2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫——恒星演化與宇宙起源的研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填在題后括號內(nèi)）1.恒星能量最主要的來源是(A)核衰變(B)化學(xué)反應(yīng)(C)核聚變(D)光合作用2.位于主序帶頂端的恒星，其表面溫度和光度通常表現(xiàn)為(A)高溫度，低光度(B)高溫度，高光度(C)低溫度，低光度(D)低溫度，高光度3.一顆恒星從主序階段演變成紅巨星或超巨星，關(guān)鍵因素是(A)核反應(yīng)速率突然加快(B)核反應(yīng)速率突然減慢(C)核心氫耗盡，核心開始收縮(D)外層物質(zhì)急劇膨脹4.白矮星的主要組成物質(zhì)是(A)氦(B)氫(C)碳和氧(D)鐵和重元素5.標(biāo)志著宇宙大爆炸理論重要證據(jù)之一的是(A)宇宙的膨脹(B)宇宙中的重元素(C)宇宙微波背景輻射(D)恒星的能量輻射6.根據(jù)大爆炸理論，宇宙年齡的大致估算值約為(A)1億年(B)50億年(C)100億年(D)200億年7.導(dǎo)致宇宙加速膨脹的神秘力量通常被稱作(A)大爆炸能量(B)宇宙常數(shù)(C)暗能量(D)暗物質(zhì)8.在天文學(xué)中，通過測量遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)candles（如Ia型超新星）的距離，來推斷宇宙膨脹速率的方法是(A)光譜紅移法(B)超新星測距法(C)宇宙微波背景輻射分析法(D)大尺度結(jié)構(gòu)巡天法9.恒星內(nèi)部能量以輻射和對流兩種主要方式進(jìn)行輸運(yùn)，通常在哪種情況下對流占主導(dǎo)地位？(A)恒星內(nèi)部溫度極高、密度極大的區(qū)域(B)恒星內(nèi)部溫度中等、密度適中的區(qū)域(C)恒星內(nèi)部溫度較低、密度較小的區(qū)域(D)恒星外層大氣溫度較低、密度較小的區(qū)域10.如果沒有暗物質(zhì)和暗能量的存在，根據(jù)目前的觀測數(shù)據(jù)，宇宙的結(jié)局可能是(A)大擠壓(B)大凍結(jié)（熱寂）(C)持續(xù)膨脹，最終冷卻至接近絕對零度(D)宇宙結(jié)構(gòu)崩潰二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題后橫線上）11.恒星的光譜型主要由其______和______決定。12.恒星在主序階段，其核心主要進(jìn)行______核聚變。13.當(dāng)一顆恒星的質(zhì)量大于太陽的約______倍時，其最終可能演變成黑洞。14.宇宙微波背景輻射是宇宙大爆炸后約______留下的“余暉”。15.宇宙學(xué)中的“視界”指的是由于宇宙膨脹，我們目前______觀測到的最遙遠(yuǎn)區(qū)域。16.恒星的能量來源于其核心區(qū)域的______。17.在恒星演化的晚期，如果核心剩余物質(zhì)質(zhì)量小于約______倍太陽質(zhì)量，則最終會形成白矮星。18.解釋宇宙加速膨脹現(xiàn)象的兩種主要理論分別是______和______。19.通過分析恒星光譜的多普勒效應(yīng)，可以測量該恒星的______。20.宇宙大爆炸理論預(yù)言，早期宇宙的元素豐度主要是通過______過程形成的。三、簡答題（每題5分，共15分）21.簡述恒星內(nèi)部產(chǎn)生能量的物理機(jī)制，并說明其主要形式。22.比較主序星和紅巨星在結(jié)構(gòu)（如核心、半徑、表面溫度、光度）上的主要區(qū)別。23.簡要說明宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)及其對大爆炸理論的重要意義。四、計算題（共15分）24.假設(shè)一顆恒星的光度（L）為太陽光度的100倍，距離我們（d）為100光年。根據(jù)反平方定律，計算該恒星的視星等（m）。已知太陽的視星等為-26.74。（請寫出計算過程和結(jié)果）五、論述題（共15分）25.結(jié)合恒星演化的知識，論述不同初始質(zhì)量對恒星最終歸宿的影響。請分別說明低質(zhì)量、中等質(zhì)量和大質(zhì)量恒星的生命周期和最終殘骸。試卷答案一、選擇題1.(C)2.(B)3.(C)4.(C)5.(C)6.(C)7.(C)8.(B)9.(C)10.(C)二、填空題11.光譜型，表面溫度12.氫13.814.38萬年15.無法16.核聚變17.1.418.暗能量，修正后的廣義相對論19.視向速度20.大爆炸核合成三、簡答題21.解析：恒星內(nèi)部產(chǎn)生能量的主要機(jī)制是核聚變。在極高溫度和壓力下，恒星核心的氫原子核克服庫侖斥力聚合成氦原子核，同時釋放出巨大的能量，根據(jù)質(zhì)能方程E=mc2。能量主要以高能光子（輻射）的形式向外傳輸，在內(nèi)部區(qū)域也可能通過對流進(jìn)行能量輸運(yùn)。22.解析：主序星核心主要進(jìn)行氫聚變，體積較小，密度較高，表面溫度相對較高，光度與質(zhì)量大致成正比，處于穩(wěn)定的主序帶。紅巨星核心氫耗盡后收縮升溫，外層因能量增加而急劇膨脹，表面溫度降低，顏色變紅，光度顯著增加，但核心密度增大。23.解析：宇宙微波背景輻射（CMB）是宇宙大爆炸后約38萬年，隨著宇宙膨脹冷卻到千分之一開爾文時，由早期高溫等離子體中的電子與光子分離后形成的黑體輻射余暉。它的發(fā)現(xiàn)提供了大爆炸理論的強(qiáng)有力證據(jù)，且其高度均勻性和微小起伏反映了早期宇宙的密度擾動，這些擾動是后來星系等大尺度結(jié)構(gòu)形成的種子。四、計算題24.解析：根據(jù)反平方定律，L?/L?=(d?/d?)2，并且m?-m?=5log??(d?/d?)。已知L?=100L_sun,L_sun=1,d?=100ly,m?=-26.74。代入L?/L_sun=100，得100=(d?/100)2，解得d?=100√100=1000光年。再代入距離比d?/d?=1000/100=10，計算星等差m?-m?=5log??(10)=5*1=5。所以m?=m?-5=-26.74-5=-31.74。結(jié)果：視星等為-31.74。結(jié)果：該恒星的視星等為-31.74。五、論述題25.解析：恒星的最終歸宿由其初始質(zhì)量決定。*低質(zhì)量恒星（<0.8M_sun）：生命周期長，核心氫聚變效率低。最終核心氫耗盡后，氦聚變也因溫度不夠而停止。核心收縮加熱外層，外層膨脹冷卻形成紅巨星。最終，核心成為密度極高的白矮星（主要由碳氧構(gòu)成），外層物質(zhì)被拋射形成行星狀星云，白矮星將在引力下緩慢冷卻。*中等質(zhì)量恒星（0.8-8M_sun）：生命周期相對較短。演化過程與低質(zhì)量恒星類似，最終核心成為白矮星，外層物質(zhì)形成行星狀星云。*大質(zhì)量恒星（>8M_sun）：生命周期短。核心經(jīng)歷氫、氦、碳