2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫——恒星生命周期與宇宙射線產(chǎn)生機(jī)制考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。）1.下列哪一項(xiàng)不是恒星的主要光譜類型？A.O型星B.F型星C.白矮星D.M型星2.恒星在主序階段的主要能量來源是？A.核聚變反應(yīng)B.電子俘獲C.裂變反應(yīng)D.化學(xué)反應(yīng)3.對于一顆質(zhì)量為太陽2倍的同齡恒星，其主序壽命相比于太陽大約是？A.2倍B.4倍C.1/2倍D.1/4倍4.低質(zhì)量恒星演化末期最終會形成？A.超新星B.中子星C.黑洞D.白矮星5.中等質(zhì)量恒星演化末期，其核心會經(jīng)歷哪些元素的成功燃燒？（多選）A.氫B.氦C.碳D.氧6.大質(zhì)量恒星演化末期，其核心最終可能會形成？A.白矮星B.中子星C.黑洞D.行星狀星云7.宇宙射線中能量最高的粒子主要是？A.質(zhì)子B.α粒子C.電子D.中子8.目前認(rèn)為宇宙射線最主要的來源是？A.恒星內(nèi)部核反應(yīng)B.超新星爆發(fā)C.活動(dòng)星系核D.宇宙大爆炸9.在宇宙射線的加速機(jī)制中，擴(kuò)散加速理論主要依賴于？A.磁鏡效應(yīng)B.波粒相互作用C.相對論性粒子與磁場的相互作用D.核反應(yīng)10.宇宙射線與星際介質(zhì)相互作用的主要方式不包括？A.轟擊電離B.光電吸收C.核反應(yīng)D.質(zhì)子衰變二、填空題（每空2分，共20分。）1.恒星按照表面溫度由高到低排序，其光譜類型依次為________、________、________、________、________、________、________。2.恒星在主序階段，其核心主要進(jìn)行的核反應(yīng)是________鏈反應(yīng)或________循環(huán)。3.恒星質(zhì)量是其演化和最終命運(yùn)的關(guān)鍵決定因素，質(zhì)量越大的恒星，其生命越________，最終可能形成________。4.超新星爆發(fā)是恒星生命終結(jié)的一種方式，它可以將恒星外層物質(zhì)拋射到星際空間，為________的形成提供物質(zhì)來源。5.宇宙射線是能量高于________eV的帶電粒子，其主要成分是________。三、簡答題（每小題5分，共20分。）1.簡述恒星形成的主要過程。2.比較大質(zhì)量恒星和低質(zhì)量恒星在生命周期結(jié)束時(shí)的主要區(qū)別。3.簡述宇宙射線加速的可能機(jī)制。4.解釋宇宙射線如何與星際介質(zhì)相互作用。四、計(jì)算題（每小題10分，共20分。）1.假設(shè)一顆恒星的半徑是太陽的10倍，表面溫度是太陽的2倍，請計(jì)算其光度是太陽的多少倍？（已知太陽光度約為3.8×10^26W）2.宇宙射線中一個(gè)質(zhì)子以0.99c的速度運(yùn)動(dòng)，請計(jì)算其相對論性動(dòng)量。（質(zhì)子靜止質(zhì)量約為1.67×10^-27kg，光速c約為3.0×10^8m/s）五、論述題（10分。）討論恒星生命周期對宇宙射線產(chǎn)生的影響。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.D4.D5.A,B,C6.B,C7.A8.B9.B10.D二、填空題1.O、B、A、F、G、K、M2.質(zhì)子-質(zhì)子、碳氮氧3.短、黑洞4.星際介質(zhì)5.1MeV、質(zhì)子三、簡答題1.恒星形成的主要過程：星際云團(tuán)在自身引力作用下開始收縮，中心區(qū)域密度和溫度逐漸升高，形成原恒星。當(dāng)核心溫度和壓力達(dá)到足夠高時(shí)，核聚變反應(yīng)被點(diǎn)燃，恒星進(jìn)入主序階段。2.大質(zhì)量恒星和低質(zhì)量恒星在生命周期結(jié)束時(shí)的主要區(qū)別：大質(zhì)量恒星核心溫度和壓力更高，能夠進(jìn)行更重的元素燃燒，最終可能經(jīng)歷超新星爆發(fā)，留下中子星或黑洞；低質(zhì)量恒星核心溫度不足以進(jìn)行氦聚變，最終會膨脹成紅巨星，然后拋射外層物質(zhì)形成行星狀星云，核心留下白矮星。3.宇宙射線加速的可能機(jī)制：擴(kuò)散加速（粒子在磁鏡結(jié)構(gòu)和波的作用下被反復(fù)加速）、相對論性粒子與磁場的相互作用（如螺旋運(yùn)動(dòng)和切向加速）。4.宇宙射線與星際介質(zhì)相互作用：宇宙射線粒子會轟擊星際氣體和塵埃，導(dǎo)致電離和離子化；高能宇宙射線與原子核發(fā)生核反應(yīng)；宇宙射線粒子被星際磁場偏轉(zhuǎn)和減速。四、計(jì)算題1.解析：恒星光度與半徑的平方和溫度的四次方成正比（L∝R2T?）。設(shè)太陽光度為L_sun，目標(biāo)恒星光度為L_star，半徑比為R_star/R_sun=10，溫度比為T_star/T_sun=2。L_star/L_sun=(R_star/R_sun)2*(T_star/T_sun)?L_star/L_sun=102*2?L_star/L_sun=100*16L_star/L_sun=1600答案：該恒星的光度是太陽的1600倍。2.解析：相對論性動(dòng)量p=γmv，其中γ=1/√(1-v2/c2)，m為靜止質(zhì)量，v為速度。v=0.99cγ=1/√(1-0.992)=1/√(1-0.9801)=1/√0.0199≈7.089p=γmv=7.089*1.67×10^-27kg*0.99*3.0×10^8m/sp≈7.089*1.67×10^-27*2.97×10^8kg·m/sp≈3.54×10^-18kg·m/s答案：該質(zhì)子的相對論性動(dòng)量約為3.54×10^-18kg·m/s。五、論述題恒星生命周期對宇宙射線產(chǎn)生的影響：超新星