2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——星體運(yùn)動(dòng)對行星軌道的穩(wěn)定性影響考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪個(gè)定律描述了行星繞恒星運(yùn)動(dòng)的軌道形狀？A.牛頓第二定律B.開普勒第一定律C.開普勒第二定律D.開普勒第三定律2.開普勒第二定律描述了行星運(yùn)動(dòng)的哪個(gè)特征？A.行星軌道是橢圓B.行星與恒星的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積C.行星公轉(zhuǎn)周期的平方與其軌道半長軸的立方成正比D.行星運(yùn)動(dòng)的速度恒定不變3.導(dǎo)致行星軌道不穩(wěn)定的主要原因是？A.行星自身的質(zhì)量B.恒星的引力C.其他行星的引力相互作用D.行星與恒星的距離4.以下哪個(gè)現(xiàn)象是由于共振導(dǎo)致的？A.柯克伍德帶的形成B.木星不規(guī)則衛(wèi)星的分布C.海王星軌道的擾動(dòng)D.水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)5.攝動(dòng)理論主要研究什么？A.行星軌道的長期演化B.行星軌道的短期變化C.行星形成的過程D.行星大氣的演化6.哪個(gè)天體被認(rèn)為是太陽系中柯克伍德帶的清空者？A.木星B.土星C.天王星D.海王星7.開普勒常數(shù)表示什么？A.行星公轉(zhuǎn)周期的倒數(shù)B.行星軌道半長軸的倒數(shù)C.行星與恒星之間引力的強(qiáng)度D.行星角動(dòng)量的大小8.以下哪個(gè)量在行星軌道運(yùn)動(dòng)中守恒？A.線速度B.角速度C.角動(dòng)量D.加速度9.霍普金斯平均運(yùn)動(dòng)共振理論主要解釋什么現(xiàn)象？A.行星軌道的進(jìn)動(dòng)B.行星軌道的共振C.行星軌道的偏心率變化D.行星軌道的半長軸變化10.以下哪個(gè)行星系的行星軌道相對較為穩(wěn)定？A.矮行星帶B.柯克伍德帶C.天王星和海王星軌道區(qū)域D.木星和土星軌道區(qū)域二、填空題1.開普勒第一定律指出，行星繞恒星的軌道是一個(gè)______，恒星位于橢圓的一個(gè)______上。2.開普勒第二定律表明，行星與恒星的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過______。3.開普勒第三定律指出，行星公轉(zhuǎn)周期的平方與其軌道半長軸的______成正比。4.行星軌道不穩(wěn)定性的主要機(jī)制包括______、______和______。5.攝動(dòng)理論是研究______對天體運(yùn)動(dòng)影響的理論。6.當(dāng)兩個(gè)天體的平均運(yùn)動(dòng)頻率成簡單整數(shù)比時(shí)，會(huì)發(fā)生______。7.柯克伍德帶是指位于______和______之間的一個(gè)區(qū)域，曾經(jīng)存在大量小行星。8.海王星的發(fā)現(xiàn)是______的典型例子，它證實(shí)了______的存在。9.行星軌道的偏心率反映了軌道的______程度。10.行星系的長期穩(wěn)定性取決于______和______等多種因素。三、簡答題1.簡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.描述共振如何影響行星軌道的穩(wěn)定性。4.分析太陽系行星軌道穩(wěn)定性的原因。四、計(jì)算題1.假設(shè)一顆行星繞恒星做橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，其軌道半長軸為1天文單位，偏心率為0.1。試計(jì)算該行星在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)，與恒星之間的距離之比。2.已知木星的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的千分之一，木星軌道半長軸約為5天文單位。假設(shè)木星對一顆在柯克伍德帶邊緣的彗星產(chǎn)生5:2的平均運(yùn)動(dòng)共振，試估算該彗星的軌道半長軸。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.B5.A6.D7.C8.C9.B10.C二、填空題1.橢圓，焦點(diǎn)2.相等的面積3.立方4.共振，軌道共振，散射5.其他天體6.共振7.海王星軌道，天王星軌道8.軌道攝動(dòng)，開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律9.扁平10.星體質(zhì)量分布，行星間引力相互作用三、簡答題1.解析思路：分別闡述開普勒三大定律的內(nèi)容。第一定律：行星繞恒星的軌道是橢圓，太陽位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。第二定律：行星與恒星的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積，即行星運(yùn)動(dòng)的速度與它到恒星的距離成反比。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：解釋攝動(dòng)的定義，即由其他天體的引力對某個(gè)天體軌道的擾動(dòng)。說明攝動(dòng)會(huì)導(dǎo)致行星軌道參數(shù)（如半長軸、偏心率、升交點(diǎn)經(jīng)度等）發(fā)生長期變化。3.解析思路：解釋共振的定義，即兩個(gè)天體的平均運(yùn)動(dòng)頻率成簡單整數(shù)比。說明共振會(huì)導(dǎo)致引力相互作用增強(qiáng)，從而改變天體的軌道，甚至導(dǎo)致軌道不穩(wěn)定或清空某個(gè)區(qū)域。4.解析思路：分析太陽系行星軌道穩(wěn)定性的原因，包括：太陽質(zhì)量遠(yuǎn)大于其他行星，行星軌道相對密集但存在空隙；行星形成過程中，大部分物質(zhì)已被清空；行星間存在引力相互作用，形成穩(wěn)定的共振關(guān)系；長期演化過程中，一些不穩(wěn)定軌道的天體被彈出或吞噬。四、計(jì)算題1.解析思路：利用橢圓軌道的定義。近日點(diǎn)距離a(1-e)，遠(yuǎn)日點(diǎn)距離a(1+e)。距離之比為[a(1-e)]/[a(1+e)]=(1-e)/(1+e)。將e=0.1代入計(jì)算即可。答案：0.822.解析思路：利用開普勒第三定律和平均運(yùn)動(dòng)共振關(guān)系。設(shè)太陽質(zhì)量為M，木星質(zhì)量為m，彗星質(zhì)量為m'，木星軌道半長軸為a_j，彗星軌道半長軸為a_c。根據(jù)開普勒第三定律，M+m/a_j^3=m'/a_c^3。由于m'<<M，可近似為M/a_j^3=m'/a_c^3。根據(jù)平均運(yùn)動(dòng)共振5:2，木星的軌道