2025年全国中学生天文知识竞赛试题及参考答案

2025年全国中学生天文知识竞赛试题及参考答案一、选择题（每题2分，共40分）1.以下哪颗行星的大气主要成分为二氧化碳（体积占比＞95%），且表面平均温度高达462℃？A.金星B.火星C.水星D.天王星2.2024年，欧洲空间局“木星冰月探测器”（JUICE）抵达木星系统后，其主要科学目标之一是探测木卫二、木卫三和木卫四的：A.磁场强度B.地下海洋C.火山活动D.大气成分3.以下哪种天文现象的形成与“引力透镜效应”直接相关？A.日环食B.超新星遗迹C.爱因斯坦环D.双子座流星雨4.恒星的光谱型（如O、B、A、F、G、K、M型）主要反映了恒星的：A.质量B.温度C.年龄D.距离5.中国“天眼”（FAST）射电望远镜的核心优势在于其：A.工作在可见光波段B.可移动的抛物面设计C.世界最大单口径D.极高的角分辨率6.以下关于月球的描述，错误的是：A.月球表面没有全球性磁场B.月海是由远古火山熔岩填充的撞击盆地C.月球的自转周期等于公转周期D.月球的质量约为地球的1/817.太阳活动极大年时，最可能出现的现象是：A.极光范围缩小B.地球电离层扰动增强C.太阳黑子数量减少D.日珥活动减弱8.若某恒星的绝对星等为+5，视星等为+10，则该恒星距离地球约为：（注：绝对星等与视星等关系公式：m-M=5lg(d/10)，d单位为秒差距）A.100秒差距B.10秒差距C.1000秒差距D.1秒差距9.以下哪颗彗星是短周期彗星（公转周期＜200年），且其轨道与地球轨道相交，是狮子座流星雨的母天体？A.哈雷彗星B.海尔-波普彗星C.坦普尔-塔特尔彗星D.百武彗星10.银河系的结构中，包含大量年轻恒星和星际气体的区域是：A.银核B.银盘C.银晕D.银冕11.以下关于黑洞的描述，正确的是：A.黑洞的事件视界是光线无法逃逸的边界B.恒星级黑洞只能由超新星爆发形成C.超大质量黑洞仅存在于星系中心D.黑洞的质量越大，事件视界半径越小12.2023年，国际天文学联合会（IAU）正式命名了一批月球地理实体，其中“天船基地”对应中国探月工程的哪个任务着陆点？A.嫦娥三号B.嫦娥四号C.嫦娥五号D.嫦娥六号13.以下哪种天文观测需要在太空进行，无法通过地面望远镜完成？A.可见光波段的恒星成像B.X射线波段的黑洞观测C.射电波段的脉冲星计时D.近红外波段的系外行星大气分析14.太阳的能量传递过程中，从核心到光球层依次经过的区域是：A.辐射区→对流区→光球层B.对流区→辐射区→光球层C.日冕层→色球层→光球层D.色球层→辐射区→对流区15.以下关于地月系的描述，正确的是：A.地月系的共同质心位于地球内部B.月球的引潮力是地球潮汐的唯一成因C.月球绕地球公转的轨道是正圆形D.地月距离每年增加约3.8米，是因为太阳引力摄动16.若在北半球中纬度地区（如北京）观测，以下星座全年可见的是：A.猎户座B.天蝎座C.小熊座D.天琴座17.以下哪项不是类星体（Quasar）的典型特征？A.极高的光度B.光谱存在显著红移C.位于星系中心D.由大量老年恒星组成18.2024年，美国“毅力号”火星车采集的火星样本将通过“火星样本返回任务”送回地球，其主要科学目标是：A.分析火星大气成分B.探测火星磁场C.寻找火星古代生命迹象D.研究火星火山活动19.以下关于恒星演化的描述，错误的是：A.质量小于0.08倍太阳质量的天体无法点燃氢核聚变，成为褐矮星B.太阳未来会经历红巨星阶段，最终演化成白矮星C.大质量恒星（＞8倍太阳质量）的核心在生命末期会发生铁核坍缩，引发II型超新星爆发D.白矮星的质量上限（钱德拉塞卡极限）约为1.4倍木星质量20.以下哪颗卫星的表面存在活跃的冰火山（喷发物为水、氨等冰物质）？A.木卫一（艾奥）B.土卫二（恩克拉多斯）C.火卫一（福波斯）D.海卫一（特里同）二、填空题（每空1分，共30分）1.太阳系中自转周期最长的行星是__________，其自转方向与公转方向相反（自东向西）。2.太阳黑子的活动周期约为__________年，其数量最多的年份称为__________。3.光年是__________单位，1光年约等于__________千米（保留两位有效数字）。4.银河系的直径约为__________光年，太阳系位于银河系的__________（结构区域）。5.中国首颗太阳探测科学技术试验卫星是__________，于__________年发射。6.月球表面的“月陆”主要由__________岩组成，颜色较__________（深/浅）。7.恒星的赫罗图（H-R图）横坐标表示__________，纵坐标表示__________。8.大爆炸宇宙学中，宇宙微波背景辐射（CMB）是__________时期残留的电磁辐射，其温度约为__________K。9.彗星的结构包括彗核、__________和__________，其中__________的形成与太阳风的作用直接相关。10.2023年，LIGO（激光干涉引力波天文台）探测到的双中子星并合事件中，除引力波外，还观测到了__________（电磁对应体），这为多信使天文学提供了关键证据。11.行星的轨道偏心率e=0表示__________轨道，e=1表示__________轨道。12.地球的磁层是由__________与太阳风相互作用形成的，其边界称为__________。13.天文学家通过__________效应测量天体的视向速度（远离或接近地球的速度），该效应表现为光谱线的__________（红移/蓝移）。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述为什么在地球上无法用肉眼看到银河系中心（银心）的细节，并说明需要通过哪些波段的观测来研究银心。2.解释“凌日法”探测系外行星的基本原理，并说明该方法的优缺点。3.比较“日珥”和“耀斑”的区别，包括形成区域、表现形式和对地球的影响。4.说明“奥尔特云”和“柯伊伯带”的主要区别（位置、天体组成、轨道特征）。5.2024年，中国“嫦娥六号”任务成功从月球背面采集了月壤样本。请分析月背采样相比月面采样的科学价值，并列举月壤研究的主要方向。四、论述题（每题10分，共20分）1.2023年，韦伯空间望远镜（JWST）发布了首张系外行星TRAPPIST-1e的透射光谱，显示其大气中可能含有水蒸气。结合这一发现，论述系外行星大气研究对寻找地外生命的意义，并分析韦伯望远镜在红外波段观测的技术优势。2.近年来，“近地小行星防御”成为国际航天领域的热点。请结合“双小行星重定向测试（DART）”任务的成果，论述小行星防御的必要性、主要技术手段（如动能撞击、引力拖船、激光烧蚀等），并分析中国在该领域的发展前景。参考答案一、选择题1-5:ABCBC6-10:ABACB11-15:ADBAA16-20:CDCDB二、填空题1.金星2.11；太阳活动极大年3.长度；9.5×10¹²4.10万；猎户臂（或本地臂）5.“羲和号”；20216.斜长；浅7.表面温度（或光谱型）；光度（或绝对星等）8.光子退耦；2.7259.彗发；彗尾；彗尾10.伽马射线暴（或光学/红外余晖）11.圆形；抛物线12.地球磁场；磁层顶13.多普勒；红移（远离）或蓝移（接近）三、简答题1.原因：银河系中心区域（银心）被大量星际尘埃和气体遮挡，可见光无法穿透，因此肉眼或光学望远镜无法直接观测。研究波段：需通过不受尘埃吸收影响的射电、红外、X射线波段观测。例如，射电望远镜可探测中性氢（21厘米谱线）和分子云；红外望远镜可穿透尘埃观测恒星；X射线望远镜可探测银心黑洞（人马座A）的高能辐射。2.原理：当系外行星运行到其母恒星与地球之间时，会遮挡部分恒星光线，导致恒星亮度周期性下降。通过监测亮度变化可判断行星存在，并计算其轨道周期、半径（根据亮度下降幅度）等参数。优点：可同时探测多行星系统；能结合光谱分析行星大气成分（透射光谱）。缺点：仅能探测轨道与地球视线方向几乎对齐的行星（概率约0.5%-1%）；无法直接测量行星质量（需结合径向速度法）。3.区别：-形成区域：日珥发生在色球层，耀斑发生在色球-日冕过渡区。-表现形式：日珥是色球层中突出的等离子体结构（如环状、喷发状），持续时间数小时至数天；耀斑是局部区域的剧烈能量释放（电磁辐射、粒子流），持续时间几分钟至几小时。-对地球影响：日珥通常无直接影响；耀斑会引发高能粒子暴，干扰电离层（影响无线电通信）、产生磁暴（损坏卫星、电网）。4.主要区别：-位置：柯伊伯带位于海王星轨道外（30-50天文单位），奥尔特云位于太阳系边缘（约5万-10万天文单位）。-天体组成：柯伊伯带天体（KBOs）以冰质（水、甲烷、氨冰）和岩石为主，部分为矮行星（如冥王星）；奥尔特云天体主要是冰质小天体（彗星核）。-轨道特征：柯伊伯带天体轨道接近黄道面，偏心率小；奥尔特云天体轨道随机分布（球形分布），偏心率大（接近抛物线）。5.月背采样的科学价值：月背未受地球辐射干扰，保存了更原始的太阳风粒子和陨石撞击记录；月背撞击坑更密集，月壤可能包含更古老的月壳物质（研究月球早期演化）。月壤研究方向：太阳风成分（分析太阳早期活动）；氦-3同位素（核聚变燃料潜力）；撞击体成分（太阳系小天体演化）；月壤形成机制（微陨石轰击、太阳辐射作用）。四、论述题1.系外行星大气研究的意义：大气成分是生命存在的关键指标（如氧气、臭氧可能与光合作用相关；甲烷可能由生物活动或地质活动产生）。TRAPPIST-1e位于宜居带，其大气中的水蒸气暗示可能存在液态水，是寻找生命的重要线索。韦伯望远镜的技术优势：-红外波段：穿透尘埃，探测系外行星大气中的分子（如水、二氧化碳、甲烷）的红外特征谱线（可见光波段分子谱线少）。-高灵敏度：韦伯的主镜口径（6.5米）和制冷系统（约50K）使其能捕捉微弱的行星透射光谱（恒星亮度是行星的百万倍以上）。-光谱分辨率：中红外仪器（MIRI）和近红外光谱仪（NIRSpec）提供高分辨率光谱，可区分不同分子的特征，排除恒星活动干扰。2.小行星防御的必要性：近地小行星（NEOs）撞击可能引发全球性灾难（如6600万年前希克苏鲁伯撞击导致恐龙灭绝）。随着探测技术进步，发现的潜在威胁小行星数量增加，需提前准备应对方案。主要技术手段：-动能撞击：如DART任务（2022年）通过航天器撞击双小行星系统