2026年北京市天文知识竞赛（中学组）强化训练试题及答案

2026年北京市天文知识竞赛（中学组）强化训练试题及答案一、选择题1.在地球上，观测者于某日北京时间20时整看到某恒星恰好位于上中天。那么，次日观测者再次看到该恒星位于上中天的北京时间为（）A.19时56分4秒B.20时整C.20时3分56秒D.19时整答案：A解析：恒星时与太阳时（平太阳时）的差异在于地球自转的参考点不同。恒星日是以遥远的恒星为参考，地球自转360°所需的时间，约为23小时56分4秒。太阳日是以太阳为参考，由于地球在绕日公转轨道上位置的变化，地球需要自转略多于360°才能再次正对太阳，平均约为24小时。因此，同一恒星每日上中天的时间会比前一日提前约3分56秒（即24小时23小时56分4秒=3分56秒）。题目问的是北京时间（近似视为平太阳时），所以次日该恒星上中天的北京时间为20时3分56秒=19时56分4秒。2.下列关于梅西耶天体的描述，错误的是（）A.M31是位于仙女座的大星系，是肉眼可见的最遥远天体之一。B.M1是位于金牛座的蟹状星云，是超新星爆发的遗迹。C.M45是位于金牛座的昴星团，是一个明亮的疏散星团。D.M42是位于猎户座的马头星云，是著名的暗星云。答案：D解析：M42是位于猎户座的猎户座大星云，是一个明亮的弥漫星云，也是著名的恒星诞生区。马头星云是猎户座内的一个暗星云，其编号是巴纳德33（Barnard33），并非梅西耶天体。梅西耶天体主要是星云、星团和星系，由18世纪法国天文学家查尔斯·梅西耶编录，目的是为了避免与彗星混淆。3.使用一架口径为200mm，焦距为2000mm的折射望远镜，搭配一个焦距为25mm的目镜进行观测。此时该望远镜的放大倍率为（）A.50倍B.80倍C.100倍D.200倍答案：B解析：望远镜的放大倍率计算公式为：M=，其中是物镜焦距，是目镜焦距。代入数据：M=。所以放大倍率为80倍。口径（200mm）主要决定集光力和理论分辨率，不直接用于计算放大倍率。4.2026年，在北京（北纬40°，东经116°）观测，以下哪一天可能看到“午夜太阳”现象？（）A.春分日（3月20日左右）B.夏至日（6月21日左右）C.秋分日（9月23日左右）D.冬至日（12月22日左右）答案：B解析：“午夜太阳”现象是指一天24小时内太阳都在地平线以上的现象，只发生在极圈以内（纬度高于66.5°）的地区。北京的纬度约为40°N，远低于北极圈（66.5°N），因此在北京任何一天都不可能看到“午夜太阳”。但题目问的是“可能”，结合选项，夏至日是北半球白昼最长的一天，虽然北京看不到极昼，但夏至日是理论上北半球高纬度地区出现“午夜太阳”的时期，而其他选项对应的日期，极圈内出现极昼的可能性小或没有。从天文知识角度，该题考察对极昼现象发生条件的理解，夏至是北极圈内极昼范围最大的时候，因此B是唯一与“午夜太阳”时间条件相关的选项。严格来说，北京看不到，但题目可能意在考察对天文现象发生季节的理解。5.一颗小行星绕太阳运行的轨道半长轴为4天文单位（AU）。根据开普勒第三定律，其公转周期约为（）A.2年B.4年C.8年D.16年答案：C解析：开普勒第三定律的数学表达式为：=k，其中a是轨道半长轴（以天文单位AU为单位），T是公转周期（以地球年为单位），对于太阳系内的天体，常数k约等于1（当a取AU，T取年时）。因此有=。代入a=4AU6.赫罗图（H-RDiagram）是研究恒星演化的重要工具。在赫罗图上，大多数恒星位于从左上到右下的一条带子上，这条带子被称为（）A.白矮星序列B.红巨星分支C.主序带D.不稳定带答案：C解析：赫罗图以恒星的光谱类型（或表面温度）为横坐标，以光度（或绝对星等）为纵坐标。图中大约90%的恒星都分布在一条从左上（高温、高光度）到右下（低温、低光度）的对角线区域，这个区域被称为主序带。处于主序带的恒星被称为主序星，其能量来源是核心的氢聚变成氦的热核反应。太阳就是一颗位于主序带中部的G型主序星。7.如果一颗恒星的视星等为m=0，绝对星等为A.10秒差距B.32.6光年C.1秒差距D.100秒差距答案：B解析：视星等m与绝对星等M和距离d（以秒差距pc为单位）之间的关系由公式给出：mM=5lod5。将m=0，M8.下列中国空间望远镜或天文项目中，主要科学目标不是专注于探测高能天体物理现象（如伽马射线暴、黑洞等）的是（）A.慧眼（HXMT）B.悟空（DAMPE）C.中国空间站巡天望远镜（CSST）D.极目（GECAM）答案：C解析：慧眼硬X射线调制望远镜（HXMT）主要进行X射线巡天，研究黑洞、中子星等。悟空暗物质粒子探测卫星（DAMPE）主要探测高能宇宙射线和伽马射线，间接寻找暗物质证据。极目（GECAM）又称引力波暴高能电磁对应体全天监测器，专门用于探测与引力波事件相关的伽马射线暴等。中国空间站巡天望远镜（CSST）是一台大型空间光学望远镜，主要进行大范围、高分辨率的深空巡天观测，覆盖可见光至近紫外波段，其科学目标更侧重于宇宙学、星系演化、恒星物理等，虽然也能研究一些高能现象的天体对应体，但其主要设计目标和优势领域并非专门针对高能天体物理探测。二、填空题1.天文学中，用来衡量天体真实发光能力的物理量是________，而表示地球上所见天体亮度的物理量是________。答案：光度（或绝对星等）；视亮度（或视星等）解析：光度是恒星在单位时间内辐射的总能量，是恒星本身固有的物理量，常用绝对星等（在10秒差距处看到的视星等）来表征。视亮度是地球上单位时间单位面积接收到的天体辐射能量流，受距离影响，常用视星等来表征。2.根据国际天文学联合会（IAU）定义，太阳系内围绕太阳运行，满足“清空其轨道附近区域”条件的天体被称为________。冥王星因其轨道与海王星有交集，且未能清空轨道附近的其他柯伊伯带天体，故被重新分类为________。答案：行星；矮行星解析：2006年IAU大会通过的行星定义包括：围绕太阳运行；有足够质量使自身形状达到流体静力平衡（近似球形）；能清空其轨道附近区域。冥王星符合前两条，但不符合第三条，因此被划为“矮行星”。3.月相变化周期，即从一次朔（新月）到下一次朔所经历的平均时间，称为________月，时长约为________天。答案：朔望；29.53解析：朔望月是以太阳、地球、月球三者的相对位置为基准的周期，即月相循环周期，平均为29.53059天，通常取29.53天。与之相对的是恒星月（月球绕地球公转相对于遥远恒星的平均周期，约27.32天）。4.在恒星光谱分类中，O、B、A、F、G、K、M型星序列，表面温度从高到低排列。太阳属于________型星，其光谱中有较强的________线（举一种金属元素谱线例子即可）。答案：G；钙（Ca，或铁Fe、钠Na、镁Mg等）解析：太阳是一颗G2V型主序星。G型星表面温度约在5000-6000K，光谱中有较强的金属线，如电离钙（CaII）的H和K线（波长分别为396.8nm和393.4nm）非常显著，此外还有铁（Fe）、镁（Mg）、钠（Na）等元素的谱线。5.当月球运行至地球的阴影中时，会发生月食。月食必定发生在农历的________。如果月球只部分进入地球的本影，则发生________。答案：十五（或望）；月偏食解析：月食发生时，日、地、月三者恰好或几乎在一条直线上，且地球居中。此时从地球上看，月球和太阳分别在地球两侧，月相为满月（望），对应农历十五或十六。月食分为月全食（月球完全进入地球本影）、月偏食（月球部分进入地球本影）和半影月食（月球只进入地球半影）。三、判断题1.北极星（勾陈一）永远位于北天极，因此它的地平高度等于观测者所在地的地理纬度。（）答案：√解析：北天极的地平高度等于观测地的地理纬度。北极星非常靠近北天极（目前角距离小于1°），因此可以近似认为北极星的地平高度就等于当地的地理纬度。这是天文导航的基本原理之一。2.所有恒星最终都会通过超新星爆发结束其生命。（）答案：×解析：恒星最终演化命运取决于其初始质量。只有质量足够大（通常认为超过8倍太阳质量）的恒星，其核心才会坍缩引发超新星爆发，最终可能形成中子星或黑洞。质量较小的恒星（如太阳），在经历红巨星阶段后，会相对平和地抛出行星状星云，中心残骸坍缩成白矮星，不会发生超新星爆发。3.日珥是发生在太阳光球层上的剧烈喷发现象。（）答案：×解析：日珥是发生在太阳色球层和日冕中的现象，是相对较冷、较密的等离子体在磁场的约束和支撑下，悬浮在高温稀薄的日冕中或从太阳表面喷发出来的结构。光球层上最显著的现象是太阳黑子。4.宇宙微波背景辐射（CMB）是支持宇宙大爆炸理论的关键观测证据之一，其温度约为2.7K，且在各个方向上高度均匀。（）答案：√解析：宇宙微波背景辐射是宇宙早期（大爆炸后约38万年）遗留下来的热辐射，由彭齐亚斯和威尔逊在1965年偶然发现。其黑体辐射谱对应温度约为2.725K，并且具有极高的各向同性（均匀性），微小起伏（各向异性）的发现为了解宇宙早期结构提供了重要信息。5.彗星的彗尾总是背离太阳方向，这是因为太阳风的作用。（）答案：√解析：彗星接近太阳时，受太阳辐射和太阳风的作用，彗核中的冰物质升华，释放出气体和尘埃，形成彗发和彗尾。离子尾（气体尾）受太阳风中的带电粒子作用，直接指向背离太阳的方向；尘埃尾受太阳光压作用，也大致背离太阳，但可能略微弯曲。因此彗尾总是指向背离太阳的方向。四、简答题1.简述为什么在城市的夜晚很难看到银河，而在远离城市的乡村或山区则容易看到。答案与解析：主要原因在于光污染。城市夜晚有大量的人造光源（如路灯、广告牌、建筑照明等），这些光线散射到大气中，使得天空背景变亮，大大降低了天空的对比度。银河是由无数遥远的恒星和星云发出的微弱星光汇聚而成，其表面亮度较低。当天空背景因光污染而变亮后，微弱的银河光芒就被淹没在“明亮”的天空背景中，从而难以被肉眼察觉。而在乡村或山区，人造光源稀少，天空背景黑暗，与银河的亮度对比度大，因此银河清晰可见。此外，城市空气中的污染物和气溶胶较多，也会增强光的散射，进一步加剧光污染效应。2.什么是“引力透镜”效应？请简述其原理及在天文学研究中的一种应用。答案与解析：引力透镜效应是指大质量天体（如星系、星系团）的引力场会使其背景光源发出的光线发生弯曲，类似于光学透镜会聚光线的现象，这是爱因斯坦广义相对论所预言的重要效应。原理：根据广义相对论，物质的存在会导致时空弯曲。光线在弯曲的时空中沿测地线传播。当光线经过大质量天体附近时，其路径会发生偏折。如果前景天体（透镜天体）、背景光源（如遥远的星系、类星体）和观测者恰好排成一条直线或接近一条直线，观测者就会看到背景光源的像被扭曲、放大或分裂成多个像，甚至形成爱因斯坦环。应用举例：天文学中应用广泛，例如：探测暗物质和测量天体质量。通过分析背景星系像的扭曲程度（弱引力透镜）或多个像的位置与亮度（强引力透镜），可以推算出前景透镜天体的总质量分布，包括其中不发光的暗物质成分的质量。这为研究星系和星系团的暗物质晕提供了强有力的工具。3.请解释“潮汐锁定”现象，并举例说明太阳系中潮汐锁定的例子。答案与解析：潮汐锁定是指一个天体在绕另一个天体公转时，其自转周期与公转周期相同，导致它始终以同一面朝向中心天体的现象。成因：这是由于天体间引力相互作用引起的潮汐力导致的长期耗散效应。中心天体的引力会在环绕天体上引起潮汐隆起。如果环绕天体的自转与公转不同步，潮汐隆起的位置会偏离两天体的连线，中心天体对潮汐隆起的引力会产生一个扭矩，不断减慢（或加速）环绕天体的自转，直至其自转周期与公转周期同步，达到稳定状态。例子：月球被地球潮汐锁定：月球的自转周期等于它绕地球的公转周期（约27.3天），因此我们永远只能看到月球的正面。木星的许多卫星被木星潮汐锁定：如伽利略卫星（伊奥、欧罗巴、甘尼米德、卡利斯托）都已处于潮汐锁定状态。冥王星与卡戎相互潮汐锁定：这是一对相互潮汐锁定的双天体系统，不仅卡戎始终以同一面朝向冥王星，冥王星也以同一面朝向卡戎，它们的自转周期和相互绕转周期相同（约6.4天）。五、计算与论述题1.计算题：假设在火星冲日时（即太阳、地球、火星近似在一条直线上，且地球位于中间），从地球上测得火星的视直径（角直径）为（角秒）。已知地球到太阳的平均距离为1AU=1.496(1)计算此时火星距离地球的大约距离（以AU和km为单位）。(2)已知火星的角直径θ与其物理直径D和距离d满足关系θ(弧度)≈（提示：冲日时，火星距离，其中为火星轨道半长轴。1弧度=答案与解析：(1)在火星冲日时，地球位于太阳和火星之间。此时火星到地球的距离近似为火星轨道半径减去地球轨道半径。换算为公里：(2)首先将角直径从角秒转换为弧度：θ利用公式θ≈D计算：D火星的实际平均直径约为6779km，计算结果与此接近，验证了方法的合理性。2.论述题：请论述恒星能源的来源（即恒星发光发热的机制），并简要说明为什么恒星能够