2026全国中学生天文知识竞赛预赛试题(附答案)

2026全国中学生天文知识竞赛预赛试题(附答案)一、单项选择题（每题2分，共40分）1.在地球上观测，太阳系行星中，下列哪一颗行星的视运动不会出现逆行现象？A.火星B.木星C.土星D.金星2.梅西耶天体M31位于哪个星座？A.仙女座B.猎户座C.大熊座D.人马座3.一个绝对星等为0.0等的恒星，距离我们10秒差距时的视星等是多少？A.0.0等B.1.0等C.5.0等D.10.0等4.我国即将发射的“天问二号”探测器的主要探测目标是什么？A.火星采样返回B.小行星采样返回C.木星系统探测D.太阳系边际探测5.下列哪一项不是射电天文观测的主要优势？A.可以穿透星际尘埃B.不受地球大气云层影响（在特定波段）C.角分辨率通常优于同等口径光学望远镜D.可以探测到冷暗天体6.使用一架焦距为2000mm的望远镜，搭配一个像元大小为5微米的CCD进行拍摄，其像元对应的角分辨率约为多少角秒？A.0.5B.1.0C.2.0D.5.07.如果一颗小行星的轨道半长径为4天文单位，根据开普勒第三定律，其公转周期大约是多少年？A.2年B.4年C.8年D.16年8.在北半球中纬度地区，以下哪组恒星不可能同时出现在子夜时分的地平线之上？A.织女星、牛郎星、天津四B.北落师门、轩辕十四、角宿一C.参宿四、天狼星、南河三D.大角星、五车二、北极星9.赫罗图（HRDiagram）的纵坐标和横坐标分别表示恒星的什么物理量？A.光度vs表面温度B.绝对星等vs光谱型C.视星等vs色指数D.以上都是等效的常见表示方式10.国际空间站（ISS）的轨道倾角大约为51.6度，这意味着它的轨道：A.最高纬度可达南北纬51.6度B.是地球同步轨道C.是太阳同步轨道D.可以覆盖全球所有纬度11.下列哪类变星被广泛用作测量河外星系距离的“标准烛光”？A.天琴座RR型变星B.造父变星C.金牛座RV型变星D.刍藁变星12.2025年将发生一次全球可见的日全食，全食带主要经过哪个大洋？A.太平洋B.大西洋C.印度洋D.北冰洋13.银河系中心存在一个超大质量黑洞，其名称是：A.半人马座AA.半人马座AB.人马座AB.人马座AC.天鹅座X-1D.M87D.M8714.在恒星演化末期，一颗质量约为8-25倍太阳质量的恒星，最终很可能形成：A.白矮星B.中子星C.黑洞D.行星状星云15.我国用于探测宇宙微波背景辐射及早期宇宙的科学卫星是：A.悟空号B.慧眼号C.太极一号D.（暂无已发射的专门卫星，但相关研究包含在多个计划中，本题考察对已发射卫星主要科学目标的认知）16.月球的同步自转导致：A.月球没有昼夜交替B.我们总是看到月球的同一面C.月球上没有季节变化D.月球公转周期等于地球自转周期17.下列梅西耶天体中，属于行星状星云的是：A.M1B.M27C.M42D.M4518.当金星位于“大距”位置时，我们通过望远镜最有可能看到其呈现什么相位？A.满相B.半圆形（弦月状）C.新月形D.介于半圆与新月之间的凸月状19.利用主序星拟合方法测定一个年轻星团的距离，主要依据是赫罗图上星团的：A.红巨星分支位置B.主序星与标准主序的位置对比C.白矮星序列D.变星位置20.斯隆数字化巡天（SDSS）主要使用哪种类型的望远镜进行观测？A.施密特望远镜B.射电望远镜阵列C.空间X射线望远镜D.光学红外自适应光学望远镜二、多项选择题（每题3分，共15分。全部选对得3分，选对但不全得1分，有选错得0分）21.下列哪些天体或天体系统属于本星系群成员？（）A.银河系B.大麦哲伦云C.仙女座星系（M31）D.三角座星系（M33）E.M87星系22.以下关于引力波探测的描述，正确的有？（）A.激光干涉引力波天文台（LIGO）通过测量激光干涉臂长的极其微小的变化来探测引力波。B.脉冲星计时阵（PTA）通过监测多颗毫秒脉冲星脉冲到达时间的相关性来探测低频引力波。C.我国已发射的“太极一号”和计划中的“天琴”项目属于空间激光干涉引力波探测计划。D.引力波的传播速度等于真空中的光速。E.首次直接探测到的引力波事件GW150914来源于两个黑洞的并合。23.影响地面光学天文观测质量的大气因素主要包括？（）A.大气消光（吸收与散射）B.大气湍流（视宁度）C.大气色散D.光害E.地磁场扰动24.下列哪些现象或发现为宇宙大爆炸理论提供了关键观测证据？（）A.星系的红移-距离关系（哈勃定律）B.宇宙微波背景辐射C.轻元素（氦、氘、锂）的原初丰度D.宇宙中星系的大尺度结构E.太阳中微子短缺问题25.关于太阳，以下说法正确的有？（）A.太阳的光球层温度约为5770K。B.太阳黑子出现在光球层，其温度比周围区域低。C.日冕的温度高达百万开尔文，其加热机制已完全解决。D.太阳活动的主要周期平均约为11年。E.太阳中微子主要产生于质子-质子链反应。三、填空题（每空1分，共20分）26.天文学中常用的距离单位“秒差距”（pc）定义为：当天体的周年视差为1角秒时，其距离即为1秒差距。1秒差距约等于______光年或______天文单位（AU）。27.北斗七星的斗柄第二颗星，中国古代称为“开阳”，它实际上是一个著名的目视双星，其伴星的中文名是______。28.在春分点，太阳的赤经是______时，赤纬是______度。29.我国古代将星空划分为“三垣二十八宿”，其中“垣”指的是紫微垣、太微垣和______。30.描述黑洞的三个主要物理参数是质量、______和______。31.2024年，中国计划发射“______”望远镜，作为中国空间站的重要巡天模块，将在紫外波段进行大规模巡天。32.开普勒空间望远镜通过监测恒星的______来搜寻系外行星。33.写出下列梅西耶天体的常见类型：M45______，M57______，M82______。34.月海是月球上广阔的暗色区域，其主要由古老的______岩填充。35.恒星光谱分类序列（O,B,A,F,G,K,M）主要反映恒星的______序列。同一光谱型的恒星，光度级I到V主要区分的是______的差异。36.我国青海德令哈的13.7米毫米波望远镜，主要用于观测星际分子谱线，其所属机构是______。37.在球面天文学中，地方时角（LHA）等于______减去______。四、简答题（共45分）（一）封闭型简答题（每题5分，共15分）38.简述什么是“洛希极限”，并说明它在天体物理学中的两种常见应用场景。39.什么是“引力弹弓效应”（或“借力飞行”）？航天器利用此效应的主要目的是什么？40.列举三种主要类型的星系，并简要描述其形态特征。（二）开放/分析型简答题（每题10分，共30分）41.试分析比较地面光学望远镜与空间光学望远镜各自的优势和主要限制。42.请阐述Ia型超新星作为宇宙学“标准烛光”的原理。为什么它们能被用于发现宇宙加速膨胀？43.假设你计划在校园内组织一次面向公众的星空观测活动，目标是让参与者清晰看到木星及其伽利略卫星、土星环以及一个明亮的深空天体（如M13或M57）。请简要说明：（1）你需要准备哪些主要器材？（2分）（2）活动前你需要做哪些天文和气象方面的准备？（4分）（3）在活动现场，你如何引导参与者有序、正确地进行观测？（4分）五、计算与应用题（共30分）44.（8分）已知某恒星的光谱型为G2V，其视星等m=4.8。查表得知太阳（绝对星等M⊙=4.74）的光度约为3.828×10^26W。（1）估算该恒星的距离（以秒差距为单位）。（4分）（2）估算该恒星的光度（以太阳光度L⊙为单位）。（4分）（提示：对于主序星，光谱型G2V的绝对星等可近似取为太阳的绝对星等。使用距离模数公式：mM=5logd5，其中d单位为pc）45.（12分）考虑一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星。通过凌星法观测，测得恒星亮度在凌星发生时下降了0.01%。同时，通过视向速度法测得恒星视向速度的半振幅为50m/s。恒星质量约为1M⊙。（1）计算该行星的半径（以地球半径R⊕为单位，太阳半径R⊙≈109R⊕）。（4分）（2）计算该行星的质量（以地球质量M⊕为单位）。（4分）（3）估算该行星的平均密度（以水的密度ρ水≈1g/cm³为单位），并判断它可能属于哪类行星（类地行星、气态巨行星等）。（4分）（提示：凌星深度δ≈(Rp/R)^2；对于圆轨道，视向速度半振幅K≈(28.4m/s)(Mpsini/M⊕)(M/M⊙)^{-1/2}(P/1yr)^{-1/3}，此处假设轨道倾角i≈90°，公转周期P未知，但在比较质量比例时可先利用给定公式形式估算Mp/M⊕的比例关系。为简化计算，可假设恒星质量、半径已知（M=M⊙,R=R⊙），并认为K公式中的比例系数给出的Mp是合理的量级估计。实际计算中，由δ求Rp，由K公式变形求Mp。）（提示：凌星深度δ≈(Rp/R)^2；对于圆轨道，视向速度半振幅K≈(28.4m/s)(Mpsini/M⊕)(M/M⊙)^{-1/2}(P/1yr)^{-1/3}，此处假设轨道倾角i≈90°，公转周期P未知，但在比较质量比例时可先利用给定公式形式估算Mp/M⊕的比例关系。为简化计算，可假设恒星质量、半径已知（M=M⊙,R=R⊙），并认为K公式中的比例系数给出的Mp是合理的量级估计。实际计算中，由δ求Rp，由K公式变形求Mp。）46.（10分）在一个理想的暗夜地点，人眼的极限目视星等约为6.0等。某疏散星团的角直径约为60角分，其内部一颗典型恒星的表面亮度均匀。（1）如果只用肉眼观察，为什么这个星团可能难以被直接察觉为一个模糊光斑，而其中的单颗亮星却可能被看见？（3分）（2）若使用一架口径为150mm（焦距750mm）的望远镜，其集光力相对于人眼（瞳孔直径取7mm）提高了多少倍？（用星等差表示）（3分）（3）在（2）的望远镜中，理论上可以看到多暗的恒星？（假设光学系统透光率完美，且观测条件理想）（4分）参考答案及评分标准一、单项选择题1.D2.A3.A4.B5.C6.A7.C8.B9.D10.A11.B12.A13.B14.B15.D16.B17.B18.B19.B20.A二、多项选择题21.ABCD22.ABCDE23.ABCD24.ABC25.ABDE三、填空题26.3.26；20626527.辅（或开阳增一）28.0；029.天市垣30.角动量（自旋）；电荷31.巡天空间望远镜（CSST）32.亮度（光变曲线）33.昴星团（疏散星团）；环状星云（行星状星云）；雪茄星系（星暴星系）34.玄武岩35.表面温度（或颜色）；光度（或半径）36.中国科学院紫金山天文台37.恒星时（ST）；赤经（α）四、简答题38.洛希极限：指一个天体在另一个天体的引力作用下，开始被潮汐力撕裂瓦解的临界距离。（2分）应用场景：（1）解释土星环等行星环的形成和存在范围，环物质通常位于行星的洛希极限之内。（1.5分）（2）分析彗星、小行星等小天体过于接近大行星或恒星时被撕裂瓦解的现象（如苏梅克-列维9号彗星被木星撕裂）。（1.5分）（其他合理答案也可得分）39.引力弹弓效应：航天器通过精心选择轨道，从行星或其他大质量天体附近掠过，利用其引力场改变自身速度和方向的技术。（3分）主要目的：在不消耗或少消耗航天器自身燃料的情况下，显著改变其相对于太阳的速度和飞行方向，从而飞向更远的目标或节省发射能量。（2分）40.椭圆星系：形状呈椭圆形或正圆形，无明显旋臂结构，恒星分布均匀，主要由老年恒星组成。（2分）旋涡星系：具有明显的盘状结构和从核球伸出的旋臂，旋臂中含有大量气体、尘埃和年轻亮星。根据是否有贯穿核球的棒状结构，可分为正常旋涡星系（S）和棒旋星系（SB）。（2分）不规则星系：没有明显的对称结构或旋臂，形状不规则，通常富含气体和年轻恒星。（1分）（也可答透镜星系、矮星系等，但需描述正确）41.地面光学望远镜优势：口径可以做得很大，集光力和理论角分辨率高（受限于大气视宁度）。（1分）口径可以做得很大，集光力和理论角分辨率高（受限于大气视宁度）。（1分）建造和维护成本相对空间望远镜低，技术升级和维修方便。（1分）建造和维护成本相对空间望远镜低，技术升级和维修方便。（1分）可以使用更复杂、更重的仪器设备。（1分）可以使用更复杂、更重的仪器设备。（1分）地面光学望远镜主要限制：受大气影响严重：包括消光、湍流（导致视宁度变差、星象抖动）、色散、以及云雨等天气限制。（1.5分）受大气影响严重：包括消光、湍流（导致视宁度变差、星象抖动）、色散、以及云雨等天气限制。（1.5分）受光污染、大气辉光等影响。（0.5分）受光污染、大气辉光等影响。（0.5分）无法观测被大气吸收严重的波段（如大部分红外、紫外、X射线等）。（1分）无法观测被大气吸收严重的波段（如大部分红外、紫外、X射线等）。（1分）空间光学望远镜优势：不受大气影响：无大气消光、湍流（可达衍射极限）、色散，全天候“晴夜”。（1.5分）不受大气影响：无大气消光、湍流（可达衍射极限）、色散，全天候“晴夜”。（1.5分）可进行全波段观测，特别是地面无法观测的紫外、远红外等波段。（1分）可进行全波段观测，特别是地面无法观测的紫外、远红外等波段。（1分）天空背景更暗，对比度更高。（0.5分）天空背景更暗，对比度更高。（0.5分）空间光学望远镜主要限制：口径受发射能力限制，目前难以做到极大。（1分）口径受发射能力限制，目前难以做到极大。（1分）造价极其昂贵，发射风险高，维修困难（除哈勃外）。（1分）造价极其昂贵，发射风险高，维修困难（除哈勃外）。（1分）设计寿命有限，受制于燃料、器件老化等。（0.5分）设计寿命有限，受制于燃料、器件老化等。（0.5分）42.原理：Ia型超新星源于白矮星吸积伴星物质达到钱德拉塞卡质量极限（约1.4M⊙）时发生的热核爆炸。（2分）由于触发爆炸的质量阈值基本固定，其爆炸时的峰值光度非常一致（经过光变曲线宽度-光度关系校准后），因此可以作为“标准烛光”。（2分）用于发现宇宙加速膨胀：通过观测遥远Ia型超新星的视星等（表观亮度），并结合其红移，可以推算出它们在宇宙历史不同时期的距离。（2分）1998年两个独立团队发现，高红移（即更遥远、更早期）的Ia型超新星比在匀速或减速膨胀宇宙模型预言下要更暗，（2分）这意味着它们的实际距离比预想的更远，从而表明宇宙的膨胀在加速。（2分）43.（1）器材：天文望远镜（建议口径150mm以上折射或反射镜，配备中低倍目镜）、稳固的三脚架与赤道仪/经纬仪、指星笔（或激光笔）、红光手电、星图（或天文APP）、备用电池、桌椅等。（答出望远镜、指星笔、红光手电、星图即得2分）（2）准备：天文：查询木星、土星及目标深空天体的当晚位置（赤经、赤纬、升起落下时间、地平高度），选择观测时机（如子夜前后目标天体高度角较大时）。（2分）气象：提前关注天气预报，选择晴朗、无云或少云、大气透明度高、视宁度相对稳定的夜晚。确认月相，避免满月前后月光干扰。（2分）（3）引导观测：事先讲解安全须知和望远镜使用注意事项（如不用手摸目镜、不触碰镜筒等）。（1分）事先讲解安全须知和望远镜使用注意事项（如不用手摸目镜、不触碰镜筒等）。（1分）由组织者先将望远镜精确对准目标天体并调焦清晰。（1分）由组织者先将望远镜精确对准目标天体并调焦清晰。（1分）引导参与者排队，依次观察。观察时，指导其如何贴近目镜，如何微调焦距以适应个人视力。（1分）引导参与者排队，依次观察。观察时，指导其如何贴近目镜，如何微调焦距以适应个人视力。（1分）在每位参与者观察时，简要介绍所见天体的特点（如木星的条纹和卫星、土星环、星云形状等），增强体验。（1分）在每位参与者观察时，简要介绍所见天体的特点（如木星的条纹和卫星、土星环、星云形状等），增强体验。（1分）五、计算与应用题44.（1）由题意，该恒星为G2V型主序星，可假设其绝对星等M≈M⊙=4.74。距离模数公式：mM=5logd5代入：4.84.74=0.06=5logd5=>5logd=5.06=>logd=1.012=>d≈10.3pc（公式正确2分，计算过程正确2分，结果d≈10.3pc得4分）（2）由于绝对星等相同（M≈4.74），根据绝对星等定义，光度相同。因此，该恒星的光度L≈1L⊙。（结论正确得4分。若距离计算有误但此问逻辑正确，不重复扣分）45.（1）凌星深度δ=(Rp/R)^2=0.01%=0.000145.（1）凌星深度δ=(Rp/R)^2=0.01%=0.0001所以Rp/R=sqrt(0.0001)=0.01所以Rp/R=sqrt(0.0001)=0.01已知R=R⊙≈109R⊕已知R=R⊙≈109R⊕所以Rp=0.01109R⊕≈1.09R⊕所以Rp=0.01109R⊕≈1.09R⊕（公式正确2分，计算正确得Rp≈1.09R⊕得2分）（2）对于圆轨道且i≈90°，视向速度半振幅公式简化为：K≈(28.4m/s)(Mp/M⊕)(M/M⊙)^{-1/2}(P/1yr)^{-1/3}K≈(28.4m/s)(Mp/M⊕)(M/M⊙)^{-1/2}(P/1yr)^{-1/3}已知K=50m/s,M=M⊙，但周期P未知。题目要求“估算”，且未给P，观察公式中Mp与K成正比。由给定公式形式，忽略周期项（或假设其对数量级为1），可近似比较：已知K=50m/s,M=M⊙，但周期P未知。题目要求“估算”，且未给P，观察公式中Mp与K成正比。由给定公式形式，忽略周期项（或假设其对数量级为1），可近似比较：50m/s≈28.4m/s(Mp/M⊕)50m/s≈28.4m/s(Mp/M⊕)所以Mp/M⊕≈50/28.4≈1.76因此Mp≈1.76M⊕（利用公式比例关系正确得2分，计算Mp≈1.76M⊕得2分。若学生指出缺少周期无法精确计算，但给出比例估算方法，也可得分）（3）行星体积V∝Rp^3，质量Mp已知。平均密度ρ=Mp/V。取Rp≈1.09R⊕≈1.096371km，Mp≈1.76M⊕≈1.765.97×10^24kg。取Rp≈1.09R⊕≈1.096371km，