2025年科普知識(shí)競(jìng)賽題及答案1.（單選）2024年11月，詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡首次在系外行星K218b大氣中同時(shí)檢測(cè)到甲烷與二氧化碳，并發(fā)現(xiàn)微量二甲基硫醚（DMS）。根據(jù)現(xiàn)有地球生命認(rèn)知，DMS的唯一已知來(lái)源主要是哪類生物活動(dòng)？A.深海熱液口古菌的化能合成B.海洋浮游植物的年周期性排放C.陸地反芻動(dòng)物腸道發(fā)酵D.高空雷電作用于含硫氣體答案：B2.（單選）2025年3月，中國(guó)“人造太陽(yáng)”EAST裝置實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束等離子體運(yùn)行403秒，刷新世界紀(jì)錄。維持長(zhǎng)時(shí)高約束模式最關(guān)鍵的“邊緣局域模（ELM）”抑制技術(shù)，實(shí)質(zhì)是利用了下列哪項(xiàng)物理機(jī)制？A.共振磁擾動(dòng)削弱邊界臺(tái)基區(qū)梯度B.中性束注入提升中心溫度C.低雜波電流驅(qū)動(dòng)改變安全因子剖面D.氦灰主動(dòng)抽排降低雜質(zhì)輻射答案：A3.（單選）2024年《自然》報(bào)道，科學(xué)家利用冷凍電鏡解析了葉綠體中光系統(tǒng)Ⅱ復(fù)合體在天然膜環(huán)境下的3.2?結(jié)構(gòu)，首次確認(rèn)Mn4CaO5簇第5個(gè)氧原子的“末端水交換”通道。該發(fā)現(xiàn)最直接地推進(jìn)了人類對(duì)哪一未解機(jī)制的理解？A.光合作用放氧端水分解動(dòng)力學(xué)B.卡爾文循環(huán)碳固定效率C.葉綠體DNA的母系遺傳規(guī)律D.光呼吸乙醇酸合成路徑答案：A4.（單選）2025年國(guó)際計(jì)量大會(huì)擬通過(guò)“開(kāi)普勒”重新定義“千克”的固定常數(shù)方案，將質(zhì)量單位與普朗克常數(shù)h綁定。若新定義生效，下列哪類實(shí)驗(yàn)設(shè)備將直接成為最高等級(jí)的質(zhì)量基準(zhǔn)器？A.瓦特天平B.扭秤C.冷原子干涉重力儀D.激光干涉引力波探測(cè)器答案：A5.（單選）2024年夏季，北極“最后冰區(qū)”出現(xiàn)罕見(jiàn)開(kāi)闊水域。衛(wèi)星遙感顯示，該海域表層反照率由0.65驟降至0.25，由此導(dǎo)致的額外太陽(yáng)輻射吸收功率最接近下列哪一數(shù)值？（太陽(yáng)常數(shù)1361W·m?2，太陽(yáng)高度角50°，忽略云量）A.100W·m?2B.200W·m?2C.300W·m?2D.400W·m?2答案：B6.（單選）2025年1月，OpenAI發(fā)布o(jì)3大模型，在ARC基準(zhǔn)上達(dá)到87.5%的零樣本推理準(zhǔn)確率。其核心技術(shù)“思維鏈自洽性解碼”本質(zhì)上是：A.對(duì)同一問(wèn)題采樣多條推理路徑并做多數(shù)表決B.在嵌入空間引入對(duì)比學(xué)習(xí)損失C.采用混合專家（MoE）稀疏門控D.用強(qiáng)化學(xué)習(xí)從人類反饋中微調(diào)答案：A7.（單選）2024年，科學(xué)家在月壤樣品中發(fā)現(xiàn)天然形成的石墨烯薄片，厚度約1.4nm。拉曼光譜D峰與G峰強(qiáng)度比ID/IG≈0.15，據(jù)此可推斷該石墨烯：A.缺陷密度極低，接近機(jī)械剝離品質(zhì)B.含大量sp3雜化，呈類金剛石結(jié)構(gòu)C.邊緣富含羧基，水溶性良好D.層間堆垛為ABC型，呈菱面體相答案：A8.（單選）2025年，中國(guó)“深海勇士”號(hào)在馬里亞納海溝10900m處布設(shè)長(zhǎng)期觀測(cè)錨系，記錄到水深壓強(qiáng)變化1kPa對(duì)應(yīng)的海底高度起伏約為：A.0.1mB.0.5mC.1.0mD.2.0m答案：A9.（單選）2024年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)首款基于CRISPRCas9的體內(nèi)基因編輯療法，用于治療鐮狀細(xì)胞貧血。該療法采用的Cas9變體為“高保真SpRY”，其突變策略主要是：A.切斷酶與非靶DNA的磷酸骨架接觸B.增強(qiáng)sgRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性C.在REC3結(jié)構(gòu)域引入負(fù)電荷補(bǔ)丁D.將HNH結(jié)構(gòu)域替換為TevI核酸酶答案：A10.（單選）2025年，歐洲核子中心（CERN）宣布首次在LHCb實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到Bs?→μ?μ?衰變與標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測(cè)偏差3.5σ。若未來(lái)確認(rèn)為新物理，最可能被解釋成：A.標(biāo)量輕子味破壞有效場(chǎng)B.暗光子Z′與μ子耦合C.超對(duì)稱μ子中性微子混合D.第四代重中微子交換答案：B11.（單選）2024年，中國(guó)科學(xué)家利用“太極一號(hào)”引力波探測(cè)衛(wèi)星，在0.1Hz頻段將激光干涉臂長(zhǎng)噪聲壓低到1.5pm·Hz?1/2，其噪聲主導(dǎo)項(xiàng)為：A.氣體分子布朗運(yùn)動(dòng)B.金鉑涂層熱彈性漲落C.輻射壓量子反作用D.太陽(yáng)輻射壓波動(dòng)答案：B12.（單選）2025年，國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）將第122號(hào)元素正式命名為“Bīmǔ”（中文擬音鉳）。其合成反應(yīng)為??Ti+2??Cf→122+3n，產(chǎn)額截面約90fb。若靶核厚度1mg·cm?2，束流強(qiáng)度1pμA，則一天內(nèi)可產(chǎn)生該原子的數(shù)量級(jí)為：A.1個(gè)B.10個(gè)C.100個(gè)D.1000個(gè)答案：B13.（單選）2024年，科學(xué)家在玉米根際發(fā)現(xiàn)一種新型固氮菌，可在有氧條件下將N?直接轉(zhuǎn)化為胞內(nèi)銨，其關(guān)鍵酶為“鐵鐵固氮酶NifHK”。與傳統(tǒng)鉬鐵固氮酶相比，該酶對(duì)哪類元素缺乏最敏感？A.FeB.MoC.VD.Cu答案：A14.（單選）2025年，SpaceX星艦首次完成在軌推進(jìn)劑轉(zhuǎn)移演示，共轉(zhuǎn)移液氧85t。若轉(zhuǎn)移過(guò)程采用低溫氦氣推擠，氦氣溫度300K，壓力0.3MPa，所需氦氣體積約為：A.100m3B.300m3C.500m3D.700m3答案：D15.（單選）2024年，科學(xué)家利用阿塔卡馬毫米波陣列（ALMA）在獵戶座KL區(qū)域發(fā)現(xiàn)含氟有機(jī)分子CH?F?。該陰離子在星際空間能穩(wěn)定存在，主要得益于：A.氟的電負(fù)性降低電子親和勢(shì)B.宇宙射線電離產(chǎn)生持續(xù)電子源C.塵埃顆粒表面提供冷卻庇護(hù)D.分子內(nèi)氫鍵形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)答案：C16.（單選）2025年，中國(guó)首座第四代高溫氣冷堆“華能石島灣”實(shí)現(xiàn)雙堆滿功率運(yùn)行。其燃料元件為TRISO包覆顆粒，其中承擔(dān)主要裂變產(chǎn)物滯留功能的是：A.熱解碳緩沖層B.內(nèi)致密熱解碳層C.SiC陶瓷層D.外致密熱解碳層答案：C17.（單選）2024年，谷歌量子AI團(tuán)隊(duì)宣布其Willow芯片在表面碼糾錯(cuò)中首次實(shí)現(xiàn)“低于閾值”運(yùn)行，邏輯量子比特壽命提升至物理比特的10?倍。該芯片單比特門保真度達(dá)99.993%，其誤差主要來(lái)源仍是：A.1/f磁通噪聲B.準(zhǔn)粒子毒化C.宇宙射線誘導(dǎo)電離D.控制線串?dāng)_答案：A18.（單選）2025年，中國(guó)“奮斗者”號(hào)完成首次載人環(huán)南極深海調(diào)查，在威德?tīng)柡?600m深處測(cè)得水溫0.4℃，鹽度34.65。該水團(tuán)最可能屬于：A.南極底層水B.繞極深層水C.冬季水D.冰架水答案：C19.（單選）2024年，科學(xué)家在果蠅大腦中實(shí)現(xiàn)“突觸分辨率”全腦圖譜，耗時(shí)僅5天。其關(guān)鍵技術(shù)為：A.連續(xù)切片高通量電子顯微鏡+深度學(xué)習(xí)對(duì)齊B.expansionmicroscopy+光片照明C.同步輻射X射線納米CTD.光遺傳學(xué)功能鈣成像答案：A20.（單選）2025年，國(guó)際小行星預(yù)警網(wǎng)將2024YR4危險(xiǎn)評(píng)級(jí)從0級(jí)上調(diào)至3級(jí)。該天體直徑約90m，若2068年撞擊地球，釋放能量最接近：A.5MtTNTB.50MtTNTC.500MtTNTD.5000MtTNT答案：B21.（多選）2024年，中國(guó)科學(xué)家利用“極目”引力波高能電磁對(duì)應(yīng)體望遠(yuǎn)鏡，在GRB240315A中首次觀測(cè)到“千電子伏特余輝平臺(tái)”，以下哪些輻射機(jī)制可能被同時(shí)需要以解釋其多波段光變？A.正向激波同步輻射B.反向激波同步輻射C.中心引擎持續(xù)注入D.塵?；芈曉佥椛浯鸢福篈、B、C22.（多選）2025年，國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）開(kāi)始氘氚運(yùn)行準(zhǔn)備，下列哪些診斷系統(tǒng)將直接用于測(cè)量α粒子confinement？A.快離子Dα光譜A.中子相機(jī)C.集體湯姆遜散射D.電荷交換復(fù)合光譜答案：A、C、D23.（多選）2024年，科學(xué)家在亞馬遜流域發(fā)現(xiàn)一種可降解PET的“超級(jí)酶”FASTPETase，其活性中心包含以下哪些金屬離子？A.Zn2?B.Mg2?C.Mn2?D.Ca2?答案：B、C24.（多選）2025年，中國(guó)“天問(wèn)三號(hào)”火星采樣返回任務(wù)擬采用“火星上升器+軌道器+返回器”三器協(xié)同，下列哪些技術(shù)挑戰(zhàn)與火星上升段直接相關(guān)？A.火星塵暴對(duì)氣動(dòng)參數(shù)擾動(dòng)B.低溫推進(jìn)劑長(zhǎng)期貯存C.上升器與軌道器自主交會(huì)對(duì)D.地球再入超第二宇宙速度答案：A、B、C25.（多選）2024年，科學(xué)家利用“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)1200km雙光子干涉，其Bell不等式S值達(dá)2.73±0.02。為關(guān)閉“自由選擇漏洞”，實(shí)驗(yàn)采取了哪些措施？A.基于宇宙光子的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器B.測(cè)量設(shè)置切換時(shí)間<100nsC.星上探測(cè)器空間分離>1.5kmD.地面站采用超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器答案：A、B、C26.（多選）2025年，中國(guó)科學(xué)家合成出“氫化石墨烯”graphane，其特點(diǎn)包括：A.所有碳原子呈sp3雜化B.帶隙約3.5eVC.室溫載流子遷移率>10?cm2·V?1·s?1D.可在空氣中穩(wěn)定至400℃答案：A、B、D27.（多選）2024年，全球首座“釷基熔鹽堆”在甘肅武威試運(yùn)行，釷232增殖鈾233的轉(zhuǎn)化鏈中，下列哪些核素為中間產(chǎn)物？A.鏷233B.鈾232C.釷233D.镎233答案：A、B28.（多選）2025年，科學(xué)家利用“事件視界望遠(yuǎn)鏡”首次在M87中觀測(cè)到“光子環(huán)”子結(jié)構(gòu)，其成像依賴于：A.甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量相位校準(zhǔn)B.對(duì)黑洞自旋的廣義相對(duì)論射線追蹤C(jī).輻射轉(zhuǎn)移方程的偏振求解D.星際散射的隨機(jī)介質(zhì)建模答案：A、B、C、D29.（多選）2024年，中國(guó)“冷湖天文觀測(cè)基地”正式投入運(yùn)行，選址冷湖賽什騰山主要因?yàn)椋篈.年均視寧度0.75″B.年降水<20mmC.夜天光V波段<21.5mag·arcsec?2D.地震烈度<VI度答案：A、B、C30.（多選）2025年，科學(xué)家利用AlphaFold3預(yù)測(cè)了人類“全蛋白質(zhì)組”中約2.3%的序列存在“內(nèi)在無(wú)序區(qū)（IDR）>50aa”。IDR的功能可能包括：A.液液相分離驅(qū)動(dòng)B.分子識(shí)別中的“飛行適配器”C.蛋白酶切割位點(diǎn)遮蔽D.核孔選擇性屏障形成答案：A、B、D31.（判斷）2024年，科學(xué)家首次在實(shí)驗(yàn)室利用激光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生“自組織磁重聯(lián)”，驗(yàn)證了天體噴流中的磁重聯(lián)快速能量釋放機(jī)制。答案：正確32.（判斷）2025年，中國(guó)“高能同步輻射光源”發(fā)射度<60pm·rad，其X射線相干通量比第三代光源提高約100倍，因此可直接解析活細(xì)胞內(nèi)核糖體動(dòng)態(tài)。答案：錯(cuò)誤（需冷凍固定）33.（判斷）2024年，科學(xué)家在格陵蘭冰蓋底部發(fā)現(xiàn)“超臨界水”薄層，其溫度壓力狀態(tài)滿足T>374℃且P>22.1MPa。答案：錯(cuò)誤（冰底溫壓均遠(yuǎn)低于臨界點(diǎn)）34.（判斷）2025年，SpaceX星鏈V3衛(wèi)星采用氬氣霍爾推力器，比沖達(dá)2500s，因此單星總Δv可支持從400km軌道升至GEO。答案：錯(cuò)誤（Δv不足）35.（判斷）2024年，科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)“聲子激光”冷卻，將0.5mm直徑SiO?微球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)冷卻至基態(tài)，其冷卻機(jī)制與原子多普勒冷卻完全等價(jià)。答案：錯(cuò)誤（邊帶冷卻，機(jī)制不同）36.（填空）2025年，中國(guó)“深地實(shí)驗(yàn)室”錦屏二期擴(kuò)建，宇宙線通量降至地面水平的________分之一。（填數(shù)值）答案：240037.（填空）2024年，科學(xué)家利用“光晶格鐘”將1秒定義的不確定度降至________×10?1?，相當(dāng)于宇宙年齡誤差1秒。答案：8.138.（填空）2025年，ITER計(jì)劃實(shí)現(xiàn)Q≥10，其中Q定義為_(kāi)_______。答案：聚變輸出功率與外部加熱功率之比39.（填空）2024年，中國(guó)科學(xué)家在“合成淀粉”研究中，將CO?到淀粉的全流程從植物60多步縮短至________步。答案：1140.（填空）2025年，國(guó)際小行星中心將2024YR4的軌道根數(shù)不確定度參數(shù)“U”值定為_(kāi)_______，表示2068年撞擊概率需持續(xù)監(jiān)測(cè)。答案：641.（簡(jiǎn)答）2024年，科學(xué)家在《科學(xué)》報(bào)道，利用“相變存儲(chǔ)器+憶阻器”混合芯片，實(shí)現(xiàn)“內(nèi)存計(jì)算”加速CNN推理，能效達(dá)35TOPS·W?1。請(qǐng)簡(jiǎn)述其物理原理為何能突破傳統(tǒng)馮·諾依曼瓶頸。答案：相變存儲(chǔ)器（PCM）利用GeSbTe合金在晶態(tài)非晶態(tài)間可逆轉(zhuǎn)變，對(duì)應(yīng)電阻差>3個(gè)數(shù)量級(jí)，實(shí)現(xiàn)原位乘累加：輸入電壓脈沖幅度×電導(dǎo)值即乘法，基爾霍夫電流定律完成加法；憶阻器陣列以歐姆定律+基爾霍夫定律并行執(zhí)行矩陣向量乘法，無(wú)需權(quán)重復(fù)制到緩存，消除數(shù)據(jù)搬移。此外，PCM多級(jí)存儲(chǔ)（46bit）+低讀取電流（<10μA）降低靜態(tài)功耗，配合28nmCMOS外圍電路，實(shí)現(xiàn)35TOPS·W?1。42.（簡(jiǎn)答）2025年，中國(guó)“碳衛(wèi)星”TanSat2采用新一代激光吸收光譜儀，可觀測(cè)城市尺度CO?排放。請(qǐng)說(shuō)明其如何區(qū)分人為排放與生物圈呼吸。答案：激光通道分別探測(cè)CO?柱濃度（XCO?）與δ13CO?同位素比值；化石燃料燃燒釋放CO?的δ13C≈28‰，而生物呼吸δ13C≈24‰；結(jié)合夜間燈光數(shù)據(jù)、風(fēng)速風(fēng)向，利用貝葉斯反演模型，將XCO?增量分解為化石（輕同位素）與生物分量；同時(shí)同步測(cè)量CO與NO?作為燃燒示蹤，CO/CO?與NO?/CO?比值高則判定人為源。43.（簡(jiǎn)答）2024年，科學(xué)家利用“光遺傳+fMRI”在獼猴大腦實(shí)現(xiàn)全腦尺度因果圖譜。請(qǐng)簡(jiǎn)述其技術(shù)流程。答案：向獼猴運(yùn)動(dòng)皮層V層注射AAV9CaMKIIaChR2mCherry，2周后植入光纖+fMRI兼容頭柱；在7TfMRI掃描同時(shí)，給予473nm激光脈沖（20Hz，5ms，10mW）；通過(guò)GeneralLinearModel分析BOLD信號(hào)，以激光刺激為回歸因子，得到全腦顯著激活體素；利用DTI追蹤白質(zhì)連接，構(gòu)建“光誘發(fā)有效連接矩陣”；再注射抑制性光蛋白eNpHR3.0，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證雙向因果。44.（簡(jiǎn)答）2025年，中國(guó)“海鈴計(jì)劃”在南海布放千米級(jí)中微子望遠(yuǎn)鏡，其光學(xué)模塊采用“量子效率>45%的超大尺寸硅光電倍增管（SiPM）”。請(qǐng)說(shuō)明深海環(huán)境下如何抑制??K本底。答案：??K衰變產(chǎn)生βγ級(jí)聯(lián)，平均能量1.3MeV；采用6英寸SiPM+丙烯酸球罩，外覆2??nm波長(zhǎng)轉(zhuǎn)移膜，將??Kβ信號(hào)峰移至450nm，與切倫科夫信號(hào)（300600nm）分離；模塊間距80m，利用空間符合（≥3模塊在100ns窗內(nèi)）剔除單模塊隨機(jī)噪聲；此外，深海4200m處??K通量已降至0.2cm?2·s?1，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)多變量分析，可將本底壓至<1Hz。45.（簡(jiǎn)答）2024年，科學(xué)家在《細(xì)胞》報(bào)道，發(fā)現(xiàn)“線粒體RNA修飾”m?C（5甲基胞嘧啶）可調(diào)控呼吸鏈復(fù)合體組裝。請(qǐng)簡(jiǎn)述其分子機(jī)制。答案：NSUN3甲基轉(zhuǎn)移酶在線粒體tRNAThr與tRNACys第72位引入m?C；m?C被氧化為f?C后，由ALKBH1去甲基化；若NSUN3缺失，tRNAThr第72位無(wú)m?C，導(dǎo)致tRNA結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，Thr摻入受阻，COX1亞基翻譯效率下降50%，呼吸鏈復(fù)合體Ⅳ組裝減少，線粒體膜電位降低，ATP合成受損。46.（綜合）2025年，中國(guó)“覓音”計(jì)劃擬發(fā)射日地L4點(diǎn)望遠(yuǎn)鏡，直接成像系外宜居行星。已知目標(biāo)行星距母星1.2AU，母星G型，視星等V=5.0，行星對(duì)比度10?1?，角距0.15″。(1)計(jì)算望遠(yuǎn)鏡在550nm波段的口徑下限（忽略衍射極限以外因素）。答案：衍射極限θ≈1.22λ/D，要求θ≤0.15″，λ=550nm，換算0.15″=7.27×10??rad，得D≥1.22×5.5×10??/7.27×10??≈0.92m，取1m。(2)若采用“花瓣形日冕儀”掩星，內(nèi)工作角需0.1″，給出星冕比抑制需求。答案：星冕比=10?1?，日冕儀需將恒星光在0.1″0.5″區(qū)域抑制≥10?1?。(3)假設(shè)量子效率100%，無(wú)背景，探測(cè)信噪比SNR=5，積分時(shí)間需多長(zhǎng)？（收集面積10m2，系統(tǒng)透射0.3，行星光子流量2×10??ph·s?1·m?2·nm?1，帶寬20nm）答案：光子流量Φ=2×10??×10×0.3×20=1.2×10?2ph/s；SNR=√(Φt)=5，得t=25/1.2×10?2≈2083s≈35min。47.（綜合）2024年，中國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)“空氣直接合成葡萄糖”電化學(xué)路線，C?H??O?法拉第效率達(dá)70%，電流密度100mA·cm?2，電解槽面積1m2。(1)寫出陰極總反應(yīng)式。答案：6CO?+24H?+24e?→C?H??O?+6H?O(2)計(jì)算每日合成葡萄糖質(zhì)量。答案：I=100×10?3×10?=1000A；n(e?)=1000×86400/96485≈895kmol；n(葡萄糖)=895/24≈37.3kmol；m=37.3×180≈6.7t。(3)若太陽(yáng)能光伏提供電力，效率20%，平均日照5kWh·m?2·day?1，求所需光伏面積。答案：電解功率P=I×E，取電解電壓3V，則P=3000W；日需電能72kWh；光伏面積=72/(5×0.2)=72m2。48.（綜合）2025年，科學(xué)家提出“月球熔巖管基地”概念，選定靜海某管，截面寬500m，頂厚40m，內(nèi)部恒溫20℃。(1)估算熔巖管頂部巖石（密度2.7g·cm?3，抗壓強(qiáng)度80MPa）能否承載真空失壓與自重。答案：自重應(yīng)力σ=ρgh=2700×9.8×40≈1.06MPa；真空失壓ΔP=0.1MPa；總應(yīng)力1.16MPa?80MPa，安全。(2)若基地需維持100kPa內(nèi)壓，給出最小壁厚要求（忽略彎矩）。答案：薄壁圓筒環(huán)向應(yīng)力σ=PR/t，取σ_allow=80MPa，R=250m，則t=0.1×250/80≈0.31m，遠(yuǎn)小于40m，安全。(3)基地采用“月壤3D打印+硫磺混凝土”密封，硫磺質(zhì)量占比30%，求每米管長(zhǎng)