2025年大學(xué)建筑褐矮星期末試卷2025年大學(xué)建筑褐矮星期末試卷

姓名：______班級(jí)：______學(xué)號(hào)：______得分：______

（考試時(shí)間：90分鐘，滿分：100分）

1.**選擇題（單選）**5題25分

2.**填空題**3題15分

3.**名詞解釋**2題10分

4.**簡(jiǎn)答題**2題20分

5.**分析題**1題15分

6.**計(jì)算題**2題15分

7.**論述題**1題10分

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**1.選擇題（單選）**（每題5分，共5題，計(jì)25分）

1.建筑褐矮星理論中，以下哪項(xiàng)不是其核心特征？

A.質(zhì)量介于行星與恒星之間

B.自身不發(fā)光，依賴伴星反射光

C.具有固態(tài)表面結(jié)構(gòu)

D.軌道周期通常小于地球年

2.褐矮星的形成過(guò)程與以下哪個(gè)選項(xiàng)最相似？

A.恒星核聚變

B.星云坍縮階段

C.行星核心吸積

D.中子星合并

3.在建筑褐矮星觀測(cè)中，以下哪種儀器最適合探測(cè)其微弱紅外信號(hào)？

A.射電望遠(yuǎn)鏡

B.紫外光譜儀

C.紅外成像儀

D.激光干涉儀

4.褐矮星“燃燒氘”的極限質(zhì)量約為？

A.13個(gè)木星質(zhì)量

B.80個(gè)地球質(zhì)量

C.0.08個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量

D.0.001個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量

5.哪種天體物理現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致褐矮星的自轉(zhuǎn)速度隨時(shí)間減慢？

A.恒星風(fēng)剝離

B.同步自轉(zhuǎn)

C.核聚變加熱

D.潮汐鎖定

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**2.填空題**（每題5分，共3題，計(jì)15分）

1.褐矮星的光譜類型從______到______，對(duì)應(yīng)溫度從高到低排列。

2.褐矮星的生命周期可分為吸積階段和______階段。

3.確認(rèn)一個(gè)天體為褐矮星的關(guān)鍵指標(biāo)是______和______的聯(lián)合檢測(cè)。

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**3.名詞解釋**（每題5分，共2題，計(jì)10分）

1.褐矮星（BrownDwarf）

2.氘燃燒（DeuteriumBurning）

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**4.簡(jiǎn)答題**（每題10分，共2題，計(jì)20分）

1.簡(jiǎn)述褐矮星與行星的主要區(qū)別。

2.解釋褐矮星在建筑天體觀測(cè)中的意義。

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**5.分析題**（計(jì)15分）

分析褐矮星對(duì)系外行星系統(tǒng)演化的潛在影響，并說(shuō)明其在建筑天體物理研究中的應(yīng)用價(jià)值。

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**6.計(jì)算題**（每題7.5分，共2題，計(jì)15分）

1.假設(shè)一個(gè)褐矮星質(zhì)量為30個(gè)木星質(zhì)量，其表面溫度為1000K，計(jì)算其輻射功率（假設(shè)為黑體輻射）。

2.已知一個(gè)褐矮星軌道周期為50天，距離地球50光年，求其視星等（假設(shè)絕對(duì)星等為+10等）。

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**7.論述題**（計(jì)10分）

論述褐矮星在建筑可持續(xù)設(shè)計(jì)中的啟示，結(jié)合天體物理特性提出至少三種實(shí)際應(yīng)用方案。

8.**判斷題**5題25分

9.**簡(jiǎn)答題**1題10分

10.**分析題**1題15分

11.**計(jì)算題**1題10分

12.**實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題**1題15分

13.**繪圖題**1題10分

14.**綜合應(yīng)用題**1題10分

15.**開放性論述題**1題5分

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**8.判斷題**（每題5分，共5題，計(jì)25分）

1.褐矮星可以獨(dú)立形成，不需要伴星系統(tǒng)。

2.褐矮星的光譜中沒有氫線，但有氦線和金屬線。

3.褐矮星的氘燃燒可以持續(xù)整個(gè)生命周期。

4.褐矮星的自轉(zhuǎn)速度比行星快。

5.褐矮星內(nèi)部沒有核聚變反應(yīng)。

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**9.簡(jiǎn)答題**（計(jì)10分）

簡(jiǎn)述褐矮星的質(zhì)量分布對(duì)其觀測(cè)的影響。

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**10.分析題**（計(jì)15分）

分析褐矮星與恒星、行星在形成機(jī)制、物理性質(zhì)和演化路徑上的異同點(diǎn)。

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**11.計(jì)算題**（計(jì)10分）

已知一個(gè)褐矮星的半徑為0.8倍木星半徑，密度為0.5克/立方厘米，計(jì)算其質(zhì)量（木星質(zhì)量為1.9×10^27千克）。

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**12.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題**（計(jì)15分）

設(shè)計(jì)一個(gè)觀測(cè)褐矮星的實(shí)驗(yàn)方案，包括觀測(cè)設(shè)備、選址要求、數(shù)據(jù)處理方法等。

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**13.繪圖題**（計(jì)10分）

繪制一個(gè)褐矮星與系外行星的相互作用示意圖，并標(biāo)注關(guān)鍵物理過(guò)程。

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**14.綜合應(yīng)用題**（計(jì)10分）

結(jié)合褐矮星的特性，設(shè)計(jì)一個(gè)建筑照明系統(tǒng)，利用其紅外輻射進(jìn)行節(jié)能照明。

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**15.開放性論述題**（計(jì)5分）

探討褐矮星研究對(duì)人類未來(lái)太空探索的啟示。

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**1.選擇題（單選）**

1.C

2.B

3.C

4.A

5.D

**2.填空題**

1.M7到L2

2.核聚變結(jié)束

3.質(zhì)量與光譜型

**3.名詞解釋**

1.褐矮星：質(zhì)量介于行星（超過(guò)木星質(zhì)量）和恒星（低于0.08倍太陽(yáng)質(zhì)量）之間的天體，自身不發(fā)光或僅微弱發(fā)光，通過(guò)引力收縮產(chǎn)生熱量。

2.氘燃燒：褐矮星核心在高溫高壓下發(fā)生的氘核聚變反應(yīng)，產(chǎn)生氦和能量，是判斷褐矮星的關(guān)鍵指標(biāo)，但只能持續(xù)數(shù)百萬(wàn)年。

**4.簡(jiǎn)答題**

1.褐矮星與行星的主要區(qū)別：

-形成機(jī)制：褐矮星在星云中直接形成，行星圍繞恒星形成；

-核聚變能力：褐矮星能短暫燃燒氘，行星不能；

-大小和質(zhì)量：褐矮星介于恒星和行星之間，行星更小。

2.褐矮星在建筑天體觀測(cè)中的意義：

-提供系外行星系統(tǒng)演化參考；

-幫助理解行星形成環(huán)境；

-紅外探測(cè)技術(shù)可應(yīng)用于建筑節(jié)能設(shè)計(jì)。

**5.分析題**

褐矮星對(duì)系外行星系統(tǒng)演化的影響：

-作為“準(zhǔn)恒星”可影響行星軌道穩(wěn)定性；

-離子化環(huán)境改變行星大氣成分；

-短期加熱作用加速行星表面演化。

應(yīng)用價(jià)值：天體物理數(shù)據(jù)可優(yōu)化建筑天窗設(shè)計(jì)，利用紅外反射技術(shù)節(jié)能。

**6.計(jì)算題**

1.輻射功率計(jì)算：

P=(σT?)A=(5.67×10??W/m2K?×1000?K?)×(4π(0.7×6.9971×10?m)2)

≈1.42×1021W

2.視星等計(jì)算：

m-M=5log(d/10)+5=5log(50/10)+5=10

m=M+10=10+10=20

**7.論述題**

褐矮星對(duì)建筑可持續(xù)設(shè)計(jì)的啟示：

-紅外輻射利用：設(shè)計(jì)建筑外墻材料吸收并緩慢釋放紅外熱能；

-自轉(zhuǎn)能量收集：利用褐矮星自轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)電；

-系外行星觀測(cè)站設(shè)計(jì)：參考褐矮星觀測(cè)技術(shù)優(yōu)化天文望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)。

**8.判斷題**

1.錯(cuò)誤（需要伴星引力觸發(fā)氘燃燒）

2.正確

3.錯(cuò)誤（氘燃料耗盡后停止）

4.錯(cuò)誤（褐矮星因引力收縮自轉(zhuǎn)慢）

5.正確

**9.簡(jiǎn)答題**

褐矮星質(zhì)量分布影響觀測(cè)：

-高質(zhì)量褐矮星紅外信號(hào)強(qiáng)，易探測(cè)；

-低質(zhì)量褐矮星與行星相似，需光譜區(qū)分；

-質(zhì)量分布不均導(dǎo)致觀測(cè)樣本偏差。

**10.分析題**

褐矮星與恒星、行星的異同：

-形成機(jī)制：恒星核心聚變，行星吸積，褐矮星兩者結(jié)合；

-物理性質(zhì)：恒星持續(xù)聚變，褐矮星短暫聚變，行星無(wú)聚變；

-演化路徑：恒星坍縮為白矮星，褐矮星冷卻為黑矮星，行星凍結(jié)。

**11.計(jì)算題**

質(zhì)量計(jì)算：

M=ρV=0.5g/cm3×(4/3π(0.8×6.9971×10?m)3)

≈1.1×102?kg≈0.58木星質(zhì)量

**12.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題**

觀測(cè)方案：

-設(shè)備：紅外望遠(yuǎn)鏡（8-12μm波段）；

-選址：干燥高原（減少大氣干擾）；

-數(shù)據(jù)處理：光譜分析對(duì)比氘燃燒線。

**13.繪圖題**

示意圖需標(biāo)注：褐矮星引力場(chǎng)、行星大氣離子化帶、帶電粒子流。

**14.綜合應(yīng)用題**

建筑照明設(shè)計(jì)：

-利用褐矮星紅外輻射加熱建筑外殼，降低供暖能耗；

-設(shè)計(jì)紅外透光材料收集能量。

**15.開放性論述題**

啟示：褐矮星研究推動(dòng)了對(duì)暗物質(zhì)分布、行星早期演化的理解，為太空基地選址提供參考。

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**知識(shí)點(diǎn)分類總結(jié)**

1.**褐矮星基礎(chǔ)理論**

-定義：質(zhì)量邊界（0.08-13木星質(zhì)量）；

-形成機(jī)制：星云直接坍縮；

-核物理：氘燃燒條件（>0.08Mj,<10Mj持續(xù)<數(shù)百萬(wàn)年）。

2.**觀測(cè)與探測(cè)技術(shù)**

-紅外成像：探測(cè)M7-L2型天體；

-光譜分析：氘線與金屬線識(shí)別；

-高精度測(cè)光：軌道周期推斷質(zhì)量。

3.**物理性質(zhì)與演化**

-溫度-質(zhì)量關(guān)系：T∝M^(1/4)；

-自轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)：潮汐鎖定現(xiàn)象；

-氦殼形成：晚期褐矮星演化特征。

4.**系外系統(tǒng)影響**

-軌道擾動(dòng)：伴星引力攝動(dòng)；

-大氣演化：離子化效應(yīng)；

-能量輸入：早期行星系統(tǒng)加熱。

5.**交叉應(yīng)用技術(shù)**

-建筑紅外設(shè)計(jì)：隔熱材料開發(fā)；

-能源系統(tǒng)：被動(dòng)式加熱方案；

-天文觀測(cè)站布局：環(huán)境適應(yīng)性優(yōu)化。

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**各題型知識(shí)點(diǎn)詳解及示例**

**選擇題**

考察核心概念記憶，如“氘燃燒極限質(zhì)量”需結(jié)合核物理數(shù)據(jù)。

示例：30Mj褐矮星能燃燒氘，但80Mj需聚變更復(fù)雜。

**填空題**

要求術(shù)語(yǔ)準(zhǔn)確，如光譜型從M7到L2對(duì)應(yīng)溫度遞減（3000K→2000K）。

**名詞解釋**

需精煉定義，如“氘燃燒”需說(shuō)明反應(yīng)方程（D+D→3He+n+4.0MeV）。

**簡(jiǎn)答題**

考察對(duì)比分析能力，如褐矮星與行星形成對(duì)比需區(qū)分星云vs吸積盤。

**分析題**

要求邏輯推理，如分析演化路徑需說(shuō)明恒星→