2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——星際尋蹤：宇宙之跡考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪一項(xiàng)不是宇宙大爆炸理論的主要證據(jù)？A.宇宙的膨脹B.宇宙微波背景輻射C.恒星光譜的紅移現(xiàn)象D.地球和太陽(yáng)系的形成過(guò)程2.根據(jù)哈勃定律，星系的紅移量與距離之間呈什么關(guān)系？A.線性關(guān)系B.指數(shù)關(guān)系C.對(duì)數(shù)關(guān)系D.平方關(guān)系3.在恒星的生命周期中，哪些天體最終可能形成黑洞？A.質(zhì)量較小的紅矮星B.中等質(zhì)量的太陽(yáng)類恒星C.質(zhì)量足夠大的恒星D.白矮星4.宇宙微波背景輻射的主要特征是？A.具有極高的能量和強(qiáng)度B.分布在可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)C.在整個(gè)天空基本均勻，僅存在微小的溫度起伏D.只在特定星系內(nèi)部存在5.以下哪種天體是由于大質(zhì)量恒星核心坍縮，其殘余部分在引力作用下擠壓形成的？A.超新星殘?。ㄈ缧窢钚窃疲〣.白矮星C.中子星D.行星狀星云6.射電望遠(yuǎn)鏡相比于光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，其主要觀測(cè)的電磁波波段是？A.可見(jiàn)光波段B.紅外波段C.無(wú)線電波段D.X射線波段7.恒星光譜中，吸收線的出現(xiàn)通常表明？A.恒星表面存在高溫氣體B.光線在穿過(guò)恒星內(nèi)部時(shí)發(fā)生散射C.光源或背景介質(zhì)中存在特定元素D.恒星正在發(fā)生脈動(dòng)8.所謂的“暗物質(zhì)”，是指？A.尚未被發(fā)現(xiàn)的、發(fā)出可見(jiàn)光的物質(zhì)B.由于塵埃遮擋而暫時(shí)無(wú)法觀測(cè)到的普通物質(zhì)C.不與電磁力相互作用，但通過(guò)引力影響可見(jiàn)物質(zhì)的天體D.星系旋臂中缺失的恒星9.下列哪個(gè)宇宙學(xué)參數(shù)的測(cè)量對(duì)于確定宇宙的年齡至關(guān)重要？A.哈勃常數(shù)B.宇宙微波背景輻射的溫度C.暗能量的密度D.恒星的生命周期10.多信使天文學(xué)是指？A.同時(shí)觀測(cè)同一個(gè)天體在不同波長(zhǎng)的輻射B.使用多個(gè)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行聯(lián)合觀測(cè)C.利用引力波、電磁波等多種信息載體研究宇宙現(xiàn)象D.對(duì)天體進(jìn)行多角度的立體觀測(cè)二、填空題1.恒星通過(guò)其內(nèi)部的________反應(yīng)產(chǎn)生能量，這種反應(yīng)將氫聚變成氦。2.宇宙膨脹的速率通常用________來(lái)衡量，它描述了星系視向速度與距離的關(guān)系。3.在光譜分類中，恒星按照表面溫度從高到低依次分為O、B、______、K、M型。4.星系通?？梢苑譃樾郎u星系、橢圓星系和________三種主要類型。5.星際介質(zhì)是指存在于恒星之間，主要由________和氣體組成的稀薄物質(zhì)。6.觀測(cè)到遙遠(yuǎn)天體的紅移現(xiàn)象，為宇宙膨脹提供了關(guān)鍵證據(jù)，紅移量越大，通常意味著該天體的視向速度________。7.恒星的壽命主要取決于其初始的________和化學(xué)組成。8.天文學(xué)家通過(guò)分析________的光譜，可以推斷出遙遠(yuǎn)星系中是否存在系外行星。9.暗能量被認(rèn)為是導(dǎo)致宇宙加速膨脹的一種神秘力量，它占據(jù)了目前宇宙總質(zhì)能密度的約________。10.空間望遠(yuǎn)鏡如哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，之所以能獲得比地面望遠(yuǎn)鏡更清晰的天體圖像，主要是因?yàn)樗荛_(kāi)了地球大氣的________。三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述大爆炸理論與“宇宙膨脹”之間的關(guān)系。2.解釋什么是“紅移”？它如何被用來(lái)測(cè)量天體的距離？3.比較白矮星和中子星的異同點(diǎn)（至少三點(diǎn)）。4.簡(jiǎn)述射電望遠(yuǎn)鏡的基本工作原理。四、計(jì)算題假設(shè)觀測(cè)到一個(gè)遙遠(yuǎn)星系的光譜線，其波長(zhǎng)為656.3nm(實(shí)驗(yàn)室中的氫原子巴爾末系α線)，在望遠(yuǎn)鏡中測(cè)得的波長(zhǎng)為658.5nm。請(qǐng)計(jì)算該星系的視向速度。(提示：使用公式v=c*Δλ/λ?，其中c為光速，Δλ為波長(zhǎng)變化量，λ?為實(shí)驗(yàn)室波長(zhǎng))五、論述題試結(jié)合宇宙學(xué)的基本知識(shí)，論述人類觀測(cè)宇宙的方式和技術(shù)是如何隨著時(shí)代發(fā)展而不斷進(jìn)步的，并說(shuō)明這些進(jìn)步對(duì)深化我們對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)的意義。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.C4.C5.C6.C7.C8.C9.A10.C二、填空題1.核聚變2.哈勃常數(shù)3.F4.星系團(tuán)（或不規(guī)則星系）5.塵埃6.越大7.質(zhì)量8.透鏡狀星系（或引力透鏡）9.68%10.擾動(dòng)（或折射）三、簡(jiǎn)答題1.解析思路:大爆炸理論描述了宇宙起源于一個(gè)極端致密熾熱的狀態(tài)，并隨后不斷膨脹和冷卻的過(guò)程。宇宙膨脹是大爆炸理論的一個(gè)直接推論和主要證據(jù)。根據(jù)大爆炸理論，宇宙在膨脹，這意味著今天看到的遙遠(yuǎn)天體，其光是在宇宙較年輕、空間更c(diǎn)ompact的時(shí)候發(fā)出的，光線在傳播過(guò)程中，空間本身在膨脹，導(dǎo)致光波長(zhǎng)被拉伸，即紅移。因此，觀測(cè)到的宇宙膨脹現(xiàn)象是大爆炸理論預(yù)言的結(jié)果，也為大爆炸理論提供了強(qiáng)有力的支持。2.解析思路:紅移是指光波的波長(zhǎng)變長(zhǎng)的現(xiàn)象，通常用光譜線相對(duì)于其在實(shí)驗(yàn)室中的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)發(fā)生的偏移量來(lái)衡量。當(dāng)光源遠(yuǎn)離觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)時(shí)（多普勒效應(yīng)），其發(fā)出的光波會(huì)被“拉伸”，波長(zhǎng)增加，向光譜的紅端移動(dòng)。在宇宙學(xué)中，星系普遍表現(xiàn)出紅移現(xiàn)象，且距離越遠(yuǎn)的星系，其紅移量通常越大，這意味著它們正以越快的速度遠(yuǎn)離我們。通過(guò)測(cè)量星系的紅移量（特別是利用特定譜線的紅移），并結(jié)合哈勃定律，天文學(xué)家可以計(jì)算出星系與我們的距離，從而構(gòu)建宇宙的尺度模型。3.解析思路:白矮星和中子星都是大質(zhì)量恒星演化晚期的殘留物，但形成機(jī)制和最終狀態(tài)不同。*形成:白矮星是中等質(zhì)量恒星（類似太陽(yáng)）耗盡核心燃料后，核心收縮，外層物質(zhì)被拋射形成行星狀星云，留下的致密核心。中子星是由質(zhì)量大于太陽(yáng)數(shù)倍的超巨星在超新星爆發(fā)后，核心發(fā)生引力坍縮形成的，主要由中子構(gòu)成。*密度:白矮星的密度極高（約每立方厘米一噸），但能被電子簡(jiǎn)并壓力支撐。中子星的密度更高（約每立方厘米數(shù)十億噸），由強(qiáng)大的中子簡(jiǎn)并壓力支撐。*大小:白矮星的大小與地球差不多，但質(zhì)量可達(dá)太陽(yáng)的一半。中子星雖然質(zhì)量更大（可達(dá)太陽(yáng)的1.5倍），但半徑卻只有十幾公里。*成分:白矮星主要由電子、質(zhì)子和原子核構(gòu)成。中子星幾乎完全由中子構(gòu)成，可能包含少量質(zhì)子和電子。4.解析思路:射電望遠(yuǎn)鏡通過(guò)收集來(lái)自宇宙的無(wú)線電波來(lái)觀測(cè)天體。其基本工作原理類似于一個(gè)靈敏的無(wú)線電接收機(jī)。它通常由一個(gè)或多個(gè)巨大的天線陣列（用于增加收集面積和提高分辨率）和一個(gè)接收機(jī)組成。天線收集空間中的無(wú)線電波，將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，接收機(jī)放大并處理這些信號(hào)。通過(guò)調(diào)整天線指向和接收機(jī)頻率，可以選擇性地接收來(lái)自不同方向或不同天體的特定波段的無(wú)線電信號(hào)，并對(duì)其強(qiáng)度、頻譜等進(jìn)行分析，從而獲得關(guān)于天體物理性質(zhì)的信息。四、計(jì)算題解:*光速c≈3×10?m/s*實(shí)驗(yàn)室波長(zhǎng)λ?=656.3nm=656.3×10??m*觀測(cè)到的波長(zhǎng)λ=658.5nm=658.5×10??m*波長(zhǎng)變化量Δλ=λ-λ?=(658.5-656.3)×10??m=2.2×10?1?m*視向速度v=c*Δλ/λ?*v=(3×10?m/s)*(2.2×10?1?m)/(656.3×10??m)*v≈(3×2.2)/656.3×10?2m/s*v≈6.6/656.3×10?2m/s*v≈10.1/1000m/s*v≈0.0101×103km/s*v≈10.1km/s答案:該星系的視向速度約為10.1km/s。五、論述題解析思路:人類觀測(cè)宇宙的方式和技術(shù)經(jīng)歷了從直接用肉眼觀測(cè)，到使用地面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，再到利用各種空間望遠(yuǎn)鏡和探測(cè)不同波段的觀測(cè)設(shè)備等不斷發(fā)展的過(guò)程。*早期階段:人類最早通過(guò)肉眼觀測(cè)星空，記錄星座、行星和少量恒星。這為天文學(xué)奠定了基礎(chǔ)，但受限于視力和設(shè)備，觀測(cè)范圍和精度都非常有限。*地面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡時(shí)代:望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明極大地?cái)U(kuò)展了人類的視野。從伽利略的早期望遠(yuǎn)鏡到現(xiàn)代大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡（如帕洛馬山、凱克、歐洲南方天文臺(tái)等），天文學(xué)家能夠觀測(cè)到更暗、更遠(yuǎn)的星系，分辨出星系的結(jié)構(gòu)，研究恒星和星云。但光學(xué)望遠(yuǎn)鏡受大氣擾動(dòng)（視寧度效應(yīng)）和大氣吸收（如紅外觀測(cè)受大氣影響大）的限制。*空間觀測(cè)技術(shù)的興起:為了克服大氣限制，空間望遠(yuǎn)鏡被送入軌道。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡徹底改變了我們對(duì)宇宙的理解，提供了前所未有的清晰天體圖像，證實(shí)了暗能量的存在，揭示了星系形成的奧秘等。詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡則專注于觀測(cè)更遙遠(yuǎn)的宇宙（更紅移的天體）和更冷的天體，工作在紅外波段，進(jìn)一步拓展了觀測(cè)范圍。*多波段觀測(cè):除了可見(jiàn)光和紅外，天文學(xué)家還利用射電望遠(yuǎn)鏡（如阿雷西博、甚大陣）探測(cè)宇宙微波背景輻射、射電源等；利用X射線望遠(yuǎn)鏡（如錢德拉、牛頓）觀測(cè)高溫、高能天體（如黑洞、neutronstar、星系團(tuán)）；利用紫外和伽馬射線望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)宇宙中的高能過(guò)程。多波段聯(lián)合觀測(cè)能夠提供更全面的天體信息。*新技術(shù)和方法:遙感技術(shù)、自