2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——恒星表面溫度的時(shí)間演化分析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪個(gè)參數(shù)不是描述恒星基本物理性質(zhì)的關(guān)鍵量？A.質(zhì)量B.光度C.自轉(zhuǎn)速度D.化學(xué)成分2.赫羅圖上，主序星區(qū)域大致位于：A.左上角B.右下角C.左下角D.右上角3.恒星內(nèi)部能量主要來源于：A.核衰變B.化學(xué)反應(yīng)C.核聚變D.輻射壓4.恒星從主序階段演化為紅巨星的主要原因是：A.核燃料耗盡B.表面溫度升高C.內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定D.自轉(zhuǎn)速度減慢5.白矮星的主要特征是：A.密度極高，體積巨大B.密度極低，體積巨大C.密度極低，體積很小D.密度極高，體積很小6.下列哪種方法可以用來測(cè)量恒星的表面溫度？A.直接接觸測(cè)量B.色指數(shù)測(cè)量C.光譜分析D.以上都是7.恒星的質(zhì)量是其演化的主要決定因素，這是因?yàn)椋篈.質(zhì)量決定了恒星的核燃料量B.質(zhì)量決定了恒星的引力C.質(zhì)量決定了恒星的表面溫度D.A和B8.恒星的化學(xué)成分會(huì)隨時(shí)間演化而改變，這主要是因?yàn)椋篈.核聚變反應(yīng)B.星風(fēng)損失C.核反應(yīng)D.A和B9.恒星的年齡可以通過以下哪個(gè)參數(shù)來估計(jì)？A.赫羅圖上的位置B.光度C.表面溫度D.A和C10.恒星表面溫度的時(shí)間演化分析屬于：A.天體力學(xué)范疇B.天體測(cè)量范疇C.恒星物理學(xué)范疇D.高能天體物理學(xué)范疇二、填空題（每空1分，共10分）1.赫羅圖是表示______和______之間關(guān)系的圖表。2.恒星內(nèi)部的核聚變反應(yīng)主要發(fā)生在______區(qū)域。3.紅巨星比主序星______，但______。4.白矮星最終會(huì)演化為______。5.色指數(shù)是衡量恒星______的指標(biāo)。6.恒星的質(zhì)量越大，其演化的速度越______。7.影響恒星表面溫度的因素包括______、______和______。8.恒星的光度與其表面溫度和______的平方成正比。9.通過分析恒星的光譜，可以確定其______和______。10.恒星時(shí)間演化分析的基本方法是建立______和進(jìn)行______。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述恒星演化的主要階段及其表面溫度變化趨勢(shì)。2.解釋什么是色指數(shù)，以及它如何用來估計(jì)恒星的表面溫度。3.恒星的化學(xué)成分如何影響其表面溫度？4.簡(jiǎn)述恒星觀測(cè)數(shù)據(jù)在時(shí)間演化分析中的作用。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.假設(shè)一顆恒星的光度為10^30瓦特，半徑為1.5倍太陽半徑，計(jì)算其表面溫度。（已知太陽表面溫度為5800K，太陽光度為3.8x10^26瓦特，太陽半徑為6.96x10^8米，球體表面積公式S=4πR^2）2.已知一顆恒星的光譜峰值波長(zhǎng)為5000埃，根據(jù)維恩位移定律（λ_maxT=2.898x10^-3m·K），計(jì)算其表面溫度。（維恩位移定律公式中常數(shù)λ_max的單位為米）五、論述題（10分）討論不同質(zhì)量恒星表面溫度演化路徑的差異，并解釋造成這些差異的主要原因。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.C4.A5.D6.B7.D8.D9.A10.C二、填空題1.表面溫度光度2.核心3.體積大小4.黑矮星5.溫度6.快7.質(zhì)量化學(xué)成分年齡8.半徑9.化學(xué)成分質(zhì)量10.物理模型數(shù)值模擬三、簡(jiǎn)答題1.恒星演化主要階段包括主序星、紅巨星（或紅超巨星）、水平分支星（僅對(duì)低質(zhì)量星）、漸近巨星支星（僅對(duì)中等質(zhì)量星）、白矮星等。表面溫度變化趨勢(shì)為主序星階段溫度逐漸升高，紅巨星階段溫度顯著降低，白矮星階段溫度緩慢下降至數(shù)千開爾文。2.色指數(shù)是恒星光譜中兩個(gè)特定波段（如B波段和V波段）的星等之差。不同顏色的恒星對(duì)應(yīng)不同的表面溫度，藍(lán)星溫度高，紅星溫度低。通過測(cè)量的色指數(shù)，可以利用色-溫關(guān)系圖估算恒星的表面溫度。3.恒星的化學(xué)成分通過影響核聚變反應(yīng)的速率和最終產(chǎn)物，進(jìn)而影響恒星的能量輸出和結(jié)構(gòu)，從而影響表面溫度。例如，金屬豐度較高的恒星，其主序階段通常溫度較低。4.恒星觀測(cè)數(shù)據(jù)是時(shí)間演化分析的基礎(chǔ)。通過獲取恒星的光度、顏色、光譜等信息，可以確定其當(dāng)前狀態(tài)（如赫羅圖位置），并與理論模型進(jìn)行比較，從而驗(yàn)證和改進(jìn)恒星演化理論，并推斷恒星的年齡、質(zhì)量和未來演化路徑。四、計(jì)算題1.解：恒星光度L=σT^4*4πR^2，其中σ為斯特藩-玻爾茲曼常數(shù)（5.6703x10^-8Wm^-2K^-4）。T=[L/(σ*4πR^2)]^(1/4)T=[(10^30W)/(5.6703x10^-8Wm^-2K^-4*4π*(1.5*6.96x10^8m)^2)]^(1/4)T=[(10^30)/(5.6703x10^-8*4π*1.5^2*(6.96x10^8)^2)]^(1/4)T=[(10^30)/(5.6703x10^-8*4π*2.25*4.8304x10^17)]^(1/4)T=[(10^30)/(5.6703x10^-8*28.2744x10^17)]^(1/4)T=[(10^30)/(1.5895x10^10)]^(1/4)T=(6.289x10^19)^(1/4)T≈5120K（結(jié)果與太陽溫度接近，符合預(yù)期）2.解：維恩位移定律λ_maxT=2.898x10^-3m·KT=2.898x10^-3m·K/λ_maxT=2.898x10^-3m·K/5000x10^-10mT=2.898x10^-3/5x10^-7KT=2.898x10^4/5KT=5796K五、論述題不同質(zhì)量恒星的表面溫度演化路徑存在顯著差異。低質(zhì)量恒星（小于0.8倍太陽質(zhì)量）主要經(jīng)歷主序階段、紅巨星階段，最終演化為小質(zhì)量白矮星，表面溫度緩慢下降。中等質(zhì)量恒星（0.8-8倍太陽質(zhì)量）在紅巨星階段外流物質(zhì)形成行星狀星云，核心暴露成為白矮