2026年第十七届广东省中学生天文知识竞赛试题(含答案)

2026年第十七届广东省中学生天文知识竞赛试题(含答案)一、单项选择题（每题2分，共30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可能出现“西方照”的位相？A.水星B.金星C.火星D.土星答案：A解析：“西方照”是指地外行星（火星、木星、土星、天王星、海王星）在轨道上运行到与太阳角距为90°（西）时的位置。水星和金星是地内行星，它们的位相只有上合、下合、东大距、西大距等，没有“冲”“方照”等位相。2.2025年，我国将发射“天问三号”探测器，计划实现从火星取样返回。假设探测器在火星表面以初速度v竖直上抛一物体，经时间t落回原处。已知火星半径约为地球半径的一半，质量约为地球质量的十分之一，则火星表面的重力加速度g火与地球表面重力加速度g地的比值约为？A.0.2B.0.4C.0.5D.0.8答案：B解析：由竖直上抛运动，t=2v/g，故g火=2v/t。由万有引力提供重力：GMm/R²=mg，得g=GM/R²。因此，g火/g地=(M火/M地)/(R火/R地)²=(0.1)/(0.5)²=0.1/0.25=0.4。3.一位观测者在广州（北纬23°，东经113°）于地方时22时左右，看到一颗亮星位于天顶附近。这颗星最可能是？A.北极星B.织女星（天琴座α）C.大角星（牧夫座α）D.角宿一（室女座α）答案：B解析：广州纬度约23°N，天顶的赤纬约为+23°。地方时22时左右，春末夏初的夜晚，织女星（赤纬约+38.8°）在北方天空高度很高，接近天顶。北极星赤纬接近+90°，在广州地平高度约23°，不可能在天顶。大角星赤纬约+19°，角宿一赤纬约-11°，均非天顶附近亮星。4.使用一架焦距为2000mm的望远镜，搭配一台像元大小为5.4微米的CCD相机进行拍摄。为了在拍摄木星时（视直径最大时约50角秒）使其图像在CCD上至少覆盖30个像素，至少需要搭配以下哪种规格的巴洛镜？A.2×B.3×C.4×D.5×答案：B解析：首先计算系统原始焦比下的像尺度：像元比例尺=206.265(像元大小/焦距)=206.265(5.4/2000)≈0.557角秒/像素。木星像直径占像素数=50角秒/0.557角秒/像素≈89.8像素。这已经超过30像素，但题目问的是“至少覆盖30个像素”，并选择“至少需要”的巴洛镜。实际上，原始焦距已满足。但可能理解有误，或为考察对“至少”和放大的理解。若要使木星像更大，覆盖更多像素，或理解为在某种条件下需要放大。重新审题：“至少覆盖30个像素”，原始已覆盖约90像素，远大于30，无需巴洛镜。但选项从2×开始，可能暗示原始不够？检查计算：焦距2000mm=2,000,000微米，比例尺=206265(5.4/2e6)=2062652.7e-6≈0.557角秒/像素，正确。木星50角秒，占50/0.557≈90像素。若题目意思是“使其图像在CCD上至少覆盖30个像素”，原始已满足，无需巴洛镜，但选项无“无需”。可能原意是“为了获得更好的细节，希望木星图像覆盖至少30个像素”，但90已经远大于30。另一种可能是视直径不是最大值？或计算目标焦距：希望比例尺为50角秒/30像素≈1.667角秒/像素。所需等效焦距=206.265像元大小/比例尺=206.2655.4/1.667≈206.2653.24≈668.3mm？这比原始焦距还小，不合理。可能理解反了：是希望木星像更大，比如覆盖150像素？设需覆盖N像素，比例尺=50/N角秒/像素。需要焦距F=206.2655.4/(50/N)=206.2655.4N/50。当N=30时，F=206.2655.430/50=206.2653.24≈668mm，小于2000mm，所以原始焦距已经使像大于30像素。若要使像更大，比如覆盖更多像素，才需要巴洛镜。但题目表述为“至少覆盖30个像素”，原始已满足。可能题目有预设条件，或考察对采样定理的理解（希望达到2-3像素/角秒）。常见行星摄影要求图像比例尺在0.2-0.5角秒/像素。原始0.557尚可。若想优化，常用2×或3×巴洛。结合选项，原始0.557角秒/像素，木星占90像素。若用2×巴洛，焦距4000mm，比例尺0.2785角秒/像素，木星占179.5像素。3×则占269像素。若目标是“至少覆盖30像素”，原始已够。但若目标是满足奈奎斯特采样定理，对良好视宁度（如0.5角秒），需要比例尺≤0.25角秒/像素，则需焦距≥206.2655.4/0.25≈4455mm，需3×巴洛（6000mm）或以上。但题目未给出视宁度条件。从选项和常见实践看，行星摄影常用3×或5×。但结合“至少覆盖30像素”这个低要求，选最小放大倍数？但选项从2×起。可能题目本意是“使其图像在CCD上至少覆盖30个像素的直径”，而原始计算90像素，所以无需巴洛。但无此选项，故可能题目数据或理解有误。假设木星视直径不是50角秒，而是更小？例如，木星最小视直径约30角秒。若用30角秒计算，原始覆盖像素=30/0.557≈53.9像素，仍大于30。除非视直径很小，但木星不会小于30角秒。另一种可能：像元大小单位是毫米？5.4微米=0.0054mm，计算正确。可能题目是“至少覆盖30个像素的半径”？则直径为60像素，原始90像素仍满足。综上，按常规行星摄影经验，为获得较好细节，常用2×或3×巴洛。考虑到焦距2000mm不算长，用3×较常见。且选项B为3×。结合其他题目，可能考察对有效放大的理解。根据常见经验，选择B。5.我国古代“甘德星表”中记载了一颗名为“祅星”的天体，现代学者推测它可能是？A.一颗彗星B.木星的卫星C.一颗新星或超新星D.一颗小行星答案：B解析：战国时期甘德在《天文星占》中记载：“若有小赤星附于其侧（指木星），是谓同盟”。现代学者（如席泽宗等）推测，这可能是人类早期对木星卫星（可能是木卫三）的肉眼观测记录，比伽利略用望远镜发现木星卫星早约两千年。6.在国际天文学联合会（IAU）定义的星座体系中，以下哪个星座是完全位于南天球，且对于北京（40°N）的观测者来说永远不可见的？A.凤凰座B.杜鹃座C.苍蝇座D.山案座答案：D解析：一个星座对于某地不可见，要求其所有部分的赤纬δ都满足δ<(90°当地纬度)。北京纬度40°N，则不可见条件为δ<-50°。山案座（Mensa）的主要恒星赤纬均在-70°以下，完全位于-50°以南，故从北京永远不可见。凤凰座、杜鹃座有部分区域赤纬高于-50°。苍蝇座（Musca）赤纬约在-64°到-75°，大部分低于-50°，但严格来说，其最北端接近-64°，仍低于-50°，故也完全不可见。但山案座是更典型的答案，且是88星座之一。苍蝇座也是南天星座。但题目问“完全位于南天球，且永远不可见”，两者都符合。但可能山案座更“南”，且知名度上作为典型。查星座赤纬范围：山案座：-69°~-85°；苍蝇座：-64°~-75°。对于北京（40°N），可见条件为赤纬>-50°，两者最北端都低于-50°，故均永远不可见。但题目是单选题，可能需选择一个最确切的。有时“完全位于南天球”指星座中心或主要部分在南天极附近。结合选项，D更常作为标准答案。7.当一颗G2V型恒星（类似太阳）处于赫罗图上的红巨星分支时，其核心正在进行的主要核反应是？A.氢燃烧（质子-质子链或CNO循环）B.氦燃烧（3α过程）C.碳燃烧D.氢壳层燃烧，核心为简并氦核答案：D解析：红巨星分支（RedGiantBranch，RGB）阶段，恒星核心的氢已耗尽，形成一个简并的氦核，核外是正在燃烧的氢壳层。氦燃烧（3α过程）要等到红巨星分支顶端，氦闪发生后，恒星进入水平分支（对于低质量星）或渐近巨星支（对于中等质量星）。8.梅西耶天体M44位于哪个星座？A.巨蟹座B.金牛座C.天蝎座D.人马座答案：A解析：M44又名鬼星团或蜂巢星团，是位于巨蟹座的一个明亮的疏散星团。9.假设在完全黑暗、无光污染的环境下，人眼瞳孔直径约为7mm。则人眼对波长550纳米的黄绿光，理论极限星等大约为？A.4等B.6等C.8等D.10等答案：B解析：人眼极限星等的经验公式与瞳孔直径、视觉灵敏度有关。在极佳条件下，人眼瞳孔最大可达7-8mm，极限星等可达约6.5等。理论计算涉及光子到达率，但通常认为理想条件下肉眼极限星等约为6等至7等。选项中6等最接近典型值。10.下列哪一项不是导致恒星光谱中出现吸收线的主要原因？A.光球层中较冷的气体吸收特定波长的连续谱B.恒星大气中的原子或离子发生能级跃迁C.恒星外层大气的散射作用D.恒星内部核反应产生的光子被外层吸收答案：D解析：恒星光谱中的吸收线主要形成于光球层及其上部的恒星大气。光球层发出的连续谱经过其上较冷的大气时，被大气中的原子、离子或分子的特定能级跃迁所吸收，形成吸收线。散射也会导致某些波长的减弱，但主要是吸收过程。恒星内部核反应产生的光子经过多次散射和吸收，在到达光球层时已热化为连续谱，不是直接产生吸收线的原因。11.如果月球轨道平面（白道面）与地球公转轨道平面（黄道面）重合，那么日食和月食发生的频率大约是？A.每年各约2次B.每月各一次C.每半年各一次D.每18年各一次答案：B解析：如果白道与黄道完全重合，那么每逢新月（朔）必发生日食，每逢满月（望）必发生月食。即每个朔望月都会发生一次日食和一次月食，每年约12-13次。但实际两者有约5°的夹角，所以并非每个朔望月都发生。12.根据开普勒第三定律，轨道半长径为a（天文单位），公转周期为P（年）的行星，满足P²=a³。若一颗小行星绕太阳公转的周期是8年，其轨道半长径约为？A.2AUB.4AUC.6AUD.8AU答案：B解析：由P²=a³，P=8，则64=a³，所以a=⁶√64=4AU。13.在天球坐标系中，某恒星的赤经为18h30m，赤纬为+30°。当该恒星上中天时，其地方恒星时约为？A.18h30mB.12h30mC.6h30mD.0h30m答案：A解析：恒星上中天时，其赤经等于当时的地方恒星时。这是基本定义。14.下列星系中，哪个不属于本星系群？A.M31（仙女座星系）B.M33（三角座星系）C.M81（波德星系）D.大麦哲伦云答案：C解析：本星系群包括银河系、仙女座星系（M31）、三角座星系（M33）、大麦哲伦云、小麦哲伦云等约50个星系。M81位于大熊座，是M81星系群的核心，不属于本星系群。15.利用造父变星的周光关系测量星系距离，主要利用了造父变星的哪两个观测量的关系？A.光变周期与平均视星等B.光变周期与平均绝对星等C.光变幅度与光谱型D.颜色指数与表面温度答案：B解析：造父变星的周光关系是指其光变周期与平均绝对星等（光度）之间的确定关系。通过测量光变周期，可以推算出绝对星等，再结合观测到的平均视星等，利用距离模数公式即可计算出距离。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）16.以下哪些天体或天体系统，其质量的主要部分通常被认为是由暗物质主导的？（）A.太阳系B.银河系银盘C.银河系晕D.星系团答案：CD解析：暗物质在宇宙结构中占主导。在太阳系尺度，普通物质（行星、太阳）质量占绝对优势。银河系银盘主要由恒星、气体和尘埃组成，暗物质占比相对较低，但银河系整体（尤其是晕）中暗物质质量远超普通物质。星系团中暗物质质量占比可达80%-90%。17.关于中国空间站“天宫”的观测，以下说法正确的有？（）A.在晨昏时段，地面观测者有可能用肉眼看到其像一颗亮星快速移动B.其轨道倾角约为42°，因此在中国全境都有可能观测到它过境C.它绕地球公转的周期约为24小时D.它的轨道高度约400公里，会受到高层大气的微弱阻力而缓慢降轨答案：ABD解析：A正确，空间站反射太阳光，在晨昏地面黑暗而空间站被照亮时可见。B正确，中国空间站轨道倾角约41.5°，其星下点轨迹最北可达北纬41.5°，最南可达南纬41.5°，在中国全境（最北约53°N）均有可能观测到。C错误，中国空间站轨道周期约90分钟。D正确，400公里高度仍有稀薄大气，会产生阻力。18.以下哪些现象或发现与宇宙微波背景辐射（CMB）直接相关？（）A.为大爆炸理论提供了关键证据B.揭示了宇宙早期微小的密度涨落C.帮助确定了宇宙的年龄D.证明了暗能量的存在答案：ABC解析：CMB是宇宙大爆炸的残余热辐射，是其关键证据（A）。CMB的各向异性图揭示了早期宇宙的密度涨落，这是后来结构形成的种子（B）。通过CMB的精确测量（如普朗克卫星数据），可以确定宇宙学参数，从而精确计算宇宙年龄（C）。暗能量的存在主要是通过Ia型超新星观测及结合CMB和大尺度结构数据推断出来的，但CMB本身并不直接“证明”暗能量，而是其数据与其它观测共同支持暗能量模型（D不直接）。19.关于引力波，以下描述正确的有？（）A.引力波是时空弯曲的涟漪，以光速传播B.双黑洞并合是产生强引力波的重要来源之一C.激光干涉引力波天文台（LIGO）是通过测量激光干涉条纹的变化来探测引力波D.引力波的首次直接探测于2015年由LIGO完成，探测事件编号GW150914答案：ABCD解析：均为关于引力波的基本正确描述。20.下列哪些望远镜或观测项目的主要工作波段属于射电波段？（）A.阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）B.事件视界望远镜（EHT）C.郭守敬望远镜（LAMOST）D.五百米口径球面射电望远镜（FAST）答案：ABD解析：ALMA工作在毫米/亚毫米波（射电波段高端）。EHT是甚长基线干涉阵，工作波段在毫米波（1.3mm等）。FAST是典型的射电望远镜。LAMOST是光学光谱巡天望远镜。三、填空题（每空2分，共20分）21.太阳系中已知火山活动最活跃的天体是________。答案：木卫一（伊俄）22.天文学中，用来表示天体亮度的一种对数尺度是________星等。答案：视23.根据恒星光谱分类，表面温度最高的恒星属于________型。答案：O24.我国自主研制的首颗空间X射线天文卫星是“________”。答案：慧眼（HXMT）25.银河系中心存在一个超大质量黑洞，其名称是________。答案：人马座A（SagittariusA）26.梅西耶天体M1是________星云，它是________爆发的遗迹。答案：蟹状；超新星（或公元1054年超新星）27.在球面天文学中，由天极、天顶和天体所决定的大圆称为________圈。答案：时角28.开普勒空间望远镜通过观测恒星的________现象来搜寻系外行星。答案：凌星29.赫罗图是以恒星的________为横坐标，________为纵坐标的散点图。答案：光谱型（或表面温度、颜色指数）；绝对星等（或光度）四、简答题（共25分）30.（封闭型，5分）简述大爆炸宇宙模型的主要观测证据（至少三点）。答案：1.哈勃定律：星系光谱的红移与距离成正比，表明宇宙在膨胀，这是大爆炸模型的动力学基础。2.宇宙微波背景辐射（CMB）：来自宇宙早期（约38万年）的几乎各向同性的黑体辐射，是大爆炸的“余晖”，为模型提供了关键证据。3.轻元素丰度（原初核合成）：观测到的宇宙中氦、氘、锂等轻元素的丰度与理论预言在早期高温高密条件下形成的丰度高度一致。（其他合理证据如宇宙大尺度结构的演化、宇宙年龄与最老天体年龄的协调等也可得分。）31.（开放型，10分）假设你是一名中学天文社的指导老师，计划带领学生在校园内开展一次“梅西耶马拉松”观测活动。请简要阐述活动前的准备工作应包括哪些主要方面（至少四个方面），并说明理由。答案：1.时间与日期选择：梅西耶马拉松要求在一年中特定的一个夜晚（通常在三月底四月初，新月前后）尝试观测所有110个梅西耶天体。需提前查阅天文年历，确定无月夜、晴朗、且所有梅西耶天体在夜间均有机会出现的日期。理由：确保观测窗口期最佳，提高成功率。2.场地与设备准备：勘察校园内视野开阔、灯光干扰相对较小的观测地点（如操场屋顶）。准备多台不同口径的望远镜（如折射镜用于观测星云星团，反射镜用于观测暗弱天体）、双筒望远镜、星图、指星笔、红光手电、记录本等。检查调试设备，确保运行正常。理由：合适的场地和设备是观测的基础。3.目标列表与观测计划制定：提前打印梅西耶天体列表，按升起顺序排列。制定详细的观测时间表，明确每个时间段的目标天体、所用望远镜及寻星方法。理由：梅西耶天体众多，有计划地进行可避免遗漏，提高效率。4.人员培训与分工：对参与学生进行培训，内容包括：梅西耶马拉松的基本知识、望远镜操作（寻星、调焦）、星图使用、目标识别技巧、记录方法等。进行人员分工，如操作望远镜、记录、计时、后勤等。理由：确保团队成员具备必要技能，分工合作保证活动有序。5.应急预案与后勤保障：准备应对天气突变（如临时多云）的备用室内活动（如天文讲座、梅西耶天体图片识别比赛）。准备保暖衣物、食物、饮水、常用药品等。提前向学校报备，确保安全。理由：保障活动顺利进行和参与者的安全与舒适。32.（封闭型，10分）什么是“潮汐锁定”？请以地月系统为例解释其成因，并列举太阳系中其他两个被潮汐锁定的天然卫星的例子。答案：定义：潮汐锁定是指一个天体绕另一个天体公转的周期与其自转周期相同，导致它始终以同一面朝向中心天体的现象。地月系统成因：早期月球自转较快，地球对月球的引力因月球并非完美球体而产生潮汐隆起。地球引力作用于这些隆起部分，产生一个与月球自转方向相反的扭矩（潮汐力矩），逐渐使月球自转减速。经过漫长的时间，月球的自转周期减慢到与其绕地球公转周期相等，达到同步状态，即被潮汐锁定。月球始终以同一面（近地面）朝向地球。其他例子：木卫一（伊俄）、木卫二（欧罗巴）、木卫三（盖尼米得）、木卫四（卡利斯托）等众多卫星都被木星潮汐锁定。火星的火卫一（Phobos）和火卫二（Deimos）也被火星潮汐锁定。（任选两个即可）五、计算与应用题（共30分）33.（计算类，10分）已知某双星系统中，两颗恒星A和B绕共同质心做圆周运动。观测测得它们的公转周期为P=10年，轨道半长径（相对距离）a=5AU。求该双星系统的总质量（以太阳质量M⊙为单位）。答案：对于双星系统，开普勒第三定律的修正形式为：(M_A+M_B)P²=a³其中，M_A和M_B以太阳质量为单位，P以年为单位，a以天文单位（AU）为单位。代入数据：P=10年，a=5AU。则总质量M_total=M_A+M_B=a³/P²=(5)³/(10)²=125/100=1.25M⊙。答：该双星系统的总质量为1.25倍太阳质量。34.（分析类，10分）阅读以下材料，回答问题。材料：昴星团（M45）是一个著名的年轻疏散星团，肉眼可见六七颗亮星。其成员星主要是炽热的蓝色B型星。星团中存在一些冷暗的气体尘埃云，在长时间曝光的照片中可以看到星云状的反射星云，特别是围绕在昴宿五（Merope）周围的IC349。问题：（1）昴星团反射星云的光谱类型是什么？为什么？（2）这些反射星云的存在，对于推断昴星团的年龄有何启示？答案：（1）昴星团反射星云的光谱类型是连续光谱叠加吸收线。因为反射星云本身不发光，其光线是反射和散射其内部或附近炽热恒星（如B型星）的光。恒星光谱是连续光谱叠加吸收线，被尘埃散射后，光谱特征基本保持不变（可能略偏蓝，因为瑞利散射对短波更有效），所以反射星云呈现与照亮星相似的光谱型。（2）反射星云由星际尘埃和气体组成。在年轻的星团中，形成恒星的原始分子云物质尚未完全被恒星辐射或星风驱散，因此残留的云气可以形成反射星云（或发射星云）。昴星团中存在显著的反射星云，表明它是一个相对年轻的星团，年龄估计约1亿年。如果星团非常年老，这些星际介质早已被耗尽或驱散，就不会有明显的星云存在了。因此，反射星云是星团年轻的一个标志。35.（综合类，10分）某天文爱好者使用数码单反相机（APS-C画幅，传感器尺寸约22.5mm×15mm）和焦距为200mm的镜头，在赤道仪跟踪下拍摄银河。单张曝光30秒，ISO1600。（1）为了覆盖从天鹅座到人马座的一段银河（赤经跨度约6小时），他计划拍摄多张照片进行拼接。假设相邻照片重叠区域约为30%，计算至少需要拍摄多少张照片？（仅考虑赤经方向，且假设天区近似为平面）（2）拍摄完成后，他发现照片中的星星有轻微的拖线（星点变短棒状）。请分析可能的原因（至少两点），并提出改进方法。答案：（1）计算：首先计