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年國際天文學(xué)聯(lián)合會（IAU）確認的最新系外行星探測技術(shù)中，通過分析恒星光譜中吸收線周期性位移來判斷行星存在的方法被稱為？A.凌日法B.徑向速度法C.直接成像法D.微引力透鏡法答案：B2.以下哪種生物結(jié)構(gòu)的主要功能是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能？A.線粒體B.高爾基體C.葉綠體D.核糖體答案：C3.量子通信的核心原理是利用量子力學(xué)的哪種特性實現(xiàn)絕對安全的信息傳輸？A.量子疊加B.量子糾纏C.量子隧穿D.量子退相干答案：B4.2023年新發(fā)現(xiàn)的“室溫超導(dǎo)材料”LK-99，其理論上的超導(dǎo)機制與傳統(tǒng)超導(dǎo)材料的最大區(qū)別在于？A.基于BCS理論的電子-聲子耦合B.由銅氧化物層狀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)C.可能涉及量子自旋液體狀態(tài)D.通過鉛磷灰石結(jié)構(gòu)中的缺陷誘導(dǎo)超導(dǎo)答案：D5.下列關(guān)于CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)的描述，錯誤的是？A.Cas9蛋白負責(zé)切割DNA雙鏈B.sgRNA（單鏈向?qū)NA）用于定位靶標基因C.只能在原核生物中進行基因編輯D.可用于治療遺傳性疾病答案：C6.2025年全球氣候模型預(yù)測中，“氣候敏感度”指的是？A.大氣中CO?濃度翻倍時全球平均氣溫的變化值B.某一地區(qū)對極端天氣的響應(yīng)速度C.海洋吸收CO?的最大能力D.冰川融化速率與溫度升高的線性關(guān)系答案：A7.人工智能領(lǐng)域中，“生成對抗網(wǎng)絡(luò)（GAN）”的核心設(shè)計是？A.通過兩個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（生成器與判別器）相互博弈提升生成質(zhì)量B.利用強化學(xué)習(xí)優(yōu)化模型參數(shù)C.基于Transformer架構(gòu)的自注意力機制D.模仿人類大腦的神經(jīng)突觸連接答案：A8.下列關(guān)于暗物質(zhì)的描述，正確的是？A.暗物質(zhì)可以通過望遠鏡直接觀測B.暗物質(zhì)參與電磁相互作用C.暗物質(zhì)占宇宙質(zhì)能總量約27%D.暗物質(zhì)由已知的重子物質(zhì)構(gòu)成答案：C9.2024年發(fā)射的“嫦娥七號”探測器主要科學(xué)目標是？A.月面采樣返回B.月球南極永久陰影區(qū)水冰探測C.建立月球基地雛形D.探測月球內(nèi)部地質(zhì)結(jié)構(gòu)答案：B10.下列化學(xué)反應(yīng)中，屬于吸熱反應(yīng)的是？A.燃燒木炭B.酸堿中和C.電解水D.金屬鈉與水反應(yīng)答案：C11.生物體內(nèi)“中心法則”的完整流程是？A.DNA→RNA→蛋白質(zhì)B.RNA→DNA→蛋白質(zhì)C.DNA→蛋白質(zhì)→RNAD.蛋白質(zhì)→RNA→DNA答案：A12.5G通信技術(shù)相比4G，關(guān)鍵技術(shù)突破不包括？A.毫米波頻段應(yīng)用B.大規(guī)模MIMO天線C.全雙工技術(shù)D.電路交換技術(shù)答案：D13.下列關(guān)于塑料降解的描述，正確的是？A.普通聚乙烯塑料在自然環(huán)境中需100-200年降解B.光降解塑料可在陽光下完全分解為水和CO?C.生物降解塑料的降解速率與溫度無關(guān)D.海洋中塑料降解的主要驅(qū)動力是紫外線輻射答案：A14.2025年投入使用的“人造太陽”（可控核聚變裝置）采用的主流約束方式是？A.磁約束（托卡馬克）B.慣性約束（激光聚爆）C.引力約束（恒星自然狀態(tài)）D.電場約束（離子阱）答案：A15.下列關(guān)于腦機接口（BCI）的描述，錯誤的是？A.侵入式BCI需植入顱內(nèi)電極B.非侵入式BCI通過頭皮腦電信號采集C.BCI已實現(xiàn)癱瘓患者用意識控制機械臂D.目前BCI技術(shù)無法讀取復(fù)雜情緒信號答案：D二、判斷題（每題1分，共10分）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）2.人類基因組計劃于2003年完成全部30億個堿基對的測序。（）答案：√3.地球上的氧氣主要來自森林，其次是海洋藻類。（）答案：×（海洋藻類貢獻了約70%的地球氧氣）4.聲音在真空中的傳播速度為340m/s。（）答案：×（真空不能傳聲）5.所有病毒都必須寄生在活細胞內(nèi)才能復(fù)制。（）答案：√6.鋰電池的“比能量”指單位質(zhì)量電池能存儲的電能。（）答案：√7.塑料的主要成分是高分子聚合物，如聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）。（）答案：√8.火山噴發(fā)只會對環(huán)境造成破壞，沒有任何益處。（）答案：×（火山灰可肥沃土壤，火山活動有助于地球內(nèi)部熱量釋放）9.人工智能中的“深度學(xué)習(xí)”必須依賴大量標注數(shù)據(jù)。（）答案：√10.地球的地核主要由鐵和鎳組成，外核呈液態(tài)，內(nèi)核呈固態(tài)。（）答案：√三、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述量子糾纏的定義及其在實際中的應(yīng)用。答案：量子糾纏是指兩個或多個量子系統(tǒng)之間存在的非局域關(guān)聯(lián)現(xiàn)象，即使它們在空間上分離，一個系統(tǒng)的狀態(tài)變化會瞬間影響另一個系統(tǒng)的狀態(tài)（遵循量子力學(xué)規(guī)律）。實際應(yīng)用包括量子通信（量子密鑰分發(fā)）、量子計算（利用糾纏態(tài)實現(xiàn)并行計算）、量子精密測量（提高測量精度）等。2.說明CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)的基本步驟。答案：步驟包括：①設(shè)計與靶標基因互補的單鏈向?qū)NA（sgRNA）；②sgRNA與Cas9蛋白結(jié)合形成復(fù)合體；③復(fù)合體通過sgRNA的引導(dǎo)定位到靶標DNA序列；④Cas9蛋白切割靶標DNA雙鏈，形成雙鏈斷裂（DSB）；⑤細胞通過非同源末端連接（NHEJ）或同源重組（HDR）修復(fù)斷裂，實現(xiàn)基因敲除或精確編輯。3.解釋“溫室效應(yīng)”的形成機制及主要溫室氣體。答案：溫室效應(yīng)是指大氣中的溫室氣體吸收地面長波輻射并重新輻射回地面，使地球表面溫度升高的現(xiàn)象。主要過程：太陽短波輻射穿過大氣到達地面，地面吸收后以長波輻射形式反射回太空，部分長波輻射被溫室氣體（如CO?、CH?、N?O、氟利昂等）吸收并再次輻射向地面，導(dǎo)致熱量滯留。主要溫室氣體包括二氧化碳（最主要）、甲烷、一氧化二氮、臭氧、氟氯烴等。4.簡述5G通信的“低時延”特性對哪些領(lǐng)域有關(guān)鍵影響，并舉例說明。答案：低時延（典型值1ms）是5G的核心特性之一，對以下領(lǐng)域至關(guān)重要：①自動駕駛：車輛需實時接收路況信息并作出反應(yīng)，低時延可避免事故；②遠程醫(yī)療：手術(shù)機器人需同步醫(yī)生操作，延遲過大會導(dǎo)致操作誤差；③工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：工廠設(shè)備間的實時協(xié)同控制（如精密裝配線）；④虛擬現(xiàn)實（VR）：減少眩暈感，提升沉浸體驗。5.說明“碳達峰”與“碳中和”的區(qū)別，并列舉兩種實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵技術(shù)。答案：碳達峰指某一時刻二氧化碳排放量達到歷史最高值，之后逐步下降；碳中和指一定時間內(nèi)人為排放的CO?通過植樹造林、碳捕捉等方式抵消，實現(xiàn)凈零排放。關(guān)鍵技術(shù)包括：①可再生能源替代（如光伏、風(fēng)電、氫能）；②碳捕捉與封存（CCUS）技術(shù)，直接從大氣或工業(yè)排放中捕獲CO?并封存；③生物質(zhì)能與碳捕捉結(jié)合（BECCS）；④森林、濕地等生態(tài)系統(tǒng)的碳匯增強。四、論述題（每題15分，共30分）1.結(jié)合2025年科技發(fā)展趨勢，論述人工智能在基礎(chǔ)科學(xué)研究中的應(yīng)用與挑戰(zhàn)。答案：應(yīng)用：（1）數(shù)據(jù)驅(qū)動的科學(xué)發(fā)現(xiàn)：AI可高效處理天文觀測、粒子物理實驗、生物測序等產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)。例如，2024年DeepMind的AlphaFold3已能預(yù)測98%人類蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，加速藥物研發(fā)；（2）模擬與預(yù)測：通過機器學(xué)習(xí)優(yōu)化量子化學(xué)計算、氣候模型等復(fù)雜系統(tǒng)模擬。如MIT利用AI優(yōu)化核聚變等離子體約束方案，提升“人造太陽”穩(wěn)定性；（3）實驗設(shè)計自動化：AI可自主設(shè)計化學(xué)合成路徑或生物實驗方案，減少試錯成本。2025年問世的“機器人化學(xué)家”已能在1周內(nèi)完成人類需數(shù)月的催化劑篩選；（4）跨學(xué)科交叉研究：AI通過分析多領(lǐng)域數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法難以察覺的關(guān)聯(lián)。例如，通過整合天文與材料科學(xué)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)新型超導(dǎo)材料的潛在結(jié)構(gòu)。挑戰(zhàn)：（1）可解釋性不足：深度學(xué)習(xí)模型常被稱為“黑箱”，其決策邏輯難以被科學(xué)家理解，可能影響結(jié)論的可信度；（2）數(shù)據(jù)質(zhì)量依賴：基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)（如稀有天文現(xiàn)象、極端條件實驗數(shù)據(jù)）往往稀缺或存在偏差，可能導(dǎo)致AI模型過擬合；（3）學(xué)科壁壘限制：AI專家需深入理解具體科學(xué)領(lǐng)域的知識，而科學(xué)家也需掌握AI工具的使用，跨學(xué)科人才培養(yǎng)需時間；（4）倫理與安全：AI生成的“虛擬實驗”結(jié)果可能被誤用，或替代部分科研崗位引發(fā)社會爭議。2.從地球圈層相互作用的角度，分析全球變暖對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響及應(yīng)對策略。答案：影響：（1）海洋溫度上升：導(dǎo)致珊瑚白化（共生藻類離開珊瑚），破壞珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)（約25%海洋生物依賴珊瑚礁）；（2）海洋酸化：大氣CO?濃度升高導(dǎo)致海水pH下降，影響貝類、浮游生物等鈣化生物的外殼形成，破壞食物鏈基礎(chǔ)；（3）海冰消融：極地海冰減少影響企鵝、北極熊等物種棲息地，同時改變洋流（如北大西洋暖流減弱），影響全球熱量分布；（4）海平面上升：淹沒沿海濕地（如紅樹林），減少重要碳匯，同時加劇風(fēng)暴潮災(zāi)害；（5）海洋分層加劇：表層暖水與深層冷水交換減弱，限制深層營養(yǎng)鹽上泛，降低海洋生產(chǎn)力。應(yīng)對策略：