奥赛指南练习题答案(22页).doc
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1、-天文 奥赛 练习题 选自天文奥赛指南 1是否可能晚上在东方看见水星(或金星)?2在距离太阳20度的距离上看到某行星,它是内行星还是外行星?3某年的5月19日火星冲日,在什么星座里能看到它?同年的2月5日金星大距,它位于什么星座?4在什么季节里最适合观测黄昏时的水星?5在地球上的什么地方能在子夜看到金星?6同一时刻拍摄相距3度的两颗小行星的照片,在曝光时间内它们相对于恒星有了移动,因此在底片上各自留有线状的痕迹。这两颗行星中哪一颗的位置比较接近地球和太阳?是痕迹较长的那颗还是痕迹较短的那颗?7从太阳上看,地球在一昼夜内超前火星多少度?已知这两颗行星的公转周期各是365.25天和687天。8火星
2、是否每年都能接近地球到最小距离,也就是说,能否每年有一次冲?9一颗行星的公转周期与会合周期相等,它的公转周期为多少?它可能是一颗什么星?10某一年木星冲日发生在7月15日,它下次冲日应发生在何时?答案1不能2内行星3人马座,如不是特定的年,则有两种可能:东大距宝瓶座,西大距人马座(金星在摩羯座)4春季(黄昏看水星东大距时,水星的赤纬比太阳高,地平高度可能比较高;春分日落时,黄道与地平线的夹角最大)5高纬度地区6主带小行星应该是近的走得快,远的慢,所以是长的近。7360/365.25-360/6878不能92年,小行星108月中下旬(一年约晚34天)11某年某月某日,我们观测金星,记下了它离太阳
3、的方位角和位置,问再过几年,会在同一日期再次看到金星位于这个位置?12对想象的火星上的居民而言,地球像金星那样,时而是昏星,时而是晨星。每经过多少时间,在火星上能看见地球作为昏星出现?13地球和火星的轨道都是椭圆,不过火星的轨道明显更扁些。因此,火星的冲日距(冲日时与地球的距离)常是不同的。当冲日距离最短时(即火星大冲),地球到火星的距离(55106千米)要比最不利的冲近一半。而此时,在望远镜中观测火星要比其他任何时候都好。火星绕太阳公转周期为1.88年,火星大冲大约多长时间发生一次?14已知1938年1月1日,木星的日心黄经是306度55分,地球是99度55分。试确定在1938年以及在193
4、9年中木星合日的日期。15金星东大距、上合时,在地球上观测,它相对于背景恒星的移动角速度(视角速度)分别为多少?火星合日时顺行的视角速度及冲日时逆行的视角速度各为多少?16某行星每隔665.25天发生一次冲日,它距离太阳多少天文单位?17会合周期大于2年的所有行星,在地球上观测,它们离太阳的角距离最大为多少?18木卫三和木星的距离等于木星半径的14.9倍,绕木星公转的周期为7天3.7小时。木卫五和木星的距离等于木星半径的2.52倍,其公转周期为多少?194月1日晚上约7时,恰好在东点看见一个非常明亮的星状天体,它是恒星还是行星,你用什么来论证自己的结论?20金星和太阳的平均距离为0.72天文单
5、位。试确定在日落时,从纬度的地方能看到金星的地平高度,并指出这现象发生在一年内的什么时间。答案11应该知道金星的公转周期,求地球和金星公转周期的最小公倍数,即它们在黄道同一位置相遇的最短年限。不知道算式如何列?224.7/365.25=金星公转周期(年),当整周数的时间为整年(误差小于1天的是金星公转13周),8年(7.997535年)12780天(火星与地球的会合周期)1319年,此题是否不需要列算式计算?14地球在1938年1月1日时距离木星合日为30655-180-99 55=27 ,地球与木星的会合周期为399日,则平均每日追上360/399 ,要追上27 则需要27/(360/399
6、)=29.9天。即1938年1月31日木星合日,按照平均会合周期399天,则1939年加34天,是3月6日合日。15金星东大距时,在地球上观测,它正好与观测者视线方向平行,视运动为0,因此其相对于背景恒星的移动角速度就等于地球公转角速度;上合时,金星运行方向正好与观测者视线方向垂直,移动速度等于金星公转角速度+地球公转角速度火星合日时移动速度等于火星公转角速度+地球公转角速度火星冲时移动速度等于地球公转角速度-火星公转角速度16利用会合周期计算公式,该行星的会合周期为665.25/365.24年,其公转周期T 可用下式计算1/T=1-1/(665.25/365.24),T=2.217年,利用开
7、普勒第三定律a3=T2,a=1.717180度18利用开普勒第三定律a13/ T12= a23/ T22a1=14.9+1,T1=7.154,a2=2.52+1, T22=7.15423.523/15.93=13.3小时19是行星,因为在这一时间,附近没有亮度比较大的恒星。20见附图,根据轨道计算,地球上看金星大距时与太阳的角距约为46度,由于行星基本是在黄道上运行,因此,当日落时黄道与地面夹角接近90度时,金星的地平高度最大。在热带地区应该发生在冬季和夏季;温带地区发生在春季,黄道与地平线的最大夹角随着纬度的增高减小,可用公式计算=90-+23.5,金星的地平高度=46sin(90-+23.
8、5)21若行星的公转周期趋向无穷大,那么它的会合周期趋向怎样的极限?22如果一颗假想的行星好地球的轨道在同一平面上并且为圆形,它的轨道半径等于40天文单位,它冲日时在天球上每日移动多少度?23求行星在一个会合周期P内,顺行和逆行的时间长度之比。24计算木星逆行时相对于恒星背景走过的角度。25已知位于黄道上的一切恒星的测得的视线速度,一年内在30km/s的范围内变动着,试确定地球到太阳的距离。26月球上弦时,从月球M到太阳S和地球E的两个方向间的角SME等于90,观测得知,从新月到上弦的时间比从上弦到满月短大约0.6小时,根据朔望月的长度就可以估计出日地距离和地月距离之比。这个方法最早由古希腊天
9、文学家阿里斯塔卡斯在公元前3世纪提出。但他把0.6小时误作为12小时,他求得的距离比和实际的距离比分别为多少?27用哪些方法测定地球到太阳的距离无须知道地球的大小?28当月球的亮面部分位于连接月牙两尖端的连线的右方时,月亮的亮面是在增大还是在减小?当亮面位于该直径的左方时又如何?分别就观测者位于南、北半球进行讨论。29娥眉月的月弓所指向的方向由什么决定?为什么月弓的方向很多时候看起来并不指向太阳?30大概估计一下,在地球上的什么地方,能看到娥眉月的两角朝上,就像一个平行于地平线放置的“船”?答案21与地球的会合周期趋向1年22接近1度2324需要画图25如图所示,St为位于黄道上的一颗恒星,根
10、据题意,当地球位于太阳与恒星之间时,公转的圆周运动导致的速度=视向速度,即v1达到最大,则v130km/s,D30365243600/215057(万km)26见附图,在上弦时,月球与太阳连线和地球与太阳连线的夹角为,ME/SE=sin;从上弦到满月比从新月到上弦多转了2,根据轨道计算,若短大约12小时,则=6360/(29.5324)若短大约0.6小时,则=0.3360/(29.5324)2728北半球月牙亮面在右时,增大,在左时,减小;南半球正好相反。29由月球在白道上的位置决定3031月球上的宇航员新月的时候看到地球是什么相?在满月的时候呢?月球的相和地球的相的关系有什么规律?32假设2
11、010年12月25日观测到月球上弦,问2011年12月25日将是什么月相?33由黄白交角(平均约为509),计算月球赤纬的范围。在北京观测,满月可能的最大地平高度为多少?发生在什么季节?34在子午圈上看见上弦月,在何时,大约是几点?35三月里满月大概在几点种升起?36真太阳时晚上6点种,月亮上中天,问当时是什么月相?若在真太阳时子夜时上中天,又是什么月相?37在什么季节里,大概几点种,月亮上中天时的地平高度最高?38在北半球,什么季节里,满月在地平线之上的时间最长?在什么季节,新月在地平线之上的时间最长?39在地球上大概什么地区,且在什么季节里,满月时,月球留在地平上的时间可以长于一昼夜?40
12、在北极能看见六月里的满月吗?答案31月球上的宇航员新月的时候看到地球是接近全亮的相,满月的时候看到地球是朔32满月稍亏(阴历日加11天)33赤纬在2835之间,北京满月可能的最大地平高度为7835,发生在冬季。3418点3518点36上弦月,满月37冬季0时;春季18时;秋季6时;夏季12时38冬季;夏季39极地的极夜40不能41地球上是否有什么地方、什么季节,在两个星期的时间里都看不见月亮?42如果恒星月为60天,那么月球连续两次上中天之间的时间间隔几天?朔望月的长度又为多少?43如果恒星月的长度等于1个恒星日,那么月球的周日视运动是什么样子?如果恒星月小于1个恒星日,譬如等于20小时,又如
13、何?44如果月球以和现在一样的速度,由东向西绕地球公转,那么朔望月的长度为多少天?45已知地月连线与日地连线之间的夹角,怎么求月亮光亮部分所占月面的面积之比?提示:从地球到太阳和从月球到太阳这两个方向可以视作是平行的,它们的差小于9角分。46我们看到的月亮的明暗界限,是半个椭圆还是一段圆弧?月蚀时地球的影子呢?47为什么有时候从新月到满月所经过的时间,比从这次满月到下一次新月所经历的时间更长?48假若昨天月出是在8点45分,那么下次月出约在何时?月球赤纬的大小对此有怎样的影响?49在地球上什么地方,月球连续两天升起的恒星时相同?50对于在北极的观测者,月球的运动是怎样的?答案41南北极点附近,
14、冬季下弦月上弦月之间的两周,夏季上弦月下弦月之间的两周。42月球每天晚1/60天上中天,即1+1/60=1.0167天;朔望月=1/(1/60-1/365)=71.8天43在天空基本不运动,自西向东逆行44朔望月=1/(1/27.32+1/365)=25.42天45似乎应该用球面三角来计算,面积应该是sin(/2)的函数46半个椭圆,地球影子是一段圆弧47地球公转的结果48大约9点34分,月球赤纬大,间隔缩短,赤纬小,间隔拉长4950半个月在地平面以上,平行于地平线逐渐升高,然后再逐渐降低,半个月在地平面以下。51如果黄白交角取为520(这是黄白交角的最大可能值),那么月掩星发生时,能被月球遮
15、掩的恒星的黄纬值的范围为多少?52已知月球轨道的近地点不停地向西(东?)移动,3232天内移动一周。求近点月(月球两次过近地点的时间间隔)的长度。53由于地球的自转,观测者在月出和月没时,能比月亮上中天时看到更多的月面(能看到月亮背面的不部分,称为视差天平动)。问能额外看到多少月面?54为什么不会有月环食?55在月全食的时候,有时月球会在日落之前升起,因而我们能同时看到月亮、太阳。那么这时,从月亮上应当可以直接看见太阳,但这时正在发生月食。怎么解释这个悖论?56在地方时早晨4时能观测到月全食的食甚吗?57若今年月食发生在8月,问下一年7月间可能发生另一次月食吗?今年10月里可能发生月食吗?若不
16、能,为什么?58在什么情况下,中心月全食的持续时间最长?59在月食的时候,可能发生月掩木星吗?可能发生月掩金星吗?60在地球上,能在子夜时观测到日食吗?答案51应该用球面三角?63852近点月=3232/(3232/27.32+1)=27.091天(近点月=3232/(3232/27.32-1)=27.553与实际接近)5354地球的本影远大于月球55这是因为地球大气折射,使我们可以看到地平线以下35的月球和太阳。56能57下一年7月有可能(食年为346.62天),今年10月不可能(月食的食季只有24天)58夏季,在连续两个朔都发生日食之间的月食,如2018年7月27日的月全食59在月食的时候
17、,可能发生月掩木星,不可能发生月掩金星。60在极地附近可能61在日食的时候,太阳圆面的哪一边缘东或西最先与月面接触?62在最亮的日环食的时候,太阳光能减弱多少?63在哪里能更经常地看到食现象-两极地区(到极圈为止)还是赤道地区(回归线之内)?64有人曾说见过日食初亏时是从日面的下边缘开始的,他说的对吗?如果对的话,在什么地方、什么时候能发生这样的情况?65为什么一年中日食和月食的总数不能超过7次?66估算日全食和日环食时,全食带在地球表面所占的面积。67设一个小天体在距离中央恒星a处开始自由下落,落到中心天体上所需要的时间(以天数表示)为t,推导求t的公式。在推导时,可把这一下落运动与这样的一
18、个彗星的运动相比较:这彗星沿着长径等于a的极扁椭圆轨道运动。如果地球停止绕日运动,那么它落到太阳上要多少时间?68已知海王星的卫星距离海王星中心354000千米,公转周期等于5天21.0小时,计算海王星质量为地球质量的多少倍?提示:比较海王星卫星的运动与月球绕地球的运动进行计算。69把月球绕地球的运动与地球绕日的运动相比较,求太阳的质量为地球质量的多少倍?70根据地球的公转速度和日地距离,求太阳的质量。答案61西62先计算最亮的日环食时月球视直径与太阳视直径之比。月球视直径:太阳视直径=3476/405500:1392530/147100000=3476/4055:139253/147100=
19、0.9055:1太阳被遮部分的面积占整个日面的百分比为0.90552100%=82.0%(是否还需要考虑临边昏暗?)63赤道附近能看到更多的食64在赤道附近地区,春秋分前后的傍晚65因为一个食年中最多只能发生4次日食和两次月食,而一个回归年比一个食年约长19天,最多只能再多一个月食或日食。66全食带的宽度=637133/(18060cos)(km),长度=67利用活力公式、开普勒定律,还是万有引力定律?68利用开普勒第三定律a3/T2=GM/42,M=42 a3/T2G,MN/ ME = 354000327.322/(5.87523844003),MN = 16.9ME69同上题,MS/=27
20、.322149603/(38.443365.252)ME=329781ME70利用开普勒第三定律a3/T2=GM/42,M=42 a3/T2G71行星上的流星物质积聚对行星轨道半径有怎样的影响?72大家知道,如果给物体在水平方向以7.906千米/秒的速度,那么它便不再落到地球上,而变成靠近我们地球表面绕行的卫星了,这个卫星的公转周期是多少?有没有卫星的公转周期比它更短?73如果火星的卫星绕火星公转的周期与火星的自转周期相等,那么这颗卫星离火星中心多远?74从火星上发射一个探测器到别的行星,发射速度至少多少?75如果太阳的质量突然减少了一半,那么太阳系行星的运动将发生什么变化?如果太阳的质量突然
21、增大了一倍,那么地球轨道怎样改变?76某天体在离太阳0.7184天文单位的距离上时,相对于太阳的速度为33.2km/s。试确定此天体的轨道形状。你知道这是什么天体吗?77彗星绕日运动,向径等于0.005543天文单位时的速度为565.4 km/s。试确定彗星轨道的偏心率。78有一个假想的彗星,在离太阳1天文单位处的速度的方向和圆轨道速度方向相同,而其大小仅为圆周速度的1/10。试确定彗星的半长径、公转周期、偏心率和近日距。79证明,沿半长径为a的椭圆运动的行星的最大线速度和最小线速度的几何平均值等于沿半径为a的圆周运动的行星的速度。并求该行星在轨道上的哪一点具有这样的速度。80证明,沿着近日距
22、为q的抛物线运动的彗星,(从近日点开始?)需经109.61q3/2天,方能到达近日点后90度。答案717240200/7.906秒=84.7分73a3=GMT2/427475开普勒第三定律a3/T2=(m1+m2/m),忽略行星的质量m2,当m1=1/2m时,a3/T2=1/2,即行星的公转周期应该变长,也就是说,如果速度不变,轨道偏心率会增大,a也相应增大到与周期相吻合;当m1=2m时,a3/T2=2,即行星的公转周期应该缩短,a缩小。76利用活力公式v 2 = GM(2/r-1/a),以地球公转轨道和平均公转速度可以直接求GM =29.792则将已知数据代入活力公式有:33.22 =29.
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- 指南 练习题 答案 22
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