2025年科普知識競賽題及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.2024年7月，詹姆斯·韋伯空間望遠鏡首次在系外行星K2-18b的大氣中探測到二甲基硫醚（DMS），這一發(fā)現(xiàn)的重要意義在于？A.證明該行星存在液態(tài)水B.可能是生命活動的間接證據(jù)C.確認其大氣含有氧氣D.揭示行星形成初期的化學組成答案：B解析：二甲基硫醚在地球主要由海洋微生物產(chǎn)生，雖非生命的直接證據(jù)，但被視為潛在生物標記物，因此韋伯的發(fā)現(xiàn)引發(fā)對該行星可能存在生命的推測。2.量子計算機中“量子比特”與傳統(tǒng)計算機“比特”的本質(zhì)區(qū)別在于？A.量子比特可同時處于0和1的疊加態(tài)B.量子比特存儲容量更大C.量子比特運算速度更快D.量子比特無需電力驅(qū)動答案：A解析：量子比特利用量子疊加原理，可同時表示0、1及二者的疊加態(tài)，這是量子計算并行處理能力的核心，與傳統(tǒng)比特的二元狀態(tài)有本質(zhì)區(qū)別。3.2024年諾貝爾化學獎授予研發(fā)“室溫超導材料”的科學家團隊，其關鍵突破在于？A.實現(xiàn)了100℃以上的超導臨界溫度B.無需高壓環(huán)境即可維持超導狀態(tài)C.材料成本降低至傳統(tǒng)超導體的1/10D.首次在有機材料中觀測到超導現(xiàn)象答案：B解析：此前多數(shù)超導材料需極高壓（如200萬大氣壓）維持，2024年獲獎成果通過結(jié)構(gòu)設計使材料在常壓（約1個大氣壓）下實現(xiàn)21℃超導，大幅降低應用門檻。4.下列關于CRISPR-Cas9基因編輯技術的描述，錯誤的是？A.Cas9蛋白負責切割DNA雙鏈B.sgRNA引導Cas9到達目標基因位置C.可精確修復單堿基突變導致的遺傳病D.目前已實現(xiàn)對人類生殖細胞的臨床應用答案：D解析：國際倫理準則明確禁止對人類生殖細胞（精子、卵子、胚胎）進行可遺傳的基因編輯，現(xiàn)有臨床應用僅限體細胞（如治療地中海貧血的CAR-T細胞）。5.地球大氣中臭氧濃度最高的層次是？A.對流層B.平流層C.中間層D.熱層答案：B解析：平流層（15-50公里高度）集中了90%以上的臭氧，形成臭氧層，吸收太陽紫外線，保護地球生物。6.2024年“中國天眼”（FAST）發(fā)現(xiàn)的新脈沖星中，自轉(zhuǎn)周期最短的約為1.4毫秒，這類脈沖星被稱為？A.毫秒脈沖星B.磁星C.射電脈沖星D.孤立中子星答案：A解析：自轉(zhuǎn)周期在1-10毫秒的脈沖星稱為毫秒脈沖星，通常由雙星系統(tǒng)中吸積物質(zhì)加速自轉(zhuǎn)形成，是研究引力波和時空特性的重要探針。7.新型“鈣鈦礦-硅疊層太陽能電池”效率突破33%，其核心優(yōu)勢在于？A.材料成本僅為傳統(tǒng)硅電池的1/5B.可在弱光環(huán)境下保持高轉(zhuǎn)換率C.結(jié)合兩種材料吸收不同波段光的特性D.使用壽命超過50年答案：C解析：鈣鈦礦材料吸收可見光短波段（藍紫光），硅材料吸收長波段（紅光、紅外），疊層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)更寬光譜利用，突破單結(jié)電池的理論效率極限（約33%）。8.下列哪種現(xiàn)象與地球自轉(zhuǎn)無關？A.晝夜交替B.時差C.四季更替D.地轉(zhuǎn)偏向力答案：C解析：四季更替是地球公轉(zhuǎn)時黃赤交角導致太陽直射點移動引起的，與自轉(zhuǎn)無關；晝夜交替（A）、時差（B）、地轉(zhuǎn)偏向力（D）均由自轉(zhuǎn)產(chǎn)生。9.2024年我國發(fā)射的“夸父二號”衛(wèi)星主要任務是？A.探測太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射B.監(jiān)測全球大氣二氧化碳濃度C.開展月球背面采樣返回D.驗證量子通信技術答案：A解析：“夸父二號”是太陽探測衛(wèi)星，重點觀測太陽耀斑、日冕物質(zhì)拋射等活動，研究太陽爆發(fā)對地球空間環(huán)境的影響。10.關于“人造肉”的描述，正確的是？A.植物肉通過細胞培養(yǎng)技術生產(chǎn)B.細胞培養(yǎng)肉的主要原料是大豆蛋白C.兩種人造肉均需添加動物血清D.細胞培養(yǎng)肉的碳排放低于傳統(tǒng)畜牧業(yè)答案：D解析：細胞培養(yǎng)肉通過干細胞增殖培養(yǎng)，無需養(yǎng)殖整個動物，研究顯示其碳排放比傳統(tǒng)牛肉低90%；植物肉以大豆、豌豆蛋白為原料（B錯誤），細胞培養(yǎng)肉可能使用無血清培養(yǎng)基（C錯誤），植物肉不涉及細胞培養(yǎng)（A錯誤）。11.2024年全球平均氣溫較工業(yè)化前上升約1.3℃，導致這一變化的主要溫室氣體是？A.甲烷（CH?）B.二氧化碳（CO?）C.一氧化二氮（N?O）D.氟利昂（CFCs）答案：B解析：二氧化碳對全球變暖的貢獻率約60%，是最主要的溫室氣體；甲烷雖增溫效應更強，但大氣濃度遠低于CO?。12.下列關于“量子糾纏”的描述，正確的是？A.糾纏粒子間的信息傳遞速度超過光速B.糾纏態(tài)可用于實現(xiàn)絕對安全的量子通信C.所有微觀粒子天然處于糾纏態(tài)D.糾纏現(xiàn)象違反愛因斯坦相對論答案：B解析：量子通信利用糾纏態(tài)的不可克隆性實現(xiàn)“一次一密”的絕對安全加密；糾纏粒子間無信息傳遞（A錯誤），需經(jīng)典信道輔助；糾纏態(tài)需特定制備（C錯誤）；不違反相對論（D錯誤）。13.2024年我國科學家在南海發(fā)現(xiàn)的“可燃冰”（天然氣水合物），其主要成分是？A.甲烷水合物B.乙烷水合物C.丙烷水合物D.丁烷水合物答案：A解析：可燃冰是甲烷分子被水分子籠狀結(jié)構(gòu)包裹形成的結(jié)晶，甲烷占比90%以上。14.下列關于“人工智能大模型”的描述，錯誤的是？A.訓練需要海量標注數(shù)據(jù)B.參數(shù)量越大性能一定越強C.可能存在“幻覺”（生成錯誤信息）D.可通過強化學習優(yōu)化輸出質(zhì)量答案：B解析：模型性能受參數(shù)量、數(shù)據(jù)質(zhì)量、訓練方法等多因素影響，參數(shù)量過大可能導致過擬合或計算資源浪費，并非絕對越強。15.地球內(nèi)部圈層中，呈液態(tài)的是？A.地殼B.地幔C.外核D.內(nèi)核答案：C解析：地球外核（2900-5150公里深度）因高溫高壓呈液態(tài)，是地磁場產(chǎn)生的主要區(qū)域；內(nèi)核為固態(tài)金屬球。二、填空題（每空1分，共20分）1.目前已知宇宙中最古老的星系是______，由詹姆斯·韋伯望遠鏡于2023年發(fā)現(xiàn)，其光行距離約135億光年。答案：GLASS-z132.量子計算的“量子霸權(quán)”指量子計算機在特定任務上超越______的計算能力，2023年我國“九章三號”光量子計算機實現(xiàn)了這一目標。答案：經(jīng)典超級計算機3.2024年全球首個獲批上市的通用型CAR-T細胞療法，其“通用型”指______（供體/受體）來源的T細胞經(jīng)基因編輯后可用于多位患者。答案：供體4.地球大氣中氧氣的主要來源是______（填“陸地植物”或“海洋浮游植物”），貢獻了約50%的氧氣。答案：海洋浮游植物5.2024年我國“嫦娥七號”任務在月球南極發(fā)現(xiàn)了______，為月球基地建設提供了重要資源。答案：水冰（或月壤水）6.半導體芯片制造中，“7納米制程”指芯片中______的最小線寬，數(shù)值越小，芯片性能越強。答案：晶體管柵極7.全球變暖導致的“海洋酸化”主要是由于大氣中______濃度升高，與海水反應生成碳酸。答案：二氧化碳（CO?）8.2024年我國科學家合成的“全氮陰離子鹽”是一種高能量密度材料，其分子中氮原子以______（共價鍵/離子鍵）結(jié)合。答案：共價鍵9.太陽系中自轉(zhuǎn)方向與其他行星相反的是______，其自轉(zhuǎn)軸幾乎與公轉(zhuǎn)軌道面平行。答案：金星（注：天王星自轉(zhuǎn)軸傾斜約98°，但金星自轉(zhuǎn)方向為逆向）10.新型“鈉電池”與傳統(tǒng)鋰電池相比，優(yōu)勢在于______（填“資源儲量”或“能量密度”）更豐富，適合大規(guī)模儲能。答案：資源儲量11.2024年國際天文學聯(lián)合會（IAU）正式命名的首個系外行星系統(tǒng)“toi-178”中，存在______顆行星，其軌道共振現(xiàn)象為研究行星形成提供了新線索。答案：712.人體中含量最多的金屬元素是______，主要存在于骨骼和牙齒中。答案：鈣（Ca）13.2024年我國“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝下潛至11054米，該深度海水的壓力約為______個標準大氣壓（1標準大氣壓≈101kPa）。答案：1100（注：每10米水深約增加1個大氣壓，11054米≈1105個大氣壓，取近似值1100）14.人工智能中的“遷移學習”指將______任務中學習到的知識應用到______任務中，降低新任務的訓練成本。答案：已訓練（源）；新（目標）15.2024年我國啟動的“東數(shù)西算”工程中，“東數(shù)”指東部地區(qū)的______需求，“西算”指利用西部的______資源進行計算。答案：算力；能源（或電力）16.化學中“手性分子”指分子與其鏡像不能重合的現(xiàn)象，例如______（填一種藥物名稱）因手性不同導致藥理作用差異。答案：沙利度胺（反應停）17.2024年全球首個“人造太陽”（國際熱核聚變實驗堆，ITER）實現(xiàn)首次等離子體放電，其原理是______（核聚變/核裂變）反應，原料為______和______。答案：核聚變；氘；氚18.地球磁層的形成是由于______與太陽風相互作用，保護地球免受高能帶電粒子的轟擊。答案：地磁場三、判斷題（每題1分，共10分，正確打√，錯誤打×）1.光年是時間單位。（）答案：×（光年是距離單位，指光在真空中一年傳播的距離，約9.46萬億公里）2.量子計算機可以完全替代傳統(tǒng)計算機。（）答案：×（量子計算機在特定任務（如大數(shù)分解、量子模擬）上優(yōu)勢顯著，但在常規(guī)計算（如文字處理）中無優(yōu)勢，二者將長期共存）3.塑料在自然環(huán)境中完全降解需要約200-500年。（）答案：√（常見塑料如聚乙烯、聚丙烯的降解周期長達數(shù)百年，部分可降解塑料需特定工業(yè)堆肥條件）4.所有細菌都是有害的。（）答案：×（人體腸道中存在大量益生菌（如雙歧桿菌），幫助消化和免疫；部分細菌用于生產(chǎn)酸奶、抗生素）5.全球變暖會導致極端天氣事件（如暴雨、干旱）頻率增加。（）答案：√（溫室氣體增加使大氣能量更高，水循環(huán)加劇，極端天氣事件的強度和頻率均上升）6.5G通信的“低時延”特性主要依靠減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶鴶?shù)。（）答案：×（5G低時延主要通過邊緣計算（將服務器靠近終端）、更短的空口時延（1ms級）實現(xiàn)，與跳數(shù)無直接關系）7.轉(zhuǎn)基因作物的DNA中插入了其他物種的基因。（）答案：√（轉(zhuǎn)基因技術通過基因重組將外源基因（如抗蟲蛋白基因）轉(zhuǎn)入目標作物基因組）8.地震發(fā)生時，先感覺到上下顛簸（縱波），后感覺到左右搖晃（橫波）。（）答案：√（縱波（P波）傳播速度快（5-7km/s），橫波（S波）速度慢（3-5km/s），因此先感受到縱波）9.人工智能“深度學習”的核心是多層神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練。（）答案：√（深度學習通過多層（通常超過3層）神經(jīng)網(wǎng)絡提取數(shù)據(jù)的高層特征，區(qū)別于傳統(tǒng)淺層學習）10.所有恒星最終都會演化成黑洞。（）答案：×（恒星演化終點取決于質(zhì)量：小質(zhì)量恒星（如太陽）變?yōu)榘装?，中等質(zhì)量變?yōu)橹凶有?，只有質(zhì)量超過3倍太陽質(zhì)量（奧本海默極限）的恒星才可能形成黑洞）四、簡答題（每題6分，共30分）1.請解釋“碳中和”的定義，并列舉三種實現(xiàn)碳中和的關鍵技術。答案：碳中和指一定時間內(nèi)，某主體（國家、企業(yè)或個人）直接或間接產(chǎn)生的二氧化碳排放總量，通過植樹造林、碳捕集與封存（CCUS）、使用可再生能源等方式抵消，實現(xiàn)凈零排放。關鍵技術包括：①可再生能源（風電、光伏、氫能）替代化石能源；②碳捕集與封存（CCUS）技術，將工業(yè)排放的CO?捕獲并封存于地下；③生物質(zhì)能與碳捕集結(jié)合（BECCS），通過植物吸收CO?并封存；④能源互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)，提升可再生能源消納能力。2.簡述RNA疫苗（如新冠mRNA疫苗）的工作原理及其相比傳統(tǒng)疫苗的優(yōu)勢。答案：RNA疫苗將編碼病原體抗原（如新冠病毒刺突蛋白）的mRNA序列包裹在脂質(zhì)納米顆粒中，注入人體后，mRNA進入細胞，利用細胞的核糖體合成抗原蛋白。抗原被免疫系統(tǒng)識別后，激活B細胞產(chǎn)生抗體，同時激活T細胞形成長期免疫記憶。優(yōu)勢：①研發(fā)周期短（只需確定病原體抗原基因序列即可合成mRNA）；②無需培養(yǎng)病原體（避免生物安全風險）；③可快速針對變異株調(diào)整疫苗（修改mRNA序列即可）；④免疫應答更精準（直接激發(fā)體液免疫和細胞免疫）。3.說明“溫室效應”與“全球變暖”的聯(lián)系與區(qū)別。答案：聯(lián)系：溫室效應是全球變暖的重要機制。大氣中的溫室氣體（如CO?、CH?）吸收地面長波輻射，將熱量保留在大氣中，使地球表面溫度升高。人類活動（如化石燃料燃燒）增加了溫室氣體濃度，強化了自然溫室效應，導致全球變暖。區(qū)別：①溫室效應是自然現(xiàn)象（無溫室效應時地球平均溫度約-18℃，實際約15℃），而全球變暖是人為強化溫室效應的結(jié)果；②溫室效應涉及所有溫室氣體，全球變暖是長期（數(shù)十年以上）的平均氣溫上升趨勢；③溫室效應是過程，全球變暖是結(jié)果。4.為什么說“量子通信無法被竊聽”？其安全性的物理基礎是什么？答案：量子通信（如量子密鑰分發(fā)）的安全性基于量子力學的基本原理：①量子不可克隆定理：無法精確復制未知量子態(tài)，竊聽者試圖測量會破壞原始量子態(tài)；②量子測量的隨機性：合法通信雙方通過比較部分測量結(jié)果可檢測到竊聽（誤碼率異常升高）。以BB84協(xié)議為例，發(fā)送方隨機選擇偏振態(tài)（0°、90°、45°、135°）編碼密鑰，接收方隨機選擇測量基（直線/對角線）測量。若存在竊聽，竊聽者的測量會改變光子偏振態(tài)，導致接收方與發(fā)送方的匹配率下降，從而暴露竊聽行為。因此，量子通信的安全性由物理定律保障，而非計算復雜度。5.簡述“大陸漂移學說”的主要內(nèi)容及其被接受的關鍵證據(jù)。答案：大陸漂移學說由魏格納提出，認為約2億年前所有大陸是一個整體（泛大陸），隨后分裂并緩慢漂移至現(xiàn)在的位置。關鍵證據(jù)：①大陸輪廓吻合（如非洲西岸與南美洲東岸可拼接）；②古生物證據(jù)（相同的爬行動物化石（如中龍）出現(xiàn)在南美洲和非洲）；③地質(zhì)構(gòu)造連續(xù)（非洲南部與南美洲南部的古老山脈可連接）；④古氣候證據(jù)（熱帶植物化石出現(xiàn)在極地，極地冰川痕跡出現(xiàn)在熱帶）；⑤20世紀50年代后，海底擴張學說和板塊構(gòu)造理論的提出（如地磁場倒轉(zhuǎn)記錄、大洋中脊的發(fā)現(xiàn)）為大陸漂移提供了動力機制（地幔對流驅(qū)動板塊運動），使學說被廣泛接受。五、論述題（每題10分，共20分）1.結(jié)合當前科技發(fā)展，論述“人工智能與生物技術融合”的潛在應用及倫理挑戰(zhàn)。答案：潛在應用：①藥物研發(fā)：AI通過分析生物大數(shù)據(jù)（如蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、基因序列）預測藥物靶點，加速新藥篩選（如AlphaFold預測蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)，縮短抗體設計周期）；②精準醫(yī)療：AI結(jié)合基因組學、臨床數(shù)據(jù)構(gòu)建個性化治療方案（如癌癥靶向治療的AI輔助診斷）；③合成生物學：AI優(yōu)化基因編輯路徑（如CRISPR靶點選擇），設計人工生物系統(tǒng)（如生產(chǎn)生物燃料的工程菌株）；④農(nóng)業(yè)育種：AI分析作物表型與基因型關聯(lián)，加速抗逆、高產(chǎn)新品種培育。倫理挑戰(zhàn)：①數(shù)據(jù)隱私：生物數(shù)據(jù)（如基因組信息）涉及個人敏感信息，AI處理可能導致泄露或濫用；②技術濫用：合成生物學與AI結(jié)合可能被用于制造生物武器（如定制化病原體）；③“設計嬰兒”風險：AI輔助基因編輯（如胚胎篩選）可能引發(fā)“基因增強”爭議，威脅社會公平；④責任界定：AI決策（如醫(yī)療診斷）導致的錯誤，責任歸屬（開發(fā)者、使用者、算法）不明確；⑤生物多樣性影響：釋放基因編輯生物（如抗蟲作物）可能破壞