2020CNAO全国中学生天文知识竞赛预赛、决赛试题

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  2020年全国中学生天文知识竞赛预赛于2020年9月20日在全国13个考点成功举行,预赛共收到有效答题卡高年组626份,低年组574份。根据预赛成绩,高年组得分为36分及以上者共44人,低年组得分为48分及以上者共29人。高低年组共计73名同学通过预赛入围2020年全国中学生天文知识竞赛决赛。根据全国预赛成绩,入围全国决赛的名单已在北京天文馆官网(http://www.bjp.org.cn/)发布。

  竞赛宗旨:推动天文基础教育,为全国热心天文学的师生提供交流平台,加强天文科普教育的国际交流与合作。竞赛内容:天文相关时讯,基本天文概念和常识,天文观测。竞赛分为预赛和决赛两个阶段,预赛为闭卷笔试,决赛包括闭卷笔试、望远镜操作、实地观星等。

2020年全国中学生天文知识竞赛预赛试卷
2020年9月20日10:00-11:30 闭卷

【注意事项】请务必仔细阅读!
1. 每位考生会拿到一张预赛试卷和一张答题卡。
2. 低年组考生(指2005年1月1日以后出生,并且没有参加过国际天文奥赛IAO和亚太天文奥赛APAO的考生)只答本卷的01-30题,高年组考生只答06-35题。
3. 本卷为闭卷考试,请答卷人按照自己的真实水平独立完成答卷,并认真、完整地用签字笔在试卷上填写有关信息并签字,用2B铅笔在答题卡上按要求签名(应与试卷上的签名一致;签名明显不一致的取消参赛资格),填涂试卷类型(见本注意事项之前的表格第二列)、准考证号(在空格处写数字,并填涂每个数字下面对应的部分)、组别,以及每道题的答案。未按要求填涂的取消考试成绩。考试开始30分钟之后才可交卷,并在不影响其他考生答题的情况下安静离开考场,否则取消考试成绩。在监考老师宣布考试结束时,该考场所有考生应停止答卷,将试卷和答题卡放在桌上,保持安静离开考场。
4. 每题选择一个最接近正确的答案。将对应的字母(A,B,C,D之一)填涂在答题卡该题号下方的对应处。不会做的题目不选。已填涂的答案如需改正,请用橡皮将原答案尽量擦除干净。每道题答对得4分,答错或多选得-4分,不选得0分。满分120分。草稿可写在试卷“草稿区”处。
5. 本试题、答案及决赛名单将在北京天文馆网站公布。

【试题】

01. 参宿四位于(  )。
(A)大犬座   (B)小犬座
(C)猎户座   (D)御夫座

02. 在金星西大距时,在金星上看到的地球处于(  )。
(A)冲     (B)留
(C)上合    (D)方照

03. 下列不同类型的超新星中被称为“标准烛光”是(  )。
(A)Ia型超新星
(B)Ib型超新星
(C)Ic型超新星
(D)II型超新星

04. 中国古代发展出自己独特的星空划分和命名体系,古人把天空划分为三垣二十八宿,下列不属于“三垣”的是(  )。
(A)紫微垣   (B)太微垣
(C)军市垣   (D)天市垣

05. 1000颗6等星聚集在一起的星等近似(  )等。
(A)-1.5    (B)-0.5
(C)1    (D)6000

06. 天狼星的绝对星等为1.5等,太阳的绝对星等与天狼星的绝对星等差(  )等。
(A)-25.3  (B)1.5
(C)3.3   (D)7.1

07. 天体周日视运动过程中达到“上中天”时,它一定(  )。
(A)赤经为0
(B)方位角为180°
(C)在地平线以上
(D)地平高度达到最大值

08. 2019年10月,诺贝尔物理学奖一半授予詹姆斯·皮布尔斯教授以表彰他对(  )结构、历史的新理解,另一半授予米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹以表彰他们第一次发现围绕类太阳恒星运行的系外行星。
(A)宇宙   (B)白矮星
(C)太阳系  (D)银河系

09. 使用一架赤道式望远镜开启自动跟踪观测正东方地平线附近一颗恒星。经过一段时间发现在望远镜视场内星像向北侧漂移。若将望远镜指向正南附近一颗恒星,经过一段时间视场内星像在南北方向几乎没有偏移。这说明望远镜极轴指向偏(  )。
(A)高 (B)低 (C)左 (D)右

10. 对以下说法正确与否的判断为(  )。
● 春分日白天的时长为12小时整
● 北半球,夏至日正午的太阳高度全年最高
● 秋分日的真太阳时与地方恒星时时刻差别在10分钟之内
● 在北京,冬至日的日落时刻全年最早
(A)2个正确,2个错误
(B)全部正确
(C)1个正确,3个错误
(D)3个正确,1个错误

11. 在地球上的地球人和在火星上的“火星人”同时观测一颗恒星,与地球人的观测结果相比,以下描述正确的为(  )。
(A)火星上观测到的“周年视差”大,“光行差”大
(B)火星上观测到的“周年视差”大,“光行差”小
(C)火星上观测到的“周年视差”小,“光行差”大
(D)火星上观测到的“周年视差”小,“光行差”小

12. 如果星团中包含的恒星在有效温度约5500K时脱离主序,那么星团的年龄最接近(  )。
(A)1000万年
(B)1亿年
(C)100亿年
(D)1000亿年

13. 在木星轨道位置可以观测到4颗类地行星凌日,那么发生凌日时(  )的视直径最大。
(A)水星   (B)金星
(C)地球   (D)火星

14. M15中所包含的恒星最可能是(  )的恒星。
(A)低金属丰度且年轻
(B)低金属丰度且年老
(C)高金属丰度且年轻
(D)高金属丰度且年老

15. 2020年一颗广受关注的大彗星——新智彗星C/2020 F3 (NEOWISE) ,其公转周期约为7000,则它的轨道半长径最接近(  )au。
(A)3.6    (B)36 
(C)360   (D)3600

16. 一颗位于某星系(约1000kpc)中的超巨星的绝对星等为-8,那么在地球上观测其视星等为(  )。
(A)20 (B)18 (C)10 (D)8

17. 2019年5月,SpaceX公司通过一箭60星的方式将首批(  )卫星送入太空, IAU表示这会对天文观测产生严重的影响。
(A)Starlink   (B)Telesat
(C)立方星  (D)OneWeb

18. 中国传统的二十四节气体系是根据(  )现象制定的。
(A)地球自转
(B)太阳在黄道上的视运动
(C)月亮的周期视运动
(D)行星的会合周期运动

19. 使用2块凸透镜可以制作一架开普勒式望远镜。在物镜和目镜之间插入一块凹透镜能够进一步提高望远镜的放大倍数。使用这架望远镜观察远处正立的字母p,在目镜中看到的形状是(  )。
(A)p (B)b (C)d (D)q

20. 要在农历十六观测到月掩昴星团,以下四个月份中只可能发生在(  )。
(A)2月    (B)5月
(C)8月    (D)11月

21. 假设有一个遥远且与地球等同的系外行星上有着一个与地球等同的文明,如果那里的人们想通过测量地球大气的光谱来确定地球是否存在生命,他们所观测到的光谱中与类地生命相关的最为显著的谱线来自于(  )。
(A)臭氧分子  (B)氧气分子
(C)中性氧原子 (D)自由氧离子

22. 下列哪个选项不是大爆炸宇宙学理论的证据?(  )
(A)哈勃定律
(B)暴胀理论
(C)轻元素的比例
(D)宇宙微波背景辐射

23. 2019年8月,业余天文学家杰纳迪·鲍里索夫发现了一个类似彗星的天体,经确认它是目前已知的第(  )个来自太阳系之外的天体。
(A)一 (B)二 (C)三 (D)四

24. 几条氢吸收线的实验室静止波长分别为410nm、434nm、486nm和656nm。天文学家对一个遥远的星系进行了光谱观测,观测结果显示这些相同谱线的波长分别为492nm、521nm、583nm和787nm。请问这个星系的退行速度是(  )倍光速。
(A)0.16    (B)0.18
(C)0.20    (D)0.22

25. 以下说法不正确的是?(  )
(A)2019年7月,隼鸟2号第二次成功降落在“龙宫”上采集小行星地下样本,现在已带着珍贵的样本返航,计划于2020年年底返回地球。
(B)2019年4月《天体物理学报通信》上刊登的文章称,根据哈勃空间望远镜的测量数据,宇宙膨胀的速度比科学家根据宇宙大爆炸后轨迹预测的膨胀速度要慢。
(C)四川稻城的高海拔宇宙线观测站(LHAASO)主要探测宇宙线引发的大气簇射,目标是要探索高能宇宙线起源以及相关的宇宙演化、高能天体演化和暗物质等。
(D)一项新的研究证实,2019年4月25日LIGO探测到的引力波事件极可能是两个中子星合并的结果,该研究由LIGO及Virgo团队合作完成。

26. 根据赫罗图上的信息判断,一般红超巨星、蓝超巨星和红巨星相比,半径更大的是(  )。
(A)红超巨星  (B)蓝超巨星
(C)红巨星   (D)无法判断

赫罗图

27. 宇宙微波背景辐射的谱线轮廓形状是(  )。
(A)幂律谱    (B)抛物线
(C)正弦曲线   (D)黑体谱

28. 在一个双星系统中,主星与伴星的温度相差不多,主星的光度约为伴星的82倍,光度差异主要源于两颗星半径的差异。根据以上信息,估算主星与伴星的半径之比约为(  )。
(A)8.5     (B)9.1
(C)9.7     (D)10.3

29. 恒星核反应耗尽其内部燃料所需的时间叫核时标,取决于恒星的质量和光度。已知太阳的核时
标约为2.5×1010年,一颗主序星的质量是太阳的10倍,光度是太阳的300倍,其核时标约为(  )。
(A)7.5×108
(B)7.5×1010
(C)8.3×108
(D)8.3×1010

30. 以下说法不正确的是(  )。
(A)2019年12月27日,昵称“胖五”的长征五号遥三运载火箭升空,在星箭成功分离后顺利将实践二十号卫星送入预定轨道。
(B)由中国运载火箭技术研究院研制的长征五号系列运载火箭属于无毒、无污染、高性能、大推力的大型液体运载火箭。
(C)发射“胖五”的文昌是我国纬度最低、唯一靠海的发射场,也是我国首个低纬度发射场。
(D)选择在中午发射“胖五”的原因之一是考虑到卫星太阳帆板与太阳光线的相对关系,即有利于卫星充电。

31. 春季大三角、夏季大三角、冬季大三角的9颗亮星中,与北天极角距离最小的是(  )。
(A)天津四   (B)织女星
(C)大角星   (D)参宿四

32. 岁差现象最早是古希腊的喜帕恰斯发现的,在中国古代也有人独立发现,他是(  )。
(A)虞喜    (B)张子信  
(C)张衡    (D)秦九韶

33. 2018年8月,系外行星凌星巡天卫星(TESS)观测到了一个星系的亮度变化,在数天时间内其视星等由19等增加到了16等。这是由一颗Ia型超新星爆发所导致的亮度变化,即ASASSN-18tb。假设这个超新星的前身星和参宿四(绝对星等-5等)非常相似,这个星系又很像银河系(大约包含2000亿颗类似太阳的恒星),那么该超新星爆发后亮度大约提升了(  )倍。
(A)103    (B)106
(C)108    (D)1011

34. 如果一颗周年视差为0.0111角秒的恒星在5年内在星空中移动了0.1个角秒。那么它的切向速度最可能为(  )km/s。
(A)2.8    (B)4.3
(C)6.1    (D)8.5

35. 如果太阳风每秒从太阳表面吹出的粒子数是n=1×1036,且因为核心氢的核聚变反应,太阳的质量也在同时减少,则太阳风与核聚变的质量损失率之比最接近(  )。(已知:太阳光度3.8×1026W,电子质量9.1×10-31kg,质子质量1.7×10-27kg。)
(A)1:5      (B)2:5
(C)1:50    (D)2:50

预赛答案:CDACA CDAAC BCCBC BABCD ABBBB ADBCD AACDA


2020年全国中学生天文知识竞赛决赛试题
河北廊坊 2020年11月10日 闭卷

I. 选择题
低年组答1~10题,高年组答4~13题。每题答对得+4分,答错得-4分,不答得0分。

1.(仅低年组)月球相对背景恒星的运动方向是   
(A)自西向东  (B)自东向西
(C)自南向北  (D)自北向南

2.(仅低年组)银河系大约有   ×1010颗恒星。
(A)0.1      (B)1.0
(C)10.0    (D)100.0

3.(仅低年组)中国古代有漫长的测影传统,下列仪器用来测定方向的是   
(A)日晷    (B)圭表
(C)正方案   (D)水运仪象台

4. 现今北黄极在赤道坐标系中的位置是   
(A)赤经 0h 00m,赤纬 66°34′
(B)赤经 6h 00m,赤纬 66°34′
(C)赤经 18h 00m,赤纬 66°34′
(D)赤经 0h 00m,赤纬 53°34′

5. 2020年7月23日,中国发射了天问一号探测器,计划一步实现火星“环绕、着陆、巡视”三个目标,其中“巡视”任务将由火星车完成,火星车的设计寿命为   
(A)30天    (B)61天
(C)92天    (D)123天

6. 下面哪个选项按照正确的时间顺序描述了宇宙早期演化经历的各个阶段?
(A)暴胀——大爆炸——黑暗时代——宇宙发出第一缕光
(B)暴胀——大爆炸——宇宙发出第一缕光——黑暗时代
(C)大爆炸——暴胀——黑暗时代——宇宙发出第一缕光
(D)大爆炸——暴胀——宇宙发出第一缕光——黑暗时代

7. 目前已知本星系群中包含超过50个星系,下面   不属于本星系群。
(A)M110     (B)M87
(C)M33    (D)M32

8. 射电脉冲星拥有很精确的脉冲周期,有很多实际用途,以下哪项不属于它们的应用?
(A)探测引力波 (B)检验引力理论
(C)导航    (D)寻找地外生命

9. 猎户座的参宿七和参宿四分别是蓝超巨星和红超巨星,根据其颜色,我们可以大概推知其色指数B-V 较大的是   
(A)参宿七   (B)参宿四
(C)一样大   (D)无法判断

10. 影响恒星光谱谱线宽度的因素可能包括   
(A)压力、碰撞
(B)压力、多普勒效应
(C)碰撞、多普勒效应
(D)压力、碰撞、多普勒效应

11.(仅高年组)宇宙中第三丰富(质量比)的元素是   
(A)氧 (B)硅 (C)铝 (D)铁

12.(仅高年组)一次全食带主要位于地球中纬度地区的日全食,全食带最东端看到的食甚时刻比最西端晚大约   
(A)1小时   (B)3小时
(C)6小时   (D)12小时

13.(仅高年组)一个类星体的热光度为Lbol =1047erg/s,它的中心黑洞质量为MBH =109M。已知LEdd =1.26×1038(MBH /M)erg/s,此类星体的爱丁顿比率(Eddington ratio)是   
(A)1.26    (B)0.59
(C)0.79    (D)0.89

II. 简答题

14.(仅低年组)土星环缝
  土星环是太阳系八颗行星中最突出的行星环,土星环中存在由于共振而产生的缝隙,其中最为明显的是卡西尼环缝。假设我们将发射一个探测器来近距离观测土星环缝的结构,其角分辨率为5 arcsec,探测器与土星之间最近的距离为825000km,请问该探测器能够探测的土星光环的最窄缝隙为多大?

15.(仅高年组)主序星占比
  假设诞生的恒星中最大和最小质量分别是100和0.08个太阳质量,依据Salpeter初始质量函数估算银河系中类太阳G型主序星占多少比例。

提示:
  Salpeter初始质量函数是:1615917108170537.png,这里k 是归一化常数,指数α =2.35。
  对上式积分可以得到:1615917742863653.png,这里分别代表最小恒星质量0.08和最大恒星质量100。

16.(低年组和高年组)灶神星冲日
  对于地球来说,当行星或小行星运行到与太阳相反的方向时,我们称其为冲日。对于火星或者小行星带的天体,由于距离地球较近,近日点的冲日就会比一般的冲日更亮,也就是所谓的“大冲”。灶神星(Vesta)是小行星带中最大的成员之一,它于1807年3月29日被德国天文学家奥伯斯发现。灶神星的近日点和远日点分别为2.151AU和2.572AU。上次大冲发生在2018年6月20日,视星等达到5.1等。假设灶神星轨道和地球轨道共面,且其轨道不受火星和木星的影响。

(1) 计算下次仍然发生在5-6月左右的大冲的年月日。
(2) 计算灶神星在远日点冲日(方位天文学中,近日点冲日叫“大冲”,非近日点冲日只叫做“冲”,没有“小冲”一词)时的视星等。

17.(低年组和高年组)脉冲星
  射电脉冲星绝大多数都是孤立的中子星,而X射线脉冲星绝大多数都是一个中子星和一个正常的光学伴星组成的双星系统,中子星通过引力吸积光学伴星的物质发射强烈的X射线辐射。如果中子星的质量约为1.4个太阳质量,求X射线脉冲星的最大可能光度。
  提示:X射线脉冲星的辐射(光)照射物质的时候,会对被照射的物质产生向外的辐射压力,当辐射压力超过中子星引力的时候,脉冲星就不能吸积物质了。
  辐射压力1615919174633548.png,其中L 是脉冲星的光度,光散射截面σ =6.7×10-25cm2

18.(低年组和高年组)新智彗星颗粒的命运
  2020年的新智彗星(Neowise)吸引了无数眼球。一般彗星会释放出不同尺寸的颗粒,假设一个脱离了彗核的彗星颗粒(其尺寸为D )在太阳系内只受到太阳的万有引力和太阳辐射压力的作用,则存在一个彗星颗粒临界尺寸D0,使得该颗粒受到的引力和辐射压力平衡,请估算D0 的值,并说明尺寸大于D0 和小于D0 的Neowise彗星颗粒的命运将分别是什么?

北京天文馆、全国中学生天文知识竞赛组委会拥有最终解释权。


海峡两岸天文试题,可在“有趣天文奇观”网站下取得,欢迎多加利用!(https://interesting-sky.china-vo.org/category/cnao/
更早年份的天文试题资料,也可前往“天文奥赛”网站取得。(http://www.chinaiao.org/

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