《高中物理 第5章 萬(wàn)有引力與航天 5_1 從托勒密到開普勒學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第5章 萬(wàn)有引力與航天 5_1 從托勒密到開普勒學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版必修2（5頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

5.1 從托勒密到開普勒 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．(多選)(2016懷化高一檢測(cè))16世紀(jì)，哥白尼根據(jù)天文觀測(cè)的大量資料，經(jīng)過(guò)40多年的天文觀測(cè)和潛心研究，提出“日心說(shuō)”的如下四個(gè)基本論點(diǎn)，這四個(gè)論點(diǎn)目前看存在缺陷的是(　　) A．宇宙的中心是太陽(yáng)，所有行星都繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) B．地球是繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的行星，月球是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，它繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)還跟地球一起繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng) C．天空不轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)榈厍蛎刻熳晕飨驏|轉(zhuǎn)一周，造成太陽(yáng)每天東升西落的現(xiàn)象 D．與日地距離相比，恒星離地球都十分遙遠(yuǎn)，比日地間的距離大得多 【解析】　所有行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上；行星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期T和軌道半長(zhǎng)軸滿足＝恒量，故所有行星實(shí)際并不是在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；整個(gè)宇宙是在不停運(yùn)動(dòng)的． 【答案】　ABC 2．關(guān)于太陽(yáng)系中各行星的軌道，以下說(shuō)法中不正確的是(　　) A．所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓 B．有的行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是圓 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．不同的行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道各不相同 【解析】　八大行星的軌道都是橢圓，A對(duì)、B錯(cuò)．不同行星離太陽(yáng)遠(yuǎn)近不同，軌道不同，半長(zhǎng)軸也就不同，C對(duì)、D對(duì)． 【答案】　B 3．某行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的橢圓軌道如圖516所示，F(xiàn)1和F2是橢圓軌道的兩個(gè)焦點(diǎn)，行星在A點(diǎn)的速率比在B點(diǎn)的大，則太陽(yáng)位于(　　) 圖516 A．F2　　　　　　　　　 B．A C．F1 D．B 【解析】　根據(jù)開普勒第二定律：太陽(yáng)和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相同的面積，因?yàn)樾行窃贏點(diǎn)的速率比在B點(diǎn)的速率大，所以太陽(yáng)和行星的連線必然是行星與F2的連線，故太陽(yáng)位于F2. 【答案】　A 4．(2016杭州高一檢測(cè))如圖517所示是行星m繞恒星M運(yùn)動(dòng)情況的示意圖，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖517 A．速度最大點(diǎn)是B點(diǎn) B．速度最小點(diǎn)是C點(diǎn) C．m從A到B做減速運(yùn)動(dòng) D．m從B到A做減速運(yùn)動(dòng) 【解析】　由開普勒第二定律可知，近日點(diǎn)時(shí)行星運(yùn)行速度最大，因此A、B錯(cuò)誤；行星由A向B運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，行星與恒星的連線變長(zhǎng)，其速度減小，故C正確，D錯(cuò)誤． 【答案】　C 5．太陽(yáng)系有八大行星，八大行星離地球的遠(yuǎn)近不同，繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的周期也不相同．下列能反映周期與軌道半徑關(guān)系的圖象中正確的是(　　) 【解析】　由開普勒第三定律知＝k，所以R3＝kT2，D正確． 【答案】　D 6．宇宙飛船進(jìn)入一個(gè)圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的近乎圓形的軌道上運(yùn)動(dòng)，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)行的周期是(　　) A．3年　　　　　　 B．9年 C．27年 D．81年 【解析】　根據(jù)開普勒第三定律＝，得T船＝27年． 【答案】　C 7．月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期約為27天，則月球中心到地球中心的距離R1與地球同步衛(wèi)星(繞地球運(yùn)動(dòng)的周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同)到地球中心的距離R2之比R1∶R2約為(　　) A．3∶1 B．9∶1 C．27∶1 D．18∶1 【解析】　由開普勒第三定律有＝，所以＝＝＝，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 【答案】　B 8．土星直徑為119 300 km，是太陽(yáng)系統(tǒng)中第二大行星，自轉(zhuǎn)周期只需10 h 39 min，公轉(zhuǎn)周期為29.4年，距離太陽(yáng)1.432109 km.土星最引人注目的是繞著其赤道的巨大光環(huán)．在地球上人們只需要一架小型望遠(yuǎn)鏡就能清楚地看到光環(huán)，環(huán)的外沿直徑約為274 000 km.請(qǐng)由上面提供的信息，估算地球距太陽(yáng)有多遠(yuǎn)．(保留3位有效數(shù)字) 圖518 【解析】　根據(jù)開普勒第三定律有：＝k，k只與太陽(yáng)質(zhì)量有關(guān)．則＝，其中T為公轉(zhuǎn)周期，R為行星到太陽(yáng)的距離．代入數(shù)值得：＝得R地＝1.501011 m＝1.50108 km. 【答案】　約1.50108 km [能力提升] 9．某行星沿橢圓軌道運(yùn)行，遠(yuǎn)日點(diǎn)離太陽(yáng)的距離為a，近日點(diǎn)離太陽(yáng)的距離為b，過(guò)遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)行星的速率為va，則過(guò)近日點(diǎn)時(shí)的速率為(　　) A．vb＝va 　　　　　 B．vb＝va C．vb＝va D．vb＝va 【解析】　如圖所示，A、B分別為遠(yuǎn)日點(diǎn)和近日點(diǎn)，由開普勒第二定律，太陽(yáng)和行星的連線在相等的時(shí)間里掃過(guò)的面積相等，取足夠短的時(shí)間Δt，則有：vaΔta＝vbΔtb，所以vb＝ va. 【答案】　C 10．2006年8月24日晚，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)投票，通過(guò)了新的行星定義，冥王星被排除在太陽(yáng)系大行星行列之外，太陽(yáng)系的大行星數(shù)量由九顆減為八顆．若將八大行星繞太陽(yáng)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： 圖519 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(106m) 2.44 6.05 6.37 3.39 69.8 58.2 23.7 22.4 軌道半徑(1011m) 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】　設(shè)海王星繞太陽(yáng)運(yùn)行的平均軌道半徑為R1，周期為T1，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道半徑為R2，周期為T2(T2＝1年)，由開普勒第三定律有＝，故T1＝T2≈165年． 【答案】　C 11．月球環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑約為地球半徑的60倍，運(yùn)行周期約為27天．應(yīng)用開普勒定律計(jì)算：在赤道平面內(nèi)離地多高時(shí)，人造地球衛(wèi)星隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，就像停留在天空中不動(dòng)一樣？(R地＝6 400 km) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：02690057】 【解析】　月球和人造地球衛(wèi)星都環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)，故可用開普勒第三定律求解．當(dāng)人造地球衛(wèi)星相對(duì)地球不動(dòng)時(shí)，則人造地球衛(wèi)星的周期同地球自轉(zhuǎn)周期相等． 設(shè)人造地球衛(wèi)星軌道半徑為R、周期為T. 根據(jù)題意知月球軌道半徑為60R地， 周期為T0＝27天，則有：＝.整理得： R＝60R地＝60R地＝6.67R地． 衛(wèi)星離地高度H＝R－R地＝5.67R地＝5.676 400 km＝3.63104 km. 【答案】　3.63104 km 12．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1682年跟蹤過(guò)一顆彗星，他算出這顆彗星軌道的半長(zhǎng)軸約等于地球軌道半徑的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(即＝k，其中T為行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期，r為軌道的半長(zhǎng)軸)估算．它下次飛近地球是哪一年？ 圖5110 【解析】　由＝k，其中T為行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期，r為軌道的半長(zhǎng)軸，k是對(duì)太陽(yáng)系中的任何行星都適用的常量．可以根據(jù)已知條件列方程求解． 將地球的公轉(zhuǎn)軌道近似成圓形軌道，其周期為T1，半徑為r1；哈雷彗星的周期為T2，軌道半長(zhǎng)軸為r2，則根據(jù)開普勒第三定律有：＝ 因?yàn)閞2＝18r1，地球公轉(zhuǎn)周期為1年，所以可知哈雷彗星的周期為T2＝T1＝76.4年． 所以它下次飛近地球是在2062年． 【答案】　2062年