2025年全国中学生天文知识竞赛测试题附答案（高中组）（3套）

2025年全国中学生天文知识竞赛测试题附答案（高中组）（一）单项选择题（每题3分，共20题，60分）韦伯空间望远镜（JWST）的观测优势不包括（）位于日地拉格朗日L2点，受地球遮挡影响小主打红外波段观测，可穿透星际尘埃口径达6.5米，分辨率远超哈勃望远镜可直接观测系外行星的生命信号关于天球坐标系的转换关系，下列说法正确的是（）赤道坐标系与黄道坐标系的夹角等于黄赤交角（约23.5°）地平坐标系的高度角最大值为90°，最小值为0°银道坐标系的银道面与赤道面重合方位角从正北起算，顺时针为正方向太阳系行星的轨道共振现象中，木星与土星的轨道周期比约为2:5，这属于（）一阶共振二阶共振三阶共振高阶共振恒星光谱分类中，同一光谱型的恒星，luminosityclass（光度级）从Ⅰ到Ⅴ的变化趋势是（）半径增大，表面温度升高半径减小，光度降低质量增大，寿命延长密度减小，自转速度加快2023年观测到的英仙座流星雨极大期，其流星体的母体是（）恩克彗星斯威夫特-塔特尔彗星哈雷彗星比拉彗星关于大气消光对天文观测的影响，下列表述错误的是（）大气消光使天体的视星等增大（亮度变暗）蓝紫光的消光作用比红光更显著天顶距越大，大气消光系数越小高山观测站可减少大气消光的影响行星凌日现象的发生条件不包括（）行星轨道在地球轨道内侧（水星、金星）行星、太阳、地球成一直线行星位于黄道面附近观测时行星处于冲日位置天体物理中，“质光关系”主要适用于（）白矮星主序星中子星黑洞天问三号火星采样返回任务中，返回舱进入地球大气层时的气动热防护设计，主要应对的是（）太阳辐射火星大气残留地球大气摩擦地磁场相互作用关于引力波的探测，下列说法正确的是（）LIGO探测器通过测量激光干涉条纹变化探测引力波引力波的传播速度低于光速目前仅探测到黑洞合并产生的引力波引力波无法穿透星际介质恒星演化过程中，“氦闪”发生在（）主序星阶段红巨星阶段早期白矮星阶段超新星爆发前本星系群中，除银河系和仙女座星系（M31）外，质量最大的星系是（）三角座星系（M33）大麦哲伦云小麦哲伦云仙女座矮星系地球自转的角速度约为（）A.15°/小时B.30°/小时C.45°/小时D.60°/小时太阳耀斑爆发时，释放的主要能量形式是（）热能电磁能引力势能核能开普勒第二定律（面积定律）的物理本质是（）角动量守恒能量守恒动量守恒质量守恒下列星座中，包含北极星的是（）小熊座大熊座仙后座天龙座月球的同步自转导致（）月球始终以同一面朝向地球月球的自转角速度等于地球自转角速度月球的公转周期等于地球自转周期月球上的一天等于地球的一年哈勃常数H₀的最新测量值约为70km/s/Mpc，其物理意义是（）距离每增加1Mpc，天体退行速度增加70km/s宇宙的年龄约为70亿年天体的退行速度与距离成反比宇宙的膨胀加速度为70km/s²利用视差法测量恒星距离时，基线长度通常采用（）地球直径地月距离地球公转轨道直径日地距离下列关于脉冲星的说法，错误的是（）本质是高速自转的中子星具有极强的磁场辐射束周期性扫过地球形成脉冲信号脉冲周期会逐渐变长，最终停止辐射填空题（每空2分，共15空，30分）黄赤交角的当前数值约为______，其变化周期约为______年。太阳系中，______是唯一没有磁场的行星；______行星的平均密度最大，接近地球密度。恒星的光度级分为Ⅰ（超巨星）、Ⅱ（亮巨星）、Ⅲ（巨星）、Ⅳ（亚巨星）、（主序星）、Ⅵ（亚矮星）、Ⅶ（白矮星），太阳的光度级为______。日食分为______、______和日环食三种类型，发生日食的必要条件是月球位于______附近。天体的绝对星等定义为天体位于______距离处的视星等，该距离数值为______秒差距。银河系的结构包括银心、______、银盘、银晕和，太阳位于银盘的旋臂上。系外行星的主要探测方法有凌日法、______和______。计算题（共2题，30分）（15分）已知某双星系统中，两颗恒星的质量分别为m₁=2M☉（太阳质量）和m₂=3M☉，两星之间的距离为d=5AU，忽略其他天体的影响，求：该双星系统的公转周期T（8分，万有引力常量G=6.67×10⁻¹¹N・m²/kg²，1AU=1.496×10¹¹m，M☉=1.99×10³⁰kg）；两颗恒星到系统质心的距离r₁和r₂（7分）。（15分）某星系的光谱线红移量z=0.1，根据哈勃定律v=H₀d和红移公式z=v/c（c为真空中的光速，c=3×10⁵km/s，H₀=70km/s/Mpc），计算：该星系的退行速度v（5分）；该星系到地球的距离d（10分，结果以百万秒差距Mpc为单位）。简答题（共3题，30分）（10分）简述恒星从星云诞生到死亡的完整演化过程（以太阳质量恒星和大质量恒星为例对比说明）。（10分）分析大气湍流对天文观测的影响，以及现代天文学中减轻这种影响的主要技术手段。（10分）结合韦伯空间望远镜的最新观测成果，说明红外天文观测在探索宇宙起源和星系演化中的独特价值。参考答案及评分标准单项选择题（每题3分，共60分）1.D2.A3.C4.B5.B6.C7.D8.B9.C10.A11.B12.A13.A14.B15.A16.A17.A18.A19.C20.D填空题（每空2分，共30分）1.23.5°；41000金星；水星Ⅴ；Ⅴ日全食；日偏食；黄道与白道交点5.10秒差距；10银核；银冕；猎户座视向速度法；直接成像法计算题（共30分）（15分）双星系统的公转周期公式：T=2π√[d³/G(m₁+m₂)]（3分）代入数据：d=5×1.496×10¹¹=7.48×10¹¹m，m₁+m₂=5×1.99×10³⁰=9.95×10³⁰kgT=2×3.14×√[(7.48×10¹¹)³/(6.67×10⁻¹¹×9.95×10³⁰)]≈2×3.14×√[(4.16×10³⁵)/(6.64×10²⁰)]≈2×3.14×√(6.26×10¹⁴)≈2×3.14×2.5×10⁷≈1.57×10⁸秒≈5年（5分，公式正确3分，计算过程1分，结果1分）质心距离公式：r₁=d×m₂/(m₁+m₂)，r₂=d×m₁/(m₁+m₂)（3分）r₁=5×3/(2+3)=3AU，r₂=5×2/(2+3)=2AU（4分，每个结果2分）（15分）由z=v/c得v=z×c=0.1×3×10⁵=3×10⁴km/s（5分，公式2分，计算3分）由哈勃定律v=H₀d得d=v/H₀=3×10⁴/70≈428.6Mpc（10分，公式4分，计算3分，结果3分）简答题（共30分）1.（10分）太阳质量恒星（<8M☉）：星云→原恒星→主序星（氢聚变）→红巨星（氦聚变）→行星状星云→白矮星→黑矮星（5分，每个阶段1分）大质量恒星（>8M☉）：星云→原恒星→主序星（氢聚变）→超红巨星（重元素聚变）→核心坍缩→超新星爆发→中子星/黑洞（5分，每个阶段1分）1.（10分）影响：导致星像抖动、视宁度下降，降低望远镜分辨率和观测精度，无法清晰观测天体细节（4分）技术手段：①自适应光学技术（实时校正大气湍流扰动）；②主动光学技术（调整望远镜镜面形状）；③选择视宁度好的观测台址（如高山、南极）；④空间望远镜（摆脱大气影响）（6分，每种手段1.5分）1.（10分）①穿透星际尘埃：红外波段可穿透银河系尘埃云，观测到被遮挡的恒星形成区和星系核心（3分）；②探测早期宇宙：遥远星系的光谱红移后进入红外波段，韦伯可观测到宇宙大爆炸后早期形成的第一批星系（3分）；③系外行星大气分析：红外光谱可检测系外行星大气中的水汽、甲烷等成分，为寻找宜居行星提供依据（2分）；④恒星演化细节：清晰观测恒星不同演化阶段的物质抛射和结构变化（2分）2025年全国中学生天文知识竞赛测试题附答案（高中组）（二）单项选择题（每题3分，共20题，60分）2025年我国月球极区采样任务将采用的核心技术是（）定点钻探采样技术跳跃式移动采样技术机器人臂式抓取技术无人车拖拽采样技术关于潜在威胁小行星（PHA）的判定标准，下列表述正确的是（）轨道与地球最小交距≤0.05AU且绝对星等H≤22直径≥10公里且轨道穿越地球轨道公转周期≤1年且近日点距离≤1AU表面反射率≥50%且自转周期≤2小时快速射电暴（FRB）的多波段电磁对应体观测中，最可能伴随出现的信号是（）伽马射线暴可见光超新星爆发X射线脉冲紫外波段连续辐射国际空间站“冷原子实验室”升级后，制备的超冷原子温度量级最接近（）A.10⁻³K（毫开尔文）B.10⁻⁶K（微开尔文）C.10⁻⁹K（纳开尔文）D.10⁻¹²K（皮开尔文）恒星演化中，“碳闪”现象最可能发生在（）低质量恒星的白矮星阶段中等质量恒星的红巨星阶段大质量恒星的超新星爆发前极高质量恒星的主序星阶段关于银道坐标系的描述，正确的是（）银道面与赤道面的夹角约为62.8°银心位于天球上的猎户座方向银经起算点为春分点银河系的银晕部分包含大量年轻恒星系外行星探测中，“时频传递”技术主要服务于（）凌日法的光变曲线精度提升视向速度法的多普勒频移测量量子密钥分发的异地同步直接成像法的背景噪声抑制下列关于黑洞霍金辐射的说法，正确的是（）辐射强度与黑洞质量成正比本质是黑洞视界附近的量子隧穿效应主要辐射波段为可见光已通过地面望远镜直接观测证实太阳活动周期中，黑子数量达到峰值的年份称为太阳峰年，其周期约为（）A.7年B.11年C.17年D.22年月球极区永久阴影区的主要科学价值在于（）存在大量液态水保存了太阳系早期物质太阳辐射稳定适合建站引力场均匀便于天文观测关于天体距离测量，下列方法适用范围最远的是（）三角视差法造父变星周光关系法超新星测距法哈勃定律测距法恒星光谱中的吸收线可以反映的天体信息不包括（）恒星表面温度恒星的径向速度恒星的磁场强度恒星的距离本超星系团的中心区域位于（）银河系核心仙女座星系（M31）附近室女座星系团方向大麦哲伦云附近地球磁场对天文观测的影响主要体现在（）干扰射电望远镜的电磁信号接收改变恒星的视位置导致天体光谱线分裂影响大气湍流的稳定性开普勒第三定律的适用条件是（）仅适用于太阳系内行星中心天体质量远大于环绕天体质量环绕天体必须是行星轨道必须为正圆形下列星座中，属于黄道十二宫的是（）仙后座猎户座天秤座大熊座月球公转轨道的升交点退行周期约为（）A.18.6年B.27.3年C.29.5年D.36.5年宇宙微波背景辐射的黑体辐射谱对应的温度约为（）A.0.3KB.2.7KC.10KD.27K射电望远镜的分辨率与下列哪个因素无关（）望远镜口径观测波长观测时间大气透明度下列关于磁星的说法，错误的是（）是具有极强磁场的中子星可能是快速射电暴的起源之一磁场强度可达10¹⁵高斯以上自转周期通常为数年填空题（每空2分，共15空，30分）宇宙大爆炸理论认为，宇宙起源于一个高温高密度的______，其主要观测证据包括宇宙微波背景辐射、______和轻元素丰度。2025年“墨子号”量子卫星升级版将实现基于______的异地量子纠缠源同步，密钥提供速率将提升______倍以上。恒星的光谱型按温度从高到低可分为O、B、A、F、G、K、M，其中______型恒星的表面温度最高，______型恒星的颜色呈红色。日食发生时，月球的______影区会形成日全食，______影区会形成日环食，两者的形成差异主要取决于______的角直径关系。天体物理中，描述恒星发光能力的物理量是______，其单位通常为太阳光度（L☉）；描述恒星表面温度的间接指标是______。银河系的直径约为______光年，太阳距离银心约______光年。系外行星“超级地球”的定义是质量介于______倍地球质量之间，且______与地球相似的系外行星。计算题（共2题，30分）（15分）已知某潜在威胁小行星（PHA）的轨道半长轴a=1.2AU，忽略其质量对太阳的影响，求：该小行星的公转周期T（8分，采用开普勒第三定律，地球公转周期T₁=1年，a₁=1AU）；若该小行星的近日点距离q=0.9AU，求其轨道离心率e（7分，离心率公式e=(a-q)/a）。（15分）某星系的退行速度v=4200km/s，根据哈勃定律v=H₀d（H₀=70km/s/Mpc，1Mpc=3.26×10⁶光年），计算：该星系到地球的距离d（以Mpc为单位，7分）；将距离d换算为光年（8分）。简答题（共3题，30分）（10分）简述快速射电暴（FRB）的观测特征及可能的物理起源，并说明2025年FAST可能取得的相关研究突破。（10分）分析月球极区采样的技术难点及科学意义，结合“跳跃式采样”技术说明其如何解决极区探测困境。（10分）简述宇宙大爆炸理论的三大核心观测证据，并说明哈勃定律在其中的作用。参考答案及评分标准单项选择题（每题3分，共60分）1.B2.A3.C4.C5.A6.A7.C8.B9.B10.B11.D12.D13.C14.A15.B16.C17.A18.B19.C20.D填空题（每空2分，共30分）奇点；星系红移（哈勃定律）时频传递；10O；M本；伪本；月球与太阳光度；光谱型6.10万（100000）；2.6万（26000）7.10-17；体积（或半径）计算题（共30分）（15分）根据开普勒第三定律T²∝a³（3分）T=T₁×√(a³/a₁³)=1×√(1.2³/1³)=√1.728≈1.31年（5分，公式正确3分，计算过程1分，结果1分）由离心率公式e=(a-q)/a（3分）e=(1.2-0.9)/1.2=0.3/1.2=0.25（4分，公式正确2分，计算结果2分）（15分）由哈勃定律d=v/H₀（3分）d=4200/70=60Mpc（4分，公式正确2分，计算结果2分）1Mpc=3.26×10⁶光年，故d=60×3.26×10⁶=1.956×10⁸光年（8分，换算关系3分，计算过程3分，结果2分）简答题（共30分）1.（10分）观测特征：持续时间极短（毫秒级）、辐射强度高、redshifts范围广（2分）；可能起源：磁星爆发、中子星合并、黑洞吸积盘喷流（3分，答出2点即可）；FAST研究突破：首次捕捉银河系内FRB的多波段对应体（如X射线信号），揭示其起源机制；实现FRB的精确定位，绘制宇宙物质分布图谱（5分，答出2点核心突破即可）。2.（10分）技术难点：地形复杂（陨石坑密集）、光照不足（永久阴影区）、采样点分散（3分）；科学意义：获取太阳系早期原始物质；探寻水冰存在证据；研究月球极区形成演化（3分）；跳跃式采样优势：通过推进系统短时间点火实现多点移动，避开复杂地形；无需复杂履带或轮式驱动，适应极区低重力环境；提高采样效率，覆盖更多潜在目标区域（4分）。3.（10分）三大证据：①宇宙微波背景辐射（2.7K黑体辐射，宇宙大爆炸余辉）；②星系红移（哈勃定律，证明宇宙膨胀）；③轻元素丰度（氢氦比例与大爆炸核合成理论一致）（6分，每点2分）；哈勃定律的作用：直接证明宇宙处于膨胀状态，反向推导宇宙起源于同一奇点，为大爆炸理论提供动态演化的关键支撑（4分）2025年全国中学生天文知识竞赛测试题附答案（高中组）（三）单项选择题（每题2分，共20分。每题只有一个正确答案）下列关于太阳系行星轨道的描述，符合开普勒第三定律的是（）水星公转周期最短，线速度最大B.木星公转周期约为12年，轨道半长轴约为5.2天文单位土星公转周期与轨道半长轴的平方成正比D.火星与地球的公转周期之比等于轨道半长轴之比中国“嫦娥六号”任务实现了月球背面采样返回，月球背面始终背对地球的主要原因是（）A.月球不自转B.地球引力对月球的潮汐锁定C.月球公转周期远大于自转周期D.月球轨道与地球赤道面重合恒星光谱分类中，O型恒星与M型恒星的主要区别在于（）A.质量大小B.表面温度C.演化阶段D.距离远近已知某恒星的视星等m=2.5，绝对星等M=-2.5，根据距离模数公式m-M=5lg(d/10)（d单位：秒差距），该恒星与地球的距离约为（）A.10秒差距B.50秒差距C.100秒差距D.500秒差距关于太阳活动对地球的影响，下列说法正确的是（）太阳黑子增多时，地球电离层会出现磁暴现象B.耀斑爆发会导致地球两极地区出现极光日冕物质抛射可能引发地球卫星通信中断D.太阳活动周期与地球气候周期无明显关联下列天体中，属于银河系且处于主序星阶段的是（）A.蟹状星云B.天狼星AC.北极星D.仙女座大星系（M31）系外行星探测中，“凌日法”的原理是基于（）A.行星对恒星的引力扰动B.行星遮挡恒星导致亮度变化C.行星反射恒星的光信号D.行星与恒星的电磁辐射差异地球磁场能够有效阻挡太阳风对地球大气层的侵蚀，其磁场形成的主要原因是（）A.地壳岩石的磁性B.地幔物质的对流运动C.地核内液态铁镍的对流与自转D.太阳磁场的感应作用关于黑洞的物理特性，下列说法正确的是（）黑洞的质量一定大于太阳质量B.黑洞的“霍金辐射”会使其质量逐渐减小事件视界内的物质可以通过引力波逃逸D.黑洞的密度一定是宇宙中最大的北半球夏至日，北京（40°N）观测到的太阳视运动轨迹特点是（）日出东北，日落西北，正午太阳高度达全年最大值B.日出正东，日落正西，正午太阳高度达全年最小值日出东南，日落西南，正午太阳位于正南方向D.日出东北，日落西北，正午太阳位于天顶位置多项选择题（每题3分，共15分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）下列关于宇宙大爆炸理论的观测证据，表述正确的有（）宇宙微波背景辐射的温度分布均匀，符合大爆炸后的热辐射残留特征星系红移现象表明宇宙正在不断收缩宇宙中氢、氦元素的丰度比与理论预测一致黑洞的存在直接证明了大爆炸理论的正确性中国在深空探测领域的重大成果中，属于行星及小行星探测任务的有（）“天问一号”火星环绕、着陆与巡视探测“嫦娥五号”月球采样返回“羲和号”太阳探测科学技术试验卫星“小行星探测任务”（计划伴飞并采样小行星）恒星演化过程中，不同阶段的天体特征对应正确的有（）主序星阶段：核心进行氢核聚变，亮度稳定红巨星阶段：外层膨胀冷却，核心停止核反应白矮星阶段：质量小于1.44倍太阳质量，密度极高中子星阶段：由超新星爆发形成，存在强磁场关于月相变化的规律，下列说法正确的有（）月相变化周期与月球公转周期一致，约为27.3天上弦月出现在农历初七、初八，日落时位于正南天空满月时，太阳、地球、月球三者呈一条直线，地球位于中间残月出现在农历二十二、二十三，黎明前出现在东方天空下列关于天文观测的说法，正确的有（）地面望远镜观测受大气抖动影响，分辨率低于空间望远镜射电望远镜（如FAST）可观测到可见光波段无法探测的天体夏季夜空中的银河更为明亮，是因为此时地球朝向银河系中心方向观测流星雨时，辐射点所在的星座会随地球自转不断升高填空题（每空1分，共20分）太阳系中，__________是唯一拥有天然卫星的类地行星；__________的卫星数量最多，已发现超过95颗。恒星的光度是指恒星单位时间内辐射的总能量，其大小取决于恒星的__________和__________。地球自转的角速度约为__________度/小时，除南北极点外，地球表面各点的自转角速度__________。银河系的结构由__________、__________和银晕三部分组成，我们所处的太阳系位于__________中。日食分为__________、日偏食和日环食三种类型，其中__________发生时，月球的视直径小于太阳的视直径。“巡天”空间望远镜的观测波段覆盖可见光至__________波段，其视场角是哈勃望远镜的__________倍以上。行星运动三大定律是由天文学家__________提出的，其中第一定律指出行星轨道是__________。宇宙中最常见的两种暗物质探测方法是__________和__________，目前尚未直接探测到暗物质粒子。北半球冬季夜空中的主要星座有猎户座、__________和__________，其中猎户座内的__________是一颗著名的红超巨星。简答题（每题5分，共20分）简述恒星从诞生到死亡的完整演化过程（以太阳质量恒星为例），并说明各阶段的核心能量来源。分析火星表面无法长期维持液态水存在的主要原因，并说明“天问一号”任务中哪些探测数据可以支持这一结论。解释“潮汐锁定”的概念，并以月球与地球的关系为例，说明潮汐锁定对月球自转和公转的影响。对比地面光学望远镜与空间光学望远镜（如巡天望远镜）的观测优势与局限性，并说明两者协同观测的科学意义。综合分析题（15分）阅读下列材料，结合所学天文知识，回答问题：材料一：2024年，天文学家通过“巡天”空间望远镜发现一颗距离地球约100光年的系外行星，命名为“开普勒-452b的孪生星”（简称“孪生星”）。该行星围绕一颗G型主序星运行，轨道半长轴约1.05天文单位，公转周期约385天。行星半径约为地球的1.1倍，质量约为地球的5倍。材料二：G型主序星的光度与太阳相近，表面温度约5500-6000K，寿命约100亿年。恒星宜居带是指恒星周围温度适宜，可能存在液态水的区域，其范围与恒星光度正相关。材料三：行星的密度可以通过质量和体积计算得出，地球的平均密度约为5.5g/cm³，岩石行星的密度通常在3.0-5.5g/cm³之间，气态行星的密度多低于1.0g/cm³。计算“孪生星”的平均密度，并判断其行星类型（岩石行星或气态行星），写出计算过程。（5分）结合材料一和材料二，分析“孪生星”是否位于其恒星的宜居带内，并说明判断依据。若该行星存在大气层，从宜居性角度分析其大气层需要具备哪些基本条件。（6分）列举三种可进一步探测“孪生星”宜居性的技术手段，并说明每种手段的探测目的。（4分）参考答案单项选择题（每题2分，共20分）题号12345678910答案BBBCCBBCBA多项选择题（每题3分，共15分）题号12345答案ACADACDBCAB填空题（每空1分，共20分）地球；木星质量；表面温度3.15；相等银盘；银核；银盘日全食；日环食近红外；17开普勒；椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上直接探测法；间接探测法金牛座；双子座；参宿四简答题（每题5分，共20分）答案：太阳质量恒星演化过程及能量来源：①恒星诞生阶段（星云阶段）：星际尘埃与气体云引力收缩，能量来源于引力势能转化（1分）；②主序星阶段：核心进行氢核聚变（氢→氦），能量稳定输出，是恒星最稳定阶段（1分）；③红巨星阶段：核心氢耗尽，氦核收缩，外层膨胀，能量来源于氦核聚变（氦→碳、氧）（1分）；④行星状星云阶段：外层物质抛射形成气壳，核心留下白矮星胚胎，能量来源于核心余热（1分）；⑤白矮星阶段：无核反应，依靠剩余热量辐射能量，逐渐冷却变暗（1分）。答案：火星无液态水的主要原因：①大气稀薄（大气压仅为地球1%），液态水易蒸发（1分）；②大气主要成分为二氧化碳，温室效应微弱，表面温度低（平均-63℃）（1分）；③磁场微弱，太阳风剥离大气，无法长期维持适宜环境（1分）。“天问一号”支持数据：①气象雷达探测到大气密度极低，且昼夜温差