2025年全国中学生天文知识竞赛测试题及参考答案（共三套）

2025年全国中学生天文知识竞赛测试题及参考答案（一）一、单选题（共15题，每题3分，满分45分）1.詹姆斯・韦伯空间望远镜（JWST）的核心观测波段是（）A.可见光B.红外线C.射电波D.X射线2.系外行星“开普勒-452b”被称为“地球表哥”，其被归类为“超级地球”的主要依据是（）存在液态水B.与恒星距离处于宜居带质量和半径略大于地球D.拥有岩石质地表3.恒星演化过程中，核心氢聚变结束后，质量为1.5倍太阳质量的恒星会进入哪个阶段（）A.红巨星B.白矮星C.中子星D.黑洞4.下列现象中，能直接证明暗物质存在的是（）星系旋转曲线异常（外围恒星速度过快）B.恒星的自行运动黑洞的吸积盘辐射D.超新星爆发的亮度变化5.地球大气层中，能有效吸收太阳紫外线，保护地表生命的圈层是（）A.对流层B.平流层C.中间层D.电离层6.火星探测器“毅力号”在火星表面开展的核心任务不包括（）采集火星岩石样本B.寻找火星古代微生物痕迹测试火星氧气生成技术D.建立火星永久基地7.下列关于引力透镜效应的说法，正确的是（）仅由黑洞产生B.会使遥远星系的像发生扭曲或多重成像与爱因斯坦相对论无关D.只能在可见光波段观测到8.太阳系中，彗星的彗尾长度在接近太阳时会逐渐变长，主要原因是（）太阳引力增强B.太阳辐射压与太阳风作用增强彗星自身质量增加D.行星引力扰动加剧9.恒星光谱类型中，G型星（如太阳）的表面温度范围约为（）A.3000-4000KB.5000-6000KC.7000-8000KD.10000-12000K10.下列关于银河系的描述，错误的是（）属于棒旋星系B.银心位于人马座方向太阳系位于银河系的猎户座旋臂D.直径约100万光年11.月球自转周期与公转周期相同（约27.3天），这种现象被称为（）A.同步自转B.逆向自转C.加速自转D.潮汐锁定12.天文学家通过“径向速度法”探测系外行星，其原理是（）A.行星遮挡恒星导致亮度下降B.行星引力使恒星产生周期性径向运动C.行星反射光的光谱变化D.行星对恒星辐射的折射作用13.下列天文事件中，属于“宇宙学距离”尺度的是（）A.月球绕地球公转B.天狼星的自行C.仙女座星系（M31）的退行D.木星冲日14.太阳风到达地球附近时，会受到地球磁场的偏转，形成的磁层结构是（）A.磁赤道B.磁层顶C.范艾伦辐射带D.极光椭圆15.中国“嫦娥五号”月球探测器的核心科学成果是（）实现月球软着陆B.采集月球样品并返回地球发现月球两极水冰D.部署月球车开展巡视探测二、多选题（共5题，每题4分，满分20分，每题有2-3个正确答案）1.下列关于系外行星探测方法的说法，正确的有（）凌日法可测量行星的半径，但无法确定质量径向速度法可测量行星的质量，但无法确定半径直接成像法适用于所有系外行星，尤其易观测近距离大行星引力微透镜法可探测到远离恒星的小型系外行星2.恒星演化到末期，其最终归宿取决于恒星的初始质量，下列对应关系正确的有（）A.初始质量＜8倍太阳质量→白矮星B.8倍太阳质量＜初始质量＜25倍太阳质量→中子星C.初始质量＞25倍太阳质量→黑洞D.所有恒星最终都会演化为黑洞3.下列关于太阳活动对地球影响的说法，正确的有（）太阳耀斑爆发会干扰地球电离层，导致无线电通信中断太阳风会引发地球磁暴，导致指南针失灵太阳黑子增多时，地球表面平均气温会显著升高太阳日冕物质抛射会导致地球两极出现极光4.下列关于宇宙膨胀的证据，正确的有（）哈勃定律（星系退行速度与距离成正比）B.宇宙微波背景辐射的黑体谱星系光谱的红移现象D.超新星爆发的亮度标准烛光5.下列天文仪器中，利用“反射原理”工作的有（）A.牛顿望远镜B.哈勃空间望远镜C.中国“天眼”FASTD.折反射望远镜三、填空题（共10空，每空2分，满分20分）1.詹姆斯・韦伯空间望远镜的主镜直径为______米，其轨道位于地球-太阳拉格朗日______点（填“L1”“L2”或“L3”）。2.脉冲星是高速旋转的______，其辐射的脉冲信号周期极其稳定，部分脉冲星的周期可精确到______（填“秒”“毫秒”或“微秒”）量级。3.星际介质的主要成分是______和______，它们是形成新恒星的原材料。4.月球的同步自转周期（恒星月）约为______天，而月球的朔望月周期约为______天，二者差异源于地球的公转。5.开普勒第三定律（周期定律）的表达式为a^3/T^2=k，其中k值的大小仅与______的质量有关；对于太阳系，k值的单位通常为______（填“AU³/年²”或“km³/秒²”）。6.距离太阳系最近的恒星是______，其属于______（填“红矮星”“黄矮星”或“蓝巨星”）类型。四、计算题（共1题，满分10分）已知某系外行星绕恒星“天苑四”公转，轨道半长轴a_1=0.8天文单位（AU），公转周期T_1=0.6年；另一颗系外行星绕同一恒星公转，轨道半长轴a_2=2.7AU。忽略恒星质量变化，根据开普勒第三定律（a^3/T^2=k，k为常数），计算第二颗行星的公转周期T_2（结果保留2位小数，提示：无需换算单位，直接用AU和年计算）。五、简答题（共2题，每题8分，满分16分）1.简述引力透镜效应的原理，并说明其在天文学研究中的主要应用（至少2点）。对比分析恒星的“主序阶段”与“红巨星阶段”在核心核反应、恒星体积、表面温度三个方面的差异。六、综合探究题（共1题，满分14分）学校天文社计划在2025年12月（冬季）观测仙女座星系（M31），作为天文社成员，请完成以下观测方案设计：（1）观测时间选择：推荐的具体时段（精确到“月份+时段”）及选择理由（从星系可见性、月光干扰两方面分析）；（4分）（2）观测地点要求：需包含“光污染等级”“视野条件”“地形安全”三个核心要求，并用具体指标说明（如光污染等级需明确Bortle等级范围）；（4分）（3）仪器与辅助工具选择：推荐2种核心仪器（说明型号/规格及作用）和1种辅助工具（说明功能）；（3分）（4）观测数据记录：需记录的3项关键数据（如星系的方位角、高度角），并说明每项数据的记录目的；（3分）（5）观测中若遇到恒星“大气抖动”导致成像模糊，可采取的2项应对措施。（2分）参考答案（满分100分，考试时间90分钟）单选题（共15题，每题3分，满分45分）答案：B解析：詹姆斯・韦伯空间望远镜（JWST）的核心设计目标是观测“遥远星系、早期宇宙天体”，这类天体因宇宙膨胀redshift显著，辐射集中在红外线波段；同时红外线能穿透星际尘埃，观测恒星形成区。A选项可见光为哈勃望远镜核心波段，C选项射电波对应“天眼”FAST，D选项X射线对应钱德拉望远镜，均排除。答案：C解析：“超级地球”的定义标准是“质量为1-10倍地球质量、半径略大于地球”，开普勒-452b因质量和半径接近地球且略大，被归类为超级地球。A选项“存在液态水”尚未证实，B选项“宜居带”是判断是否可能有生命的条件，非“超级地球”分类依据，D选项“岩石质地表”是类地行星的共性，并非超级地球专属，均排除。答案：A解析：恒星核心氢聚变结束后，会进入“红巨星阶段”——核心收缩、外层膨胀，体积变大（如太阳未来会膨胀为红巨星，吞噬水星、金星）。1.5倍太阳质量远小于8倍太阳质量，不会发生超新星爆发，因此不会形成中子星（B）或黑洞（C、D）；白矮星是红巨星阶段结束后，外层物质抛射形成行星状星云，核心留下的致密天体，需后续阶段，排除B、C、D。答案：A解析：暗物质无法直接观测，但其引力会影响可见天体运动。星系旋转曲线异常（外围恒星绕星系中心的速度，比仅由可见物质引力计算的速度快），说明存在额外引力来源，即暗物质。B选项恒星自行是恒星自身运动，与暗物质无关；C选项黑洞吸积盘辐射是可见物质的辐射，与暗物质无关；D选项超新星亮度变化用于测量宇宙距离，排除B、C、D。答案：B解析：平流层中存在“臭氧层”（主要分布在15-35km高度），臭氧层能吸收太阳辐射中99%以上的紫外线（尤其是对生物有害的UV-B和UV-C），保护地表生命。A选项对流层是天气现象发生区，无强紫外线吸收能力；C选项中间层气温随高度下降，无臭氧层；D选项电离层主要反射无线电波，排除A、C、D。答案：D解析：火星探测器“毅力号”的核心任务包括：采集火星岩石样本（计划未来返回地球）、寻找火星古代微生物痕迹（分析岩石中的有机物质）、测试火星氧气生成技术（通过电解火星大气中的二氧化碳生成氧气，为未来载人探测做准备）。D选项“建立火星永久基地”是长期目标，目前所有火星探测器均未开展此任务，排除A、B、C。答案：B解析：引力透镜效应是“大质量天体（如星系、星系团，并非仅黑洞）的引力使遥远天体的光发生弯曲，导致观测到的像发生扭曲、多重成像或亮度增强”，其理论基础是爱因斯坦广义相对论。A选项错误，并非仅黑洞产生；C选项错误，与相对论密切相关；D选项错误，在射电波、红外线等多波段均可观测到，排除A、C、D。答案：B解析：彗星由“彗核（冰质脏雪球）、彗发、彗尾”组成，接近太阳时，太阳辐射使彗核冰物质升华，形成彗发；太阳辐射压（光子撞击彗发物质）和太阳风（带电粒子流）将彗发物质推向背离太阳的方向，形成彗尾，且距离太阳越近，辐射压和太阳风作用越强，彗尾越长。A选项太阳引力主要影响彗星轨道，不直接决定彗尾长度；C选项彗星接近太阳时质量因升华减少；D选项行星引力扰动对彗尾长度影响极小，排除A、C、D。答案：B解析：恒星光谱类型按温度从高到低分为O、B、A、F、G、K、M，对应表面温度范围：O型（30000K以上）、B型（10000-30000K）、A型（7500-10000K）、F型（6000-7500K）、G型（5000-6000K，太阳表面温度约5770K）、K型（3500-5000K）、M型（2000-3500K）。A选项对应M型，C选项对应A型，D选项对应B型，排除A、C、D。答案：D解析：银河系的直径约为“10万光年”（而非100万光年），100万光年是本星系群（包含银河系、仙女座星系等）的尺度。A选项正确，银河系属于棒旋星系（核心有短棒结构）；B选项正确，银心（银河系中心）位于人马座方向，可通过射电波观测（因可见光被星际尘埃遮挡）；C选项正确，太阳系位于银河系猎户座旋臂（距离银心约2.6万光年），排除A、B、C。答案：D解析：月球的“潮汐锁定”是指地球对月球的潮汐引力，使月球自转周期逐渐与公转周期相同（约27.3天），导致月球始终以同一面朝向地球。A选项“同步自转”是潮汐锁定的结果，而非现象名称；B选项逆向自转指自转方向与公转方向相反（如金星）；C选项月球自转速度稳定，无加速，排除A、B、C。答案：B解析：径向速度法（多普勒法）的原理是：系外行星绕恒星公转时，行星的引力会对恒星产生微小的“牵引”，使恒星沿视线方向（地球与恒星连线）产生周期性的靠近/远离运动（径向运动）；恒星靠近时，其光谱redshift蓝移，远离时redshift红移，通过观测光谱redshift的周期性变化，可推断行星的存在并计算其质量。A选项是凌日法的原理，C选项是直接成像法的辅助手段，D选项无科学依据，排除A、C、D。答案：C解析：“宇宙学距离”指尺度达到“星系及以上”，涉及宇宙膨胀的距离（通常大于100万光年）。仙女座星系（M31）距离银河系约250万光年，其退行运动是宇宙膨胀的体现，属于宇宙学距离尺度。A选项月球绕地球（地月系，距离约38万km）、B选项天狼星（银河系内恒星，距离约8.6光年）、D选项木星冲日（太阳系内现象），均属于“银河系内尺度”，排除A、B、D。答案：B解析：太阳风（带电粒子流）到达地球时，会被地球磁场阻挡，形成“磁层顶”——磁层的外边界，位于地球朝向太阳一侧约6-10个地球半径处，磁层顶外侧是太阳风，内侧是地球磁层，可保护地球大气免受太阳风直接冲击。A选项磁赤道是地球磁场赤道面，无阻挡太阳风的作用；C选项范艾伦辐射带是磁层内捕获带电粒子的区域；D选项极光椭圆是高能粒子撞击大气形成极光的区域，排除A、C、D。答案：B解析：中国“嫦娥五号”的核心科学成果是“实现月球采样返回”——在月球风暴洋区域采集约2kg月壤样本，并成功返回地球，是自1976年以来人类首次实现月球采样返回。A选项月球软着陆（嫦娥三号、四号已实现）、C选项发现月球两极水冰（嫦娥一号、二号通过遥感探测发现）、D选项部署月球车（嫦娥三号、四号、六号已部署），均非嫦娥五号的核心成果，排除A、C、D。多选题（共5题，每题4分，满分20分）答案：ABD解析：A选项正确，凌日法通过恒星亮度周期性下降的幅度，可计算行星半径（亮度下降比例与行星横截面积成正比），但无法直接测量质量；B选项正确，径向速度法通过恒星redshift变化幅度，可计算行星质量（引力牵引强度与行星质量相关），但无法测量半径；C选项错误，直接成像法仅适用于“距离恒星远、质量大（如木星级）”的系外行星，多数系外行星因距离恒星近、亮度低，无法直接成像；D选项正确，引力微透镜法利用恒星引力透镜效应，可探测到远离恒星的小型系外行星（如地球级），尤其适用于银河系外围区域。答案：ABC解析：恒星最终归宿由初始质量决定：A选项正确，初始质量＜8倍太阳质量的恒星，核心氢聚变结束后，外层膨胀为红巨星，随后外层物质抛射形成行星状星云，核心留下白矮星；B选项正确，8倍太阳质量＜初始质量＜25倍太阳质量的恒星，会发生超新星爆发，核心坍缩形成中子星；C选项正确，初始质量＞25倍太阳质量的恒星，超新星爆发后核心坍缩质量超过奥本海默-沃尔科夫极限，形成黑洞；D选项错误，低质量恒星（如太阳）最终演化为白矮星，不会成为黑洞。答案：ABD解析：A选项正确，太阳耀斑爆发时释放大量高能带电粒子，会干扰地球电离层（F层），导致无线电短波通信中断（如卫星通信、导航信号受影响）；B选项正确，太阳风携带的磁场与地球磁场相互作用，会引发地球磁暴，导致地磁场剧烈变化，指南针失灵、电网故障；C选项错误，太阳黑子增多是太阳活动活跃的标志，但太阳黑子本身温度低于周围光球层，其对地球气温的影响极小，地球气温主要受温室效应、太阳总辐射量等影响；D选项正确，太阳日冕物质抛射携带的高能粒子，沿地球磁场线进入两极高层大气，撞击大气分子形成极光。答案：AC解析：A选项正确，哈勃定律（v=H₀d，v为星系退行速度，d为距离，H₀为哈勃常数）直接证明星系距离越远，退行速度越快，是宇宙膨胀的核心证据；B选项错误，宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸后残留的热辐射，证明宇宙起源于高温高密度状态，而非直接证明膨胀；C选项正确，星系光谱的redshift（波长变长）是因星系远离地球（宇宙膨胀导致），是宇宙膨胀的直观证据；D选项错误，超新星爆发的亮度标准烛光用于测量宇宙距离（哈勃定律中d的测量），而非证明膨胀。答案：ABCD解析：A选项牛顿望远镜是反射式望远镜，物镜为抛物面反射镜，利用反射原理成像；B选项哈勃空间望远镜是反射式望远镜（RC系统），主镜为反射镜，利用反射原理；C选项中国“天眼”FAST是射电望远镜，通过反射面（500米口径球面）反射宇宙射电波，聚焦到馈源舱，利用反射原理；D选项折反射望远镜（如施密特望远镜）结合折射（校正镜）与反射（主镜），主镜为反射镜，核心成像依赖反射原理。填空题（共10空，每空2分，满分20分）答案：6.5；L2解析：詹姆斯・韦伯空间望远镜的主镜由18块六边形镜片组成，总直径6.5米（哈勃主镜直径2.4米），聚光能力更强；其轨道位于地球-太阳拉格朗日L2点（距离地球约150万公里），该点可同时避开地球和太阳的强光干扰，且能长期稳定指向深空。答案：中子星；毫秒解析：脉冲星是“高速旋转的中子星”——大质量恒星超新星爆发后，核心坍缩形成的致密天体（密度约10¹⁷kg/m³），其磁极辐射强电磁波，随自转周期性扫过地球，形成脉冲信号；部分脉冲星（如毫秒脉冲星）的自转周期仅几毫秒（最短约1.4毫秒），周期稳定性远超原子钟，可用于检验广义相对论。答案：氢；氦（顺序可互换）解析：星际介质是填充在恒星之间的物质，主要成分是氢（约占70%）和氦（约占28%），其余为少量重元素（如碳、氧）和尘埃；当星际介质在引力作用下收缩、升温，达到氢聚变温度（约10⁷K）时，会形成新恒星，因此星际介质是恒星形成的原材料。答案：27.3；29.5（或29.53）解析：月球的恒星月（同步自转周期）是月球绕地球公转一周（以恒星为参考）的时间，约27.3天；朔望月是月球从新月到下一个新月的时间（以太阳、地球相对位置为参考），因地球同时绕太阳公转，朔望月周期更长，约29.5天（或29.53天），是农历月份的依据。答案：中心天体；AU³/年²解析：开普勒第三定律中，k值仅与“中心天体的质量”有关（中心天体质量越大，k值越大），如太阳系的k值由太阳质量决定，木星系统的k值由木星质量决定；对于太阳系，行星轨道半长轴a常用“天文单位（AU）”，公转周期T常用“年”，因此k值单位为AU³/年²（实际值约1AU³/年²）。答案：比邻星（或半人马座α星C）；红矮星解析：距离太阳系最近的恒星是比邻星（半人马座α星系统的第三颗恒星），距离约4.22光年；比邻星属于红矮星（M型恒星），表面温度约3000K，质量约为太阳的1/8，亮度低（肉眼不可见），但寿命极长（可达千亿年）。计算题（共1题，满分10分）答案：2.51年2.得分要点：写出开普勒第三定律公式（2分）、公式变形正确（2分）、代入数据计算a^3（2分）、平方根计算正确（2分）、结果保留2位小数（2分）。简答题（共2题，每题8分，满分16分）答案：引力透镜效应原理（4分）：根据爱因斯坦广义相对论，大质量天体（如星系、星系团、黑洞）的引力会使周围时空发生弯曲，当遥远天体（如背景星系）的光经过大质量天体附近时，光的传播路径会沿弯曲时空发生偏转，从而使观测者看到背景天体的像发生扭曲、形成多重像（如爱因斯坦十字），或使天体亮度暂时增强，这种现象称为引力透镜效应。主要应用（4分，每点2分）：探测暗物质：通过观测引力透镜效应的强度，可反推产生透镜效应的天体（如星系团）的总质量，发现其中“不可见的暗物质”质量占比（如星系团中暗物质占比约85%）；观测遥远天体：引力透镜效应可放大遥远天体的亮度，帮助天文学家观测更早期的宇宙天体（如宇宙大爆炸后几亿年形成的星系），突破望远镜的观测极限。答案：核心核反应差异（3分）：主序阶段：恒星核心进行“氢聚变反应”（氢原子核聚变为氦原子核），是恒星能量的主要来源，此阶段恒星处于稳定状态（引力与辐射压平衡）；红巨星阶段：核心氢耗尽后，核心收缩升温，开始“氦聚变反应”（氦原子核聚变为碳、氧原子核），外层物质因核心辐射压增强而膨胀，能量来源变为氦聚变。恒星体积差异（3分）：主序阶段：恒星体积稳定，如太阳目前处于主序阶段，半径约69.6万公里；红巨星阶段：外层物质膨胀，体积急剧增大，半径可达主序阶段的10-100倍（如太阳未来成为红巨星时，半径约1.5亿公里，可延伸至地球轨道附近）。表面温度差异（2分）：主序阶段：表面温度稳定，如太阳表面温度约5770K（G型星）；红巨星阶段：外层物质膨胀，温度降低，表面温度通常为3000-5000K（K型或M型星），因此颜色呈红色（低温恒星辐射以红光为主）。综合探究题（共1题，满分14分）答案：观测时间选择（4分）：推荐时段：2025年12月的“傍晚19:00-22:00”（或“日落后1-4小时”）；选择理由：①星系可见性：12月冬季，仙女座星系（M31）位于东北方天空，傍晚时分高度角逐渐升高（约30-40°），无需熬夜即可观测，且冬季大气透明度较高（湿度低）；②月光干扰：12月若选择“农历新月前后（如12月5日、17日前后）”观测，月球亮度低，不会掩盖星系的微弱光（M31视星等约3.4等，肉眼可见，但月光会降低对比度）。观测地点要求（4分）：①光污染等级：需达到“Bortle4级或更低（如Bortle3级）”，即夜空背景仅轻微发亮，肉眼可清晰看到银河（M31位于银河附近，光污染会掩盖其细节）；②视野条件：需“无东北方遮挡物（如树木、建筑高度＜10米）”，确保M31从地平线升起后，全程无遮挡，可观测其完整轮廓；③地形安全：需“地面平坦、无积水、无陡坡”，如学校操场中央、郊外开阔草地，避免因地形不平导致仪器倾倒或人员摔倒。仪器与辅助工具选择（3分）：①核心仪器1：“10×50双筒望远镜”，作用：放大M31的视大小（可看到其椭圆状轮廓和核心区域的亮斑），视野广，便于快速定位星系；②核心仪器2：“折射式天文望远镜（口径150mm，焦距1200mm）”，作用：更高的聚光能力，可观测M31的旋臂结构和伴星系（如M32、M110）；③辅助工具：“星图APP（如‘天文通’）”，作用：输入观测地点和时间，实时显示M31的方位角和高度角，帮助快速找到目标（避免因星座识别错误错过星系）。观测数据记录（3分）：①记录“M31的方位角（如东北方45°）和高度角（如35°）”，目的：后续对比不同日期的位置变化，理解天体的周日视运动（因地球自转，M31每晚同一时间位置会西移约15°）；②记录“M31的视亮度（如用星等估计，约3.2等）”，目的：结合当天天气（如云层、湿度），分析大气透明度对观测的影响；③记录“伴星系的可见数量（如看到M32和M110两个伴星系）”，目的：评估仪器性能和观测条件（伴星系亮度较低，仅在良好条件下可见）。大气抖动应对措施（2分）：①等待观测时机：若大气抖动轻微（如恒星闪烁频率低），可等待15-20分钟，待局部大气稳定（如地面温度与大气温度趋于一致）后再观测；②调整观测高度角：选择M31高度角＞30°时观测（高度角越低，大气厚度越厚，抖动越明显），或转移到地势较高的地点（如山顶、高台），减少大气厚度对成像的影响。2025年全国中学生天文知识竞赛测试题及参考答案（二）单选题（共15题，每题3分，满分45分）1.中国自主研发的“天眼”（FAST）射电望远镜，主要用于探测宇宙中的（）A.可见光信号B.脉冲星C.行星大气D.彗星轨迹2.下列天体中，属于矮行星且轨道位于火星与木星之间的是（）A.冥王星B.谷神星C.阋神星D.海卫一3.太阳活动的周期约为11年，其主要标志是（）日冕物质抛射与太阳风B.黑子与耀斑日珥与太阳黑子D.耀斑与日冕层膨胀4.冬季夜空中的“冬季大三角”，不包含下列哪颗恒星（）A.天狼星B.参宿四C.织女星D.南河三5.“光年”作为天文学常用单位，其定义是（）光在真空中1年传播的距离B.地球绕太阳公转1年的路程太阳到最近恒星的距离D.光在地球大气层中1年传播的距离6.发生月偏食时，月球所处的地球阴影区域是（）A.本影区B.半影区C.伪本影区D.本影区与半影区交界7.下列关于天文仪器的说法，正确的是（）牛顿望远镜属于折射式望远镜B.日晷可用于测量恒星距离赤道仪能帮助望远镜跟踪天体周日运动D.分光镜仅用于分析行星大气成分8.太阳系中小行星带的主要分布区域是（）水星与金星之间B.金星与地球之间火星与木星之间D.木星与土星之间9.恒星的光谱类型中，表面温度介于O型与G型之间的是（）A.M型B.B型C.K型D.F型10.北半球夏至日时，北极圈出现极昼现象的根本原因是（）地球公转速度最慢B.地轴倾斜角度为23.5°太阳直射北回归线D.北极圈距离太阳最近11.下列关于火星的描述，正确的是（）表面平均温度高于地球B.拥有太阳系中最高的火山（奥林帕斯山）大气以氧气为主D.没有季节性气候变化12.计算地月拉格朗日L2点到月球的距离时，主要受哪两个天体的引力主导（）A.地球与月球B.月球与太阳C.地球与火星D.月球与金星13.春季夜空中，北斗七星的斗柄指向（）A.东方B.南方C.西方D.北方14.下列天文现象中，由行星公转引起的是（）流星体闯入地球大气层B.金星凌日恒星的自行现象D.极光的产生15.2019年人类首次拍摄到的黑洞影像，其对应的天体位于哪个星系（）A.银河系B.M87星系C.仙女座星系（M31）D.大麦哲伦云多选题（共5题，每题4分，满分20分，每题有2-3个正确答案）1.下列关于流星雨的说法，正确的有（）A.流星雨的辐射点是流星体的真实发源地B.英仙座流星雨的母彗星是斯威夫特-塔特尔彗星C.观测流星雨时，肉眼比望远镜更适合（视野更广）D.流星雨的出现与地球穿越彗星留下的尘埃带有关2.关于太阳系行星的特征，正确的有（）A.木星是太阳系中自转速度最快的行星B.土星是唯一拥有光环的行星C.天王星的自转轴几乎与公转轨道平面垂直（“躺倒旋转”）D.Neptune（海王星）是通过数学计算预测后发现的行星3.下列天文仪器中，可用于观测深空天体（如星系、星云）的有（）A.双筒望远镜（8×42规格）B.折射式天文望远镜（口径150mm）C.射电望远镜D.日冕仪4.关于宇宙星系的类型，正确的有（）银河系属于椭圆星系B.仙女座星系（M31）是螺旋星系不规则星系没有明显的对称结构D.透镜状星系介于椭圆星系与螺旋星系之间5.地球公转产生的地理现象有（）A.不同经度地区的时差B.正午太阳高度角的季节变化C.昼夜长短的季节变化D.地球磁场的周期性变化填空题（共10空，每空2分，满分20分）1.中国“天眼”FAST的口径为______米，其主要观测波段是______。2.木星最大的四颗卫星被称为“伽利略卫星”，其中体积最大的是______，表面覆盖大量冰层的是______。3.开普勒第一定律（椭圆定律）指出：行星绕太阳公转的轨道是______，太阳位于椭圆的一个______上。4.月球表面最显著的地貌特征除了环形山，还有广阔的______（如风暴洋），其形成与月球早期火山活动有关。5.波兰天文学家______提出“日心说”，推翻了长期占据主导的“地心说”。6.太阳的半径约为______千米，是地球半径的约109倍。计算题（共1题，满分10分）已知北斗导航卫星的一颗中圆轨道卫星（MEO）绕地球公转周期T₁=12小时，轨道半长轴a₁=21500km；地球的天然卫星月球绕地球公转的轨道半长轴a₂=384400km。忽略地球质量变化，根据开普勒第三定律（a³/T²=常数），计算月球的公转周期T₂（结果保留整数，单位：小时，提示：计算时保持单位一致）。图表分析题（共1题，满分15分）下图为北半球中纬度地区春季的简易星图（标注有北极星、狮子座、北斗七星、轩辕十四等天体），请结合星图信息及天文知识回答问题：（1）图中标识的“轩辕十四”是春季夜空中的亮星，其所属的星座是______，该星座的典型特征是______（描述形状，如“镰刀形”）。（4分）（2）若观测者在晚上9点观测到北斗七星的斗柄指向东方，次日晚上9点再次观测时，北斗七星的位置会整体向______（填“顺时针”或“逆时针”）方向旋转，造成这一现象的原因是______。（4分）（3）春季星图中，北极星的位置依然接近天球北极，这是因为______，因此北极星常被用作______（填“定位”或“计时”）参考。（3分）（4）星图中狮子座的“五帝座一”与其他亮星组成明显的星座轮廓，若用天文望远镜观测该区域，可能发现双星系统。双星系统中两颗恒星的运动遵循______定律（提示：与引力相关），这也是计算恒星质量的重要依据。（4分）简答题（共1题，满分8分）简述月食与日食在观测上的主要差异，从“观测时间”“观测安全”“可见范围”三个角度分析。综合探究题（共1题，满分12分）学校天文社计划在2025年10月观测猎户座流星雨，作为天文社成员，请你设计一份观测方案，需包含以下内容：观测时间选择（具体时段及理由）；（3分）观测地点选择标准及校内备选地点推荐；（3分）必备仪器及辅助工具（至少2种，说明作用）；（3分）观测过程中遇到云层干扰时的应对措施（至少2项）。（3分）答案解析（满分100分，考试时间90分钟）一、单选题（共15题，每题3分，满分45分）题号答案解析1B中国“天眼”（FAST）是射电望远镜，核心功能是接收宇宙中的射电信号，脉冲星（高速旋转的中子星）会持续发射稳定的射电脉冲，是其主要探测目标。A选项“可见光信号”需光学望远镜（如哈勃）；C选项“行星大气”需分光镜分析；D选项“彗星轨迹”通过光学观测即可追踪，均排除。2B矮行星需满足“围绕太阳公转、自身呈球形、未清空轨道附近天体”。谷神星是唯一位于火星与木星之间小行星带的矮行星；A选项冥王星、C选项阋神星均位于柯伊伯带（太阳系边缘）；D选项海卫一是Neptune的卫星，并非矮行星，排除。3B太阳活动11年周期的核心标志是黑子（光球层）与耀斑（色球层），二者活动同步增强/减弱。A选项日冕物质抛射、太阳风是日冕层活动，无严格11年周期；C选项日珥是色球层局部活动，并非“主要标志”；D选项日冕层膨胀是太阳活动剧烈时的现象，排除。4C冬季大三角由“天狼星（大犬座）、参宿四（猎户座）、南河三（小犬座）”组成。C选项织女星是夏季大三角（织女星、牛郎星、天津四）的成员，属于夏季夜空中的亮星，排除。5A光年是长度单位，定义为“光在真空中1年传播的距离”（约9.46×10¹²千米）。B选项是地球公转路程（约9.4亿千米，即1天文单位×2π）；C选项太阳到最近恒星（比邻星）约4.2光年，并非光年的定义；D选项光在大气层中会折射，速度小于真空中的3×10⁸m/s，排除。6D地球阴影分本影（完全遮挡太阳）、半影（部分遮挡）。月偏食时，月球部分进入本影区、部分在半影区，因此仅月面一部分变暗；A选项全在本影区是月全食；B选项全在半影区是半影月食（肉眼难察觉）；C选项伪本影区仅发生日环食（月球体积不足遮挡太阳），排除。7C赤道仪的设计贴合“地球自西向东自转”的规律，可通过调整轴的转速，跟踪天体的周日视运动（如恒星东升西落），避免望远镜视野中天体“跑掉”。A选项牛顿望远镜是反射式（物镜为反射镜），折射式望远镜物镜为透镜；B选项日晷仅用于测量时间（根据日影方位），无法测恒星距离；D选项分光镜可分析恒星、星云等多种天体的成分，并非仅行星大气，排除。8C太阳系小行星带是“火星与木星之间的环形区域”，源于早期太阳系形成时，木星强大引力阻止物质聚合成行星，形成大量小行星。A、B选项位于内太阳系，天体以行星、卫星为主；D选项位于外太阳系，是气态行星区域，排除。9B恒星光谱类型按温度从高到低排序为“O、B、A、F、G、K、M”（记为“OhBeAFineGirl/Guy,KissMe”）。B选项B型星温度介于O型（最高）与A/G型之间；A选项M型温度最低；C选项K型温度低于G型；D选项F型温度低于A型，排除。10C北半球夏至日（6月22日前后），太阳直射北回归线，北极圈及其以北地区全天受太阳照射，形成极昼。A选项公转速度最慢在远日点（7月初），与极昼无直接关联；B选项地轴倾斜是极昼的前提，但“直射北回归线”是夏至日极昼的直接原因；D选项地球与太阳距离在近日点（1月初）最近，夏至日距太阳较远，排除。11B火星的奥林帕斯山是太阳系最高火山（海拔约21千米，是珠穆朗玛峰的2倍多），因火星板块运动不活跃，火山可长期喷发堆积。A选项火星表面平均温度约-63℃，远低于地球（15℃）；C选项火星大气以二氧化碳为主（占95%），氧气含量不足0.1%；D选项火星有明显四季（公转周期约2年），且因大气稀薄，季节温差大，排除。12A拉格朗日点是“两个天体引力平衡的点”，地月拉格朗日L2点位于地球与月球连线延长线（远离地球一侧），因此仅受地球与月球的引力主导。B、C、D选项中的太阳、火星、金星距离较远，引力影响可忽略，排除。13A北斗七星斗柄指向随季节变化，遵循“春东、夏南、秋西、冬北”的规律（源于地球公转导致的星座视运动）。春季夜空中，斗柄指向东方，可通过此规律判断季节，排除B、C、D。14B金星凌日是“金星公转至地球与太阳之间，三者成一条直线时，金星在太阳表面形成小黑点”，本质是金星公转轨道与地球公转轨道共面（近似）导致的现象。A选项流星体闯入大气是流星体自身运动，与行星公转无关；C选项恒星自行是恒星自身在宇宙中的运动，并非地球或行星公转导致；D选项极光是太阳风粒子撞击地球磁场产生，与公转无关，排除。15B2019年人类首次拍摄的黑洞影像是“M87星系中心的超大质量黑洞”（质量约为65亿倍太阳质量）。A选项银河系中心黑洞（人马座A*）于2022年拍摄到影像；C选项仙女座星系（M31）中心也有黑洞，但未被首次拍摄；D选项大麦哲伦云是银河系的伴星系，无此黑洞影像，排除。二、多选题（共5题，每题4分，满分20分）题号答案解析1BCDA选项错误：流星雨的“辐射点”是流星体轨迹反向延长线的交点（透视效果），并非流星体的真实发源地（发源地是彗星留下的尘埃带）；B选项正确：英仙座流星雨的母彗星是斯威夫特-塔特尔彗星（每133年绕太阳一周）；C选项正确：望远镜视野窄，肉眼视野广，更适合捕捉流星；D选项正确：地球穿越彗星留下的尘埃带时，尘埃进入大气燃烧形成流星雨。2ACDA选项正确：木星自转周期约10小时，是太阳系自转最快的行星（赤道隆起明显）；B选项错误：土星并非唯一有光环的行星，木星、天王星、海王星也有光环（仅土星光环最亮、最宽）；C选项正确：天王星自转轴倾斜约98°，几乎“躺倒”在公转轨道平面上，季节变化极端；D选项正确：Neptune（海王星）是通过计算天王星轨道偏差预测位置后发现的，被称为“笔尖下发现的行星”。3ABCA选项正确：8×42规格双筒望远镜（8倍放大，42mm物镜）视野广，可观测较亮的深空天体（如M42猎户座星云）；B选项正确：150mm口径折射式望远镜聚光能力强，可观测星系（如M31仙女座星系）、星云；C选项正确：射电望远镜可接收深空天体的射电信号（如星系核、脉冲星）；D选项错误：日冕仪用于观测太阳日冕（遮挡太阳光球层强光），无法观测深空天体，排除。4BCDA选项错误：银河系是典型的“螺旋星系”（有四条主要旋臂），椭圆星系无旋臂（如M87）；B选项正确：仙女座星系（M31）是距离银河系最近的大型螺旋星系；C选项正确：不规则星系（如大麦哲伦云）无明显对称结构，多由星系碰撞或引力干扰形成；D选项正确：透镜状星系（如M102）有盘状结构但无旋臂，介于椭圆星系与螺旋星系之间。5BCA选项错误：不同经度的时差是地球自转导致（东边比西边先看到日出）；B选项正确：地球公转时太阳直射点季节移动，导致正午太阳高度角随季节变化（夏至日北回归线以北最高）；C选项正确：太阳直射点移动导致昼夜长短变化（北半球夏季昼长夜短，冬季昼短夜长）；D选项错误：地球磁场周期性变化（如磁极反转）与地核运动有关，与公转无关，排除。三、填空题（共10空，每空2分，满分20分）题号答案解析1500；射电波（或无线电波）中国“天眼”FAST是全球最大单口径射电望远镜，口径500米，可接收宇宙中极其微弱的射电波信号（如脉冲星、星系核的射电辐射），观测波段覆盖厘米波至米波。2木卫三（或盖尼米得）；木卫二（或欧罗巴）伽利略卫星是木星的四颗最大卫星（木卫一、木卫二、木卫三、木卫四）：木卫三是太阳系体积最大的卫星（比水星还大），木卫二表面覆盖厚约10-30公里的冰层，冰层下可能存在液态水海洋，是地外生命探索的重点目标。3椭圆；焦点开普勒第一定律推翻“行星轨道是正圆”的传统认知，指出行星轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上（另一个焦点为空焦点），椭圆的扁率因行星而异（地球轨道扁率很小，近似正圆）。4月海（或风暴洋等具体月海名称）月球表面的“月海”是广阔的平原（并非真的海洋），由早期月球火山喷发的玄武岩填充形成，颜色较暗（反照率低），风暴洋是最大的月海（面积约500万平方公里）。5哥白尼（或尼古拉・哥白尼）波兰天文学家哥白尼在《天体运行论》中提出“日心说”，认为太阳是宇宙中心（实际是太阳系中心），推翻了长期占据主导的“地心说”（地球为中心），开启近代天文学革命。670万（或69.6万，允许±1万的误差）太阳半径约为69.6万公里，约为地球半径（6371公里）的109倍，体积约为地球的130万倍，质量约为地球的33万倍，是太阳系的质量中心（占太阳系总质量的99.86%）。四、计算题（共1题，满分10分）答案：731小时（计算过程允许±5小时的误差）2.关键得分点：写出开普勒第三定律公式（2分）、公式变形正确（2分）、代入数据单位一致（2分）、计算过程清晰（2分）、结果保留整数（2分）。五、图表分析题（共1题，满分15分）问题答案解析（1）狮子座；镰刀形（或反写的“问号”形、镰刀状）轩辕十四是狮子座的α星（最亮星），狮子座在春季夜空中显著，其轮廓像一把“镰刀”（或反写的问号），镰刀的“刀柄”是三颗亮星，“刀头”指向轩辕十四。（2）逆时针；地球自西向东自转（导致天体的周日视运动为逆时针方向）地球自西向东自转，观测者会看到天体围绕天球北极（北极星附近）做“逆时针方向的周日视运动”。因此，次日同一时间观测，北斗七星整体向逆时针方向旋转（旋转角度约15°/小时，24小时旋转360°）。（3）北极星几乎正对地球自转轴的北端（地轴北端指向北极星附近）；定位地球自转轴的北端近似指向北极星（偏差约0.7°），因此北极星在天空中的位置几乎不变，其他天体围绕它旋转。基于此，北极星可用于确定正北方向（定位），古代航海、探险常用此方法。（4）万有引力（或牛顿万有引力）双星系统中，两颗恒星通过相互之间的万有引力提供向心力，围绕共同的质心旋转，其运动规律同时遵循万有引力定律和开普勒定律（如周期与轨道半长轴的关系）。通过观测双星运动，可计算恒星的质量（是天文学中测量恒星质量的重要方法）。六、简答题（共1题，满分8分）答案：1.观测时间差异（3分）：月食：仅发生在夜晚（农历十五前后，月球处于地球背向太阳一侧），观测可持续数小时（如全食阶段约1-2小时）；日食：仅发生在白天（农历初一前后，月球处于地球与太阳之间），观测时间短（全食阶段仅几分钟，偏食阶段约1-2小时）。2.观测安全差异（3分）：月食：月球本身不发光，仅反射太阳光，月食时月球亮度减弱，可直接用肉眼观测，无损伤风险；日食：观测太阳时，强烈的太阳光会灼伤视网膜，必须使用专用太阳滤光片、日食眼镜，或通过望远镜投影观测，严禁直接用肉眼或未加滤光的仪器看太阳。3.可见范围差异（2分）：月食：只要能看到月球的区域（地球的半个球面），均可观测到月食（如中国夜晚可见，西半球白天不可见，但可见区域广）；日食：仅在月球影子覆盖的区域（全食带、偏食带）可见，其中全食带极窄（宽约几十至几百公里），仅少数地区能看到全食，其他地区仅能看到偏食或看不到。七、综合探究题（共1题，满分12分）答案：1.观测时间选择（3分）：具体时段：推荐2025年10月21日-22日前后的后半夜（凌晨2点-5点）；理由：猎户座流星雨的极大期通常在10月21日前后，此时流星数量最多；后半夜月球处于地平线以下（或月相为残月，月光微弱），月光对观测的干扰小，能看到更多暗流星。2.观测地点选择标准及校内备选地点（3分）：选择标准：①视野开阔（无高大建筑、树木遮挡）；②光污染少（远离教学楼灯光、操场路灯）；③地面平坦（避免坡地、积水，保证安全）；校内备选地点：①操场中央（无遮挡，视野最开阔）；②学校楼顶（需确认安全通道，远离护栏）；③校园西侧/北侧空地（避开东侧教学楼灯光）。3.必备仪器及辅助工具（3分）：①双筒望远镜（8×42规格）：作用是放大流星细节，观测较暗的流星（肉眼难见的暗流星），同时视野广，便于捕捉流星轨迹；②星图APP（如“星图”“天文通”）：作用是定位猎户座（流星雨辐射点位于猎户座附近），帮助确认观测方向，避免因星座识别错误错过流星；（补充：保温杯、暖手宝，10月夜间气温低，用于保暖；笔记本、笔，记录流星数量、颜色、轨迹长度）。4.云层干扰应对措施（3分）：①短期等待：若云层较薄、移动速度快，可等待15-30分钟，观察云层是否散开，期间可通过星图APP了解流星预计出现时段，避免盲目等待；②调整观测位置：若局部区域有云层，可转移到校园内云层较薄的区域（如从操场东侧转移到西侧，避开局部云团）；③借助气象工具：提前用天气预报APP（如“墨迹天气”“Windy”）查看夜间云量变化，若凌晨云量减少，可推迟观测时间；若全天多云，可调整至次日（需确认次日是否仍处于极大期）。解析：本题聚焦“实践观测能力”，需结合流星雨观测的核心影响因素（月光、光污染、天气），同时兼顾中学生的安全与操作可行性，避免推荐专业且昂贵的仪器（如大型天文望远镜），确保方案落地性强。2025年全国中学生天文知识竞赛测试题及参考答案（三）单选题（共15题，每题3分，满分45分）中国古人通过度量日影长短确立冬至与夏至时间，主要依赖的天文仪器是（）A.简仪B.圭表C.日晷D.浑仪下列天体中，既属于类地行星又没有天然卫星的是（）A.水星B.火星C.木星D.土星太阳大气层中，出现日珥和耀斑活动的圈层是（）A.光球层B.色球层C.日冕层D.对流层北斗七星所属的星座及其中最亮恒星类型分别是（）小熊座、红巨星B.大熊座、主序星狮子座、白矮星D.天琴座、超巨星5.1天文单位（AU）的定义是（）地球到月球的平均距离B.太阳到冥王星的平均距离地球到太阳的平均距离D.光在真空中1分钟传播的距离发生日环食时，月球未能完全遮挡太阳的主要原因是（）月球位于远地点附近B.地球位于近日点附近月球自转速度差异D.地球公转轨道倾斜下列关于望远镜的说法，正确的是（）折射望远镜的物镜由反射镜组成B.口径越大，望远镜分辨率越低双筒望远镜适合观测月面细节D.射电望远镜只能接收可见光信号彗星的彗尾方向始终背离太阳，主要原因是（）太阳引力作用B.太阳风推斥作用彗星自转影响D.行星引力干扰恒星演化到末期，质量小于3倍太阳质量的恒星最终会形成（）A.中子星B.黑洞C.白矮星D.超新星地球上产生四季更替的根本原因是（）地球自转方向B.地球公转轨道是椭圆地轴倾斜且公转D.太阳活动周期变化下列关于金星的描述，错误的是（）A.表面覆盖浓厚二氧化碳大气B.是太阳系中最热的行星C.自转方向与公转方向相同D.古称“太白金星”计算地球拉格朗日点到地球的距离时，需主要考虑的天体引力是（）仅地球引力B.地球与太阳引力地球与月球引力D.太阳与月球引力星图中标识的“北极星”属于小熊座，其在天空中的位置几乎不变的原因是（）位于银河系中心B.与地球距离极远正对地球自转轴D.自身发光强度稳定下列天文现象中，属于地球自转产生的是（）恒星周年视差B.昼夜交替月相变化D.流星现象第一颗被人类探测到的黑洞（天鹅座X-1），其存在的主要证据是（）直接拍摄到的黑洞影像B.吸积盘的X射线辐射黑洞吞噬恒星的可见光D.引力透镜效应多选题（共5题，每题4分，满分20分，每题有2-3个正确答案）下列关于月相变化的说法，正确的有（）A.上弦月出现在农历初七、初八，亮面朝向西方B.残月出现在农历月末，黎明前可见于东方天空C.月相变化周期与月球公转周期完全一致D.朔月时，月球、地球、太阳三者成直角排列关于望远镜的工作原理及应用，正确的有（）反射望远镜能有效避免色差问题哈勃望远镜因位于太空而不受大气扰动影响望远镜的放大倍数越大，观测效果越好折反射望远镜结合了折射与反射的优点发生月全食的必要条件包括（）月球位于近地点附近B.地球位于太阳与月球之间月球进入地球本影区D.太阳、地球、月球在同一直线下列关于银河系的描述，正确的有（）属于螺旋星系，有四条主要旋臂太阳系位于银河系的中心区域直径约10万光年核心区域存在超大质量黑洞恒星的光谱类型与其表面温度的关系，正确的有（）O型星表面温度最高B.M型星表面温度最低G型星（如太阳）呈黄色D.光谱类型按温度从高到低排序为A、B、O填空题（共10空，每空2分，满分20分）哈勃空间望远镜的观测波段主要集中在______和______，其运行轨道类型为______。土星的光环主要由______和______组成，这些物质围绕土星高速旋转。开普勒第二定律（面积定律）指出：行星与太阳的连线在相等时间内扫过______相等的面积。火星表面因富含______化合物而呈现红色，其最大的天然卫星名为______。意大利天文学家______首次用望远镜观测月球，并发现了月面环形山。地球绕太阳公转的轨道形状为______，其近日点距离太阳约______天文单位。计算题（共1题，满分10分）已知木星的一颗卫星绕木星公转的周期T₁=1.77天，轨道半长轴a₁=42200