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考点4-12的天文竞赛习题解析


高中组竞赛题 考点 2:天王星、海王星、冥王星、小行星的主要发现历程及所涉及 的天文学家生平信息; 考点 4:折射式和反射式天文望远镜的成像原理;
1、今年是国际天文年,这是为了纪念望远镜用于天文观测( D )年。 A、100 年;B、200 年;C、300 年;D、400 年 补充:为纪念伽利略首次用望远镜进行天文观测 400 年,联合国通过了将 2009 年定为国际

天文年的决议。2009 国际天文年主题是“探索我们的宇宙”,希望通过白天的天空和夜晚的 星空, 帮助人们重新认识他们在宇宙中的位臵,从而激发个人的探索发现精神。 2、主镜焦距为 1000MM 的折射式天文望远镜,如果选用焦距为 10MM 的目镜,其放大倍 率为( D ) 。 A、1010 倍;B、900 倍;C、10000 倍;D、100 倍 补充:望远镜的放大倍数等于主镜的焦距除以目镜的焦距。 3、第一台望远镜的发明者是( D ) 。 A、伽利略;B 牛顿;C、哥白尼;D、李·波尔赛 补充:1608 年荷兰米德尔堡眼镜师汉斯· 李波尔造出了世界上第一架望远镜。1609 年意大利 佛罗伦萨人伽利略发明了 40 倍双镜望远镜,这是第一部投入科学应用的实用望远镜。 4、1609 年,伽利略制作了一架口径 4.2 厘米,长约 1.2 米的望远镜。他是用 平凸透镜 作 为物镜, 凹透镜 作为目镜,这种光学系统称为伽利略式望远镜。 补充:根据物镜的结构不同,天文望远镜大致可以分为三大类:以透镜作为物镜的,称为折 射望远镜,分为两种类型:由凹透镜作目镜的称伽利略望远镜;由凸透镜作目镜的称开普勒 望远镜。用反射镜作为物镜的,称为反射望远镜;有牛顿望远镜。既包含透镜,又有反射镜 的, 称为折反射望远镜。

5、 一台物镜焦距为 900mm 的天文望远镜, 如果使用 4mm 的目镜进行观测, 其放大倍率为 225 。 6、世界上第一台折射天文望远镜是牛顿制作的。 ( × ) 7、折射式天文望远镜最大的优点是适合进行深空天体观测。 ( × ) 补充:折射式天文望远镜优点适合观测月亮、行星、双星。缺点不适合于观测深空天体比如

河外星系、星云等等。

8、问答题(共 20 分)
请绘制牛顿式反射天文望远镜的主镜结构图,并作图分析其光学成像原理。

考点 5:日月星辰的周日、周年视运动
1、如果站在北极点上,我们将看到满天星空的周日视运动为( A )。 A、没有东升西落;B、部分天体东升西落;C、全部天体东升西落;D、以上皆错 补充: 1、地球绕轴自转,在地球上观测时就会觉得所有天体自东向西都在绕着天轴(北极星)作 圆周运动 ,称为周日运动。

2、把地球自转轴延伸到天球上的位臵,就是天轴。天轴跟天球的交点是天北极和天南极。 把地球的赤道伸延到天球上的位臵,就是天球赤道。从观测者四周水平方向望去,与天球相 交的圆,就是地平圈. 不同位臵的观测者地平圈 不同. 3、极点的地平圈与天轴垂直,极点的周日运动 跟地平圈平行。

2、由于地球( D ),在 13000 年后我们看到的北极星将是( )。 A、自转 勾陈一;B、自转 织女星; C、自转轴运动 勾陈一;D、自转轴运动 织女星 3、 由于地球自转轴的运动, 导致北极星变化。 目前北极星为小熊座 a, 13000 年后 C 在 ( 成为北极星。 A、仙王座α ;B、天龙座α ;C、天琴座α ;D、金牛座α 解析:2、3 参见考点 3《岁差》补充资料。 4、太阳的周年视运动是( A )的反映。 A、地球公转 B、地球自转 C、太阳公转 D、太阳自转 补充:



考点 6:中国古代著名天文学家信息(石申、张衡、一行、郭守敬、 祖冲之) 考点 7:时区、区时的计算
计算题(共 2 题,共 20 分)
1、由于地球的自转导致了昼夜更替,也就形成了地球上处于不同经线上的地方同一时刻内 时间是不一样的,这就是我们所说的时差。迈克想去北京看奥运会开幕式(2008 年 8 月 8 日 20 时),而从纽约飞往北京需要 10 小时,请问迈克在纽约最晚得什么时候乘上飞机才能 赶上开幕式?(请写出计算步骤) (1)纽约的时区为西五区,北京的时区为东八区 (2)纽约与北京的时差为 8+5=13(小时) (3)北京奥运会开幕式开始时,纽约时间为 20—13=7(时) (4)由于从纽约到北京需要 10 小时行程,因此,迈克最晚得在纽约时间 2008 年 8 月 7 日 21 时乘上飞机

考点 8:恒星演化过程的各个阶段的名称与形态
1、太阳是一颗中等质量的恒星,它的寿命约为( C A、10 亿年;B、50 亿年;C、100 亿年;D、150 亿年 2、下列哪一选项是重质量恒星可能的演化过程( B ) ) 。

A、星际尘→主序星→白矮星→中子星→超新星爆炸 B、星际尘→超新星爆炸→主序星→中子星 C、星际尘→主序星→超新星爆炸→中子星 D、星际尘→主序星→超新星爆炸→白矮星 3、 夜空中最明亮的恒星 天狼星 , 人们观测后发现它其实是个双星系统, 它的伴星每 50 年 公转一周,并且这颗伴星是颗典型的 白矮星 。它已经进入恒星的衰亡期,可以知道的是它 的一生主要经历了以下四个阶段:星际云、 主序星 、 红巨星 、 白矮星 。 解析:1、2、3、5 参见考点 3《红巨星》补充资料。 补充:天狼星实际上是一个双星系统,其中包括一颗主序星和另一颗白矮星—伴星天狼星 B,尽管天狼星光芒四射,但用大望远镜还是不难看到那颗伴星。

4、根据形态划分,星系可分为 椭圆星系 、 我们所居住的银河系属于 棒旋星系 。 5、太阳约在 50 亿年后将变为 红巨星

旋涡星系 、棒旋星系、不规则星系四类。



考点 9:星系、星云分类识别及常见深空天体的位置及类型。(M1, M8,M27,M31,M42,M44,M45)
1、银河系的长度约为( D ) 。 A、1 光年;B、10 光年;C、1 万光年;D、10 万光年 2、银河系共有( D )条旋臂。 A、1;B、2;C、3;D、4 解析:1、2 参看高中地理专题 1,P5 第二段关于银河系的介绍。 3、银河的英文翻译为( B ) 。 A、Silver River;B、Milky River;C、Sky River;D、Light River 4、下列哪种天体看起来不是云雾状?B A、行星状星云;B、活动星系核;C、星系;D、球状星团 补充: 1、最初所有在宇宙中的云雾状天体都被称作星云。后来随著天文望远镜的发展,人们的观 测水准不断提高,才把原来的星云划分为星团、星系和星云三种类型。如河外星系的仙女座 大星系最初看起来像星云,叫仙女座大星云。 2、行星状星云:是一些垂死的恒星抛出的尘埃和气体壳。

3、活跃星系核是一类中央核区活动性很强的河外星系,特点是核的亮度高。 4、球状星团,由成千上万,甚至几十万颗恒星组成,外貌呈球形,越往中心恒星越密集。 5、下列星云中哪一个和其它三个本质上不同( B ) 。 A、猎户座大星云;B、仙女座大星云;C、蟹状星云;D、马头星云 补充: 1、猎户座大星云位于猎户座,是太空中正在产生新恒星的一个巨大气体尘埃云。蟹状星云 位于金牛座,是超新星残骸,源于一次超新星的爆炸。马头星云是一个暗星云,位于猎户座 内,在明亮的红色发射星云星云的映照下显出黑色的轮廓影像,形状略微像一个“马头”。 2、仙女座河外星系,著名河外星系之一。它显示为仙女座中一片微弱的光,像星云一样, 在望远镜没有发明前,人们称为“仙女座大星云”,后来经证实它其实远在银河系外,是一个 像银河系一样的大星系。仙女座大星系又名为 M31,因为它是著名的梅西耶星团星云表中的 第 31 号弥漫天体。 6、有一类恒星被称为"量天尺",下列哪一颗恒星是"量天尺"恒星的代表。( B A、大陵五;B、造父一;C、牛郎星;D、太阳 补充: 1、大陵五很特别,它的亮度总在不断的变化:先是很亮,后来逐渐暗下来,暗到它的正常 亮度的六分之一时,又逐渐亮起来。这样周而复始,大约每隔两天零二十一小时,便变化一 次。原来它是一个双星系统,由两颗星组成,一颗叫主星,一颗叫伴星。它们各有自己的运 行轨道,但在彼此的引力作用下,又能互相绕着转。这两颗星,主星亮些,伴星暗些。当暗 星转到挡住亮星的位臵,我们就看到大陵五变暗了;当亮星从暗星背后转出来时,大陵五就 又亮了。这种星叫食变星。 2、造父一是造父变星之一,其亮度随时间呈周期性变化。人们根据造父变星周光关系可以 确定星团、星系的距离,因此被誉为“量天尺”。 美国著名天文学家哈勃就是利用仙女座星 系中的造父变星,测定了仙女座星系的距离,证实了它是一个河外星系。 7、我国宋朝所记录的天关客星与以下哪个天体有关( A ) 。 A、M1;B、M31;C、M45;D、M78 补充: 1、 “天关客星”是北宋时期观察到的一颗超新星, “天关”是古代的星名,处于金牛座; “客 星”是中国古代对新星和超新星的称谓,有时也指彗星。史书中的描述是这样的,这颗突然 出现的“客星” “昼见如太白,芒角四出,色赤白” 。它的亮度很高,在白天也能看见它;它 像金星(古人也叫它“太白” )一样,光芒四射,星光呈红白色。史书的准确地记载为今天 的超新星研究提供了依据。 天关客星爆炸后的遗骸形成了蟹状星云, 在梅西耶天体列表中成 为第 1 号天体(蟹状星云) ,即 M1。 2、M31:仙女座大星系。M45:昴星团。M78:猎户座星云,是 M42 猎户座大星云的一部分。 )

考点 10:中国古代主要星宿名称及位置(三垣四象二十八星宿)
1、杜甫的《赠卫八处士》 :“人生不相见,动如参与商。”参指的是猎户座,商指的是 ( A ) 。 A、心宿二;B、南河三;C、老人星;D、北落师门 2、诗经中所提“七月大火,九月授衣。 ”与以下哪个天体有关系( C ) 。 A、金星;B、火星;C、心宿二;D、角宿一 解析:1、2 参看考点 3 考题解析。 3、以下星名与所处星座所配不符的是( B ) 。

A、五车二 御夫座;B、南河三 双子座;C、北落师门 南鱼座;D、南门二 半人马座 4、以下名称指的是同一颗星的有( C ) ①荧惑 ②太白 ③岁星 ④镇星 ⑤启明 A、③④ B、①② C、②⑤ D、①③ 补充: 1、“金星”,又名“启明星”。俗指太白星宿,又称金星、启明、明星、长庚。 2、荧惑:火星。岁星:木星。镇星:土星。 5、我们常说的北斗七星指的是天枢、 天璇 、 天玑 、 天权 、 玉衡 、开阳、 摇光 。 6、现行的星座划分方法是 1922 年召开的国际天文学联合会决定的。这次会议决定将全天 划分为 88 个星座,其中北半天球共 29 个星座,黄道天区共 12 星座;南半天球共 47 星 座。其实中国古人也制定了一套星座划分方法,虽然其划分方法负责,星座数量惊人,但我 们总结为三 垣 四 象 二十八星宿。 其中 东 方苍龙七宿包括: 角、亢 、 氐、房 、 心 尾 、箕。 、

补充: 我国古代把天空里的恒星划分成为“三垣”和“四象”七大星区。 所谓的“垣”就是“城墙”的意思。 “三垣”是“紫微垣”,象征皇宫;“太微垣”象征行政机构;“天市垣”象征繁华街市。在“三垣” 外围分布着“四象”:“东苍龙、西白虎、南朱雀、北玄武”。也就是说,东方的星象如一条龙, 西方的星象如一只虎,南方的星象如一只大鸟,北方的星象如龟和蛇。东方七宿-角、亢、 氐、房、心、尾、箕。西方七宿:奎、娄、胃、昂、毕、觜、参。南方七星宿——鬼、星、 柳、井、翼、轸、张宿。北方七星宿——斗、牛、女、虚、危、室、壁。

考点 11:正午太阳高度角计算
填空题
1、在北京、哈尔滨、上海、广州四地各放置一套完全一样的地平日晷,请问在春分日, (填写城市名) 太阳高度角将首先达到当日当地最高; 四地相比, (填 写城市名)当日正午太阳高度角最大,角度为 。 (哈尔滨,广州,66°34′)

计算题(共 1 题,共 20 分)
2、遮阳棚已成为居家装潢中经常所使用的一类物品,在炎炎夏日它能够有效地减少室内所 接受到的热辐射,从而达到降温的功效。上海某处需安装遮阳棚,请根据下图所示计算出要 建造的遮阳棚的最大宽度 x,及其对应的窗户的最大高度 h,x 和 h 需满足一下两个条件: (1)在夏至那天的正午,确保没有太阳光能够直射照进屋内; (2)在冬至那天的正午,确保太阳光可以照射到屋内的最深的 A 处。 注:该处楼层设为一楼,且窗户面向正南方,前方无遮挡物。

x h 3.0m 4m A
解:夏至时确保太阳光不能直接照射入室内,则 x 与 h 的关系应为 Tan(31°26′-23°26′)=x/h,即可得到 0.14h=x 冬至时正午时分为确保太阳关能照射到屋内 A 处,则可得到以下关系式 Tan(90°-|31°26′+23°26′|)=3/(4+x) 即可得 x=0.29m 再带入上一公式可得 h=2.07m

计算题(共 1 题,每题 15 分) 3、 “5·12”大地震的灾后重建工作正在积极开展之中,甘肃某地(已知其纬度为 36.5°N)
准备重建面积一处东西长 400 米, 南北宽 250 米的长方形居民小区, 小区内所建新房均为东 西长 45 米,南北宽 20 米,楼高 30 米的南北向住宅楼,要求小区内所有住房一年四季家中 朝南的窗户都能被阳光照射,楼与楼之间的东西间隔为 10 米,另外除了修建居民楼外,还 需要修建一处 2000 平方米的小区花园。请问,小区内一共可以修建多少幢居民楼? 答: (1)要保证每幢楼房朝南全年都能有阳光照射,需要保证楼间南北距离应根据当地全年 最低正午太阳高度角进行计算 30/tg[90°-(36.5°+23.5°)]≈51.962(米), 因此南北楼间 距至少应为 52 米。因此可以得出每栋楼建设南北长共需 20+52=72(米) 。由此可以得出小 区在南北方向上可修建 4 列楼房,可空出 5600 平方米。 (2) 小区内修建每栋楼房东西长共需 45+10=55 米, 由此可得出小区在东西方向上可建楼房 7 列,并可空出 3750 平方米,因此整个小区共空出 5600+3750-(250-72*3)*(400-55*7+10)=8500(平方米) 。 符合要求,可修建 2000 平方米的小区花园。 (3)因此根据所限条件,小区一共可建楼房 4*7=28 栋。

4、大约公元前 1100 年,中国古代的天文学家在就已经开始测量了每日太阳的最大高度,夏 至时得到了 h1=79°07′,冬至日时 h2=31°19′。 在这两种情况下, 太阳都处在天顶的南边。 请求出测量人员所处的地理纬度,同时计算出当时黄赤交角的度数。 (1)已知求正午太阳高度的计算公式为 H=90°-|φ -δ |

其中 H 为正午太阳高度;φ 为当地纬度,取正值;δ 为太阳直射点的纬度,由于题 目所提供的是两至时的当地太阳高度,因此所求出 δ 值为当时黄赤交角的度数。 (2)由于中国地处北半球,而夏至时太阳直射点也将处于北半球,因此可得出第一个方程 79°07′=90°-(φ -δ ) 冬至时太阳直射点将处于南半球,因此可得出第二个方程 31°19′=90°-(φ +δ ) (3)根据解一元二次方程组可得 Φ =34°47′N δ =23°54′ 即当地纬度为 34°47′N,而当时黄赤交角的度数为 23°54′

考点 12:人类历史上关于宇宙学说(包括日心说、地心说、盖天说、 浑天说、宣夜说、宇宙大爆炸学说)主要内容。
1、宇宙中含量最丰富的元素是( A ) 。

A、氢;B、氦;C、碳;D、铁 2、以下科学家中没有支持地心说的是( B ) 。 A、张衡;B、哥白尼;C、亚里士多德;D、托勒密 3、哈勃定律是指( A ) 。 A、距离越远的星系退行速度越大; B、直径越小的星系谱线红移越大; C、星系的亮度与运动速度成正比; D、星系的距离与谱线宽度正相关

方案设计题(根据所给出的天文现象,设计简单的实验过程进行解释,共 1 题, 每题 15 分)
4、1929 年,美国著名的天文学家哈勃通过观测发现河外星系视向退行速度 v 与距离 d 成正比,即离我们越远的星系,它的退行速度就越快。这一现象证明了宇宙正在不断 膨胀。请利用日常用物品设计一个小实验解释为何得出如此观测结果后,我们可以知 道宇宙正在不断地膨胀。 (实验成本控制在人民币 50 元内。 ) 答:可选取一只气球,在气球上标示两点,然后对气球进行充气,可以发现,气球上 所标示的两点在同一时间内所膨胀的距离与它们离吹气口的远近成正比,即如离我们 越远的星系,它的退行速度就越快,反之越慢,因此可以知道膨胀现象造成了这种比 例关系的存在。 (注:本题为开放性试题,只要在设计中选取能够反映膨胀现象的物体,并加以解释清 楚即可得分。)


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