2025年中小學(xué)生科普知識(shí)競(jìng)賽題庫(kù)及答案一、宇宙與航天——從地球到深空的科學(xué)之旅1.（單選）2024年3月，中國(guó)“鵲橋二號(hào)”中繼星率先進(jìn)入的軌道類型是A.地球靜止軌道B.繞月大橢圓凍結(jié)軌道C.太陽(yáng)同步軌道D.地月L2暈軌道答案：B解析：鵲橋二號(hào)使命軌道為繞月大橢圓凍結(jié)軌道，近月點(diǎn)200km、遠(yuǎn)月點(diǎn)16000km，可長(zhǎng)期覆蓋月球背面。2.（單選）“詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡”主鏡整體鍍金的主要目的是A.降低反射率減少雜散光B.增強(qiáng)紅外反射效率C.防止鏡面氧化D.減輕鏡體質(zhì)量答案：B解析：金在紅外波段反射率>98%，遠(yuǎn)優(yōu)于鋁或銀，是紅外天文觀測(cè)的最佳鍍層材料。3.（單選）若航天員在400km高度的空間站丟失一只扳手，忽略殘余大氣阻力，扳手繞地球一圈的理論周期約為A.45minB.90minC.180minD.540min答案：B解析：由開(kāi)普勒第三定律，T=2π√(a3/GM)，a≈R地+400km，計(jì)算得T≈92min，最接近90min。4.（判斷）月壤中“氦3”含量高于地球，是因?yàn)樵虑驔](méi)有磁場(chǎng)與大氣，太陽(yáng)風(fēng)直接注入。答案：正確解析：太陽(yáng)風(fēng)攜帶的He3在月表富集，地球磁場(chǎng)與大氣使其無(wú)法到達(dá)地表。5.（填空）2025年計(jì)劃發(fā)射的“天問(wèn)三號(hào)”火星采樣返回任務(wù)，擬利用_______星作為通信中繼，實(shí)現(xiàn)火星—地球間2倍數(shù)據(jù)率提升。答案：火衛(wèi)一（福波斯）解析：探測(cè)器將先行進(jìn)入福波斯軌道，利用其近火優(yōu)勢(shì)建立高帶寬中繼鏈路。6.（簡(jiǎn)答）為什么火箭發(fā)射時(shí)常在箭體上涂一層厚厚的“隔熱膩?zhàn)印?？答案：火箭穿越大氣層時(shí)，氣動(dòng)加熱使箭體表面溫度飆升；隔熱膩?zhàn)訛檩p質(zhì)多孔復(fù)合材料，可犧牲性燒蝕帶走熱量，阻止高溫傳入貯箱，避免液氫液氧超壓爆炸。7.（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）請(qǐng)用家用微波爐與巧克力條設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)出光速的近似值，并給出推導(dǎo)公式。答案：步驟①取出轉(zhuǎn)盤，鋪巧克力條；②微波加熱20s，出現(xiàn)熔點(diǎn)斑紋；③測(cè)相鄰熔點(diǎn)距離d≈6cm；④微波爐頻率f≈2.45GHz；⑤光速c=2df，計(jì)算得c≈2×0.06m×2.45×10?Hz≈2.94×10?m/s，誤差<5%。8.（連線）將左側(cè)天文現(xiàn)象與右側(cè)產(chǎn)生機(jī)理連線A.土星環(huán)縫隙多——1.衛(wèi)星共振清掃B.木星大紅斑——2.高壓風(fēng)暴渦旋C.海王星大暗斑——3.甲烷云層渦旋D.金星逆向自轉(zhuǎn)——4.潮汐鎖定+巨大撞擊答案：A1，B2，C3，D49.（計(jì)算）若一顆近地小行星直徑100m、密度3g/cm3、速度20km/s，其動(dòng)能相當(dāng)于多少噸TNT？（1噸TNT=4.184×10?J）答案：質(zhì)量m=4/3πr3ρ≈1.57×10?kg；Ek=?mv2≈3.14×101?J；折合TNT≈7.5×10?t=7500萬(wàn)噸。10.（綜合探究）閱讀材料：2024年聯(lián)合國(guó)通過(guò)《月球透明活動(dòng)公約》，要求各國(guó)公開(kāi)月面活動(dòng)坐標(biāo)。請(qǐng)結(jié)合“地月空間交通”概念，提出兩條避免探測(cè)器相撞的技術(shù)措施，并說(shuō)明可行性。答案：①建立地月空間“廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視”（ADSBL）衛(wèi)星網(wǎng)，利用小型S波段信標(biāo)實(shí)時(shí)播發(fā)軌道根數(shù)，誤差<100m；②在月面著陸器頂部安裝“全向貓眼”后向反射器，地球站進(jìn)行激光測(cè)距，實(shí)現(xiàn)亞米級(jí)位置更新；兩方案均基于成熟航天電子技術(shù)，功耗<5W，適合月面惡劣環(huán)境。二、地球與環(huán)境——守護(hù)藍(lán)色星球的科學(xué)方案11.（單選）2025年起，全國(guó)將推行“碳足跡標(biāo)簽”制度，下列哪種生活行為的碳排放因子最大？A.一次性塑料瓶飲料B.純棉T恤C.電動(dòng)自行車充電1kWhD.手機(jī)云端存儲(chǔ)1GB數(shù)據(jù)答案：A解析：PET瓶全生命周期排放約0.35kgCO?/瓶，遠(yuǎn)高于其余選項(xiàng)。12.（單選）“南極臭氧洞”通常最先出現(xiàn)在A.9月B.12月C.3月D.6月答案：A解析：南半球春季（9月）太陽(yáng)輻射重新返回極區(qū)，催化ClOx循環(huán)，臭氧破壞最顯著。13.（單選）我國(guó)“無(wú)廢城市”評(píng)價(jià)指標(biāo)中，2025年目標(biāo)“一般工業(yè)固廢綜合利用率”需達(dá)到A.≥60%B.≥73%C.≥85%D.≥95%答案：B解析：生態(tài)環(huán)境部《無(wú)廢建設(shè)指標(biāo)》明確2025年≥73%。14.（判斷）“藍(lán)碳”是指海洋生態(tài)系統(tǒng)捕獲的碳，紅樹(shù)林、鹽沼、海草床被稱為三大藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)。答案：正確15.（填空）2024年，我國(guó)首座“二氧化碳跨臨界直冷”制冰系統(tǒng)在國(guó)家速滑館運(yùn)行，其冷凝溫度控制在_______℃左右，以實(shí)現(xiàn)能效比COP>6。答案：31解析：跨臨界循環(huán)中，CO?在31℃進(jìn)入氣體冷卻器，放熱后用于冰面加熱。16.（簡(jiǎn)答）說(shuō)明“城市熱島”導(dǎo)致暴雨強(qiáng)度增大的物理機(jī)制。答案：城市下墊面高蓄熱、低反照率，日間儲(chǔ)存大量顯熱；夜間長(zhǎng)波輻射冷卻慢，近地面氣溫高→空氣上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)；同時(shí)城市氣溶膠提供云凝結(jié)核，云滴數(shù)濃度增大但平均半徑減小，抑制碰并，延長(zhǎng)云壽命；最終抬升凝結(jié)高度降低，短時(shí)強(qiáng)降水概率提高。17.（計(jì)算）某小學(xué)每日午餐剩余飯菜120kg，經(jīng)測(cè)算含水率70%，干基碳含量45%，若全部厭氧發(fā)酵，理論上可產(chǎn)甲烷多少m3？（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1kgCH?體積1.4m3，產(chǎn)率0.3m3CH?/kgVS）答案：干物質(zhì)=120×0.3=36kg；揮發(fā)性固體VS≈0.8×36=28.8kg；甲烷體積=28.8×0.3=8.64m3。18.（連線）將左側(cè)污染過(guò)程與右側(cè)主要二次產(chǎn)物連線A.光化學(xué)煙霧——1.O?+PANB.酸雨——2.H?SO?+HNO?C.灰霾——3.(NH?)?SO?+二次有機(jī)氣溶膠答案：A1，B2，C319.（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）利用舊手機(jī)、透明塑料盒與免費(fèi)App“SensorLog”，設(shè)計(jì)一套“校園PM2.5速測(cè)儀”，說(shuō)明標(biāo)定方法。答案：步驟①拆機(jī)取光散射粉塵傳感器（Plantower系列）接入Arduino；②采集PM2.5電壓信號(hào)，與官方站點(diǎn)同步線性回歸，得轉(zhuǎn)換系數(shù)k、b；③將系統(tǒng)放入塑料盒防雨，置于走廊背陰處，連續(xù)采樣1周；④與參考儀器比對(duì)，R2≥0.85即標(biāo)定完成，成本<80元。20.（綜合探究）閱讀材料：2025年夏季，北極圈出現(xiàn)38℃高溫。請(qǐng)從“極地放大”角度，用能量平衡方程說(shuō)明北極升溫速率是全球平均的2–4倍的原因，并給出兩條正反饋機(jī)制。答案：北極放大主因是冰—反照率反饋與溫度—水汽反饋。能量平衡：ΔT=ΔF/(λ??λ?)，其中λ?為反饋參數(shù)。海冰減少→表面反照率α下降→吸收短波輻射ΔF↑；溫度升高→大氣水汽含量↑→水汽溫室效應(yīng)增強(qiáng)→長(zhǎng)波輻射回送表面，λ?負(fù)值更大，分母減小，ΔT顯著放大。三、生命與科技——解碼基因與智能未來(lái)21.（單選）2024年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予“microRNA”發(fā)現(xiàn)者，其長(zhǎng)度約為A.8–12ntB.18–25ntC.50–70ntD.100–150nt答案：B22.（單選）CRISPRCas9系統(tǒng)中，引導(dǎo)RNA與PAM序列的關(guān)系是A.引導(dǎo)RNA直接識(shí)別PAMB.Cas蛋白識(shí)別PAM后解旋DNA，再由引導(dǎo)RNA配對(duì)C.PAM位于引導(dǎo)RNA5′端D.PAM序列被Cas蛋白切除答案：B23.（單選）2025年，我國(guó)允許上市銷售的“植物工廠”生菜，其光合光子通量密度PPFD通?？刂圃贏.50μmol/m2/sB.200μmol/m2/sC.800μmol/m2/sD.2000μmol/m2/s答案：C解析：生菜光飽和點(diǎn)約600–900μmol/m2/s，過(guò)高導(dǎo)致光抑制。24.（判斷）“腦機(jī)接口”中，運(yùn)動(dòng)想象產(chǎn)生的腦電特征頻率主要集中在0.5–4Hz的δ波段。答案：錯(cuò)誤解析：運(yùn)動(dòng)想象以μ節(jié)律（8–13Hz）和β節(jié)律（18–25Hz）為主。25.（填空）2024年，我國(guó)科學(xué)家利用“相分離”技術(shù)，首次在體外重構(gòu)了_______細(xì)胞的“核仁”結(jié)構(gòu)，為核糖體生成研究提供模型。答案：擬胚26.（簡(jiǎn)答）說(shuō)明mRNA疫苗在–70℃保存的化學(xué)本質(zhì)原因。答案：mRNA為單鏈多陰離子，易形成核糖2′OH親核攻擊磷酸二酯鍵，導(dǎo)致水解；低溫降低分子動(dòng)能，抑制水分子取向排列與OH?濃度，顯著減緩酯鍵斷裂速率；同時(shí)脂質(zhì)體膜在低溫呈凝膠相，減少融合泄漏。27.（計(jì)算）某基因編輯公司宣稱其堿基編輯器ABE8e的脫靶率<0.1%，若人類基因組大小3.2Gb，目標(biāo)窗口A·T→G·C，理論上潛在脫靶位點(diǎn)約多少個(gè)？答案：人類基因組A·T占比≈58%，即1.86Gb；ABE8e識(shí)別NGGPAM，約1/16位點(diǎn)，潛在脫靶≈1.86×10?×1/16≈1.2×10?個(gè)位點(diǎn)；按0.1%計(jì)，實(shí)際脫靶≈1.2×10?個(gè)。28.（連線）將左側(cè)生物技術(shù)與右側(cè)應(yīng)用連線A.DNA條形碼——1.物種快速鑒定B.誘導(dǎo)多能干細(xì)胞——2.帕金森病細(xì)胞移植C.光遺傳學(xué)——3.毫秒級(jí)神經(jīng)元控制答案：A1，B2，C329.（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）僅用家用酵母、雙氧水與熒光素鈉，設(shè)計(jì)“發(fā)光酵母”實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證活性氧(ROS)產(chǎn)生。答案：步驟①酵母活化后分兩組，實(shí)驗(yàn)組加0.1%H?O?；②加入0.1mmol/L熒光素鈉，暗處?kù)o置5min；③紫外手電照射，實(shí)驗(yàn)組發(fā)出黃綠光，對(duì)照組幾乎無(wú)光；④熒光強(qiáng)度與ROS濃度成正比，可半定量比較。30.（綜合探究）閱讀材料：2025年，某中學(xué)用AI模型AlphaFold3預(yù)測(cè)未知蛋白結(jié)構(gòu)，獲得iGEM金獎(jiǎng)。請(qǐng)指出AlphaFold3相比前代的兩項(xiàng)關(guān)鍵改進(jìn)，并討論AI預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)仍需實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的生物學(xué)原因。答案：改進(jìn)①引入“配對(duì)多序列比對(duì)”與“擴(kuò)散去噪”模塊，提升復(fù)合物界面精度；②加入核酸、離子、配體共同訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)全分子組裝預(yù)測(cè)。仍需實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證原因：AI預(yù)測(cè)為能量最低構(gòu)象，真實(shí)蛋白存在動(dòng)態(tài)構(gòu)象系綜；翻譯后修飾、溶液條件、分子擁擠效應(yīng)可改變結(jié)構(gòu)；功能位點(diǎn)微異構(gòu)決定催化活性，實(shí)驗(yàn)可捕捉瞬態(tài)。四、物質(zhì)與能源——微觀世界到綠色動(dòng)力31.（單選）2024年，我國(guó)商用“鈉離子電池”能量密度首次突破A.75Wh/kgB.145Wh/kgC.220Wh/kgD.350Wh/kg答案：B32.（單選）“鈣鈦礦”太陽(yáng)能電池中，A位常用甲脒離子，其化學(xué)式為A.CH?NH??B.HC(NH?)??C.Cs?D.Rb?答案：B33.（單選）量子點(diǎn)LED發(fā)光波長(zhǎng)主要由什么決定？A.量子點(diǎn)帶隙B.電極功函數(shù)C.電子遷移率D.襯底晶格常數(shù)答案：A34.（判斷）氫燃料電池中，質(zhì)子交換膜兩側(cè)鉑載量相同才能防止反極。答案：錯(cuò)誤解析：陽(yáng)極氫氧化過(guò)電位遠(yuǎn)小于陰極氧還原，陰極鉑載量通常高3–5倍。35.（填空）2025年，上海光源“線站”利用_______散射技術(shù)，解析出鋰電池固態(tài)電解質(zhì)界面（SEI）納米級(jí)成分分布。答案：同步輻射軟X射線共振非彈性36.（簡(jiǎn)答）解釋“拓?fù)浣^緣體”表面態(tài)為何不受非磁性雜質(zhì)背散射。答案：表面態(tài)具有自旋—?jiǎng)恿挎i定，電子自旋垂直于動(dòng)量且手性固定；非磁性雜質(zhì)不改變自旋，180°背散射需要翻轉(zhuǎn)自旋，被時(shí)間反演對(duì)稱性禁止；因此電子只能沿原方向傳播，實(shí)現(xiàn)無(wú)耗散輸運(yùn)。37.（計(jì)算）一塊鈣鈦礦電池在AM1.5G光照下，開(kāi)路電壓1.2V，短路電流24mA/cm2，填充因子80%，其理論轉(zhuǎn)換效率為多少？答案：Pin≈100mW/cm2；Pout=1.2V×24mA×0.8=23.04mW；η=23.04%。38.（連線）將左側(cè)材料與右側(cè)特性連線A.石墨烯——1.超高載流子遷移率B.氮化硼——2.絕緣二維寬帶隙C.二硫化鉬——3.直接帶隙單層發(fā)光答案：A1，B2，C339.（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）用廚房明礬、食用堿與紫甘藍(lán)汁，設(shè)計(jì)“酸堿驅(qū)動(dòng)熒光水凝膠”實(shí)驗(yàn)，寫出化學(xué)反應(yīng)式。答案：步驟①明礬KAl(SO?)?與食用堿NaHCO?反應(yīng)生成Al(OH)?凝膠；②紫甘藍(lán)花青素在pH5–8可逆變色；③加入少量熒光素鈉，Al(OH)?網(wǎng)絡(luò)吸附形成氫鍵，紫外燈下顯綠色熒光；反應(yīng)式：Al3?+3HCO??→Al(OH)?↓+3CO?↑。40.（綜合探究）閱讀材料：2025年，全球首座“釷基熔鹽堆”在甘肅武威并網(wǎng)。相比傳