2018-2019學(xué)年高中物理 第六章 萬有引力與航天 課時(shí)提升作業(yè)八 6.1 行星的運(yùn)動(dòng) 新人教版必修2.doc

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課時(shí)提升作業(yè) 八 行星的運(yùn)動(dòng) (20分鐘　50分) 一、選擇題(本題共4小題,每小題4分,共16分) 1.物理學(xué)發(fā)展歷史中,在前人研究基礎(chǔ)上經(jīng)過多年的嘗試性計(jì)算,首先發(fā)表行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律的科學(xué)家是 (　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.哥白尼 B.第谷 C.伽利略 D.開普勒 【解析】選D。哥白尼提出了日心說,第谷對(duì)行星進(jìn)行了大量的觀察和記錄,開普勒在第谷的觀察記錄的基礎(chǔ)上提出了行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律,選項(xiàng)D正確,A、B、C錯(cuò)誤。 2.關(guān)于開普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí),下列說法正確的是 (　　) A.所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓 B.所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓 C.所有行星的軌道半長(zhǎng)軸的二次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的三次方的比值都相同 D.所有行星的公轉(zhuǎn)周期與行星的軌道半徑都成正比 【解析】選A。由開普勒第一定律知所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;由開普勒第三定律知所有行星的軌道半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 3.關(guān)于開普勒第二定律,正確的理解是 (　　) A.行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí),一定是勻速曲線運(yùn)動(dòng) B.行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí),它在近日點(diǎn)的線速度小于它在遠(yuǎn)日點(diǎn)的線速度 C.行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí),由于角速度相等,故在近日點(diǎn)處的線速度小于它在遠(yuǎn)日點(diǎn)處的線速度 D.行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí),由于它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等,故它在近日點(diǎn)的線速度大于它在遠(yuǎn)日點(diǎn)的線速度 【解析】選D。根據(jù)開普勒第二定律可知選項(xiàng)D正確。 4.太陽(yáng)系八大行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道可粗略地視為圓,下表是各星球的半徑和軌道半徑。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 (　　) 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 A.80年 B.120年 C.165年 D.200年 【解析】選C。設(shè)海王星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑為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r13T12=r23T22,故T1=r13r23T2≈164年,故選C。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 　若太陽(yáng)系八大行星公轉(zhuǎn)軌道可近似看作圓軌道(如圖所示),地球與太陽(yáng)之間平均距離約為1.5億千米,結(jié)合下表可知,火星與太陽(yáng)之間的平均距離約為 (　　) 水星 金星 地球 火星 木星 土星 公轉(zhuǎn)周 期(年) 0.241 0.615 1.0 1.88 11.86 29.5 A.1.2億千米　　　　　 B.2.3億千米 C.4.6億千米 D.6.9億千米 【解析】選B。由表中數(shù)據(jù)知T地=1年,T火=1.88年,由r地3T地2=r火3T火2得,r火=3T火2r地3T地2≈2.3億千米,故B正確。 二、計(jì)算題(14分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 5.一顆小行星,質(zhì)量為m=1.001021 kg,它的軌道半徑是地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑的2.77倍,求它繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)一周所需要的時(shí)間。 【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)地球的公轉(zhuǎn)周期T0=365天。 (2)小行星和地球都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng),滿足開普勒第三定律。 【解析】假設(shè)地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R0,則小行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R=2.77R0。 已知地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期為T0=365天, 即T0=31 536 000 s。 依據(jù)R3T2=k可得:對(duì)地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)有:R03T02=k 對(duì)小行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)有:R3T2=k 聯(lián)立上述兩式解得:T=R3R03T0。 將R=2.77R0代入上式解得:T=2.773T0。 所以,該小行星繞太陽(yáng)一周所用時(shí)間為: T=2.773T0=1.45108 s。 答案:1.45108 s 1.(6分)(多選)哈雷彗星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是比較扁的橢圓,下列說法中正確的是 (　　) A.彗星在近日點(diǎn)的速率大于在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率 B.彗星在近日點(diǎn)的角速度大于在遠(yuǎn)日點(diǎn)的角速度 C.彗星在近日點(diǎn)的向心加速度大于在遠(yuǎn)日點(diǎn)的向心加速度 D.若彗星周期為76年,則它的半長(zhǎng)軸是地球公轉(zhuǎn)半徑的76倍 【解析】選A、B、C。根據(jù)開普勒第二定律,為使相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等,則應(yīng)保證近日點(diǎn)與遠(yuǎn)日點(diǎn)相比在相同時(shí)間內(nèi)走過的弧長(zhǎng)要大,因此在近日點(diǎn)彗星的線速度(即速率)、角速度都較大,選項(xiàng)A、B正確。而向心加速度a=v2R,在近日點(diǎn),v大,R小,因此a大,選項(xiàng)C正確。根據(jù)開普勒第三定律r3T2=k,則r13r23=T12T22=762,即r1=35 776r2,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 (多選)美國(guó)宇航局發(fā)射的“深度撞擊”號(hào)探測(cè)器成功撞擊“坦普爾一號(hào)”彗星,實(shí)現(xiàn)了人類歷史上第一次對(duì)彗星的“大對(duì)撞”,如圖所示。假設(shè)“坦普爾一號(hào)”彗星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道是一個(gè)橢圓,其運(yùn)動(dòng)周期為5.74年,則關(guān)于“坦普爾一號(hào)”彗星的下列說法中正確的是 (　　) A.繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的角速度不變 B.近日點(diǎn)處線速度大于遠(yuǎn)日點(diǎn)處線速度 C.近日點(diǎn)處加速度大于遠(yuǎn)日點(diǎn)處加速度 D.其橢圓軌道半長(zhǎng)軸的三次方與周期的二次方之比是一個(gè)與太陽(yáng)質(zhì)量有關(guān)的常數(shù) 【解析】選B、C、D。根據(jù)開普勒定律可以判斷B、D正確,A錯(cuò)誤;近日點(diǎn)v大,R小,由a=v2R知近日點(diǎn)加速度大,C正確。 2. (14分)如圖所示,飛船沿半徑為R的圓周繞地球運(yùn)動(dòng),其周期為T,地球半徑為R0,若飛船要返回地面,可在軌道上某點(diǎn)A處將速率降到適當(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)行,橢圓與地球表面在B點(diǎn)相切,求飛船由A點(diǎn)到B點(diǎn)所需要的時(shí)間。 【解題指南】(1)根據(jù)開普勒第三定律可求出飛船的周期。 (2)由A到B的時(shí)間為半個(gè)周期。 【解析】當(dāng)飛船做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),由開普勒第三定律R3T2=k 當(dāng)飛船返回地面時(shí),從A處降速后沿橢圓軌道至B,設(shè)飛船沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的周期為T′,橢圓的半長(zhǎng)軸為a,則 可解得T′=aR3T 由于a=R+R02, 由A到B的時(shí)間為 =(R+R0)T4RR+R02R 答案:(R+R0)T4RR+R02R