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2019-2020年高中物理 《6.1 行星的運(yùn)動(dòng)》同步測(cè)試（1） 新人教版必修2 ［要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)］ 1．開(kāi)普勒第一定律又稱(chēng)軌道定律，它指出：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓，太陽(yáng)位于橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上。遠(yuǎn)日點(diǎn)是指__________，近日點(diǎn)是指_________。不同行星的橢圓軌道是不同的，太陽(yáng)處在這些橢圓的一個(gè)公共焦點(diǎn)上。 2．開(kāi)普勒第二定律又稱(chēng)面積定律。對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線(xiàn)在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。所以行星在離太陽(yáng)比較近時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度________。行星在離太陽(yáng)較遠(yuǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度_________。 3．開(kāi)普勒第三定律又稱(chēng)周期定律，內(nèi)容是：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。該定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式是：_________。 4．對(duì)于多數(shù)大行星來(lái)說(shuō)，它們的運(yùn)動(dòng)軌道很接近圓，因此在中學(xué)階段，可以把開(kāi)普勒定律簡(jiǎn)化，認(rèn)為行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。行星的軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。這樣做使處理問(wèn)題的方法大為簡(jiǎn)化，而得到的結(jié)果與行星的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況相差并不大。 5.開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，不僅適用于行星，也適用于其它衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)。研究行星運(yùn)動(dòng)時(shí)，開(kāi)普勒第三定律中的常量k與________有關(guān)，研究月球、人造地球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)時(shí)，k與____________有關(guān)。 6.地心說(shuō)是指____________________________________，日心說(shuō)是指__________ _____________________________________。以現(xiàn)在的目光來(lái)看地心說(shuō)與日心說(shuō)不過(guò)是參考系的改變，但這是一次真正的科學(xué)革命，日心說(shuō)的產(chǎn)生不僅僅是人們追求描繪自然的簡(jiǎn)潔美，更是使得人們的世界觀發(fā)生了重大的變革，意大利科學(xué)家布魯諾曾為此付出生命的代價(jià)！兩種觀點(diǎn)的斗爭(zhēng)反映了科學(xué)與反科學(xué)意識(shí)形態(tài)及宗教神學(xué)的角逐。也能反映科學(xué)發(fā)展與社會(huì)文化發(fā)展的相互關(guān)系。 ［范例精析］ 例1：地球繞太陽(yáng)的運(yùn)行軌道是橢圓，因而地球與太陽(yáng)之間的距離隨季節(jié)變化。冬至這天地球離太陽(yáng)最近，夏至最遠(yuǎn)。下列關(guān)于地球在這兩天繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)速度大小的說(shuō)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(wú)法確定 拓展：本題要比較行星在軌道不同位置時(shí)運(yùn)動(dòng)的快慢，可以比較相同時(shí)間內(nèi)行星在不同位置時(shí)運(yùn)動(dòng)的路線(xiàn)長(zhǎng)度，而開(kāi)普勒第二定律則告訴了我們，相同時(shí)間內(nèi)行星與太陽(yáng)的連線(xiàn)掃過(guò)的面積相等，根據(jù)幾何關(guān)系，可以找到行星與太陽(yáng)的連線(xiàn)掃過(guò)的面積和行星運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)長(zhǎng)度的關(guān)系，從而解決問(wèn)題。 例2．根據(jù)美聯(lián)社xx年10月7日?qǐng)?bào)道，天文學(xué)家在太陽(yáng)系的9大行星之外，又發(fā)現(xiàn)了一顆比地球小得多的新行星，而且還測(cè)得它繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期約為288年。若把它和地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道看作圓，問(wèn)它與太陽(yáng)的距離是地球與太陽(yáng)距離的多少倍？（最后結(jié)果可用根式表示） 解析：本題要求行星到太陽(yáng)的距離，由于可以把該行星和地球的軌道看作圓，則行星和地球到太陽(yáng)的距離就是它們的軌道半徑。題中給出了行星運(yùn)動(dòng)的周期，可以根據(jù)開(kāi)普勒第三定律直接求解。 根據(jù)開(kāi)普勒第三定律有： a地3/T地2= a行3/T行2 得： 拓展：開(kāi)普勒第三定律，揭示了行星運(yùn)動(dòng)軌道與運(yùn)動(dòng)周期之間的聯(lián)系。當(dāng)將行星運(yùn)動(dòng)軌道看成圓時(shí)，公式中的半長(zhǎng)軸就是行星運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。開(kāi)普勒定律不僅適用于行星，也適用于圍繞同一行星運(yùn)動(dòng)的各個(gè)衛(wèi)星。一般行星或衛(wèi)星（人造衛(wèi)星），涉及到軌道和周期的問(wèn)題，不管是橢圓軌道還是圓軌道，在中學(xué)物理中通常運(yùn)用開(kāi)普勒分析、求解。 例3．飛船沿半徑為R的圓軌道運(yùn)動(dòng)，其周期為T(mén)，如果飛船要返回地面，可在軌道上的某一點(diǎn)A處減速，將速度降低到適當(dāng)?shù)臄?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)，橢圓與地面的B點(diǎn)相切，實(shí)現(xiàn)著陸，如圖所示。如果地球半徑為R0，求飛船由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間。 解析：飛船先后在兩個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng)，一次作半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，一次是橢圓軌道運(yùn)動(dòng)。飛船繞地球的圓軌道又可以看作兩個(gè)焦點(diǎn)重合在地心的橢圓軌道。從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間就是飛船在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)周期的二分之一，可以利用開(kāi)普勒第三定律求出飛船在橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的周期，進(jìn)而求出飛船從A點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。 設(shè)飛船的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸為R1，運(yùn)動(dòng)周期為T(mén)1，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律有： 根據(jù)幾何關(guān)系， 解得： 所以飛船從A點(diǎn)到B點(diǎn)所需要的時(shí)間為 拓展：運(yùn)用開(kāi)普勒第三定律計(jì)算天體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，一般都要尋找運(yùn)動(dòng)時(shí)間與天體做橢圓運(yùn)動(dòng)周期的聯(lián)系，天體運(yùn)動(dòng)的軌道半長(zhǎng)軸（或軌道半徑）則可以通過(guò)幾何關(guān)系與已知長(zhǎng)度聯(lián)系起來(lái)。再用開(kāi)普勒第三定律建立天體運(yùn)動(dòng)的軌道半長(zhǎng)軸（或軌道半徑）與天體運(yùn)動(dòng)周期聯(lián)系，求得所需要的結(jié)果。 ［能力訓(xùn)練］ 1．關(guān)于太陽(yáng)系中行星運(yùn)動(dòng)的軌道，以下說(shuō)法正確的是（ BC ） A．所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓 B．所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓 C．不同行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸是不同的 D．不同行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道是相同的 2．把太陽(yáng)系各行星的運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，比較各行星周期，則離太陽(yáng)越遠(yuǎn)的行星（ B） A．周期越小 B．周期越大 C．周期都一樣 D．無(wú)法確定 3．一年四季,季節(jié)更替.地球的公轉(zhuǎn)帶來(lái)了二十四節(jié)氣的變化.一年里從立秋到立冬的時(shí)間里,地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度___________,在立春到立夏的時(shí)間里,地球公轉(zhuǎn)的速度___________. (填“變大”、“變小”或“不變”)變大,變小 4．有一顆叫谷神的小行星，它離太陽(yáng)的距離是地球離太陽(yáng)的2.77倍,那么它繞太陽(yáng)一周的時(shí)間是_________年。4.6 5．一顆近地人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期為84分鐘，假如月球繞地球運(yùn)行的周期為30天，則月球運(yùn)行的軌道半徑是地球半徑的_________倍。64 6．天文觀測(cè)發(fā)現(xiàn)某小行星繞太陽(yáng)的周期是27地球年，它離太陽(yáng)的最小距離是地球軌道半徑的2倍，求該小行星離太陽(yáng)的最大距離是地球軌道半徑的幾倍？16倍 7．天文學(xué)者觀測(cè)到哈雷慧星的周期是75年，離太陽(yáng)最近的距離是8.91010m，但它離太陽(yáng)最遠(yuǎn)的距離不能測(cè)得。試根據(jù)開(kāi)普勒定律計(jì)算這個(gè)最遠(yuǎn)距離。（太陽(yáng)系的開(kāi)普勒常量k=3.3541018m3/s2）5.21012m 8．月球的質(zhì)量約為7．351022kg繞地球運(yùn)行的軌道半徑是3．84105km，運(yùn)行周期是27.3天，則月球受到地球所施的向心力的大小是多少？ 4.71026 9．宇宙飛船進(jìn)入一個(gè)圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的近似圓形軌道，如果軌道半徑是地球軌道半徑的9倍，那么宇宙飛船繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期是多少年？27年 10．一個(gè)近地（軌道半徑可以認(rèn)為等于地球半徑）衛(wèi)星，繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為84分鐘，而地球同步通信衛(wèi)星則位于地球赤道上方高空，它繞地球運(yùn)行的周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期，試估算地球同步通信衛(wèi)星的高度。5.6R