所示： 行星名稱 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 星球半徑(106 m) 2.44 6.05 6.37 3.39 69.8 58.2 23.7 22.4 軌道半徑(1011 m) 0.579 1.08 1.50 2.28 7.78 14.3 28.7 45.0 從表中所列數(shù)據(jù)可以估算出海王星的公轉(zhuǎn)周期最接近(　　) A．80年 B．120年 C．165年 D．200年 【解析】　地球的公轉(zhuǎn)周期T1＝1年，由開普勒第三定律得＝，T2＝30年，最接近選項(xiàng)C. 【答案】　C 2. 在天文學(xué)上，春分、夏至、秋分、冬至將一年分為春、夏、秋、冬四季．如圖所示，從地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)規(guī)律入手，下列判斷正確的是(　　) A．在冬至日前后，地球繞太陽的運(yùn)行速率較大 B．在夏至日前后，地球繞太陽的運(yùn)行速率較大 C．春夏兩季與秋冬兩季時(shí)間相等 D．春夏兩季比秋冬兩季時(shí)間長(zhǎng) 【解析】　冬至日前后，地球位于近日點(diǎn)附近，夏至日前后地球位于遠(yuǎn)日點(diǎn)附近，由開普勒第二定律可知近日點(diǎn)速率最大，故A對(duì)B錯(cuò)．春夏兩季平均速率比秋冬兩季平均速率小，又因所走路程基本相等，故春夏兩季時(shí)間長(zhǎng)．春夏兩季一般在186天左右，而秋冬兩季只有179天左右．C錯(cuò)D對(duì)． 【答案】　AD 3．1990年4月25日，科學(xué)家將哈勃天文望遠(yuǎn)鏡送上距地球表面約600 km的高空，使得人類對(duì)宇宙中星體的觀測(cè)與研究有了極大的進(jìn)展，假設(shè)哈勃望遠(yuǎn)鏡沿圓軌道繞地球運(yùn)行．已知地球半徑為6.4106 m，利用地球同步衛(wèi)星與地球表面的距離為3.6107 m這一事實(shí)可得到哈勃望遠(yuǎn)鏡繞地球運(yùn)行的周期．以下數(shù)據(jù)中最接近其運(yùn)行周期的是(　　) A．0.6小時(shí) B．1.6小時(shí) C．4.0小時(shí) D．24小時(shí) 【解析】　由開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知，＝，r為地球的半徑，h1、T1、h2、T2分別表示哈勃望遠(yuǎn)鏡到地表的距離、哈勃望遠(yuǎn)鏡的周期、同步衛(wèi)星距地表的距離、同步衛(wèi)星的周期(24 h)，代入數(shù)據(jù)得：T1＝1.6 h. 【答案】　B 4．兩顆小行星都繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，其周期分別是T、3T，則(　　) A．它們軌道半徑之比為1：3 B．它們軌道半徑之比為1： C．它們運(yùn)動(dòng)的速度之比為：1 D．以上選項(xiàng)都不對(duì) 【解析】　由題知周期比T1：T2＝1：3，根據(jù)＝有＝＝.又因?yàn)関＝，所以＝＝. 【答案】　BC 5. 飛船沿半徑為R的圓周軌道繞地球運(yùn)動(dòng)，其周期為T.如果飛船要返回地面，可在軌道上的某一點(diǎn)A處，將速率降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，橢圓和地球表面在B點(diǎn)相切，如圖所示．如果地球半徑為R0，求飛船由A點(diǎn)到B點(diǎn)所需要的時(shí)間． 【解析】　由題意得，飛船沿橢圓軌道的半長(zhǎng)軸為. 設(shè)飛船沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的周期為T′，則根據(jù)開普勒第三定律有：＝ 求得T′＝T ＝ 所以，飛船由A點(diǎn)到B點(diǎn)所需的時(shí)間為： t＝＝ . 【答案】　 6. 地球的公轉(zhuǎn)軌道接近圓，但彗星的運(yùn)動(dòng)軌道則是一個(gè)非常扁的橢圓．天文學(xué)家哈雷曾經(jīng)在1684年跟蹤過一顆彗星，他算出這顆彗星軌道的半長(zhǎng)軸約等于地球公轉(zhuǎn)半徑的18倍，并預(yù)言這顆彗星將每隔一定時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)．哈雷的預(yù)言得到證實(shí)，該彗星被命名為哈雷彗星．哈雷彗星最近出現(xiàn)的時(shí)間是1986年，請(qǐng)你根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)第三定律估算，它下一次飛近地球是哪一年？ 【解析】　根據(jù)開普勒第三定律可得：＝ T彗＝≈76.4年 則哈雷彗星下一次出現(xiàn)的時(shí)間為1986年＋76年＝2062年． 【答案】　2062年