2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——恒星顏色和溫度的關(guān)系分析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪項(xiàng)顏色代表的恒星表面溫度最高？A.紅色B.黃色C.白色D.藍(lán)色2.根據(jù)黑體輻射定律，當(dāng)恒星表面溫度升高時(shí)，其輻射峰值波長(zhǎng)將如何變化？A.變長(zhǎng)B.變短C.保持不變D.先變長(zhǎng)后變短3.在天文學(xué)中，衡量恒星顏色的常用指標(biāo)是？A.光度B.視星等C.色指數(shù)D.自行4.恒星光譜分類中，字母“O”型恒星的表面溫度通常約為多少開(kāi)爾文？A.3,000K以下B.3,000K-5,000KC.5,000K-7,000KD.30,000K以上5.恒星的B-V色指數(shù)表示？A.恒星絕對(duì)星等的亮度B.恒星在藍(lán)光濾光片下的視星等與在V（可見(jiàn)光）濾光片下視星等的差值C.恒星表面溫度的直接讀數(shù)D.恒星距離地球的遠(yuǎn)近6.如果一顆恒星的B-V色指數(shù)為+1.0，這通常意味著它呈現(xiàn)什么顏色？A.藍(lán)白色B.白色C.黃色D.紅色7.赫羅圖（H-RDiagram）中，主序帶上的恒星大致遵循什么關(guān)系？A.顏色越藍(lán)，亮度越高B.顏色越紅，亮度越高C.顏色越藍(lán)，亮度越低D.顏色越紅，亮度越低8.與K型恒星相比，M型恒星的表面溫度和顏色通常如何？A.溫度更高，顏色更藍(lán)B.溫度更高，顏色更紅C.溫度更低，顏色更藍(lán)D.溫度更低，顏色更紅9.維恩位移定律主要描述了什么物理現(xiàn)象？A.恒星亮度和溫度的關(guān)系B.恒星顏色和溫度的關(guān)系C.恒星大小和質(zhì)量的關(guān)系D.恒星視星等和距離的關(guān)系10.了解恒星的表面顏色和溫度對(duì)于研究什么天文問(wèn)題特別重要？A.星際云氣的密度分布B.宇宙膨脹的速度C.恒星的化學(xué)成分D.恒星的年齡和演化階段二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在橫線上。）1.恒星的顏色主要是由其表面________決定的。2.溫度約為6,000K的恒星，其表面顏色通常看起來(lái)是________色。3.色指數(shù)B-V的值越大，表示恒星看起來(lái)越________（填“亮”或“暗”，或“藍(lán)”或“紅”）。4.黑體輻射定律指出，溫度越高的黑體，其輻射能量在________波段達(dá)到峰值。5.恒星光譜分類系統(tǒng)按照恒星的________和表面溫度進(jìn)行排序。6.赫羅圖是一個(gè)繪制恒星________與________之間關(guān)系的圖表。7.一顆藍(lán)白色的O型恒星，其B-V色指數(shù)值通常________（填“大于”、“小于”或“等于”）0。8.恒星的色溫（EffectiveTemperature）是指與該恒星具有相同顏色（峰值輻射波長(zhǎng)）的________的溫度。9.根據(jù)維恩位移定律，恒星的表面溫度越高，其輻射峰值波長(zhǎng)就越________。10.恒星的表面溫度直接影響其發(fā)出的________的強(qiáng)度和分布。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共15分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。）1.簡(jiǎn)述黑體輻射定律如何解釋恒星的顏色與溫度關(guān)系。2.解釋什么是色指數(shù)（B-V），并說(shuō)明其如何反映恒星的顏色。3.簡(jiǎn)要說(shuō)明恒星光譜分類中，從O型到M型恒星，其表面溫度和顏色是如何變化的。四、計(jì)算題（共10分。請(qǐng)寫出必要的計(jì)算步驟。）假設(shè)有兩顆恒星，恒星A的表面溫度為T_A=10,000K，恒星B的表面溫度為T_B=3,000K。根據(jù)維恩位移定律（λ_max=b/T，其中λ_max是峰值波長(zhǎng)，T是絕對(duì)溫度，b是維恩常數(shù)，約為2.898×10?3m·K）。請(qǐng)估算：1.哪顆恒星的輻射峰值波長(zhǎng)更長(zhǎng)？請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由。2.若已知可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍大約在400nm（紫光）到700nm（紅光）之間，請(qǐng)定性判斷這兩顆恒星的主要輻射能量落在可見(jiàn)光范圍內(nèi)嗎？為什么？---試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.D5.B6.D7.A8.D9.B10.D二、填空題1.溫度2.白3.紅4.短5.光譜型6.光度/絕對(duì)星等，表面溫度7.小于8.黑體9.短10.光譜三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：黑體輻射定律指出，任何溫度高于絕對(duì)零度的物體都會(huì)發(fā)出電磁輻射，且輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)變化。對(duì)于溫度不同的黑體，其總輻射能量隨溫度升高而急劇增加；更重要的是，輻射強(qiáng)度的峰值波長(zhǎng)（λ_max）與絕對(duì)溫度（T）成反比（λ_max=b/T，維恩位移定律）。恒星可以近似看作黑體。因此，溫度越高的恒星，其輻射峰值波長(zhǎng)越短，根據(jù)可見(jiàn)光波長(zhǎng)分布（紫光<藍(lán)光<綠光<黃光<橙光<紅光），短波長(zhǎng)的輻射對(duì)應(yīng)藍(lán)色，長(zhǎng)波長(zhǎng)的輻射對(duì)應(yīng)紅色。所以，恒星的顏色與其表面溫度成反比關(guān)系：溫度越高越藍(lán)，溫度越低越紅。2.解析思路：色指數(shù)（如B-V）是通過(guò)測(cè)量恒星在特定濾光片（如B濾光片，偏向藍(lán)光）和V濾光片（代表可見(jiàn)光平均）下的視星等（亮度）差值來(lái)定義的（B-V=mv-mb）。藍(lán)光濾光片通過(guò)的波長(zhǎng)較短，V濾光片通過(guò)的是可見(jiàn)光范圍。如果一顆恒星在B濾光片下的視星等顯著低于在V濾光片下的視星等（即B-V值負(fù)得越多），說(shuō)明它輻射的藍(lán)光比可見(jiàn)光多，即顏色偏藍(lán)，溫度較高。反之，如果B-V值為正且較大，說(shuō)明它輻射的可見(jiàn)光或紅光比藍(lán)光多，即顏色偏紅，溫度較低。因此，B-V色指數(shù)可以量化地反映恒星的顏色深淺（藍(lán)/紅）。3.解析思路：恒星光譜分類系統(tǒng)按光譜特征排序，大致對(duì)應(yīng)溫度從高到低排列。O型恒星是最熱的，表面溫度可達(dá)30,000K以上，顏色呈藍(lán)色。接下來(lái)是B型（約10,000-30,000K，藍(lán)白色），A型（約7,500-10,000K，白色），F(xiàn)型（約6,000-7,500K，黃白色），G型（約5,000-6,000K，黃色，如太陽(yáng)），K型（約3,500-5,000K，橙黃色），最后是M型（約2,400-3,500K，紅色）是最冷的。隨著光譜型從O到M變化，恒星的表面溫度逐漸降低，其顏色也由藍(lán)色逐漸變?yōu)榘咨ⅫS色、橙黃色，最終變?yōu)榧t色。四、計(jì)算題1.解析思路：根據(jù)維恩位移定律λ_max=b/T，峰值波長(zhǎng)λ_max與絕對(duì)溫度T成反比。已知T_A=10,000K>T_B=3,000K，因此T_A的倒數(shù)小于T_B的倒數(shù)，所以b/T_A<b/T_B。這意味著恒星A的峰值輻射波長(zhǎng)λ_max_A比恒星B的峰值輻射波長(zhǎng)λ_max_B更長(zhǎng)。答案：恒星B的輻射峰值波長(zhǎng)更長(zhǎng)。因?yàn)楦鶕?jù)維恩位移定律（λ_max=b/T），峰值波長(zhǎng)與絕對(duì)溫度成反比，溫度越高，峰值波長(zhǎng)越短；溫度越低，峰值波長(zhǎng)越長(zhǎng)。T_A>T_B，故λ_max_A<λ_max_B。2.解析思路：恒星A溫度高（10,000K），其峰值輻射波長(zhǎng)λ_max_A更短（λ_max_A=b/10,000K）。恒星B溫度低（3,000K），其峰值輻射波長(zhǎng)λ_max_B更長(zhǎng)（λ_max_B=b/3,000K）。由于λ_max_A<λ_max_B，且可見(jiàn)光范圍約400nm-700nm，λ_max_A更短，應(yīng)落在紫外或可見(jiàn)光低端。而λ_max_B較長(zhǎng)，更可能落在可見(jiàn)光高端或紅外區(qū)域。因此，恒星A的主要輻射能量更可能落在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，而恒星B的主要輻射能量則主要落在可見(jiàn)光范圍之外（偏向紅外）。定性地看，兩顆恒星的主要輻射