2024年高一物理寒假提升（人教版）第十八天：行星的運(yùn)動(dòng)（原卷版）

第十八天：行星的運(yùn)動(dòng)行星的運(yùn)動(dòng)內(nèi)容的考點(diǎn)：1、天體運(yùn)動(dòng)的探索歷程；2、開普勒第一定律；3、開普勒第二定律；4、開普勒第三定律。知識(shí)點(diǎn)1：行星的運(yùn)動(dòng)一、兩種對(duì)立的學(xué)說學(xué)說內(nèi)容代表人物缺點(diǎn)地心說地球是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的；太陽、月球以及其他星體都繞地球運(yùn)動(dòng)。托勒密兩種學(xué)說都不完善，太陽、地球等天體都是運(yùn)動(dòng)的，鑒于當(dāng)時(shí)自然科學(xué)的認(rèn)識(shí)能力，日心說比地心說更先進(jìn)，日心說能更完美地解釋天體的運(yùn)動(dòng)。以后的觀測(cè)事實(shí)表明，哥白尼日心說有一定的優(yōu)越性。但是，限于哥白尼時(shí)代科學(xué)發(fā)展的水平，哥白尼學(xué)說存在兩大缺點(diǎn)：①把太陽當(dāng)做宇宙的中心。實(shí)際上太陽僅是太陽系的中心天體，而不是宇宙的中心。②沿用了行星在圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的陳舊觀念。實(shí)際上行星軌道是橢圓的，行星的運(yùn)動(dòng)也不是勻速的。日心說太陽是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的；地球和其他行星都繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；天穹不轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)榈厍蛎刻熳晕飨驏|自轉(zhuǎn)一周，造成天體每天東升西落的現(xiàn)象；與日地距離相比，其他恒星離地球都十分遙遠(yuǎn)，比日地間的距離大得多。哥白尼二、開普勒三大定律定律內(nèi)容圖示/公式開普勒第一定律(軌道定律)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。開普勒第二定律(面積定律)對(duì)任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。開普勒第三定律(周期定律)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。，k是一個(gè)與行星無關(guān)的常量。對(duì)開普勒三大定律的理解：1、開普勒第一定律解決了行星運(yùn)動(dòng)的軌道問題行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，如下圖所示，不同行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道是不同的。開普勒第一定律說明了太陽不是位于橢圓的中心，不同的行星不是位于同一橢圓軌道，而且不同行星的橢圓軌道一般不在同一平面內(nèi)。2、開普勒第二定律比較了某個(gè)行星在橢圓軌道上不同位置的速度大小問題如下圖所示，在相等的時(shí)間內(nèi)，面積SA＝SB，這說明離太陽越近，行星在相等時(shí)間內(nèi)經(jīng)過的弧長(zhǎng)越長(zhǎng)，即行星在遠(yuǎn)日點(diǎn)a的速率最小，在近日點(diǎn)b的速率最大。近日點(diǎn)是行星距離太陽最近的點(diǎn)，遠(yuǎn)日點(diǎn)則為行星距離太陽最遠(yuǎn)的點(diǎn)。根據(jù)開普勒第二定律可知同一行星在近日點(diǎn)時(shí)速度最大，在遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)速度最小。3、開普勒第三定律比較了不同行星周期的長(zhǎng)短問題橢圓軌道的半長(zhǎng)軸a如下圖所示。由開普勒第三定律可知橢圓軌道半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)的行星，其公轉(zhuǎn)周期越長(zhǎng)，該定律既適用于行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)，也適用于衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)，對(duì)于地球衛(wèi)星，常量k只與地球有關(guān)，而與衛(wèi)星無關(guān)，也就是說k值的大小由中心天體決定。遇到題目中橢圓軌道求周期的情景時(shí)一般考慮這個(gè)定律。該定律也適用與圓軌道，此時(shí)半長(zhǎng)軸a為半徑r，即。高中階段行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)通常按圓軌道處理。因此高中階段的開普勒三大定律可以這樣理解：①大多數(shù)行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道十分接近圓，太陽處在圓心；②對(duì)某一行星來說，它繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的速率不變，即行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；③所有行星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。繞同一中心天體運(yùn)動(dòng)的兩顆行星的軌道半徑分別為R1、R2，公轉(zhuǎn)周期分別為T1、T2，則有。要注意長(zhǎng)軸是指橢圓中過焦點(diǎn)與橢圓相交的線段，半長(zhǎng)軸即長(zhǎng)軸的一半，注意它和遠(yuǎn)日點(diǎn)到太陽的距離不同考點(diǎn)1：天體運(yùn)動(dòng)的探索歷程1．（2021下·重慶沙坪壩·高一重慶一中校考階段練習(xí)）許多科學(xué)家在物理學(xué)的發(fā)展過程中做出了重要貢獻(xiàn)，下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．開普勒首先指出了行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道不是圓，而是橢圓B．海王星是人們根據(jù)萬有引力定律計(jì)算出其軌道后才發(fā)現(xiàn)的，被稱為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”C．開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律D．卡文迪什第一次在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)出了萬有引力常量G，被稱為“第一個(gè)稱出地球質(zhì)量的人”2．（2023上·高一課時(shí)練習(xí)）關(guān)于天體的運(yùn)動(dòng)以下說法正確的是（

）A．天體的運(yùn)動(dòng)毫無規(guī)律，無法研究B．天體的運(yùn)動(dòng)是最完美的、和諧的勻速圓周運(yùn)動(dòng)C．太陽從東邊升起，從西邊落下，所以太陽繞地球運(yùn)動(dòng)D．太陽系中所有行星都圍繞太陽運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)2：開普勒第一定律3．（2022下·重慶沙坪壩·高一重慶市鳳鳴山中學(xué)?？计谥校╆P(guān)于開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，下列說法正確的是（）A．所有的行星都繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)B．開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律僅適用于行星繞太陽運(yùn)動(dòng)C．在中，k是與太陽無關(guān)的常量D．對(duì)任意一個(gè)行星，它與太陽的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積4．（2022下·廣東江門·高一江門市新會(huì)東方紅中學(xué)?？计谥校?duì)于開普勒定律的理解，下列說法不正確的是（）A．開普勒根據(jù)第谷對(duì)行星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，總結(jié)得出了開普勒三定律B．行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道半徑跟它公轉(zhuǎn)周期成正比C．行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌跡是橢圓，太陽處于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上D．行星距離太陽越近，其運(yùn)動(dòng)速度越大，距離太陽越遠(yuǎn)，其運(yùn)動(dòng)速度越小5．（2018下·云南玉溪·高一玉溪市民族中學(xué)?？计谥校╅_普勒行星運(yùn)動(dòng)定律是我們學(xué)習(xí)、研究天體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，下面關(guān)于開普勒三定律理解錯(cuò)誤的是（

）A．由開普勒第一定律知，行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道不是標(biāo)準(zhǔn)的圓形B．由開普勒第一定律知，太陽處在繞它運(yùn)動(dòng)的行星軌道的焦點(diǎn)上C．由開普勒第二定律知，一個(gè)行星從遠(yuǎn)日點(diǎn)向近日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度是逐漸減小的D．由開普勒第三定律知，地球與火星軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值相等考點(diǎn)3：開普勒第二定律6．（2023下·高一課時(shí)練習(xí)）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)律分析，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．春夏兩季比秋冬兩季時(shí)間短D．春夏兩季和秋冬兩季時(shí)間長(zhǎng)度相同7．（2023下·高一單元測(cè)試）如圖所示，海王星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行的周期為T0，P為近日點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)日點(diǎn)，M、N為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn)。若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)M、Q到N的運(yùn)動(dòng)過程中（）

A．從P到M所用的時(shí)間等于B．從Q到N做減速運(yùn)動(dòng)C．從P到Q階段，速率逐漸變小D．從P到Q所用時(shí)間、從M到N所用時(shí)間均等于8．（2023下·江西南昌·高一南昌十中?？茧A段練習(xí)）對(duì)于開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的理解，下列說法正確的是（）A．開普勒進(jìn)行了長(zhǎng)期觀測(cè)，記錄了大量數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)研究總結(jié)得出了萬有引力定律B．根據(jù)開普勒第一定律，行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌跡是圓，太陽處于圓心位置C．根據(jù)開普勒第二定律，行星距離太陽越近，其運(yùn)動(dòng)速度越大：距離太陽越遠(yuǎn)，其運(yùn)動(dòng)速度越小D．根據(jù)開普勒第三定律，行星圍繞太陽運(yùn)行的軌道半徑跟它公轉(zhuǎn)周期成正比考點(diǎn)4：開普勒第三定律9．（2023下·高一課時(shí)練習(xí)）下列有關(guān)天體運(yùn)動(dòng)的說法正確的是（）A．繞太陽運(yùn)行的行星，軌道半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，其公轉(zhuǎn)的周期就越大B．在月球繞地球運(yùn)動(dòng)中，中的T表示地球自轉(zhuǎn)的周期C．繞太陽運(yùn)行的行星，軌道半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，其公轉(zhuǎn)的周期就越小D．若地球繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道半長(zhǎng)軸為，周期為，月球繞地球運(yùn)動(dòng)軌道的半長(zhǎng)軸為，周期為，則根據(jù)開普勒第三定律有：10．（2023下·高一課時(shí)練習(xí)）關(guān)于開普勒行星運(yùn)動(dòng)的公式=k，以下理解不正確的是（）A．k是一個(gè)與行星無關(guān)的常量B．T表示行星運(yùn)動(dòng)的自轉(zhuǎn)周期C．T表示行星運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期D．a(chǎn)是指半長(zhǎng)軸，粗略計(jì)算時(shí)可以表示半徑11．（2023下·廣東惠州·高一校聯(lián)考期中）關(guān)于行星的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A．牛頓研究了第谷的行星觀測(cè)記錄，得出了行星運(yùn)動(dòng)定律B．所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽在橢圓的中心C．同一行星沿橢圓軌道繞太陽運(yùn)動(dòng)，靠近太陽速度增大，遠(yuǎn)離太陽時(shí)速度減小D．開普勒第三定律中的常數(shù)與太陽無關(guān)多選題12．（2023下·安徽合肥·高一校聯(lián)考期中）如圖所示，海王星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，P為近日點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)日點(diǎn)，M、N為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn)，運(yùn)行的周期為，若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)M、Q、N再返回P的運(yùn)動(dòng)過程中（）A．從P到M所用時(shí)間小于B．從P到Q階段，速率一直變小C．海王星在Q點(diǎn)的角速度等于P點(diǎn)的角速度D．海王星運(yùn)行軌道半長(zhǎng)軸的三次方與其運(yùn)行周期的平方之比與海王星的質(zhì)量有關(guān)13．（2023下·廣東江門·高一新會(huì)陳經(jīng)綸中學(xué)?？计谥校╆P(guān)于行星的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A．開普勒第三定律中的常數(shù)k與行星有關(guān)B．所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽在橢圓的中心C．同一行星沿橢圓軌道繞太陽運(yùn)動(dòng)，靠近太陽時(shí)速度增大，遠(yuǎn)離太陽時(shí)速度減小D．開普勒第三定律中的常數(shù)k與行星無關(guān)，與太陽有關(guān)14．（2023下·廣東廣州·高一廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué)越秀學(xué)校校考期中）“天問一號(hào)”沿橢圓形的停泊軌道繞火星飛行的半長(zhǎng)軸為a、周期為T，引力常量為G，則下列分析正確的是（）A．火星處在該橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上B．“天問一號(hào)”從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)飛行的過程中速度逐漸增大C．“天問一號(hào)”與火星的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等D．火星的質(zhì)量為15．（2022·全國(guó)·高一浙江省新昌中學(xué)?？技倨谧鳂I(yè)）關(guān)于開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，下列說法正確的是（）A．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B．地球繞太陽在橢圓軌道上運(yùn)行，在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)行的速率相等C．表達(dá)式，k與中心天體有關(guān)D．表達(dá)式，T代表行星運(yùn)動(dòng)的自轉(zhuǎn)周期16．（2023下·高一課時(shí)練習(xí)）關(guān)于開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，下列說法正確的是（）A．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B．地球繞太陽在橢圓軌道上運(yùn)行，在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)行的速率相等C．表達(dá)式，k與中心天體有關(guān)D．表達(dá)式，T代表行星運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期17．（2023下·高一課時(shí)練習(xí)）關(guān)于開普勒行星運(yùn)動(dòng)的公式，以下理解錯(cuò)誤的是（）A．k是一個(gè)與行星有關(guān)的量B．行星軌道的半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，自轉(zhuǎn)周期越長(zhǎng)C．行星軌道的半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，公轉(zhuǎn)周期越長(zhǎng)D．若地球繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸為R地，周期為T地；月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸為R月，周期為T月，則18．（2022下·福建寧德·高一校考階段練習(xí)）關(guān)于開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，下列說法正確的是（

）A．地球繞太陽在橢圓軌道上運(yùn)行，在近日點(diǎn)速率小于遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)行的速率B．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C．表達(dá)式橢圓半長(zhǎng)軸的與公轉(zhuǎn)周期，比值為常數(shù)D．若圖中兩陰影部分行星運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，則右側(cè)面積大于左側(cè)面積19．（2021下·甘肅金昌·高一永昌縣第一高級(jí)中學(xué)?？计谀┯嘘P(guān)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的描述，下列說法中正確的是（）A．所有的行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上B．所有的行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓，太陽處在圓心上C