2025年大學《天文學》專業(yè)題庫——星際塵埃中稀有元素成分與來源研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種物質(zhì)不屬于典型的星際塵埃成分？A.碳顆粒B.氧化硅顆粒C.水分子D.重金屬原子核2.星際塵埃的顏色主要取決于其內(nèi)部包含的哪種物質(zhì)？A.碳B.氧化硅C.硅酸鹽D.石墨3.以下哪種觀測方式主要利用星際塵埃對星光的自吸收現(xiàn)象？A.紫外線散射B.紅外輻射探測C.可見光吸收光譜D.X射線透射4.輕稀有元素通常指原子序數(shù)小于哪種元素的元素？A.鋁（Al）B.鎳（Ni）C.鋅（Zn）D.鉻（Cr）5.以下哪種天體事件被認為是產(chǎn)生大量重稀有元素的重要來源？A.恒星形成B.行星形成C.超新星爆發(fā)D.白矮星吸積6.在星際介質(zhì)中，稀有元素主要以哪種形式存在？A.單個原子B.分子C.離子D.團簇7.激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術主要用于探測星際塵埃中的：A.吸收線B.發(fā)射線C.等離子體信號D.化學鍵8.星際塵埃中稀有元素豐度的研究有助于我們了解：A.星際塵埃的物理性質(zhì)B.宇宙的化學演化歷史C.恒星的能量輸出D.行星的表面溫度9.以下哪種模型可以用來解釋星際塵埃中稀有元素的來源和循環(huán)？A.恒星演化模型B.星系形成模型C.元素豐度演化模型D.宇宙膨脹模型10.近年來，利用星際塵埃中稀有元素成分研究宇宙化學演化的重要進展之一是：A.發(fā)現(xiàn)了新的星際塵埃形成機制B.測定了不同星系中稀有元素的豐度差異C.開發(fā)了更精確的稀有元素探測技術D.提出了更完善的宇宙化學演化模型二、填空題（每空1分，共15分）1.星際塵埃的大小通常在________微米到幾毫米之間。2.星際塵埃的溫度通常在________K到100K之間。3.稀有元素又稱為________元素，它們在地球上的豐度相對較低。4.恒星風是恒星大氣向星際空間拋射的________流。5.超新星爆發(fā)是宇宙中合成________元素的主要場所。6.星際塵埃通過________散射太陽光而呈現(xiàn)出藍色。7.紅外輻射是星際塵埃的主要________方式。8.吸收線光譜是星際塵埃中________與星光相互作用的結(jié)果。9.團簇是星際介質(zhì)中由幾個到幾十個原子組成的________顆粒。10.宇宙化學演化是指宇宙中________隨時間演化的過程。三、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述星際塵埃的幾種主要形成機制。2.簡述恒星風對星際塵埃的影響。3.簡述超新星爆發(fā)如何影響星際塵埃中稀有元素的豐度。4.簡述利用吸收線光譜研究星際塵埃中稀有元素成分的方法。5.簡述星際塵埃中稀有元素在宇宙化學演化中的作用。四、計算題（10分）假設觀測到某區(qū)域星際氣體中存在吸收線，表明該區(qū)域存在星際塵埃，并測得塵埃的溫度為20K，吸收線的中心波長為5000?，已知該吸收線對應于碳原子從n=3能級躍遷到n=2能級。請根據(jù)玻爾模型計算該能級的能量差，并判斷該吸收線主要是由碳原子還是碳分子引起的。（普朗克常數(shù)h=6.626x10^-34J·s，光速c=3x10^8m/s，電子電荷e=1.602x10^-19C，里德伯常數(shù)R=1.097x10^7m^-1）五、論述題（20分）論述星際塵埃中稀有元素成分與來源研究對理解宇宙化學演化的重要意義，并舉例說明該領域的前沿研究進展。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.C4.A5.C6.D7.B8.B9.C10.D二、填空題1.0.012.103.稀有分散4.等離子體5.重6.絕對7.發(fā)射8.稀有元素9.中性10.元素和化學物質(zhì)三、簡答題1.解析思路：回答需要包含主要的形成機制，并簡要說明其原理。*恒星風：恒星大氣拋射物質(zhì)形成。*行星形成：原行星盤中的物質(zhì)聚集形成。*超新星爆發(fā)：沖擊波壓縮星際氣體形成。*恒星演化：恒星內(nèi)部核聚變產(chǎn)生。2.解析思路：說明恒星風如何影響星際塵埃，包括加熱、加速和化學成分的改變。*加熱：恒星風的高溫離子會加熱星際塵埃。*加速：恒星風將星際塵埃加速到更高的速度。*化學成分改變：恒星風中的高能粒子會轟擊星際塵埃，改變其化學成分。3.解析思路：說明超新星爆發(fā)如何產(chǎn)生和分散稀有元素，并強調(diào)其豐度的提升。*核合成：超新星內(nèi)部的核聚變會產(chǎn)生大量的重元素。*拋射：超新星爆發(fā)將產(chǎn)生的重元素拋射到星際空間。*豐度提升：超新星爆發(fā)顯著提高了星際介質(zhì)中稀有元素的豐度。4.解析思路：描述利用吸收線光譜研究星際塵埃中稀有元素成分的基本原理和方法。*原理：星際塵埃中的稀有元素會吸收星光中特定波長的光。*方法：通過分析吸收線的波長和強度，可以確定稀有元素的種類和含量。5.解析思路：說明稀有元素在宇宙化學演化中的作用，例如作為示蹤劑和影響化學反應。*示蹤劑：稀有元素可以作為宇宙演化的示蹤劑，幫助我們了解宇宙的起源和演化歷史。*化學反應：稀有元素可以參與星際介質(zhì)中的化學反應，影響星際氣體的化學組成。四、計算題*能級能量差ΔE=hν=hc/λ=(6.626x10^-34J·s)x(3x10^8m/s)/(5000x10^-10m)≈3.98x10^-18J*碳原子的能級能量差約為3.98x10^-18J。碳分子的能級能量差通常比碳原子小得多。因此，該吸收線更可能是由碳原子引起的。五、論述題*解析思路：首先闡述星際塵埃中稀有元素成分與來源研究的重要性，然后列舉具體例子說明其對理解宇宙化學演化的貢獻，最后介紹該領域的前沿研究進展。*重要性：稀有元素是宇宙演化的產(chǎn)物，研究其成分和來源可以幫助我們了解宇宙的起源、演化和命運。星際塵埃是稀有元素的主要載體，研究星際塵埃中的稀有元素成分可以揭示宇宙化學演化的歷史。*貢獻舉例：*通過分析不同星系中星際塵埃中稀有元素的豐度差異，可以推斷星系形成的化學歷史。*通過研究超新星爆發(fā)對星際塵埃中稀有元素的影響，可以了解超新星爆發(fā)在宇宙化學演化中的作用。*