2026年广东省中学生天文知识竞赛试题(含答案)

2026年广东省中学生天文知识竞赛试题(含答案)第一部分选择题(共20题，每题2分，共40分)一、单项选择题(每题只有一个正确选项，共15题)1.2025年7月，我国将发射“天问三号”探测器，计划从火星取样返回。假设“天问三号”在距离火星表面高度为h的圆形轨道上做环绕运动，已知火星半径为R，火星表面重力加速度为g。则探测器在该轨道上的运行周期T为：A.2B.2C.D.22.一位观测者在广州（地理纬度约23°N）进行观测。以下哪一颗恒星在一年中的任何夜晚都不可能在天顶附近被看到？A.织女星（天琴座α，赤纬约+38°）B.北落师门（南鱼座α，赤纬约-29°）C.天津四（天鹅座α，赤纬约+45°）D.轩辕十四（狮子座α，赤纬约+12°）3.使用一架口径为150mm，焦距为1500mm的折射式望远镜，搭配一个焦距为25mm的目镜进行观测。若想获得更大的视场和更低的放大倍率，应更换为什么规格的目镜？A.焦距40mm，视场角52°B.焦距10mm，视场角60°C.焦距6mm，视场角70°D.焦距15mm，视场角68°4.赫罗图是研究恒星演化的重要工具。在赫罗图上，从左上到右下对角线分布的恒星群属于：A.主序星B.红巨星C.白矮星D.超巨星5.当一颗大质量恒星的核心在超新星爆发后坍缩，如果其残余质量大于约3倍太阳质量（奥本海默极限），将形成：A.中子星B.黑洞C.白矮星D.脉冲星6.梅西耶天体M31位于：A.金牛座B.仙女座C.猎户座D.大熊座7.下列哪项不是描述宇宙大尺度结构的术语？A.星系团B.超星系团C.宇宙长城D.球状星团8.中国空间站“天宫”运行在高度约400公里的近圆轨道上，其轨道周期大约为：A.24小时B.12小时C.90分钟D.45分钟9.太阳系中，拥有由水冰和尘埃构成的、结构复杂且宽大行星环系统的行星是：A.木星B.土星C.天王星D.海王星10.在地球上观测，金星最大的视直径大约出现在：A.上合附近B.下合附近C.东大距附近D.西大距附近11.国际通用的88个星座中，面积最大的星座是：A.长蛇座B.室女座C.大熊座D.鲸鱼座12.以下哪颗行星的轨道偏心率最大？A.水星B.金星C.地球D.火星13.引力透镜效应是验证以下哪一理论的重要天文观测现象？A.牛顿万有引力定律B.爱因斯坦广义相对论C.宇宙暴胀理论D.恒星核合成理论14.中国正在建设的、位于青海省冷湖赛什腾山的世界级天文观测基地，其最主要的天文观测优势是：A.高海拔，大气透明度高B.纬度低，易于观测南天目标C.晴夜数多，视宁度好D.远离城市，光污染极小15.脉冲星本质上是高速旋转的、具有强磁场的中子星。其稳定而精确的脉冲周期主要来源于：A.星体本身的周期性脉动B.双星系统的轨道运动C.星体自转D.磁层中带电粒子的周期性喷发二、多项选择题(每题有两个或两个以上正确选项，全部选对得2分，漏选得1分，错选或不选得0分，共5题)16.以下哪些天体或天文现象，可以在无光污染的城市夜空用肉眼直接观测到？（）A.木星的伽利略卫星B.昴星团（M45）C.天王星D.国际空间站（ISS）凌日E.冬季银河的主要亮带17.关于月相和潮汐，下列说法正确的有（）。A.上弦月时，月球在子夜时分上中天B.发生日食时，必定是朔月（新月）C.一天之中，通常会有两次高潮和两次低潮D.大潮（springtide）必定发生在农历初一和十五E.月球对地球潮汐的影响比太阳大，主要是因为月球距离地球更近18.下列属于活动星系核（AGN）主要特征或类型的有（）。A.具有异常明亮的星系核，光度远超普通星系B.光谱中有宽发射线C.辐射覆盖从射电到伽马射线的整个电磁波段D.塞弗特星系E.类星体19.以下关于太阳的描述，正确的有（）。A.太阳的光球层温度约为5770KB.日冕的温度远高于光球层，可达百万开尔文量级C.太阳黑子活动的平均周期约为11年D.太阳中微子流量理论与实测值存在长期差异，即“太阳中微子问题”，目前已通过中微子振荡理论得到合理解释E.太阳的能源主要来自其核心区域的氢原子核聚变为氦原子核的核裂变反应20.以下哪些是中国主导或主要参与的重大天文观测项目或设施？（）A.郭守敬望远镜（LAMOST）B.五百米口径球面射电望远镜（FAST）C.爱因斯坦探针（EP）卫星D.詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）E.高海拔宇宙线观测站（LHAASO）第二部分填空题(共10空，每空2分，共20分)21.天文学中，用来表示天体明暗程度的物理量是________，其数值越小代表天体越亮。22.根据开普勒第三定律，行星公转周期的平方与其轨道半长轴的________成正比。23.在北半球，北极星的高度角近似等于观测者所在地的________。24.太阳系八大行星中，除了水星和金星，其他行星都有天然卫星。其中卫星数量最多的行星是________。25.恒星光谱型序列O、B、A、F、G、K、M，反映了恒星表面温度从高到低的变化。太阳属于________型星。26.我国古代将星空划分为“三垣二十八宿”。其中，“垣”指的是天上的城墙。“三垣”是指紫微垣、太微垣和________。27.当月球运行至地球的阴影中时，会发生月食。根据月球进入地球本影的程度，月食可分为月偏食、月全食和________。28.宇宙微波背景辐射（CMB）是支持________宇宙学模型的关键观测证据之一，其温度约为2.725K。29.星系按哈勃分类主要分为椭圆星系、旋涡星系和不规则星系。我们的银河系从形态上分类，是一个具有棒状结构的________星系。30.2024年，中国嫦娥六号探测器成功实现人类首次________背面采样返回。第三部分简答题(共4题，每题10分，共40分)31.（封闭型）简述大爆炸宇宙模型的主要观测证据（至少列出三项）。32.（封闭型）什么是行星的“冲日”现象？发生冲日时，行星在地球夜空中的观测条件有什么特点？33.（开放型）请阐述恒星的质量对其演化历程和最终归宿的决定性影响。以太阳质量（1M☉）和一颗10倍太阳质量（10M☉）的恒星为例进行比较说明。34.（开放型）请分析在地球上建设大型光学天文望远镜时，台址选择需要考虑哪些关键因素？并简要解释这些因素如何影响观测质量。第四部分应用题(共2题，每题25分，共50分)35.（计算类）一位天文爱好者计划在2026年元旦（1月1日）于广州（地理经度约113°E，地理纬度约23°N）拍摄猎户座。他查阅星图得知，猎户座中心区域（以参宿四、参宿七等亮星为界）的赤经（RA）约为5h30m，赤纬（Dec）约为0°。（1）计算2026年1月1日地方恒星时（LST）约为0时（北京时间，即东八区区时120°E平太阳时0时）时，广州的地方恒星时。（提示：已知2026年1月1日世界时0时的格林尼治恒星时（GST0）约为6h40m。忽略恒星时与平太阳时之间的微小短期差异，使用近似公式：地方恒星时LST≈GST0+观测地经度（时角制）+观测时刻的世界时（UT，时角制）。北京时间为东八区区时，比世界时早8小时。）（2）根据（1）计算的地方恒星时，判断此时猎户座中心区域的时角（HA）大约是多少？猎户座是即将升起、正在中天、还是已经落下？（提示：时角HA=LSTRA。时角为0h表示天体位于上中天，负值表示位于子午线以东，正值表示位于子午线以西。）（3）若想拍摄猎户座位于正南方（即上中天）时的照片，他应该将拍摄时间安排在约北京时间几点？（通过计算说明，结果取整数小时。）36.（综合类）阅读以下材料，回答问题。材料：蟹状星云（M1）是金牛座中的一个超新星遗迹。中国、阿拉伯和日本的天文学家在公元1054年记录了其前身星爆发的景象（“天关客星”）。该星云中心有一颗脉冲星（PSRB0531+21），它是那颗超新星爆发后留下的中子星。蟹状星云在射电、光学、X射线和伽马射线波段均被观测到，是一个强大的辐射源，其能量最终来源于中心脉冲星的旋转能损耗。（1）根据历史记载，“天关客星”在最亮时“昼见如太白，芒角四出，色赤白”，持续可见23天。请从现代天文学角度解释，为何这颗超新星在白天也能被看到？其“色赤白”可能反映了什么？（2）蟹状星云中心脉冲星的自转周期约为0.033秒。请估算该脉冲星的自转能（E_rot）数量级。已知中子星典型半径R≈10km，质量M≈1.4M☉，转动惯量可近似按均匀球体计算I=(2/5)MR²。（要求写出估算过程，太阳质量M☉=1.99×10^30kg）（3）蟹状星云在多个电磁波段被观测到，其辐射机制主要包括同步辐射和逆康普顿散射等。请简述同步辐射产生的物理条件及其辐射谱特征。（4）为什么说对蟹状星云这样的超新星遗迹及其中心致密天体的研究，对于理解恒星演化、元素合成和致密天体物理具有重要意义？参考答案及评分标准第一部分选择题1.A(由万有引力提供向心力：G=m(2.B(观测者地理纬度为φ，能看到的天体赤纬δ范围是：-（90°-φ）≤δ≤90°。广州φ≈23°N，可观测赤纬范围约为-67°到+90°。北落师门赤纬-29°虽在此范围内，但天顶的赤纬恒为+23°，与-29°相差52°，故不可能在天顶附近出现。)3.A(放大倍率=物镜焦距/目镜焦距。更大视场和更低倍率需要更长的目镜焦距。视场角越大，表观视场越大，但实际视场还取决于倍率。40mm焦距目镜能提供最低倍率和较大的实际视场。)4.A5.B6.B7.D(球状星团是星系内的恒星集团，不属于宇宙大尺度结构。)8.C(近地轨道周期大约在90分钟左右。)9.B10.B(下合时金星距离地球最近，视直径最大，但通常不可见（位于太阳方向）。)11.A12.A(水星轨道偏心率约为0.206，在八大行星中最大。)13.B14.C(冷湖基地以优良的“视宁度”著称，即大气湍流小，星像更稳定。)15.C16.B,E(昴星团肉眼易见；冬季银河主要亮带（如猎户座附近）在无光污染城市边缘勉强可见。木卫需望远镜；天王星目视星等约5.7等，城市中肉眼极难；ISS凌日需特殊设备。)17.B,C,E(A：上弦月大约在日落时上中天；D：大潮通常发生在朔望前后，但受月球轨道等因素影响，可能延迟一两天。)18.A,B,C,D,E19.A,B,C,D(E错误，太阳能源是核聚变，非核裂变。)20.A,B,C,E(D：JWST由NASA主导，欧空局和加空局参与。)第二部分填空题21.视星等22.立方23.地理纬度24.木星25.G26.天市垣27.半影月食28.大爆炸（或热大爆炸）29.旋涡（或棒旋）30.月球第三部分简答题31.（每点3-4分，答出三点即可得10分）(1)哈勃定律：星系光谱红移与距离成正比，表明宇宙在膨胀。（2分）这是大爆炸模型的动力学基础。（1分）(2)宇宙微波背景辐射（CMB）：充满全天空的、高度各向同性的黑体辐射（温度约2.725K）。（2分）这是大爆炸早期高温高密状态残留的热辐射，为模型提供了直接证据。（1分）(3)轻元素丰度（原初核合成）：宇宙中氢、氦（特别是氦-4）、氘、氦-3、锂-7等轻元素的观测丰度，（2分）与根据早期宇宙高温核合成理论计算出的结果高度吻合。（1分）(4)宇宙大尺度结构：星系、星系团、超星系团以及宇宙空洞和纤维状结构的形成，（1分）可以通过早期宇宙微小的密度涨落在大爆炸框架下通过引力不稳定性演化来解释。（2分）（答出任意三点，表述清晰即可）32.定义（4分）：行星“冲日”是指地外行星（火星、木星、土星、天王星、海王星）运行到与太阳、地球几乎成一条直线，且地球位于太阳和行星之间的位置。（或：行星的视黄经与太阳的视黄经相差180度。）（3分）观测特点（6分）：(1)整夜可见：行星在日落后从东方升起，子夜前后到达南方天空最高点（上中天），日出时在西方落下。（2分）(2)地平高度较高：若冲日时行星赤纬与太阳赤纬相反（例如冬季太阳在南半球，行星在北半球冲日），则夜间上中天时地平高度较高，利于观测。（2分）(3)距离地球较近（对于火星尤为明显）：视直径较大，亮度较高，是观测该行星表面特征的最佳时机之一。（2分）33.（评分要点：质量是决定性因素，影响演化速度、路径和终点。对比1M☉和10M☉。）恒星质量是决定其内部压力、温度、核反应速率和演化命运的最关键因素。（2分）以太阳质量（1M☉）恒星为例：（4分）主序阶段：核心氢稳定聚变为氦，寿命约100亿年。红巨星阶段：氢壳层燃烧，氦核心坍缩后发生氦闪，进入核心氦燃烧。末期演化：抛出行星状星云，留下核心残骸——碳氧白矮星。以10M☉恒星为例：（4分）主序阶段：核心氢聚变速率极快，寿命仅数千万年。演化后期：依次经历氦、碳、氧、硅等更重元素的核聚变，形成“洋葱”状结构。超新星爆发：铁核坍缩引发剧烈的超新星爆发（II型）。最终归宿：核心残骸质量若超过奥本海默极限（约3M☉），形成黑洞；若低于此极限，则形成中子星。34.（每点2-3分，答出4-5点并解释清楚即可得10分）(1)晴夜数与气象条件：年晴夜数多，云量少，可观测时间最大化。（1分）降水、湿度低，减少水汽对某些波段的吸收和对设备的损害。（1分）(2)大气透明度：海拔高，大气稀薄，气溶胶和尘埃少，对星光（特别是红外等波段）的吸收和散射弱，天体看起来更亮，信噪比高。（2分）(3)视宁度：大气湍流稳定，星像抖动小，角分辨率高，能发挥大口径望远镜的衍射极限能力。（2分）(4)光污染：远离城市和人类活动密集区，天空背景暗，有利于观测暗弱天体，提高观测极限星等。（2分）(5)水汽含量：干燥气候，大气中水汽含量低，对红外和亚毫米波观测至关重要。（1分）(6)地理与基础设施：地势平坦开阔，地质稳定，交通和后勤保障相对便利。（1分）（答出核心因素：视宁度、晴夜数、光污染、海拔/透明度，并给出合理解释即可）第四部分应用题35.（1）（8分）北京时间0时（东八区区时），对应的世界时（UT）为前一日16时（因为北京时间=UT+8h）。（2分）观测地经度113°E，换算为时角制：113°/15°≈7.533h=7h32m。（2分）根据公式：LST≈GST0+λ+UTGST0=6h40mλ=+7h32m（东经为正）UT=16h00m（前一日，但恒星时不考虑日期，只考虑时间累加）LST≈6h40m+7h32m+16h00m=30h12m因为恒星时以24h为周期，所以LST=30h12m24h=6h12m。（4分）因此，北京时间2026年1月1日0时，广州的地方恒星时约为6h12m。（2）（7分）猎户座中心赤经RA≈5h30m。（1分）时角HA=LSTRA=6h12m5h30m=+0h42m。（3分）HA为正值（+0h42m），表示猎户座中心位于子午线以西（已经过了上中天）。（2分）因此，此时猎户座已经过了中天，正在西沉。（1分）（3）（10分）要使猎户座上中天，需满足HA=0，即LST=RA=5h30m。（2分）设此时的世界时为UT'，广州经度λ=+7h32m。由LST=GST0+λ+UT'=5h30m。（2分）代入已知：5h30m=6h40m+7h32m+UT'计算：UT'=5h30m6h40m7h32m=(5h30m)(14h12m)=-8h42m。（2分）UT'为负值，表示需要加上24h：UT'=24h8h42m=15h18m。（这是前一日，即2025年12月31日的UT）。（2分）将UT'转换为北京时间：北京时间=UT'+8h=15h18m+8h=23h18m。（1分）因此，为了拍摄猎户座上中天，他应该将拍摄时间安排在2025年12月31日晚上约23时（或23点）左右（取整数小时）。（1分）36.（1）（6分）白天可见：说明该超新星的视亮度极高，很可能超过了太阳的亮度（视星等比太阳更亮），（2分）以至于在明亮的白昼天空背景下依然能被肉眼分辨。（1分）“色赤白”：可能反映了其爆发时极高的温度（白光），（1分）同时由于地球大气散射和可能的星际消光，或爆发后期温度下降，光谱向红色端移动，使得观测者看到红白色调。（2分）（也可解释为高温等离子体辐射的连续谱与特定发射线叠加的视觉效果。）（2）（7分）估算过程：中子星质量M=1.4M☉=1.