2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——行星系統(tǒng)的行星軌道動力學(xué)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪項不是開普勒第一定律的內(nèi)容？A.所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓B.行星與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過相等的面積C.行星軌道的半長軸的立方與公轉(zhuǎn)周期的平方之比對于所有行星都是常數(shù)D.行星繞太陽的運(yùn)動是勻速圓周運(yùn)動2.開普勒第三定律適用于：A.兩個質(zhì)點組成的系統(tǒng)B.所有行星繞太陽的運(yùn)動C.只有兩個行星之間的運(yùn)動D.僅在太陽系內(nèi)的天體運(yùn)動3.行星軌道要素中，描述軌道形狀的是：A.半長軸B.離心率C.偏心角D.軌道傾角4.行星軌道要素中，描述軌道平面對參考平面的傾角的是：A.半長軸B.離心率C.軌道傾角D.近心點角5.以下哪個物理量守恒是二體問題成立的必要條件？A.動量B.角動量C.機(jī)械能D.動能6.行星在近日點的速度與遠(yuǎn)日點的速度相比：A.相等B.更大C.更小D.無法確定7.行星軌道共振現(xiàn)象是指：A.兩個行星軌道交叉B.兩個行星軌道相切C.兩個行星軌道周期成簡單整數(shù)比D.兩個行星軌道半長軸成簡單整數(shù)比8.慣性參考系是指：A.靜止不動的參考系B.做勻速直線運(yùn)動的參考系C.以某個天體為中心的參考系D.以太陽為中心的參考系9.行星軌道動力學(xué)中，攝動主要來源于：A.行星自身質(zhì)量B.太陽的引力C.其他行星的引力D.行星大氣層10.行星軌道動力學(xué)的研究對象是：A.單個行星B.行星與太陽組成的系統(tǒng)C.行星與其他行星組成的系統(tǒng)D.整個太陽系二、填空題（每題2分，共20分）1.開普勒第二定律又稱為__________定律。2.行星軌道要素中，描述軌道半長軸的是__________。3.行星軌道要素中，描述軌道離心率的是__________。4.行星軌道要素中，描述軌道平動角速度的是__________。5.二體問題的精確解是__________。6.三體問題的一般解是__________。7.行星軌道共振會導(dǎo)致__________。8.開普勒方程的解是__________。9.軌道動力學(xué)中，__________是描述天體運(yùn)動狀態(tài)的六個基本參數(shù)。10.行星軌道動力學(xué)是__________的重要基礎(chǔ)。三、計算題（每題10分，共30分）1.已知地球繞太陽的軌道半長軸為1.496×10^11m，公轉(zhuǎn)周期為365.25天。求太陽的質(zhì)量。2.已知火星繞太陽的軌道離心率為0.0934，半長軸為2.279×10^11m。求火星近日點的距離和遠(yuǎn)日點的距離。3.假設(shè)一個雙星系統(tǒng)，其中兩顆恒星的質(zhì)量分別為1.0倍太陽質(zhì)量和0.5倍太陽質(zhì)量，軌道半長軸為1.0天文單位。求兩顆恒星的軌道周期。四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述開普勒三大定律的主要內(nèi)容。2.簡述行星軌道要素的定義。3.簡述二體問題和三體問題的區(qū)別。4.簡述攝動對行星軌道的影響。五、論述題（10分）探討行星軌道動力學(xué)在行星形成和演化中的作用。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.B4.C5.C6.B7.C8.B9.C10.B二、填空題1.面積2.半長軸3.離心率4.平動角速度5.開普勒軌道6.無解7.軌道共振8.開普勒方程的根9.軌道要素10.天體力學(xué)三、計算題1.解析思路：根據(jù)開普勒第三定律，M_sun*a^3/T^2=常數(shù)，其中M_sun為太陽質(zhì)量，a為地球軌道半長軸，T為地球公轉(zhuǎn)周期。將已知數(shù)據(jù)代入公式，即可求解太陽質(zhì)量。答案：M_sun≈1.989×10^30kg2.解析思路：根據(jù)開普勒軌道的定義，近日點距離為a(1-e)，遠(yuǎn)日點距離為a(1+e)，其中a為軌道半長軸，e為離心率。將已知數(shù)據(jù)代入公式，即可求解火星近日點和遠(yuǎn)日點的距離。答案：近日點距離≈2.067×10^11m，遠(yuǎn)日點距離≈2.491×10^11m3.解析思路：根據(jù)雙星系統(tǒng)的軌道動力學(xué)，兩顆恒星的軌道周期T滿足T^2=(4π^2/G(M1+M2))*a^3，其中G為萬有引力常數(shù)，M1和M2分別為兩顆恒星的質(zhì)量，a為軌道半長軸。將已知數(shù)據(jù)代入公式，即可求解軌道周期。答案：T≈1.27年四、簡答題1.解析思路：開普勒第一定律：所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽位于橢圓的一個焦點上。開普勒第二定律：行星與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過相等的面積。開普勒第三定律：行星軌道的半長軸的立方與公轉(zhuǎn)周期的平方之比對于所有行星都是常數(shù)。2.解析思路：半長軸：軌道橢圓的長半軸。離心率：描述軌道橢圓程度的參數(shù)，e=0為圓，0<e<1為橢圓。偏心角：從近日點指向軌道上一點向量的角位移。軌道傾角：軌道平面與參考平面（通常是黃道面）的夾角。平動角速度：行星在軌道平面上運(yùn)動的速度。3.解析思路：二體問題是研究兩個質(zhì)點在相互引力作用下的運(yùn)動問題，其精確解可以解析得到。三體問題是研究三個質(zhì)點在相互引力作用下的運(yùn)動問題，由于其非線性和復(fù)雜性，一般沒有精確解，只能通過數(shù)值方法進(jìn)行近似求解。4.解析思路：攝動是指由于其他天體的引力影響，使得天體的軌道偏離了純粹的二體運(yùn)動軌道。攝動會導(dǎo)致行星軌道要素發(fā)生變化，例如半長軸、離心率、軌道傾角等。五、論述題解析思路：行星軌道動力學(xué)是研究行星在引力作用下運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)。在行星形成初期，行星軌道動