2025年大學《天文學》專業(yè)題庫——月球與地球軌道關聯(lián)性分析考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、填空題（每空2分，共20分）1.月球圍繞地球運行的主要軌道參數(shù)包括半長軸、______、軌道傾角和周期。2.根據(jù)開普勒第三定律，月球公轉周期的平方與其軌道半長軸的______次方成正比。3.潮汐力的主要來源是______對地球和月球的吸引力不均勻分布產(chǎn)生的。4.地球自轉速度的長期減慢主要是由______摩擦引起的。5.月球軌道的______是指近地點方向在空間中緩慢掃過的現(xiàn)象。6.發(fā)生月食的必要幾何條件之一是______必須在地球的陰影中。7.月相變化是由于月球圍繞地球運行時，太陽光照射在月球可見表面的______不同而引起的。8.地球軌道的偏心率決定了地球在一年中接收到的太陽輻射量的______程度。9.月球繞地球運行的平均角速度約為______度每天（取一位小數(shù)）。10.開普勒第一定律指出，所有行星（包括月球）繞中心天體運行的軌道都是______。二、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內）1.下列哪一項不是描述月球軌道形狀的參數(shù)？（）A.軌道半長軸B.軌道偏心率C.軌道周期D.自轉速度2.導致地球上出現(xiàn)半日潮和全日潮的主要原因是？（）A.月球自轉B.地球自轉C.地球形狀D.太陽與月球的相對位置3.下列哪項現(xiàn)象是由于月球軌道傾角與地球軌道傾角的關系造成的？（）A.潮汐漲落B.月食和日食的發(fā)生C.月相變化D.地球自轉速度變化4.月球運行到近地點時，其繞地球運行的速度大約是？（）A.最快B.最慢C.與遠地點時相同D.無法確定5.開普勒第三定律T2∝a3中，T代表？（）A.軌道偏心率B.軌道半長軸C.公轉/運行周期D.中心天體質量6.潮汐力對地球的影響之一是？（）A.導致地球內部熔融B.使地球自轉周期逐漸變長C.使地球軌道逐漸膨脹D.直接引起地球公轉速度變化7.下列哪種情況下容易發(fā)生月全食？（）A.新月時，月球在地球影子里B.滿月時，月球在地球影子里C.新月時，地球在月球影子里D.滿月時，地球在月球影子里8.地球黃赤交角的存在主要導致了？（）A.月球軌道傾角變化B.地球自轉速度季節(jié)性變化C.地球接收太陽輻射存在緯度差異D.月相呈現(xiàn)圓形9.月球繞地球運行的平均距離約為？（）A.384,400公里B.150,000,000公里C.6,371公里D.22,282公里10.“恒星月”指的是？（）A.月球從新月到下一個新月的時間B.月球從同一恒星后再次經(jīng)過同一恒星的時間C.月球完成一次公轉和自轉的時間D.月球完成一次潮汐周期的時間三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述萬有引力定律如何解釋月球為何圍繞地球運行。2.解釋潮汐現(xiàn)象的基本成因，并說明其對地球有何主要影響。3.簡要說明發(fā)生日食的必要條件，并指出其中涉及到的月球、地球、太陽的軌道關系。4.描述月相變化的主要過程，并解釋為什么會出現(xiàn)新月、上弦月、滿月、下弦月等不同相位。四、計算題（每題6分，共12分）1.已知地球質量M≈5.97×102?kg，引力常數(shù)G≈6.67×10?11N·m2/kg2，月球平均軌道半長軸a≈3.84×10?m。試估算月球繞地球運行的平均角速度ω（結果保留一位小數(shù)）。2.假設月球軌道是正圓（偏心率e=0），月球繞地球運行周期T=27.3天。請運用開普勒第三定律（T2/a3=常數(shù)，取地球公轉周期T?≈1年，半長軸a?≈1天文單位A.U.）粗略估算月球軌道半長軸a的數(shù)量級（以A.U.為單位）。五、論述題（10分）分析月球繞地球的橢圓軌道特性（特別是近地點和遠地點）如何與地球自轉速度的長期變化（潮汐摩擦）以及近地點進動現(xiàn)象聯(lián)系起來，闡述這些關聯(lián)背后的物理機制和意義。試卷答案一、填空題1.偏心率2.三3.月球4.潮汐5.進動6.月球7.方向8.不均勻9.13.810.橢圓二、選擇題1.D2.B3.B4.A5.C6.B7.B8.C9.A10.B三、簡答題1.解析思路：運用萬有引力定律F=G(Mm/r2)，其中M為地球質量，m為月球質量，r為地月距離。此引力提供月球做圓周運動（或橢圓運動）所需的向心力F=mω2r。當距離r變化時，引力F和向心力F隨之變化，從而維持月球在特定軌道上的運行。月球圍繞地球運行是引力作用下的結果。2.解析思路：潮汐力源于月球（及太陽）對地球不同部位的引力差。月球對地球朝向月球方向的拉力最強，背向月球方向（通過地球中心）的拉力稍弱，地球物質被拉伸形成潮汐。地球自轉使得地球上不同位置依次經(jīng)歷這種拉伸。主要影響包括：引起海水漲落（潮汐現(xiàn)象）、非常緩慢地減慢地球自轉速度、逐漸使月球軌道能量增加（遠地點逐漸遠離地球）。3.解析思路：發(fā)生日食的必要條件是：①太陽、月球、地球大致排成一線，即發(fā)生在新月（朔）時期；②月球運行到地球的影子（本影）中。這涉及到月球軌道（圍繞地球）、地球軌道（圍繞太陽）以及地球、月球、太陽三者的相對位置關系。具體來說，月球必須運行到地球軌道平面（黃道面）與月球軌道平面的交線——節(jié)點附近，且太陽位于節(jié)點附近時，才可能發(fā)生食。4.解析思路：月相變化是月球圍繞地球運行時，太陽光照射在月球可見半球上的位置變化造成的。從新月開始，月球可見面向地球逐漸轉到陽光一側（上弦月→滿月→下弦月），再逐漸轉回背向陽光一側（下弦月→新月）。這個過程反映了月球繞地球公轉的連續(xù)運動，以及從地球看去，月球相對太陽的位置變化。四、計算題1.解析思路：月球做近似圓周運動，其平均向心加速度a≈ω2a。由萬有引力提供向心力，有G(Mm)/a2=ma。結合兩者得G(Mm)/a2=mω2a，簡化后得到ω2=G(M)/a3。因此ω=√(G(M)/a3)。代入數(shù)值計算：ω=√(6.67×10?11×5.97×102?/(3.84×10?)3)≈√(3.986×102?/5.57×1023)≈√7.15×10??≈0.0267rad/s。保留一位小數(shù)為0.027rad/s。2.解析思路：開普勒第三定律適用于同一中心天體系統(tǒng)，形式為T2/a3=常數(shù)。地球繞太陽公轉和月球繞地球公轉是兩個不同的系統(tǒng)，但常數(shù)G(M中心)/4π2是相同的。因此，T地球2/a地球3=T月球2/a月球3。將已知數(shù)值代入：(1年)2/(1A.U.)3=(27.3天)2/a月球3。將1年=365.25天，1A.U.≈1.496×1011m代入并計算：(365.25)2/(1.496×1011)3=(27.3)2/a月球3。計算左邊≈1.33×10?/3.35×1033≈3.97×10?2?。計算右邊：(27.3)2/a月球3≈745.29/a月球3。令745.29/a月球3≈3.97×10?2?。則a月球3≈745.29/(3.97×10?2?)≈1.88×102?m3。開月球半長軸a月球≈(1.88×102?m3)^(1/3)≈2.67×10?m。換算為A.U.：a月球≈(2.67×10?m)/(1.496×1011m/A.U.)≈0.018A.U.。數(shù)量級上約為0.01A.U.。五、論述題解析思路：月球繞地球的橢圓軌道意味著月球在近地點距離地球較近，在遠地點距離較遠。根據(jù)萬有引力定律F=G(Mm)/r2，引力在近地點時較大，在遠地點時較小。月球繞地球一周，受到的引力是周期性變化的。這個變化的引力作用在地球上，產(chǎn)生了一個平均指向近地點方向的力矩。這個力矩長期作用，會逐漸改變月球軌道的取向，使近地點方向在空間中緩慢進動（即第5題所述現(xiàn)象）。同時，月球引力引起的潮汐bulge會隨著地球自轉在地球上移動，