中小学生航天知识竞赛试题及答案

中小学生航天知识竞赛试题及答案1.单选题（每题2分，共20分）1.我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射的年份是A.1964  B.1970  C.1975  D.1980答案：B2.国际空间站每90分钟绕地球一圈，其轨道高度约为A.120km  B.250km  C.400km  D.800km答案：C3.火箭发射时向下喷出高速燃气，火箭获得向上的推力，这一原理对应的定律是A.万有引力定律  B.牛顿第一定律  C.牛顿第三定律  D.动量守恒定律答案：C4.下列天体中，属于太阳系内唯一已知存在液态水海洋的是A.木卫二  B.月球  C.金星  D.水星答案：A5.航天员在失重环境中使用下列哪种书写工具最稳定可靠A.普通钢笔  B.铅笔  C.圆珠笔  D.太空专用中性笔（加压式）答案：D6.我国“天问一号”探测器首次进入火星轨道的时间是A.2018年5月  B.2019年12月  C.2021年2月  D.2022年7月答案：C7.火箭级间分离常用的爆炸螺栓属于A.电子元件  B.火工装置  C.液压元件  D.光电传感器答案：B8.地球静止轨道卫星绕地球一周所需时间约为A.45分钟  B.12小时  C.24小时  D.48小时答案：C9.下列关于月相的说法正确的是A.上弦月出现在农历初一  B.满月一定出现在农历十五C.下弦月出现在农历廿二、廿三  D.新月整夜可见答案：C10.我国首位进入太空的女航天员是A.刘洋  B.王亚平  C.张晓光  D.陈冬答案：A2.多选题（每题3分，共15分，每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）11.下列属于运载火箭主要系统的是A.结构系统  B.推进系统  C.姿控系统  D.有效载荷支架答案：ABC12.造成航天器再入舱表面温度急剧升高的主要原因有A.空气压缩生热  B.空气摩擦生热  C.太阳辐射增强  D.舱体材料氧化答案：AB13.下列哪些现象在地球同步轨道卫星上不可能出现A.每天两次穿越地球阴影  B.每天固定时间经过北京上空C.相对地面静止  D.每天出现日食答案：ABD14.关于国际空间站（ISS）的正确描述有A.轨道倾角约51.6°  B.成员通常3—6人  C.由16国共同建造  D.轨道速度约7.7km/s答案：ABCD15.下列属于我国“北斗”卫星导航系统特点的是A.具备短报文通信功能  B.采用三种轨道混合星座C.星载原子钟为铷钟与氢钟  D.全球定位精度优于10米答案：ABCD3.填空题（每空1分，共20分）16.地球自转轴与公转轨道平面法线的夹角约为________度，该角被称为________角。答案：23.5，黄赤交17.我国“长征五号”运载火箭芯级采用________推进剂组合，其缩写为________。答案：液氧液氢，LOX/LH218.第一宇宙速度大小为________km/s，第二宇宙速度大小为________km/s。答案：7.9，11.219.火箭比冲量Isp的工程常用单位是________，比冲量越高说明________。答案：秒（s），发动机利用推进剂越经济20.月球表面昼夜温差巨大的主要原因是月球没有________和________。答案：大气层，海洋21.太阳活动周期平均为________年，当前正处于第________个太阳活动周。答案：11，2522.航天器热控多层隔热材料常使用________和________交替叠层。答案：镀铝聚酰亚胺薄膜，涤纶网隔层23.我国“天舟”货运飞船上行能力约为________吨，下行销毁能力约为________吨。答案：6.5，224.火箭发射前负3小时进行的“射前总检查”英文缩写为________，其目的是________。答案：L-3，确认火箭、飞船、地面系统状态满足发射条件25.航天员出舱活动前需吸氧排氮，目的是预防________病，吸氧排氮时间通常为________小时。答案：减压，2—44.判断题（每题1分，共10分，正确写“T”，错误写“F”）26.所有地球同步轨道卫星都必须位于赤道平面内。答案：T27.火箭发射时看到的白色浓烟主要是液氧挥发形成的。答案：F28.航天员在舱外航天服内饮水需使用装有单向阀的饮水袋。答案：T29.月球背面永远看不见地球，因此无法与地球直接通信。答案：T30.太阳风是由太阳高能带电粒子流组成，可对航天器电子器件产生单粒子效应。答案：T31.火箭级数越多，运载效率一定越高。答案：F32.我国“嫦娥五号”实现了人类首次月球背面软着陆。答案：F33.在地球轨道上，航天器向阳面温度可达+120℃，背阳面可低至-150℃。答案：T34.航天飞机主发动机使用液氧煤油作为推进剂。答案：F35.北斗系统GEO卫星相对地面静止，可用于通信广播增强。答案：T5.简答题（封闭型，每题5分，共15分）36.简述火箭采用多级设计的两个主要优点。答案：1.逐级抛掉死重（空贮箱、发动机），降低后续飞行质量，提高加速能力；2.可根据不同飞行阶段选用不同发动机与推进剂，优化比冲与推力，提高总体运载效率。37.说明航天器采用“抛物面天线”进行高增益通信的原因。答案：抛物面可将馈源发出的球面电磁波反射成平行波束，能量集中、方向性强，提高增益；接收时则把平行波束汇聚到馈源，提高信噪比，满足深空远距离通信需求。38.为什么月球采样返回任务需要“跳跃式再入”？答案：第二宇宙速度再入舱若直接再入，过载与热流峰值过高；采用两次再入（跳跃式）可利用大气层首次减速后跳出，延长能量耗散时间，降低峰值过载与热流，提高安全性。6.简答题（开放型，每题10分，共20分）39.材料：2022年11月，我国“梦天”实验舱成功转位至永久停泊口，空间站T字构型完成。请结合所学，谈谈空间站采用T字构型的三点工程优势，并指出其中一点可能带来的挑战。答案要点：优势：1.核心舱居中，质量集中，降低姿态控制惯量；2.两个实验舱对称布局，可抵消偏心力矩，减少推进剂消耗；3.实验舱外壁面向不同方向，增大暴露实验平台面积，提高空间利用率。挑战：对称布局要求两实验舱质量、质心高度一致，若一侧设备集中升级导致质量差异，需额外配平或调整姿态控制参数，增加系统复杂度。40.某校科技小组计划用高空气球搭载相机拍摄地球曲率。请列出四项必须考虑的空间环境因素，并给出对应解决措施。答案示例：1.低温：30km高空温度约-60℃，需给相机电池贴加热片并保温；2.低压：气压低于5kPa，需密封相机舱并充干燥氮气防镜头起雾；3.辐射：宇宙射线增强，需选用抗辐射SD卡并定期备份；4.回收：落点不确定，需安装GPS定位与降落伞，提前申请空域并购买意外保险。7.计算题（共30分）41.（8分）一枚两级火箭，起飞质量500t，一级比冲280s，二级比冲450s。忽略重力与阻力，若一级燃烧后速度增量为2.2km/s，求一级推进剂质量。（取g0=9.8m/s²，用齐奥尔科夫斯基公式）答案：Δv=Isp·g0·ln(m0/m1)2200=280×9.8×ln(500000/m1)ln(500000/m1)=2200/(280×9.8)=0.801m1=500000/e^0.801=500000/2.228≈224.4t推进剂质量=500-224.4=275.6t42.（10分）某低轨卫星轨道高度400km，地球半径6371km，GM=3.986×10¹⁴m³/s²。求：(1)轨道周期T（分钟）；(2)星下点在地面的移动速度（km/s）。答案：(1)r=6371+400=6771km=6.771×10⁶mT=2π√(r³/GM)=2π√((6.771×10⁶)³/3.986×10¹⁴)=5532s≈92.2min(2)轨道周长C=2πr=2π×6.771×10⁶≈4.255×10⁷mv=C/T=4.255×10⁷/5532≈7.69km/s43.（12分）“嫦娥”返回器以11km/s进入地球大气，假设再入角θ=5°，升阻比L/D=0.3，要求最大过载≤8g，试估算最小再入走廊高度Δh（km）。已知经验公式：Δh≈(v²sinθ)/(g·(L/D)·nmax)，其中g=9.8m/s²，nmax为最大过载。答案：Δh=(11000²×sin5°)/(9.8×0.3×8)sin5°≈0.0872Δh=(1.21×10⁸×0.0872)/(23.52)≈4.48×10⁵/23.52≈19.0km最小再入走廊高度约19km。8.综合应用题（共20分）44.阅读下列材料并回答问题：材料：2023年5月，某型可重复使用试验航天器完成第7次轨道飞行，在轨运行268天后水平着陆于戈壁机场。该器采用升力体式布局，防热材料为新型陶瓷基复合材料，再入峰值温度达1650℃，最大过载4.2g，着陆速度78m/s，使用减速伞+刹车伞+起落架三级减速。问题：(1)指出升力体式布局相比传统轴对称返回舱的两项再入优势；（4分）(2)说明陶瓷基复合材料在高温防热中的两项关键性能；（4分）(3)若着陆阶段减速伞阻力系数为1.2，开伞时速度78m/s，伞面积300m²，空气密度1.0kg/m³，求此时减速伞产生的阻力大小；（6分）(4)结合材料，谈谈可重复使用技术对未来中小学生航天科普教育的两点启示。（6分）答案：(1)1.升力体可产生较大升力，降低峰值过载与热流；2.升力使再入轨迹横向机动能力