2025年華中師范大學天文學喬翠蘭題庫及答案一、選擇題（每題2分，共40分）1.以下哪種方法是測量河外星系距離的最直接手段？A.視差法B.造父變星周光關系C.主序星擬合法D.哈勃定律答案：B（造父變星的周光關系被稱為“量天尺”，可用于測量河外星系距離；視差法限于銀河系內(nèi)，主序星擬合需已知主序形態(tài)，哈勃定律需先校準常數(shù)。）2.恒星光譜中Hα線（氫原子巴爾末系第一條譜線）的強吸收主要出現(xiàn)在哪類恒星？A.O型B.B型C.A型D.G型答案：C（A型恒星表面溫度約8000-10000K，氫原子處于第一激發(fā)態(tài)，Hα線吸收最強；O、B型溫度更高，氫原子多電離，G型溫度較低，氫原子多處于基態(tài)。）3.太陽核心的核反應主要屬于：A.碳氮氧循環(huán)B.質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應C.三重α過程D.氦閃答案：B（太陽核心溫度約1500萬K，主要通過質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應將氫聚變?yōu)楹?；碳氮氧循環(huán)需要更高溫度，常見于質(zhì)量更大的恒星。）4.白矮星的質(zhì)量上限（錢德拉塞卡極限）約為：A.0.5M⊙B.1.4M⊙C.3M⊙D.8M⊙答案：B（由電子簡并壓力支撐的白矮星，其質(zhì)量上限約為1.4倍太陽質(zhì)量，超過此極限將坍縮為中子星或黑洞。）5.以下哪種現(xiàn)象不屬于太陽活動？A.日珥B.太陽風C.黑子D.凌日答案：D（凌日是行星運行到太陽與地球之間的現(xiàn)象，屬于行星運動；日珥、太陽風、黑子均為太陽大氣活動。）6.星系按哈勃分類法可分為橢圓星系（E）、旋渦星系（S）、棒旋星系（SB）和不規(guī)則星系（Irr），其中恒星形成活動最活躍的是：A.E0型B.Sa型C.SBc型D.Irr型答案：D（不規(guī)則星系氣體含量高，恒星形成活動劇烈；橢圓星系（E）和早期旋渦星系（Sa、SBa）氣體少，恒星形成弱。）7.宇宙微波背景輻射（CMB）的發(fā)現(xiàn)支持了以下哪個理論？A.穩(wěn)恒態(tài)宇宙學B.大爆炸宇宙學C.等級式宇宙模型D.暴脹理論答案：B（CMB是大爆炸后約38萬年的殘留輻射，其黑體譜特性和各向同性為大爆炸理論提供了關鍵證據(jù)。）8.測量恒星視向速度的主要依據(jù)是：A.多普勒效應B.斯特藩-玻爾茲曼定律C.維恩位移定律D.開普勒第三定律答案：A（恒星光譜線的紅移或藍移反映其沿視線方向的運動速度，即視向速度。）9.以下哪顆天體不屬于類地行星？A.金星B.火星C.木星D.水星答案：C（類地行星包括水、金、地、火，以巖石為主；木星是氣態(tài)巨行星。）10.超新星爆發(fā)后可能形成的天體不包括：A.中子星B.黑洞C.白矮星D.行星狀星云答案：C（白矮星由低質(zhì)量恒星（<8M⊙）演化末期形成，超新星爆發(fā)對應大質(zhì)量恒星（>8M⊙）或Ia型超新星（白矮星吸積超極限），產(chǎn)物為中子星或黑洞；行星狀星云是低質(zhì)量恒星拋射外層形成。）11.以下關于赫羅圖（H-R圖）的描述錯誤的是：A.橫軸為光譜型（或表面溫度）B.縱軸為光度（或絕對星等）C.主序星集中在從左上到右下的窄帶D.紅巨星位于圖的右下角答案：D（紅巨星表面溫度低（右）但光度高（上），位于H-R圖的右上角；右下角是低光度、低溫度的紅矮星。）12.地月系的質(zhì)心位于：A.地球內(nèi)部B.月球內(nèi)部C.地月連線上，地球與月球之間D.地月連線上，月球外側(cè)答案：A（地球質(zhì)量遠大于月球，地月質(zhì)心位于地球內(nèi)部，距地心約4671公里。）13.以下哪種天體的能量來源與核反應無關？A.主序星B.白矮星C.中子星D.黑洞吸積盤答案：B（白矮星靠電子簡并壓力支撐，能量來自引力收縮釋放的余熱，無核反應；主序星核聚變?yōu)槟茉矗凶有强赡苡谐滦潜l(fā)殘留能量或吸積供能，黑洞吸積盤因物質(zhì)摩擦生熱發(fā)光。）14.哈勃定律的表達式為v=H?d，其中H?的單位是：A.km/sB.km/s/MpcC.Mpc/sD.s?1答案：B（哈勃常數(shù)H?表示單位距離的退行速度，單位為千米每秒每百萬秒差距（km/s/Mpc），當前測量值約為70km/s/Mpc。）15.以下關于流星和彗星的區(qū)別，錯誤的是：A.流星是星際物質(zhì)進入地球大氣的發(fā)光現(xiàn)象B.彗星由冰、塵埃和巖石組成，有彗尾C.流星體一般小于1米，彗星核直徑可達數(shù)千米D.所有流星都來自彗星碎片答案：D（流星體可能來自彗星碎片或小行星碎片，并非全部來自彗星。）16.恒星的光度L與表面溫度T、半徑R的關系遵循：A.L=4πR2σT?B.L=σT?/R2C.L=4πRσT2D.L=R2T?/σ答案：A（斯特藩-玻爾茲曼定律：光度等于表面積（4πR2）乘以斯特藩-玻爾茲曼常數(shù)（σ）乘以溫度四次方（T?）。）17.以下哪種現(xiàn)象是廣義相對論的預言？A.水星近日點進動B.恒星光譜的多普勒頻移C.恒星的視差位移D.月球的同步自轉(zhuǎn)答案：A（水星近日點進動的額外偏移無法用牛頓力學完全解釋，廣義相對論通過時空彎曲效應成功預測了這一現(xiàn)象。）18.以下哪類天體的自轉(zhuǎn)周期最短？A.脈沖星B.白矮星C.主序星（如太陽）D.紅巨星答案：A（脈沖星是快速旋轉(zhuǎn)的中子星，自轉(zhuǎn)周期可短至毫秒級；太陽自轉(zhuǎn)約25天，白矮星自轉(zhuǎn)數(shù)小時至數(shù)天，紅巨星自轉(zhuǎn)更慢。）19.地球大氣層對天文觀測的主要影響不包括：A.大氣消光B.大氣湍流（視寧度）C.臭氧吸收紫外線D.磁場干擾答案：D（地球磁場主要影響帶電粒子運動，對光學或射電觀測無直接干擾；大氣消光、湍流、臭氧吸收均會影響觀測質(zhì)量。）20.以下關于暗物質(zhì)的描述，正確的是：A.暗物質(zhì)發(fā)光但不參與電磁相互作用B.暗物質(zhì)占宇宙質(zhì)能總量約5%C.星系旋轉(zhuǎn)曲線異常是暗物質(zhì)存在的證據(jù)之一D.暗物質(zhì)可以通過光學望遠鏡直接觀測答案：C（星系旋轉(zhuǎn)曲線顯示外圍天體轉(zhuǎn)速不隨半徑增加而下降，表明存在大量不可見的暗物質(zhì)提供引力；暗物質(zhì)不發(fā)光，不參與電磁相互作用，占宇宙約27%，無法直接觀測。）二、填空題（每空1分，共30分）1.恒星的光譜型由表面溫度決定，從高溫到低溫依次為______、B、A、F、G、K、______。答案：O；M2.太陽的能量來自______反應，其核心溫度約為______萬K。答案：質(zhì)子-質(zhì)子鏈；15003.測量天體距離的“宇宙距離階梯”中，近鄰恒星用______法，銀河系內(nèi)星團用______法，河外星系用______法（造父變星）。答案：三角視差；主序星擬合；周光關系4.行星狀星云是______（填“大質(zhì)量”或“低質(zhì)量”）恒星演化末期拋射外層形成的，其中心殘留天體是______。答案：低質(zhì)量；白矮星5.超新星分為Ⅰ型和Ⅱ型，其中Ⅰa型超新星的爆發(fā)機制是______，Ⅱ型超新星的前身星是______。答案：白矮星吸積物質(zhì)超過錢德拉塞卡極限；大質(zhì)量恒星（>8M⊙）6.宇宙學原理假設宇宙在______和______上是均勻各向同性的。答案：大尺度；統(tǒng)計7.月球的同步自轉(zhuǎn)導致______，其表面最顯著的地形特征是______（如雨海、澄海）。答案：月球始終以同一面朝向地球；月海（或月海和高地）8.恒星演化離開主序后，會因______收縮導致核心溫度升高，觸發(fā)______燃燒，進入紅巨星階段。答案：引力；氦9.多普勒紅移的公式為z=Δλ/λ?≈v/c（非相對論情況），其中z表示______，v是______速度。答案：紅移量；視向退行10.銀河系的結構包括銀盤、______、銀暈和______，其中恒星形成主要發(fā)生在______中。答案：核球；銀冕；銀盤（或旋臂）11.類星體（Quasar）是______的活動星系核，其高光度來自______過程釋放的能量。答案：遙遠；超大質(zhì)量黑洞吸積12.地磁場的主要成因是______，其保護地球免受______的轟擊。答案：地球外核液態(tài)鐵鎳的對流（發(fā)電機效應）；太陽風高能粒子13.恒星的壽命與其質(zhì)量的關系大致為τ∝M^(-2.5)，因此質(zhì)量越大的恒星壽命越______（填“長”或“短”）。答案：短14.宇宙微波背景輻射的溫度約為______K，其偏振特性為研究______提供了線索。答案：2.725；宇宙早期暴脹三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述赫羅圖的意義及其在恒星演化研究中的作用。答案：赫羅圖（H-R圖）以恒星的表面溫度（或光譜型）為橫軸，光度（或絕對星等）為縱軸，反映了恒星的基本物理狀態(tài)。其意義在于：①揭示恒星的分布規(guī)律（如主序星集中在主序帶，紅巨星、白矮星分布在特定區(qū)域）；②反映恒星的演化階段——主序星處于核心氫燃燒階段，紅巨星是核心氫耗盡后的演化階段，白矮星是低質(zhì)量恒星演化末期的產(chǎn)物；③通過比較星團的H-R圖（如主序turno?點）可推斷星團的年齡（主序壽命越短的恒星越先離開主序）。2.說明Ia型超新星為何可作為“標準燭光”用于宇宙學距離測量。答案：Ia型超新星的爆發(fā)機制是白矮星吸積伴星物質(zhì)至錢德拉塞卡極限（約1.4M⊙），引發(fā)碳氧劇烈核聚變，最終完全瓦解。由于白矮星質(zhì)量上限固定，爆發(fā)時的峰值光度高度一致（約10^43erg/s），且其光變曲線（亮度隨時間變化）具有可預測的規(guī)律（如上升-下降的時間尺度）。通過測量其視亮度和光變曲線形狀，可校準距離模數(shù)（mM=5log(d/10)），因此被廣泛用作宇宙學距離的“標準燭光”，用于測量遙遠星系的距離及宇宙膨脹速率。3.比較大質(zhì)量恒星（>8M⊙）與低質(zhì)量恒星（<8M⊙）的演化結局差異。答案：低質(zhì)量恒星（<8M⊙）演化過程：主序階段（核心氫燃燒）→紅巨星（核心氦燃燒，外層膨脹）→行星狀星云（拋射外層）→白矮星（電子簡并壓力支撐，成分主要為碳、氧）。大質(zhì)量恒星（>8M⊙）演化過程：主序階段（核心氫燃燒）→紅超巨星（核心依次燃燒氦、碳、氧、硅等，直至鐵核）→鐵核坍縮（引力超過電子簡并壓）→Ⅱ型超新星爆發(fā)（外層物質(zhì)拋射）→核心坍縮為中子星（若質(zhì)量<3M⊙，中子簡并壓支撐）或黑洞（若質(zhì)量>3M⊙，無足夠簡并壓抵抗引力）。關鍵差異：低質(zhì)量恒星以行星狀星云和白矮星結束，大質(zhì)量恒星以超新星爆發(fā)并形成中子星/黑洞結束。4.解釋“奧伯斯佯謬”及其宇宙學意義。答案：奧伯斯佯謬指出：若宇宙是靜態(tài)、無限、均勻且永恒的，那么夜空應是明亮的（每一條視線最終會碰到一顆恒星，累積光度趨于無限）。但實際夜空黑暗，說明上述假設不成立。其宇宙學意義在于：①支持宇宙非靜態(tài)（存在膨脹，導致遠處恒星的光因紅移而能量降低）；②宇宙有限年齡（大爆炸理論中，宇宙年齡約138億年，遠處恒星的光尚未到達地球）；③宇宙在大尺度上并非無限永恒，從而為大爆炸宇宙學提供了間接證據(jù)。5.簡述太陽活動對地球的影響。答案：太陽活動主要包括黑子、耀斑、日珥和日冕物質(zhì)拋射（CME），對地球的影響有：①電磁干擾：耀斑爆發(fā)釋放高能電磁輻射（X射線、紫外線），電離地球高層大氣（電離層），干擾無線電通信（如短波通信中斷）；②磁暴：CME攜帶的高能帶電粒子與地球磁場相互作用，引發(fā)地磁暴，導致電網(wǎng)過載、衛(wèi)星軌道偏移；③極光：帶電粒子沿地球磁場線進入極區(qū)，激發(fā)大氣原子發(fā)光（極光）；④氣候影響（可能）：太陽活動周期（約11年）可能與地球氣候波動（如小冰期）存在統(tǒng)計相關性，但其具體機制尚未完全明確。四、計算題（每題10分，共40分）1.已知某恒星的視星等m=5.0，距離d=100秒差距（pc），求其絕對星等M。答案：根據(jù)星等距離公式：M=m5(logd1)代入d=100pc，log100=2，故M=5.05×(21)=5.05×1=0.0絕對星等為0.0。2.某恒星的表面溫度T=5800K（與太陽相同），光度L=100L⊙（太陽光度L⊙=3.828×10^26W），求該恒星的半徑R（太陽半徑R⊙=6.96×10^8m）。答案：由斯特藩-玻爾茲曼定律，L=4πR2σT?，太陽光度L⊙=4πR⊙2σT?（因T相同）。兩式相除得L/L⊙=(R/R⊙)2，故R/R⊙=√(L/L⊙)=√100=10因此R=10R⊙=10×6.96×10^8m=6.96×10^9m。3.觀測到某星系的光譜中Hα線（實驗室波長λ?=656.3nm）紅移至λ=669.4nm，假設哈勃常數(shù)H?=70km/s/Mpc，求該星系的距離d。答案：紅移量z=(λ-λ?)/λ?=(669.4-656.3)/656.3≈13.1/656.3≈0.020。非相對論情況下，z≈v