2025年全国中学生天文知识竞赛(中学组)经典试题及答案

2025年全国中学生天文知识竞赛(中学组)经典试题及答案一、单项选择题（每题2分，共40分）1.2024年国际天文学联合会（IAU）确认的太阳系矮行星中，轨道倾角最大的是？A.冥王星（17°）B.鸟神星（29°）C.妊神星（28°）D.阋神星（44°）答案：D2.太阳活动第25周峰年预计出现在2025年，此时太阳大气中最可能观测到的现象是？A.日珥数量减少B.冕洞面积扩大C.太阳黑子数达到极大D.日冕温度显著降低答案：C3.以下天体系统中，尺度最小的是？A.本星系群B.太阳系C.猎户座星云D.小麦哲伦云答案：B4.嫦娥七号任务计划在月球南极开展的核心科学目标是？A.月面激光测距B.月壤成分全分析C.探测永久阴影区水冰D.建立月基天文台答案：C5.若某恒星的光谱型为M型，其表面温度约为？A.3000KB.6000KC.10000KD.30000K答案：A（M型为红矮星，表面温度约2400-3700K）6.以下行星中，拥有逆向自转（自东向西）的是？A.水星B.金星C.火星D.土星答案：B7.2023年发现的系外行星LTT1445Ac，其母恒星为红矮星，该行星最可能具备的特征是？A.轨道周期极短B.大气富含氧气C.表面存在液态水D.拥有环系统答案：A（红矮星周围行星因恒星质量小，近轨道行星周期短）8.中国首台空间太阳望远镜“先进天基太阳天文台（ASO-S）”的主要科学目标是？A.探测太阳中微子B.研究太阳爆发“一磁两暴”C.绘制太阳全谱图D.测量太阳风成分答案：B（“一磁”指太阳磁场，“两暴”指耀斑和日冕物质抛射）9.以下关于月相的描述，正确的是？A.上弦月出现在黎明时分B.满月时月球位于地球与太阳之间C.下弦月亮面朝西D.新月时月球不可见答案：D（新月时月球位于太阳与地球之间，背向地球的一面被照亮，故不可见）10.超新星爆发后可能形成的天体不包括？A.黑洞B.中子星C.白矮星D.星云答案：C（白矮星由低质量恒星演化而来，超新星爆发后形成中子星或黑洞）11.2025年将实施的“天格计划”二期任务，主要用于探测？A.引力波B.快速射电暴C.宇宙伽马暴D.太阳X射线答案：C（天格计划专注于伽马暴多信使观测）12.以下恒星演化阶段中，体积最大的是？A.主序星B.红巨星C.白矮星D.中子星答案：B（红巨星阶段恒星膨胀，体积可达太阳数百倍）13.地球磁层的主要作用是？A.反射无线电波B.阻挡太阳风高能粒子C.维持大气成分稳定D.产生极光答案：B（磁层通过磁场偏转太阳风粒子，保护地球大气）14.以下关于流星雨的描述，错误的是？A.流星雨的辐射点是流星轨道的投影B.英仙座流星雨与斯威夫特-塔特尔彗星有关C.狮子座流星雨每33年出现一次极大D.观测流星雨需选择光污染小的区域答案：C（狮子座流星雨的周期为33年，但极大强度受彗星回归影响，并非每年都明显）15.若某行星的轨道半长轴为4天文单位，根据开普勒第三定律，其公转周期约为？A.4年B.8年C.16年D.64年答案：B（周期平方等于半长轴立方，T²=4³=64，T=8年）16.中国空间站“天宫”的核心舱“天和”运行的轨道高度约为？A.200公里B.400公里C.800公里D.1200公里答案：B（天宫空间站轨道高度约400公里，近地轨道）17.以下天体中，属于柯伊伯带天体的是？A.谷神星B.灶神星C.阋神星D.爱神星答案：C（谷神星为小行星带矮行星，阋神星位于柯伊伯带外）18.太阳的能量来源于？A.引力收缩B.核裂变C.核聚变D.放射性衰变答案：C（太阳核心发生氢聚变为氦的热核反应）19.以下关于宇宙微波背景辐射（CMB）的描述，正确的是？A.由恒星热辐射产生B.温度约为300KC.是大爆炸的余辉D.各向同性无任何涨落答案：C（CMB是宇宙大爆炸后约38万年的残留辐射，温度约2.725K，存在微小涨落）20.2024年发布的最新观测数据显示，银河系的直径约为？A.10万光年B.15万光年C.20万光年D.25万光年答案：C（最新研究修正银河系直径为约20万光年）二、填空题（每空2分，共30分）1.日地平均距离称为1个天文单位（AU），其精确值约为______公里（保留四位有效数字）。答案：1496000002.月球表面的重力加速度约为地球的______（用分数表示）。答案：1/63.中国首颗探月卫星“嫦娥一号”发射于______年。答案：20074.恒星的光谱型按温度从高到低排列为O、B、A、F、G、K、______。答案：M5.哈勃定律的数学表达式为v=______，其中v是星系退行速度，d是距离。答案：H₀d（H₀为哈勃常数）6.超新星Ia型爆发的典型亮度约为太阳的______倍（用科学计数法表示）。答案：10^97.太阳系中拥有最复杂环系统的行星是______。答案：土星8.地球大气层中，极光主要出现在______层。答案：电离9.2023年，中国“慧眼”卫星首次探测到银河系内中子星与______并合产生的X射线暴。答案：黑洞10.恒星演化末期，质量小于1.44倍太阳质量的恒星最终会演化成______。答案：白矮星11.月食发生的必要条件是日、地、月三者几乎成______（直线/直角）。答案：直线12.太阳系中自转周期最长的行星是______（不考虑矮行星）。答案：金星（自转周期约243地球日）13.中国“天问一号”任务实现了对火星的“绕、落、______”一步到位探测。答案：巡14.宇宙中含量最丰富的元素是______（填元素符号）。答案：H（氢）15.2025年预计发射的“爱因斯坦探针”卫星，主要用于探测宇宙中的______现象。答案：暂现源（或X射线暴、引力波电磁对应体）三、简答题（每题6分，共30分）1.简述为何月球表面昼夜温差极大（约-180℃至120℃），而地球表面温差较小。答案：月球无大气层，白天太阳辐射直接加热月面，无大气保温；夜晚无大气逆辐射，热量迅速散失。地球有大气层，白天大气削弱部分太阳辐射（反射、散射），夜晚大气逆辐射保温，且海洋调节作用显著，故温差小。2.说明“凌日法”探测系外行星的基本原理，并指出其局限性。答案：原理：当系外行星运行到母恒星与地球之间时，会遮挡部分恒星光线，导致恒星亮度短暂下降；通过监测亮度变化可判断行星存在，并计算其大小（亮度降幅与行星面积/恒星面积相关）。局限性：仅能探测轨道与地球视线方向几乎平行的行星（概率约0.5%-1%）；无法直接测量行星质量；可能受恒星自身亮度波动干扰。3.比较太阳黑子与耀斑的区别（从位置、本质、影响三方面）。答案：位置：黑子位于光球层，耀斑位于色球层（或色球-日冕过渡区）。本质：黑子是强磁场区域，温度低于周围（约4500K）；耀斑是磁场能量释放的剧烈爆发（电磁辐射和高能粒子）。影响：黑子数量反映太阳活动水平；耀斑释放高能辐射，可能干扰地球电离层和通信。4.解释“潮汐锁定”现象，并举例说明其在太阳系中的表现。答案：潮汐锁定指天体因引力相互作用，自转周期与公转周期同步的现象。太阳系中，月球因地球潮汐力作用，自转周期（约27.3天）与绕地公转周期相同，故始终以同一面朝向地球；此外，冥王星与卡戎（其卫星）也相互潮汐锁定。5.简述中国“夸父一号”卫星的科学目标及其对太阳研究的意义。答案：科学目标：观测太阳磁场、耀斑和日冕物质抛射（“一磁两暴”），研究三者的起源、相互作用及对地球的影响。意义：填补了我国在太阳爆发活动多波段同步观测的空白，为空间天气预报提供数据支撑，助力理解太阳活动驱动机制。四、论述题（每题10分，共20分）1.结合近年来的探测成果，论述火星是否可能成为人类未来的“第二家园”，需分析其环境挑战及潜在解决方案。答案：火星被认为是最可能的地外定居目标，但其环境存在多重挑战：①大气稀薄（气压约地球1%）、主要成分为CO₂，无氧气；②表面平均温度-63℃，昼夜温差大；③无全球磁场，宇宙辐射和太阳风直接照射；④水资源以极冠水冰和地下卤水形式存在，需开采。潜在解决方案：①建立封闭基地，利用火星大气中的CO₂通过萨巴捷反应（CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O）提供水和燃料；②开发辐射屏蔽材料（如利用火星土壤覆盖基地）；③基因改造或人工选育耐极端环境的作物；④未来可能通过“行星工程”（如释放温室气体、激活地质活动）逐步改变大气成分和温度，但技术难度极高。2.从观测证据和理论模型两方面，阐述“宇宙大爆炸理论”的合理性，并说明其面临的主要挑战。答案：观测证据：①宇宙微波背景辐射（CMB）：1965年发现的2.725K黑体辐射，与大爆炸后残留辐射的理论预测一致；②轻元素丰度：宇宙中氢（约75%）、氦（约25%）的比例与大爆炸核合成理论计算吻合；③星系红移（哈勃定律）：星系普遍退行，表明宇宙在膨胀。理论模型：基于广义相对论的弗里德曼方程，描述了宇宙从高温高密度状态膨胀冷却的过程，成功解释了早期宇宙的演化。主要挑战：①暗物质和暗能量的本质未明（占宇宙95%以上）；②宇宙初始条件（如暴胀机制）缺乏直接观测证据；③CMB中某些各向异性特征（如“冷斑”）与标准模型预测存在偏差，可能暗示新物理。五、计算题（每题10分，共30分）1.某恒星的视星等m=7.5，距离d=50秒差距（pc），计算其绝对星等M（已知公式：M=m5lgd+5）。答案：M=7.55lg50+5=12.55×1.69897≈12.58.49485≈4.005，即约4.0。2.假设一颗类地行星的半径为地球的1.5倍，质量为地球的3倍，计算其表面重力加速度g（地球表面g=9.8m/s²，引力公式：g=GM/r²）。答案：设地球质量为Mₑ，半径为rₑ，则行星质量M=3Mₑ，半径r=1.5rₑ。行星表面g=G×3Mₑ/(1.5rₑ)²=3/(2.25)×(GMₑ/rₑ²)=(4/3)gₑ≈1.33×9.8≈13.0m/s²。3.