2018-2019学年高一物理暑假作业04 开普勒三定律重难点通关.doc

专练04 开普勒三定律重难点1 对开普勒行星运动定律的理解定律认识角度理解开普勒第一定律对空间分布的认识各行星的椭圆轨道尽管大小不同，但太阳是所有轨道的一个共同焦点不同行星的轨道是不同的，可能相差很大开普勒第二定律对速度大小的认识行星沿椭圆轨道运动靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小近日点速度最大，远日点速度最小开普勒第三定律对周期长短的认识椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长该定律不仅适用于行星，也适用于其他天体常数k与其中心天体有关【典例精析】火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知A太阳位于木星运行轨道的中心B火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积【典例分析】解决本题的关键在于识记开普勒三定律的内容。【参考答案】C【精准解析】太阳位于木星运行椭圆轨道的一个焦点上，选项A错误。由于火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，火星和木星绕太阳运行速度的大小变化，选项B错误；根据开普勒行星运动定律可知，火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方，选项C正确；相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，选项D错误。【规律总结】对开普勒行星运动定律理解的两点提醒：（1）开普勒行星运动定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明该定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球的运动，卫星（或人造卫星）绕行星的运动。（2）开普勒第二定律与第三定律的区别：前者揭示的是同一行星在距太阳不同距离时的运动快慢的规律，后者揭示的是不同行星运动快慢的规律。116世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过多年的潜心研究，提出“日心说”的如下四个基本论点，这四个基本论点目前不存在缺陷的是A宇宙的中心是太阳，所有的行星都在绕太阳做匀速圆周运动B地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星；月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星，它绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动 C天穹不转动，因为地球每天自西向东转一周，造成天体每天东升西落的现象D与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大很多【答案】 D2下列关于行星绕太阳运动的说法中，正确的是A所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B行星绕太阳运动时，太阳位于行星轨道的中心处C离太阳越近的行星运动周期越长D所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等【答案】D【解析】由开普勒行星运动定律可知所有行星轨道都是椭圆，太阳位于一个焦点上，选项B错误；行星在椭圆轨道上运动的周期T和半长轴a满足 （常量），因此，不同的行星在不同的椭圆轨道上绕太阳运动，选项A错误，选项D正确；对于同一中心天体，k不变，选项C错误。 3某行星绕太阳运动的椭圆轨道如图所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的速率大，则太阳位于AF2 BA CF1 DB【答案】A【解析】根据开普勒第一定律知，太阳处在椭圆的一个焦点上，选项B、D均错误；根据开普勒第二定律，行星和太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积，故行星在近日点的速率大于在远日点的速率，由题知行星在A点的速率比在B点的速率大，所以太阳位于F2位置，选项A正确，选项C错误。4开普勒的行星运动规律也适用于其他天体或人造卫星的运动规律，某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球轨道半径的，则此卫星运行的周期大约是A14天 B48天 C816天 D1620天【答案】B重难点2 天体运动规律及分析方法1天体的运动可近似看成匀速圆周运动：天体虽做椭圆运动，但它们的轨道一般接近圆。中学阶段我们在处理天体运动问题时，为简化运算，一般把天体的运动当作圆周运动来研究，并且把它们视为做匀速圆周运动，椭圆的半长轴即为圆半径。2在处理天体运动时，开普勒第三定律表述为：天体轨道半径r的三次方跟它的公转周期T的二次方的比值为常数，即。据此可知，绕同一天体运动的多个天体，轨道半径r越大的天体，其周期越长。3天体的运动遵循牛顿运动定律及匀速圆周运动规律，与一般物体的运动在应用这两个规律上没有区别。4公式，对于同一中心天体的不同行星k的数值相同，对于不同的中心天体的行星k的数值不同。【典例精析】飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T。如果飞船要返回地面，可在轨道上某点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示。如果地球半径为R0，求飞船由A点运动到B点所需要的时间。【典例分析】分析题图，可以获得以下信息：（1）开普勒第三定律对圆轨道和椭圆轨道都适用。（2）椭圆轨道的半长轴大小为。（3）飞船由A运动到B点的时间为其椭圆轨道周期的一半。【参考答案】【精准解析】（1）飞船沿椭圆轨道返回地面，由题图可知，飞船由A点到B点所需要的时间刚好是沿图中整个椭圆运动周期的一半，椭圆轨道的半长轴为，设飞船沿椭圆轨道运动的周期为T。根据开普勒第三定律有。解得。所以飞船由A点到B点所需要的时间为：。【技巧点拨】向心应用开普勒第三定律可分析行星的周期、半径，应用时可按以下步骤分析：(1)首先判断两个行星的中心天体是否相同，只有对同一个中心天体开普勒第三定律才成立。(2)明确题中给出的周期关系或半径关系。(3)根据开普勒第三定律列式求解。1图是行星m绕恒星M运行的示意图，下列说法正确的是A速率最大点是B点 B速率最小点是C点Cm从A点运动到B点做减速运动 Dm从A点运动到B点做加速运动【答案】C2木星的公转周期约为12年，如把地球到太阳的距离作为1天文单位，则木星到太阳的距离约为A2天文单位 B4天文单位 C5.2天文单位 D12天文单位【答案】C【解析】木星、地球都环绕太阳按椭圆轨道运动，近似计算时可当成圆轨道处理，因此它们到太阳的距离可当成是绕太阳公转的轨道半径，根据开普勒第三定律得，选项C正确，选项A、B、D均错误。 3地球绕太阳运动的轨道是椭圆，因而地球与太阳之间的距离随季节变化。若认为冬至这天地球离太阳最近，夏至最远。则下列关于地球在这两天绕太阳公转时速度大小的说法中正确的是A地球公转速度是不变的 B冬至这天地球公转速度大C夏至这天地球公转速度大 D无法确定【答案】B【解析】冬至这天地球与太阳的连线短，夏至长。根据开普勒第二定律，要在相等的时间内扫过相等的面积，则在相等的时间内，冬至时地球运动的路径要比夏至时长，所以冬至时地球运动的速度比夏至时的速度大，选项B正确，选项A、C、D均错误。4某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为a，近日点离太阳的距离为b。过远日点时行星的速率为va，则过近日点时行星的速率为A B C D【答案】C