2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——行星系統(tǒng)中的恒星重力考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.根據(jù)萬有引力定律，恒星對(duì)其行星的引力大小主要取決于以下哪個(gè)因素？A.恒星和行星的相對(duì)速度B.恒星和行星的化學(xué)成分C.恒星和行星的質(zhì)量D.恒星和行星的半徑2.開普勒第三定律描述了什么關(guān)系？A.行星軌道半徑與公轉(zhuǎn)周期的平方成正比B.行星軌道半徑與公轉(zhuǎn)周期的平方成反比C.行星公轉(zhuǎn)速度與其軌道半徑成正比D.行星公轉(zhuǎn)速度與其軌道半徑成反比3.在行星系統(tǒng)中，哪個(gè)參數(shù)可以用來描述行星繞恒星運(yùn)動(dòng)的軌道形狀？A.公轉(zhuǎn)周期B.軌道傾角C.離心率D.平均半徑4.恒星質(zhì)量的測(cè)量可以通過以下哪種方法實(shí)現(xiàn)？A.直接觀測(cè)恒星的大小和亮度B.觀測(cè)行星繞恒星的運(yùn)動(dòng)C.測(cè)量恒星的自轉(zhuǎn)速度D.分析恒星的光譜5.以下哪個(gè)現(xiàn)象可以作為恒星存在重力的證據(jù)？A.恒星的發(fā)光B.恒星的溫度C.行星繞恒星的運(yùn)動(dòng)D.恒星的化學(xué)成分6.恒星內(nèi)部的重力主要是由什么引起的？A.恒星的輻射壓力B.恒星的磁場C.恒星自身的質(zhì)量D.恒星內(nèi)部的核反應(yīng)7.行星系統(tǒng)的形成過程中，哪個(gè)階段星云的引力作用最為重要？A.星云的擴(kuò)散階段B.原恒星的形成階段C.行星的形成階段D.行星系統(tǒng)的演化階段8.引力透鏡效應(yīng)是由于什么引起的？A.恒星的光譜紅移B.恒星的引力場C.行星的引力場D.恒星的引力透鏡9.以下哪個(gè)儀器可以用于探測(cè)引力波？A.光學(xué)望遠(yuǎn)鏡B.射電望遠(yuǎn)鏡C.脈沖星計(jì)時(shí)陣列D.引力波探測(cè)器10.恒星重力對(duì)行星系統(tǒng)的長期演化有什么影響？A.增加行星的運(yùn)行速度B.改變行星的軌道C.減少行星的運(yùn)行速度D.使行星的軌道穩(wěn)定二、填空題（每空1分，共20分）1.萬有引力定律指出，宇宙中任何兩個(gè)物體之間都存在相互吸引的力，這個(gè)力的大小與兩個(gè)物體的______成正比，與它們之間距離的______成反比。2.開普勒第一定律指出，所有行星繞恒星的軌道都是______，恒星位于橢圓的一個(gè)______上。3.開普勒第二定律指出，行星與恒星的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積______。4.行星軌道的______越大，行星的公轉(zhuǎn)速度越慢。5.恒星的質(zhì)量可以通過觀測(cè)其______行星的軌道參數(shù)來計(jì)算。6.恒星的______是指恒星自身質(zhì)量產(chǎn)生的引力場強(qiáng)度。7.行星系統(tǒng)形成的早期階段，星云的______是主要的動(dòng)力。8.引力透鏡效應(yīng)是指______的光線在經(jīng)過______附近時(shí)，由于______的作用而發(fā)生彎曲的現(xiàn)象。9.脈沖星計(jì)時(shí)陣列是一種可以用于探測(cè)______的間接方法。10.恒星重力是行星系統(tǒng)形成和演化的______力量。三、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.一顆行星繞恒星做圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為1.5天文單位，公轉(zhuǎn)周期為4地球年。求該恒星的質(zhì)量。2.一顆行星的軌道是一個(gè)偏心率為0.2的橢圓，其近日點(diǎn)距離為1.2天文單位，遠(yuǎn)日點(diǎn)距離為1.8天文單位。求該行星軌道的長半軸和半短軸。3.假設(shè)一個(gè)恒星的質(zhì)量為太陽質(zhì)量的2倍，半徑為太陽半徑的1.5倍。求該恒星表面的重力加速度。四、簡答題（每題10分，共40分）1.簡述開普勒三大定律的主要內(nèi)容。2.簡述恒星質(zhì)量測(cè)量的幾種主要方法。3.簡述行星系統(tǒng)形成的幾個(gè)主要階段。4.簡述引力波的基本性質(zhì)及其探測(cè)方法。五、論述題（20分）試述恒星重力在行星系統(tǒng)形成和演化中的作用。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.B5.C6.C7.B8.B9.D10.B二、填空題1.質(zhì)量，平方2.橢圓，焦點(diǎn)3.相等4.離心率5.圍繞6.引力加速度7.引力8.遙遠(yuǎn)天體，黑洞，引力9.引力波10.基本驅(qū)動(dòng)力三、計(jì)算題1.解析思路：應(yīng)用開普勒第三定律，將公轉(zhuǎn)周期和軌道半徑代入公式M=(4π2a3)/(G'T2)，其中a為軌道半徑，T為公轉(zhuǎn)周期，G為萬有引力常數(shù)，T需轉(zhuǎn)換為秒。最終計(jì)算得到恒星質(zhì)量約為1.989×103?kg，與太陽質(zhì)量接近。答案：約1.989×103?kg2.解析思路：橢圓軌道的長半軸a是近日點(diǎn)距離r?和遠(yuǎn)日點(diǎn)距離r?的平均值。半短軸b可以通過關(guān)系式b2=a2(1-e2)計(jì)算，其中e為偏心率。代入數(shù)值計(jì)算得到長半軸約為1.5天文單位，半短軸約為1.442天文單位。答案：長半軸約1.5天文單位，半短軸約1.442天文單位3.解析思路：應(yīng)用牛頓萬有引力定律和向心力公式，在恒星表面，重力提供向心力，即GMm/R2=mg，其中M為恒星質(zhì)量，m為質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量，R為恒星半徑，g為表面重力加速度。解出g=GM/R2。代入數(shù)值計(jì)算得到表面重力加速度約為27.7m/s2。答案：約27.7m/s2四、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(dòng)的軌道都是橢圓，太陽位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。開普勒第二定律：行星與太陽的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等。開普勒第三定律：行星公轉(zhuǎn)周期的平方與其軌道半長軸的立方成正比。2.解析思路：觀測(cè)行星軌道：通過測(cè)量行星的軌道參數(shù)（周期、半長軸、偏心率等）來計(jì)算恒星質(zhì)量。利用食變：通過觀測(cè)食變星（行星transiting恒星）的亮度變化來估計(jì)行星質(zhì)量和恒星質(zhì)量。利用視向速度：通過光譜多普勒效應(yīng)測(cè)量恒星周期性視向速度變化來估計(jì)行星質(zhì)量。利用引力透鏡：通過觀測(cè)引力透鏡效應(yīng)中成像亮度的變化來估計(jì)暗物質(zhì)或恒星的質(zhì)量。3.解析思路：引力坍縮階段：星際云在自身引力作用下開始坍縮，形成原恒星。原恒星盤形成階段：原恒星周圍的物質(zhì)在旋轉(zhuǎn)過程中形成原行星盤。行星形成階段：原行星盤中的物質(zhì)通過吸積和碰撞逐漸形成行星。行星系統(tǒng)演化階段：行星系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)分布發(fā)生變化，行星軌道演化，行星與其他天體相互作用。4.解析思路：引力波是時(shí)空的漣漪，由加速運(yùn)動(dòng)的大質(zhì)量天體產(chǎn)生?；拘再|(zhì)包括傳播速度為光速，不與物質(zhì)相互作用。探測(cè)方法包括利用干涉儀（如LIGO、Virgo）探測(cè)引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波引力波。五、論述題解析思路：恒星重力是行星系統(tǒng)形成和演化的基本驅(qū)動(dòng)力。在形成階段，恒星重力是引力坍縮的原動(dòng)力，將星際云物