2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——太空物理與星際空間考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在太陽大氣層中，發(fā)出典型的吸收線（暗線）的主要區(qū)域是？A.光球?qū)覤.色球?qū)覥.日冕層D.宇宙空間2.根據(jù)開普勒第三定律，行星軌道半長軸的三次方與其公轉(zhuǎn)周期的平方之比，對于同一中心天體，其值？A.隨行星質(zhì)量變化而變化B.隨行星與中心天體距離變化而變化C.對于所有行星都相同D.僅在特定條件下相同3.恒星內(nèi)部主要能量來源是？A.核聚變反應(yīng)B.核裂變反應(yīng)C.化學(xué)反應(yīng)D.天體碰撞4.下列哪種天體通常被認(rèn)為是形成行星的剩余物質(zhì)？A.恒星B.行星C.彗星D.衛(wèi)星5.黑洞之所以“黑”，是因?yàn)樗囊暯鐑?nèi)沒有任何光線能夠逃逸出來，這主要是由于？A.它的密度極大，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的引力B.它的溫度極低，不發(fā)光C.它被大量的塵埃遮擋D.我們還沒有足夠強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡觀測到它6.伽利略首次通過望遠(yuǎn)鏡觀測，為日心說提供有力證據(jù)的現(xiàn)象包括？A.土星環(huán)的形成B.金星phases(phasesofVenus)C.木星的衛(wèi)星D.太陽黑子7.等離子體存在于宇宙的哪些區(qū)域？A.恒星內(nèi)部B.行星際空間C.色球?qū)覦.以上都是8.宇宙大爆炸理論的主要證據(jù)之一是？A.宇宙的膨脹B.恒星的演化規(guī)律C.行星的形成過程D.太陽系的形成歷史9.以下哪個(gè)物理量是描述天體角動(dòng)量的重要參數(shù)？A.質(zhì)量B.速度C.半長軸D.角動(dòng)量矩臂10.磁星是哪種類型的天體？A.恒星B.中子星C.白矮星D.行星二、填空題1.描述天體圍繞另一個(gè)天體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力由__________提供。2.恒星的spectralclassification(光譜分類)主要依據(jù)其__________和表面溫度。3.行星際介質(zhì)主要由__________、原子氣體和塵埃組成。4.根據(jù)廣義相對論，引力被認(rèn)為是__________時(shí)空曲率的表現(xiàn)。5.星系通常被分為旋渦星系、橢圓星系和__________三類。6.人類目前探測宇宙最遠(yuǎn)距離所使用的“標(biāo)準(zhǔn)燭光”是__________。7.宇宙微波背景輻射是__________的殘余熱量。8.粒子加速器在空間物理學(xué)中用于模擬或研究__________等高能粒子的相互作用。9.空間天氣事件可能對地球上的__________和__________系統(tǒng)產(chǎn)生影響。10.人類發(fā)射的第一個(gè)繞月飛行器是__________。三、判斷題1.所有行星都圍繞太陽按同一方向自轉(zhuǎn)。（）2.超新星爆發(fā)是恒星生命終結(jié)的一種方式，并可能產(chǎn)生黑洞或中子星。（）3.星云是正在形成恒星的區(qū)域，通常呈現(xiàn)紅色。（）4.水星是太陽系中距離太陽最近、公轉(zhuǎn)周期最短的行星。（）5.國際單位制（SI）中，力的單位是牛頓（N）。（）四、名詞解釋1.光譜分析2.宇宙膨脹3.星座4.等離子體5.空間探測五、簡答題1.簡述開普勒三大定律的主要內(nèi)容。2.解釋什么是恒星的光度及其與哪些因素有關(guān)。3.簡述宇宙大爆炸理論的基本觀點(diǎn)。4.行星際介質(zhì)對行星和衛(wèi)星表面有哪些可能的影響？5.簡述廣義相對論對引力現(xiàn)象的描述與牛頓引力理論有何主要區(qū)別？六、計(jì)算題假設(shè)一顆行星圍繞一個(gè)質(zhì)量為M的恒星做圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r。請推導(dǎo)該行星公轉(zhuǎn)周期的表達(dá)式，并說明其中各物理量的含義。七、論述題試論述人類探索太空（空間探測）對于理解太空物理與星際空間以及推動(dòng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要意義。試卷答案一、選擇題1.A2.C3.A4.C5.A6.C7.D8.A9.D10.B二、填空題1.萬有引力（或中心天體的引力）2.光譜特征（或光譜型）3.宇宙射線4.質(zhì)量分布（或物質(zhì)）5.不規(guī)則星系6.?超新星遺?。ɑ蝾愋求w）7.宇宙大爆炸8.宇宙射線（或太陽高能粒子）9.電力（或電網(wǎng)）、通信10.月球號(hào)三、判斷題1.×2.√3.×4.√5.√四、名詞解釋1.光譜分析：通過觀測和分析天體發(fā)射、吸收或散射的光譜，來推斷天體的化學(xué)成分、物理狀態(tài)（如溫度、密度、壓力）、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（如紅移、藍(lán)移）以及磁場等方面的信息的一種方法。2.宇宙膨脹：指宇宙空間本身的擴(kuò)張，導(dǎo)致宇宙中遙遠(yuǎn)的星系相互遠(yuǎn)離的現(xiàn)象。表現(xiàn)為光的紅移現(xiàn)象。3.星座：為了便于辨認(rèn)和觀測，人們將天空中相對位置靠近的恒星群按一定的形狀和神話故事等命名而劃分成的區(qū)域。4.等離子體：一種部分或完全電離的氣體狀態(tài)物質(zhì)，含有自由電子和離子，能夠?qū)щ?，并受到電磁場的影響。是宇宙中常見的物質(zhì)形態(tài)之一。5.空間探測：利用人造航天器作為工具，對地球大氣層以外的宇宙空間、天體以及現(xiàn)象進(jìn)行探測、研究和技術(shù)試驗(yàn)的活動(dòng)。五、簡答題1.開普勒三大定律的主要內(nèi)容：*第一定律（軌道定律）：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。*第二定律（面積定律）：連接行星和太陽的直線（矢徑）在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等。行星離太陽越近，運(yùn)動(dòng)速度越快。*第三定律（周期定律）：行星公轉(zhuǎn)周期的平方與其軌道半長軸的立方成正比。即T2∝a3。用開普勒常數(shù)K表示，則為T2=Ka3。2.恒星的光度是指恒星自身輻射的總能量功率，即單位時(shí)間內(nèi)從恒星表面發(fā)出的所有波長的總輻射能量。它與以下因素有關(guān)：*恒星的半徑（R）：半徑越大，光度越高。*恒星的表面溫度（T）：溫度越高，光度越高（根據(jù)斯特藩-玻爾茲曼定律L∝R2T?）。*恒星的化學(xué)成分：化學(xué)成分會(huì)影響能量產(chǎn)生過程和效率，但對主序星影響相對較小。3.宇宙大爆炸理論的基本觀點(diǎn)：*宇宙起源于大約138億年前一個(gè)極端熾熱、致密的奇點(diǎn)狀態(tài)。*自大爆炸以來，宇宙一直在膨脹和冷卻。*宇宙的演化可以通過物理定律從早期演至今日觀測到的宇宙結(jié)構(gòu)（如星系、星系團(tuán)）。*觀測證據(jù)包括宇宙的膨脹（紅移）、宇宙微波背景輻射以及輕元素的豐度等。4.行星際介質(zhì)對行星和衛(wèi)星表面可能的影響：*輻射損傷：高能宇宙射線、太陽風(fēng)粒子等會(huì)與表面物質(zhì)相互作用，導(dǎo)致表面物質(zhì)濺射、化學(xué)成分改變、產(chǎn)生色斑等。*化學(xué)改變：星際氣體和塵埃中的分子可能與行星或衛(wèi)星的大氣/表面物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。*攪動(dòng)大氣：太陽風(fēng)和星際風(fēng)可以吹散或壓縮行星的小行星球?qū)踊蛳”〈髿狻?形成作用：塵埃顆?？梢栽谛行腔蛐l(wèi)星表面累積，參與地貌形成過程。5.廣義相對論對引力現(xiàn)象的描述與牛頓引力理論的主要區(qū)別：*廣義相對論認(rèn)為引力不是一種力，而是由質(zhì)量分布引起的時(shí)空彎曲的表現(xiàn)。物體在彎曲時(shí)空中沿著“最短路徑”（測地線）運(yùn)動(dòng)，看起來就像受到了引力的作用。*牛頓引力理論認(rèn)為引力是一種物體之間通過空間傳遞的、與質(zhì)量乘積成正比、與距離平方成反比的力。*廣義相對論能更精確地描述強(qiáng)引力場（如黑洞、中子星附近）和加速參考系下的引力現(xiàn)象，并預(yù)言了引力波、光線引力透鏡效應(yīng)等現(xiàn)象。六、計(jì)算題推導(dǎo)過程：根據(jù)萬有引力定律，行星所受的引力F=GMm/r2，其中G是萬有引力常數(shù)，M是恒星質(zhì)量，m是行星質(zhì)量，r是軌道半徑。根據(jù)向心力公式，維持行星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F=mv2/r，其中v是行星的公轉(zhuǎn)速度。在穩(wěn)定圓周運(yùn)動(dòng)中，引力提供向心力，故有：GMm/r2=mv2/r。簡化得：GM/r=v2。行星公轉(zhuǎn)一周的路徑長度是圓周長，2πr。公轉(zhuǎn)周期T是完成一周所需時(shí)間，故v=2πr/T。將v代入上式：GM/r=(2πr/T)2=4π2r2/T2。整理得到：T2=(4π2/GM)*r3。令開普勒常數(shù)K=4π2/GM，則T2=Kr3。表達(dá)式為：T=√(Kr3)。其中：*T是行星的公轉(zhuǎn)周期。*r是行星繞恒星做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。*G是萬有引力常數(shù)。*M是中心恒星的質(zhì)量。*K=4π2/GM是一個(gè)與中心恒星質(zhì)量相關(guān)的常數(shù)。七、論述題人類探索太空（空間探測）對于理解太空物理與星際空間以及推動(dòng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展具有極其重要的意義。首先，空間探測極大地拓展了我們對宇宙的認(rèn)知。通過發(fā)射探測器、望遠(yuǎn)鏡等工具，我們得以觀測到來自遙遠(yuǎn)天體的信息，揭示了恒星的演化、星系的形成與結(jié)構(gòu)、黑洞和暗物質(zhì)的存在、宇宙的起源與膨脹等基本問題。沒有空間探測，我們對太空物理規(guī)律的理解將大打折扣。例如，旅行者號(hào)探測器飛越太陽系行星，提供了前所未有的近距離影像和數(shù)據(jù)；哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀測到了遙遠(yuǎn)的星系和宇宙早期遺跡；韋伯太空望遠(yuǎn)鏡則能在紅外波段探測更早期、更遙遠(yuǎn)的宇宙。其次，空間探測是檢驗(yàn)和發(fā)展物理理論（特別是天體物理學(xué)和宇宙學(xué)）的試驗(yàn)場。極端環(huán)境下的引力、高能粒子、等離子體等物理現(xiàn)象在地面難以模擬，空間探測可以直接觀測和研究這些現(xiàn)象，驗(yàn)證或修正物理理論。例如，對脈沖星的精確測量驗(yàn)證了廣義相對論預(yù)言的引力時(shí)間延緩效應(yīng)；對太陽活動(dòng)的觀測加深了我們對等離子體物理和磁流體動(dòng)力學(xué)過程的理解。再次，空間探測直接推動(dòng)了相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。為了將航天器送入太空并使其在空間中正常工作，需要解決一系列極其復(fù)雜的工程和技術(shù)難題，這極大地促進(jìn)了材料科學(xué)（如耐高溫、抗輻射材料）、推