2025年科普知識競賽試題及參考答案一、單項選擇題（共20題，每題2分，共40分）1.2024年，中國“夸父一號”衛(wèi)星在太陽觀測中取得重大突破，其核心科學(xué)目標(biāo)不包括以下哪項？A.研究太陽磁場與太陽風(fēng)暴的關(guān)系B.探測太陽日冕物質(zhì)拋射（CME）的起源C.觀測太陽內(nèi)部核聚變反應(yīng)的具體過程D.分析太陽耀斑的能量釋放機制答案：C（太陽內(nèi)部核聚變反應(yīng)無法直接觀測，需通過理論模型推導(dǎo)）2.以下關(guān)于量子計算的描述，正確的是？A.量子比特（Qubit）只能處于0或1的確定狀態(tài)B.量子計算機的“量子糾纏”特性使其能實現(xiàn)超光速通信C.中國“九章三號”光量子計算機的算力已超越經(jīng)典計算機的指數(shù)級D.量子計算的核心挑戰(zhàn)是完全消除量子退相干現(xiàn)象答案：C（“九章三號”在高斯玻色采樣任務(wù)中實現(xiàn)了算力的指數(shù)級領(lǐng)先；量子比特可處于疊加態(tài)，量子糾纏不能用于超光速通信，退相干無法完全消除，只能抑制）3.2025年，科學(xué)家在火星烏托邦平原發(fā)現(xiàn)疑似“季節(jié)性鹵水”痕跡，其主要成分最可能是？A.氯化鈉水溶液B.高氯酸鹽水溶液C.硫酸鎂水溶液D.碳酸鉀水溶液答案：B（火星大氣中氯元素豐度較高，且高氯酸鹽可降低水的冰點，允許液態(tài)水在低溫下存在）4.關(guān)于可控核聚變，以下說法錯誤的是？A.國際熱核聚變實驗堆（ITER）的目標(biāo)是實現(xiàn)Q≥10（能量輸出/輸入比）B.中國“人造太陽”（EAST）已實現(xiàn)1.2億攝氏度等離子體運行403秒C.核聚變?nèi)剂现饕请碗?，其中氚在自然界中幾乎不存在D.核聚變反應(yīng)的產(chǎn)物是放射性極強的重金屬元素答案：D（核聚變產(chǎn)物主要是氦，放射性極低；核裂變產(chǎn)物才是重金屬）5.以下哪種技術(shù)不屬于“合成生物學(xué)”范疇？A.設(shè)計人工合成的大腸桿菌，用于生產(chǎn)生物燃料B.利用CRISPR-Cas9技術(shù)編輯人類胚胎基因C.構(gòu)建完全由人工堿基對（X-Y）組成的DNA分子D.開發(fā)基于蛋白質(zhì)自組裝的納米機器人答案：B（基因編輯屬于基因工程，合成生物學(xué)更側(cè)重從頭設(shè)計生物系統(tǒng)）6.2025年，我國首顆“碳衛(wèi)星”升級型號成功發(fā)射，其核心任務(wù)是？A.監(jiān)測全球大氣中二氧化碳、甲烷的濃度分布B.測量地表植被的光合作用效率C.分析海洋表層水溫與碳吸收的關(guān)系D.追蹤火山噴發(fā)釋放的溫室氣體答案：A（碳衛(wèi)星的主要功能是通過光譜分析反演大氣溫室氣體濃度）7.關(guān)于人工智能大模型，以下表述正確的是？A.大模型的“涌現(xiàn)能力”是指其能自主產(chǎn)生意識B.多模態(tài)大模型可同時處理文本、圖像、語音等多種數(shù)據(jù)C.大模型訓(xùn)練所需算力與參數(shù)數(shù)量呈線性關(guān)系D.大模型的“幻覺”問題已通過現(xiàn)有技術(shù)完全解決答案：B（多模態(tài)大模型支持跨模態(tài)數(shù)據(jù)處理；涌現(xiàn)能力指復(fù)雜任務(wù)中突然出現(xiàn)的能力，非意識；算力需求與參數(shù)數(shù)量呈超線性關(guān)系；幻覺問題仍未徹底解決）8.地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，“軟流層”位于？A.地殼與地幔之間B.上地幔頂部C.下地幔與外核之間D.外核與內(nèi)核之間答案：B（軟流層屬于上地幔頂部，是巖漿的主要發(fā)源地）9.以下哪種材料的“強度-密度比”最高？A.鈦合金B(yǎng).碳纖維復(fù)合材料C.超高強度鋼D.鋁鋰合金答案：B（碳纖維的比強度遠高于金屬材料）10.關(guān)于生物多樣性，以下說法錯誤的是？A.昆蟲是地球上物種最豐富的動物類群B.珊瑚礁的生物多樣性密度高于熱帶雨林C.基因多樣性是物種多樣性的基礎(chǔ)D.第六次生物大滅絕的主要驅(qū)動因素是小行星撞擊答案：D（第六次大滅絕主要由人類活動導(dǎo)致，如棲息地破壞、氣候變化）11.2025年，我國在量子通信領(lǐng)域的新突破是實現(xiàn)了“星地量子密鑰分發(fā)”的全天候運行，其關(guān)鍵技術(shù)是？A.抗干擾的量子糾纏光源B.適應(yīng)大氣湍流的光學(xué)對準(zhǔn)系統(tǒng)C.基于量子存儲的中繼技術(shù)D.超低溫量子芯片的地面部署答案：B（全天候運行需解決晝夜、晴雨等不同大氣條件下的光信號傳輸問題，核心是高精度光學(xué)對準(zhǔn)與補償）12.以下關(guān)于“溫室效應(yīng)”的描述，正確的是？A.只有二氧化碳會導(dǎo)致溫室效應(yīng)B.溫室效應(yīng)完全是人為造成的C.大氣中的溫室氣體主要吸收太陽的短波輻射D.金星的溫室效應(yīng)比地球強，主要因大氣中96%是二氧化碳答案：D（金星大氣CO?濃度極高，導(dǎo)致表面溫度超過460℃；甲烷、水蒸氣等也是溫室氣體；自然過程如火山噴發(fā)也會釋放溫室氣體；溫室氣體吸收的是地面反射的長波輻射）13.關(guān)于“鋰電池”的工作原理，以下說法錯誤的是？A.充電時，鋰離子從正極遷移到負(fù)極B.放電時，電子通過外電路從負(fù)極流向正極C.電解液的作用是傳遞鋰離子，同時傳遞電子D.固態(tài)電池用固體電解質(zhì)替代液態(tài)電解液，安全性更高答案：C（電解液僅傳遞鋰離子，電子通過外電路傳輸，否則會短路）14.以下哪種現(xiàn)象與“光的衍射”無關(guān)？A.泊松亮斑B.肥皂泡上的彩色條紋C.單縫實驗中出現(xiàn)的明暗相間條紋D.光學(xué)顯微鏡的分辨率極限答案：B（肥皂泡的彩色是光的干涉現(xiàn)象，衍射是光繞過障礙物的現(xiàn)象）15.2025年，科學(xué)家在深海熱泉口發(fā)現(xiàn)一種全新生物，其代謝類型最可能是？A.光能自養(yǎng)型B.化能自養(yǎng)型C.異養(yǎng)型D.兼性厭氧型答案：B（深海熱泉口無光照，生物通過氧化硫化氫等無機物獲取能量，屬于化能自養(yǎng)）16.關(guān)于“地震波”，以下說法正確的是？A.縱波（P波）只能在固體中傳播B.橫波（S波）的傳播速度比縱波快C.地震波在莫霍界面處速度突然增加D.面波（L波）是地震中破壞力最小的波答案：C（莫霍界面是地殼與地幔的分界面，地震波在此處速度顯著增加；縱波可在固、液、氣中傳播，橫波僅能在固體中傳播，且速度慢于縱波；面波是地表破壞的主要原因）17.以下哪種技術(shù)屬于“元宇宙”的核心支撐？A.腦機接口（BCI）B.4G通信C.傳統(tǒng)二維動畫D.單攝像頭成像答案：A（元宇宙需要高沉浸感交互，腦機接口可實現(xiàn)神經(jīng)信號直接交互；5G/6G、多攝像頭VR/AR、三維建模是核心技術(shù)）18.關(guān)于“RNA”的功能，以下描述錯誤的是？A.mRNA是遺傳信息的傳遞者B.tRNA負(fù)責(zé)運輸氨基酸到核糖體C.rRNA是核糖體的組成成分D.RNA病毒的遺傳物質(zhì)無法自我復(fù)制答案：D（RNA病毒如新冠病毒可通過RNA依賴的RNA聚合酶自我復(fù)制）19.2025年，我國某科研團隊研發(fā)出“室溫超導(dǎo)材料”，若驗證為真，其最直接的應(yīng)用是？A.制造更高效的火力發(fā)電廠B.實現(xiàn)無損耗的電力傳輸C.提升手機電池的容量D.降低汽車發(fā)動機的重量答案：B（超導(dǎo)的零電阻特性可實現(xiàn)電力傳輸零損耗；火力發(fā)電效率與超導(dǎo)無關(guān)，電池容量取決于儲能技術(shù)，發(fā)動機重量與材料強度相關(guān)）20.以下關(guān)于“宇宙膨脹”的描述，錯誤的是？A.哈勃定律表明星系離地球越遠，退行速度越快B.宇宙膨脹的加速現(xiàn)象由暗能量驅(qū)動C.宇宙膨脹意味著所有星系都在遠離銀河系D.宇宙微波背景輻射（CMB）是宇宙大爆炸的遺跡答案：C（本星系群內(nèi)的星系因引力作用可能相互靠近，如仙女座星系正朝向銀河系移動）二、填空題（共15題，每空2分，共30分）1.地球的年齡約為______億年（精確到小數(shù)點后一位）。答案：45.52.光速在真空中的精確值為______米/秒（保留整數(shù)）。答案：2997924583.元素周期表中，原子序數(shù)為118的元素是______（填元素符號）。答案：Og（?）4.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者是______和______（按姓氏首字母順序填寫）。答案：克里克（Crick）、沃森（Watson）5.5G通信的關(guān)鍵技術(shù)之一是______，其通過多個天線同時傳輸數(shù)據(jù)，提升容量。答案：MassiveMIMO（大規(guī)模多輸入多輸出）6.太陽的能量來源于______反應(yīng)，其核心溫度約為______攝氏度。答案：核聚變；1500萬7.地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)是______。答案：生物圈8.人工智能中的“深度學(xué)習(xí)”主要依賴______模型，其靈感來源于______。答案：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；生物神經(jīng)元9.2023年，我國科學(xué)家首次在月壤中發(fā)現(xiàn)______，為月球水來源提供了新證據(jù)。答案：天然玻璃珠中的水10.化學(xué)反應(yīng)中，“催化劑”的作用是降低______，但不改變______。答案：反應(yīng)活化能；反應(yīng)的吉布斯自由能變化（或反應(yīng)熱）11.地球大氣中，臭氧主要集中在______層，其作用是吸收______。答案：平流；紫外線（或短波紫外線/UV-B）12.基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9中的“Cas9”是一種______酶。答案：核酸內(nèi)切（或DNA切割）13.太陽系中，體積最大的行星是______，擁有最顯著行星環(huán)的是______。答案：木星；土星14.計算機的“馮·諾依曼結(jié)構(gòu)”核心是______和______存儲程序。答案：中央處理器（CPU）；內(nèi)存（或存儲器）15.2025年，我國“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝下潛至______米深度，發(fā)現(xiàn)了新的深淵生物群落。答案：11000（或11034，接近即可）三、判斷題（共10題，每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）1.黑洞的事件視界是光線無法逃逸的邊界，因此黑洞內(nèi)部的信息永遠無法被外界觀測到。（）答案：×（根據(jù)霍金輻射理論，黑洞會通過量子效應(yīng)釋放能量，間接傳遞信息）2.光年是時間單位，用于衡量宇宙中天體的年齡。（）答案：×（光年是距離單位，1光年≈9.46萬億千米）3.所有病毒都由蛋白質(zhì)外殼和內(nèi)部的DNA組成。（）答案：×（部分病毒（如HIV、新冠病毒）的遺傳物質(zhì)是RNA）4.人工智能大模型的“參數(shù)量”越大，其解決實際問題的能力一定越強。（）答案：×（參數(shù)量需與數(shù)據(jù)質(zhì)量、任務(wù)適配性結(jié)合，過大可能導(dǎo)致過擬合或資源浪費）5.塑料在自然環(huán)境中完全降解需要數(shù)百年，而“可降解塑料”可在1年內(nèi)完全分解為水和二氧化碳。（）答案：×（可降解塑料的降解時間因類型和環(huán)境而異，部分需在工業(yè)堆肥條件下數(shù)月分解，自然環(huán)境中仍可能需要數(shù)年）6.地球的地磁場主要由地核的液態(tài)鐵鎳流動產(chǎn)生。（）答案：√（地核的“發(fā)電機效應(yīng)”是地磁場的主要來源）7.植物的“光合作用”只在白天進行，“呼吸作用”只在夜間進行。（）答案：×（呼吸作用是生命活動，晝夜持續(xù)；光合作用需光照，主要在白天）8.量子計算機可以完全替代經(jīng)典計算機，因為其算力更強。（）答案：×（量子計算機在特定問題（如大數(shù)分解）上有優(yōu)勢，但經(jīng)典計算機在常規(guī)計算中仍不可替代）9.全球變暖會導(dǎo)致海平面上升，主要原因是冰川融化，而海水熱膨脹的影響可忽略。（）答案：×（海水熱膨脹是海平面上升的主要貢獻之一，約占當(dāng)前總上升量的1/3）10.區(qū)塊鏈技術(shù)的“去中心化”意味著完全沒有管理機構(gòu)，所有節(jié)點權(quán)力均等。（）答案：×（部分聯(lián)盟鏈或許可鏈仍有管理機構(gòu)，完全去中心化的公鏈（如比特幣）節(jié)點權(quán)力也因算力差異而不均等）四、簡答題（共5題，每題6分，共30分）1.為什么天空在白天是藍色的，而日出/日落時是紅色的？答案：這是光的散射現(xiàn)象。白天，太陽光中的短波光（藍、紫）被大氣分子（主要是氮氣、氧氣）發(fā)生瑞利散射，散射光強與波長的四次方成反比，因此藍光更容易被散射到各個方向，使天空呈現(xiàn)藍色。日出/日落時，太陽高度低，光線需穿過更厚的大氣層，短波光被大量散射，而長波光（紅、橙）穿透力更強，最終到達人眼，因此天空呈現(xiàn)紅色。2.簡述“溫室效應(yīng)”的作用機制，并說明其與“全球變暖”的關(guān)系。答案：溫室效應(yīng)的機制：太陽短波輻射（可見光）可穿透大氣到達地面，地面吸收后以長波輻射（紅外線）形式反射回太空；大氣中的溫室氣體（如CO?、CH?、H?O）能吸收長波輻射，將部分能量重新輻射回地面，使地表溫度升高。關(guān)系：自然溫室效應(yīng)是維持地球適宜溫度（約15℃）的必要條件；但人類活動（如化石燃料燃燒、森林砍伐）導(dǎo)致溫室氣體濃度劇增，增強了溫室效應(yīng)，引發(fā)全球變暖（平均氣溫上升）及一系列氣候問題（如極端天氣、冰川融化）。3.區(qū)塊鏈技術(shù)的核心特征有哪些？舉例說明其在實際中的應(yīng)用。答案：核心特征：①去中心化：無單一中心節(jié)點，數(shù)據(jù)分布存儲；②不可篡改：通過哈希算法和共識機制（如PoW、PoS）確保數(shù)據(jù)一旦記錄無法修改；③可追溯：所有交易記錄按時間順序形成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，可全程追蹤；④透明性：公開賬本，授權(quán)節(jié)點可查看數(shù)據(jù)。應(yīng)用示例：數(shù)字貨幣（如比特幣）、供應(yīng)鏈管理（如藥品溯源，通過區(qū)塊鏈記錄生產(chǎn)、運輸、銷售全流程）、版權(quán)保護（藝術(shù)家可通過區(qū)塊鏈登記作品，確認(rèn)原創(chuàng)性）。4.鋰電池為什么能多次充放電？簡述其工作原理。答案：鋰電池的充放電基于鋰離子在正負(fù)極間的可逆移動。充電時：外部電源提供能量，鋰離子從正極（如鋰鈷氧化物）脫嵌，通過電解液遷移到負(fù)極（如石墨），嵌入其層狀結(jié)構(gòu)中，同時電子通過外電路從正極流向負(fù)極，完成能量存儲。放電時：鋰離子從負(fù)極脫嵌，通過電解液回到正極，電子通過外電路從負(fù)極流向正極（形成電流），釋放能量。由于鋰離子的脫嵌和嵌入是可逆過程，因此鋰電池可多次充放電（循環(huán)使用）。5.光合作用分為哪兩個階段？各階段的主要產(chǎn)物和發(fā)生場所是什么？答案：光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)（卡爾文循環(huán)）兩個階段。光反應(yīng)：發(fā)生在葉綠體類囊體膜上，依賴光能。主要過程是水的光解（產(chǎn)生O?）、ADP和Pi合成ATP（能量轉(zhuǎn)換）、NADP?還原為NADPH（還原力）。產(chǎn)物為O?、ATP、NADPH。暗反應(yīng)：發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，不直接依賴光（但需光反應(yīng)提供的ATP和NADPH）。主要過程是CO?的固定（與RuBP結(jié)合生成C3）、C3的還原（利用ATP和NADPH生成葡萄糖等有機物）、RuBP的再生。產(chǎn)物為葡萄糖（或糖類）、ADP、Pi、NADP?。五、論述題（共3題，每題10分，共30分）1.結(jié)合當(dāng)前科技進展，論述“碳中和”目標(biāo)的實現(xiàn)路徑及關(guān)鍵技術(shù)。答案：“碳中和”指通過人為措施使排放的CO?總量與吸收/封存的CO?總量相等。實現(xiàn)路徑包括：（1）能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型：減少化石能源依賴，發(fā)展可再生能源（如風(fēng)電、光伏、水電）和核能。關(guān)鍵技術(shù)：高效太陽能電池（如鈣鈦礦電池）、大容量儲能（如液流電池、氫儲能）、智能電網(wǎng)（提升可再生能源消納能力）。（2）工業(yè)與交通減排：工業(yè)領(lǐng)域推廣低碳工藝（如電爐煉鋼替代高爐）、碳捕集與封存（CCUS）技術(shù)（捕獲工業(yè)排放的CO?并封存于地下）；交通領(lǐng)域普及電動汽車（鋰電池/氫燃料電池）、推廣生物燃料（如可持續(xù)航空燃料SAF）。（3）生態(tài)碳匯增強：保護和恢復(fù)森林、濕地、海洋等生態(tài)系統(tǒng)（如紅樹林修復(fù)），利用植被光合作用吸收CO?。技術(shù)支撐：衛(wèi)星遙感監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)碳儲量、人工林優(yōu)化種植（選擇高固碳樹種）。（4）生活方式變革：鼓勵節(jié)能建筑（被動式超低能耗建筑）、綠色出行（公共交通、共享單車）、減少食物浪費（降低農(nóng)業(yè)碳排放）。關(guān)鍵技術(shù)瓶頸：CCUS的成本與大規(guī)模應(yīng)用、儲能技術(shù)的能量密度與安全性、負(fù)排放技術(shù)（如直接空氣捕集DAC）的經(jīng)濟性、生態(tài)碳匯的精確計量與交易機制。2.量子計算與經(jīng)典計算的本質(zhì)區(qū)別是什么？舉例說明量子計算可能帶來的顛覆性應(yīng)用。答案：本質(zhì)區(qū)別：（1）信息載體：經(jīng)典計算用比特（0或1），量子計算用量子比特（Qubit），可處于0、1的疊加態(tài)（如α|0?+β|1?，α2+β2=1），支持并行計算。（2）計算原理：經(jīng)典計算基于布爾邏輯門（與、或、非），量子計算基于量子邏輯門（如哈達瑪門、泡利門），利用量子糾纏（多Qubit狀態(tài)關(guān)聯(lián)）和量子疊加實現(xiàn)指數(shù)級算力增長。（3）適用問題：經(jīng)典計算在確定性、邏輯性任務(wù)（如文字處理）中高效；量子計算在復(fù)雜系統(tǒng)模擬（如分子結(jié)構(gòu)）、大數(shù)分解（如RSA加密破解）、優(yōu)化問題（如物流路徑規(guī)劃）中具有優(yōu)勢。顛覆性應(yīng)用示例：（1）藥物研發(fā)：量子計算機可模擬蛋白質(zhì)折疊和藥物分子與靶點的相互作用，加速新藥篩選（如新冠病毒藥物設(shè)計）。（2）密碼學(xué)：量子計算機可通過肖爾算法（Shor'sAlgorithm）破解RSA加密（基于大數(shù)分解），推動后量子密碼（如格密碼）的發(fā)展。（3）氣候建模：精確模擬大氣和海洋的復(fù)雜相互作用，提升天氣預(yù)報和氣候變化預(yù)測的準(zhǔn)確性。（4）人工智能：優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練（如量子機器學(xué)習(xí)），解決高維數(shù)據(jù)的