2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——太陽(yáng)系行星的軌道變化與穩(wěn)定性考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.根據(jù)開普勒第一定律，行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是？A.拋物線B.橢圓C.雙曲線D.圓2.開普勒第三定律適用于？A.所有天體之間的運(yùn)動(dòng)B.只適用于太陽(yáng)系內(nèi)的行星C.只適用于衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)D.只適用于圓軌道的運(yùn)動(dòng)3.行星軌道偏心率的大小反映了？A.行星質(zhì)量的相對(duì)大小B.行星公轉(zhuǎn)周期的相對(duì)大小C.行星軌道橢圓的扁平程度D.行星與太陽(yáng)的距離4.以下哪種現(xiàn)象是由于行星間引力相互作用引起的？A.行星軌道的進(jìn)動(dòng)B.行星自轉(zhuǎn)的減速C.行星軌道的攝動(dòng)D.行星大氣層的逃逸5.行星系統(tǒng)形成初期，行星軌道通常比較？A.穩(wěn)定B.不穩(wěn)定C.圓形D.橢圓6.木星與土星之間存在1:2:4共振，這意味著？A.木星的軌道半徑是土星的2倍，土星的軌道半徑是木星的4倍B.木星的公轉(zhuǎn)周期是土星的2倍，土星的公轉(zhuǎn)周期是木星的4倍C.每當(dāng)木星公轉(zhuǎn)1圈，土星公轉(zhuǎn)2圈，每當(dāng)土星公轉(zhuǎn)1圈，四顆衛(wèi)星中有兩顆會(huì)公轉(zhuǎn)4圈D.木星的衛(wèi)星數(shù)量是土星的2倍，土星的衛(wèi)星數(shù)量是木星的4倍7.潮汐力主要是由什么引起的？A.行星自身的引力B.太陽(yáng)的引力C.行星與衛(wèi)星之間的引力D.行星自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力8.長(zhǎng)周期彗星通常起源于？A.水星軌道以內(nèi)B.小行星帶C.Kuiper帶D.恒星風(fēng)頂層9.行星軌道共振可能導(dǎo)致的后果是？A.提高行星的軌道能量B.降低行星的軌道能量C.使行星軌道變得不穩(wěn)定D.使行星軌道變得穩(wěn)定10.利用數(shù)值模擬方法研究行星軌道變化時(shí)，需要考慮的主要因素包括？A.天體的質(zhì)量、初始位置和速度B.天體的顏色和表面溫度C.天體的大氣成分和密度D.天體的年齡和形成歷史二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在橫線上。）1.開普勒第二定律描述了行星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其與太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的__________相等。2.牛頓萬(wàn)有引力定律指出，兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力大小與它們的__________成正比，與它們的距離的__________成反比。3.行星軌道共振是指兩個(gè)或多個(gè)行星的軌道半長(zhǎng)軸滿足一定的__________關(guān)系。4.潮汐力可以導(dǎo)致行星自轉(zhuǎn)速度的__________，例如地球的自轉(zhuǎn)速度就因?yàn)槌毕Φ淖饔枚饾u減慢。5.太陽(yáng)系中的小行星帶主要位于__________和__________之間。6.行星系統(tǒng)演化的過(guò)程中，行星軌道通常會(huì)經(jīng)歷一個(gè)從不穩(wěn)定到__________的過(guò)程。7.彗星的__________是由冰、塵埃和巖石等物質(zhì)組成的。8.數(shù)值模擬方法可以用來(lái)研究__________長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的軌道演化。9.行星軌道的穩(wěn)定性是行星系統(tǒng)能否__________的關(guān)鍵因素。10.開普勒定律是研究行星運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，它是在__________的觀測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。）1.簡(jiǎn)述開普勒三大定律的主要內(nèi)容。2.解釋什么是行星軌道的攝動(dòng)。3.潮汐力對(duì)行星的形狀和自轉(zhuǎn)有何影響？4.為什么說(shuō)太陽(yáng)系中的小行星帶是太陽(yáng)系早期演化的“見證者”？四、計(jì)算題（每小題10分，共20分。）1.假設(shè)一顆行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為1天文單位，公轉(zhuǎn)周期為1年。請(qǐng)利用開普勒第三定律計(jì)算一顆繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為2天文單位的行星的公轉(zhuǎn)周期是多少年？2.假設(shè)地球的質(zhì)量為6.0×10^24kg，月球的質(zhì)量為7.3×10^22kg，地球與月球的距離為3.8×10^8m。請(qǐng)估算地球?qū)υ虑虻囊Υ笮?。（引力常?shù)G=6.67×10^-11N·m^2/kg^2）五、論述題（10分。）試述行星軌道不穩(wěn)定性可能的原因及其對(duì)行星系統(tǒng)演化的影響。試卷答案一、選擇題1.B2.A3.C4.C5.B6.C7.C8.C9.C10.A二、填空題1.面積2.質(zhì)量乘積；平方3.整數(shù)4.減慢5.火星；木星6.穩(wěn)定7.核心物質(zhì)8.行星系統(tǒng)9.持續(xù)存在10.第谷·布拉赫三、簡(jiǎn)答題1.開普勒第一定律：行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓，太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。開普勒第二定律：行星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其與太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等，即行星運(yùn)動(dòng)的面積速度恒定。開普勒第三定律：行星公轉(zhuǎn)周期的平方與其軌道半長(zhǎng)軸的立方成正比，即T^2∝a^3。2.行星軌道攝動(dòng)是指由于其他行星的引力作用，導(dǎo)致行星的軌道并非嚴(yán)格的橢圓，而是隨著時(shí)間的推移發(fā)生微小的變化，例如軌道半長(zhǎng)軸、偏心率、升交點(diǎn)經(jīng)度等參數(shù)會(huì)緩慢改變。3.潮汐力可以導(dǎo)致行星的形狀發(fā)生變化，使其趨向于球形，并可以導(dǎo)致行星自轉(zhuǎn)速度的變化，例如地球的自轉(zhuǎn)速度就因?yàn)槌毕Φ淖饔枚饾u減慢，同時(shí)潮汐力也會(huì)產(chǎn)生潮汐摩擦，進(jìn)一步耗散行星的自轉(zhuǎn)能量。4.小行星帶位于火星和木星之間，其中包含了大量的小行星，這些小行星是太陽(yáng)系早期形成時(shí)的殘余物質(zhì)，因此研究小行星可以了解太陽(yáng)系早期的物質(zhì)組成和演化歷史，所以說(shuō)小行星帶是太陽(yáng)系早期演化的“見證者”。四、計(jì)算題1.設(shè)地球軌道半徑為a1，公轉(zhuǎn)周期為T1；另一顆行星軌道半徑為a2，公轉(zhuǎn)周期為T2。根據(jù)開普勒第三定律，有a1^3/T1^2=a2^3/T2^2。代入a1=1天文單位，T1=1年，a2=2天文單位，解得T2=sqrt((2^3)/(1^3))=sqrt(8)≈2.83年。2.設(shè)地球質(zhì)量為M，月球質(zhì)量為m，地球與月球的距離為r。根據(jù)牛頓萬(wàn)有引力定律，地球?qū)υ虑虻囊Υ笮=G*M*m/r^2。代入M=6.0×10^24kg，m=7.3×10^22kg，r=3.8×10^8m，G=6.67×10^-11N·m^2/kg^2，計(jì)算得F≈1.98×10^20N。五、論述題行星軌道不穩(wěn)定性可能的原因包括：行星形成初期，行星間的引力相互作用可能導(dǎo)致軌道的劇烈變化；行星軌道共振