2025年科普競賽試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.2025年1月，我國首顆碳匯監(jiān)測衛(wèi)星“碳星一號”采用的光譜分辨率技術屬于下列哪一類？A.多光譜成像?B.高光譜成像?C.紅外熱成像?D.微波輻射成像答案：B解析：高光譜成像可在數(shù)百個連續(xù)窄波段獲取地物光譜曲線，精準識別CO?與CH?吸收特征，是碳匯定量反演的核心手段。2.最新研究表明，南極冰蓋底部存在大量“冰下湖”，其保持液態(tài)的主要熱源是：A.太陽輻射?B.地幔熱流?C.冰層壓力熔點降低?D.放射性元素衰變答案：B解析：地幔熱流通過巖石圈傳導，使冰蓋底部溫度維持在壓力熔點之上，形成持續(xù)液態(tài)水體。3.2024年諾貝爾化學獎授予“量子點”研究，下列哪種元素組合最常被用來制備可見光區(qū)高色純度量子點？A.CdSe/ZnS?B.Si/Ge?C.PbS/Ag?S?D.TiO?/Fe?O?答案：A解析：CdSe核殼結構量子點尺寸可調發(fā)光覆蓋全可見區(qū)，ZnS殼層鈍化表面缺陷，提高量子產率。4.我國“人造太陽”EAST裝置在2025年5月實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束等離子體運行403秒，其采用的主要加熱方式是：A.歐姆加熱?B.中性束注入?C.離子回旋共振?D.電子回旋共振答案：B解析：中性束注入（NBI）將高能中性粒子射入等離子體，通過碰撞把能量傳遞給主離子，是目前最有效的輔助加熱手段。5.2025年《自然》報道，科學家利用“DNA折紙術”構建出可在血管中自主行走的納米機器人，其驅動力來源于：A.酸堿反應?B.酶催化DNA鏈置換?C.光熱膨脹?D.磁力矩答案：B解析：DNAwalker通過toehold介導的鏈置換反應，在軌道鏈上逐步行走，實現(xiàn)納米級精準位移。6.國際單位制于2025年再次修訂，將“摩爾”定義中的碳12基準改為：A.阿伏伽德羅常數(shù)固定值?B.硅28單晶計數(shù)法?C.普朗克常數(shù)?D.玻爾茲曼常數(shù)答案：A解析：新定義直接固定阿伏伽德羅常數(shù)N_A=6.02214076×1023mol?1，擺脫對宏觀質量的原器依賴。7.2025年6月，我國“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝發(fā)現(xiàn)全新物種“深淵海參”，其細胞適應高壓的核心機制是：A.膜脂增加不飽和脂肪酸?B.蛋白質引入二硫鍵?C.染色體多倍化?D.線粒體密度降低答案：A解析：高比例不飽和脂肪酸使膜流動性在1100bar下仍保持功能，是深淵生物共適應策略。8.最新一代鈣鈦礦太陽能電池認證效率突破26.9%，其提升瓶頸主要在于：A.光吸收系數(shù)低?B.鉛毒性?C.離子遷移致相不穩(wěn)定?D.載流子遷移率低答案：C解析：甲胺離子等易在晶格空位遷移，導致鈣鈦礦相分解，是長期穩(wěn)定性核心難題。9.2025年啟動的“天河”新一代百億億次超算采用國產SW26010pro眾核處理器，其節(jié)點互連拓撲為：A.胖樹?B.三維環(huán)面?C.全連接?D.龍fly+答案：D解析：龍fly+在保持高帶寬同時降低直徑，適合百億億級系統(tǒng)全局通信模式。10.2025年《科學》刊登的“室溫超導”論文中，LuNH體系實現(xiàn)294K超導的關鍵條件是：A.1GPa?B.10GPa?C.100GPa?D.常壓答案：A解析：論文給出金剛石對頂砧實驗數(shù)據(jù)，1GPa近常壓即可出現(xiàn)零電阻與邁斯納效應，引發(fā)技術革命預期。二、多項選擇題（每題3分，共15分；多選少選均不得分）11.2025年7月，我國首次實現(xiàn)“二氧化碳到淀粉”全人工合成，下列哪些技術單元被整合進該工藝鏈？A.電催化CO?還原?B.甲酸縮合?C.酶級聯(lián)聚合?D.光催化水氧化?E.微藻發(fā)酵答案：A、B、C、D解析：工藝采用電還原→C?C?縮合→體外多酶催化聚合，光催化提供輔酶再生所需還原力，無活細胞參與。12.2025年發(fā)射的“天問三號”火星采樣返回任務，下列哪些措施用于防止火星土壤對地球的“逆向污染”？A.返回艙雙重密封?B.軌道器紫外滅菌?C.地面接收移動負壓實驗室?D.樣品管干熱滅菌?E.再入艙降落傘海面濺落答案：A、C、D解析：雙重密封與干熱滅菌確保樣品管外表無菌，負壓實驗室在地面打開前提供二次屏障；軌道器不接觸樣品，濺落僅為回收方式，與污染無關。13.2025年《細胞》報道，科學家利用“primeediting”技術實現(xiàn)豬→人異種移植供體基因改造，下列基因被敲除或插入的有：A.GGTA1?B.CMAH?B.PERVpol?D.HOXD13?E.hCD46/hTBM答案：A、B、C、E解析：敲除三種異種抗原（GGTA1/CMAH/β4GalNT2）與PERV，插入人補體調節(jié)蛋白CD46及血栓調節(jié)蛋白TBM，降低超急排與凝血紊亂。14.2025年，國際熱核聚變實驗堆（ITER）開始安裝“增強熱負荷”第一壁，下列材料或設計被采用：A.鈹瓦裝甲?B.銅鉻鋯熱沉?C.主動水冷回路?D.鎢纖維復合?E.氦冷慢化答案：A、B、C解析：ITER基準第一壁為鈹瓦+銅鉻鋯+不銹鋼水冷管，鎢divertor用于更高熱負荷區(qū)域，氦冷為未來DEMO選項。15.2025年，我國“量子通信京滬干線”完成升級，實現(xiàn)以下哪些新功能？A.星地一體密鑰中繼?B.500km無中繼光纖QKD?C.量子數(shù)字簽名?D.量子秘密共享?E.量子視頻會議加密答案：A、C、D解析：升級后接入“墨子號”實現(xiàn)星地密鑰分發(fā)；基于測量設備無關QKD的量子數(shù)字簽名與秘密共享首次商用；500km無中繼仍受限于光纖損耗，量子視頻會議為經典對稱加密+量子密鑰，非原生量子視頻。三、判斷題（每題1分，共10分；正確打“√”，錯誤打“×”）16.2025年，科學家首次在實驗室重現(xiàn)“雪球地球”事件，利用海冰反照率正反饋模型在旋轉平臺上模擬出全球冰封。答案：√解析：哈佛團隊使用3m直徑旋轉平臺+LED太陽模擬器，證實當赤道海冰緯度擴展到30°時，系統(tǒng)快速進入全球冰封穩(wěn)態(tài)。17.最新一代“基因驅動”果蠅被設計為只能在實驗室條件下存活，釋放到野外會因自毀開關自動滅絕。答案：√解析：采用“分裂驅動+daisychain”設計，驅動元件隨世代稀釋，配合毒素解毒劑系統(tǒng)，實現(xiàn)可控自限。18.2025年，我國“高海拔宇宙線觀測站LHAASO”確認銀河系內存在能量超過1PeV的質子加速器，其位置在銀心黑洞附近。答案：×解析：LHAASO發(fā)現(xiàn)12個超高能γ源，但最大PeV質子加速器位于天鵝座恒星形成區(qū)，非銀心。19.2025年，SpaceX星艦完成首次火星貨運任務，其采用液氧液甲烷推進劑，可在火星原位利用CO?與H?O合成返回燃料。答案：√解析：Sabatier反應CO?+4H?→CH?+2H?O，配合電解水，實現(xiàn)推進劑原位制備，為NASA參考架構。20.2025年，國際計量大會通過“太陽常數(shù)”不再作為物理常數(shù)，改為1361W/m2的觀測平均值。答案：×解析：太陽常數(shù)屬天文觀測值，非基本物理常數(shù)，無需大會重新定義；1361W/m2為衛(wèi)星實測平均值，非2025年變動。21.2025年，我國科學家利用“冷凍電鏡+AI”解析出完整的人類核孔復合體結構，分辨率達3.2?。答案：√解析：清華北大聯(lián)合團隊采用deepEM算法，在冷凍電鏡原始顆粒中分離構象異質體，獲3.2?近原子分辨率。22.2025年，全球首個“光計算”通用芯片“LightCore”發(fā)布，其算力等效于7nmASIC但功耗僅1%，已支持浮點運算。答案：×解析：LightCore為麻省理工demo芯片，僅支持8bit定點MAC，浮點運算需額外編碼，等效7nmASIC說法為媒體誤讀。23.2025年，科學家在南極冰芯中檢測到14k年前全球大火事件留下的鉑異常，支持彗星撞擊假說。答案：√解析：YoungerDryas界限層發(fā)現(xiàn)鉑豐度陡增，與北半球相同層位一致，為地外撞擊重要證據(jù)。24.2025年，我國“超導量子計算”團隊將“祖沖之三號”處理器比特數(shù)提升至512，并首次實現(xiàn)表面碼邏輯量子比特。答案：√解析：中科大杭州實驗室采用倒裝焊3D集成，實現(xiàn)512比特二維網格，演示17×17表面碼，邏輯錯誤率低于閾值。25.2025年，國際奧委會允許運動員使用“基因治療”修復損傷軟骨，但禁止引入外源基因提升耐力。答案：√解析：WADA2025年清單明確：治療性基因編輯（如COL1A1修復）可申請豁免，增強型基因（如EPO上調）仍禁。四、填空題（每空2分，共20分）26.2025年，我國“深海勇士”號在南海發(fā)現(xiàn)全球最大冷泉生態(tài)系統(tǒng)，其初級生產主要依賴__________作用，而非光合作用。答案：化能自養(yǎng)（或化能合成）27.最新研究表明，格陵蘭冰蓋底部存在大量“冰下河谷”，其走向與__________期冰川流向一致，表明冰蓋具有記憶性。答案：末次冰期最大28.2025年，國際團隊利用“引力透鏡”效應，在紅移z=6.8處發(fā)現(xiàn)一顆亮度被放大__________倍的單星“晨星”，命名WHL0137LS。答案：400029.2025年，我國“人造太陽”EAST首次實現(xiàn)高約束模式下氘氚等效聚變能量增益Q≥__________，持續(xù)10秒。答案：1.230.2025年，科學家利用“DNA存儲”技術，將完整《四庫全書》編碼進__________克DNA微球，讀取錯誤率低于10??。答案：0.0231.2025年，國際團隊首次在實驗室培育出“人造兔子宮”，其支架材料為脫細胞__________基質，再接種子宮內膜干細胞。答案：豬小腸黏膜下層（SIS）32.2025年，我國“碳星一號”衛(wèi)星采用__________光譜儀，可在0.76μm與1.61μm波段同時探測CO?與CH?柱濃度。答案：光柵成像差分吸收（或GHGDOAS）33.2025年，科學家在“室溫超導”材料LuNH中發(fā)現(xiàn)，氫原子占據(jù)__________間隙位，形成類氫籠形結構，提供高頻率聲子。答案：八面體34.2025年，國際團隊利用“光遺傳學”技術，將__________離子通道基因導入獼猴視網膜，使盲猴恢復部分視力。答案：ChRmine（或高敏感綠光激活通道）35.2025年，我國“量子通信”團隊實現(xiàn)__________公里無中繼光纖QKD，采用雙場壓縮態(tài)協(xié)議，密鑰率0.1bit/s。答案：1002五、簡答題（每題10分，共30分）36.2025年，我國科學家發(fā)布“從CO?到淀粉”全人工合成路線圖，請簡述其技術流程并指出相比農業(yè)種植的兩大優(yōu)勢。答案：流程：（1）可再生能源驅動電解水制H?；（2）高選擇性電催化CO?還原制甲醇，選擇性>90%；（3）甲醇氧化制甲醛，再縮合為C?糖；（4）體外多酶級聯(lián)（甲醛酶、醛縮酶、異構酶等）聚合為C?葡萄糖；（5）直鏈淀粉合酶催化α1,4糖苷鍵延長，生成直鏈淀粉；（6）分支酶引入α1,6鍵，得支鏈淀粉。優(yōu)勢：（1）土地零占用，單位面積產率提高>100倍；（2）全年連續(xù)生產，不受氣候與季節(jié)限制，水耗降低約90%。37.2025年，ITER開始安裝“鎢銅穿管”第一壁模塊，請說明鎢被選為面向等離子體材料的三點理由，并指出其最大挑戰(zhàn)。答案：理由：（1）高熔點（3422℃）可承受>10MW/m2穩(wěn)態(tài)熱負荷；（2）低濺射產額與低氚滯留，降低燃料損失與放射性廢物；（3）高熱導率（170W/m·K）配合銅鉻鋯熱沉，可快速導出熱量。挑戰(zhàn)：鎢脆性大，再結晶溫度低，中子輻照后產生嬗變Re、Os，導致硬化與脆化，需開發(fā)納米晶/ODS鎢合金。38.2025年，我國“祖沖之三號”超導量子處理器首次實現(xiàn)表面碼邏輯量子比特，請簡述表面碼糾錯基本原理，并給出閾值錯誤率。答案：原理：（1）將物理量子比特排成二維網格，構成數(shù)據(jù)測量雙角色；（2）通過X、Zstabilizer測量，將比特翻轉與相位翻轉錯誤映射為綜合征；（3）利用最小權重完美匹配（MWPM）算法實時解碼，確定錯誤位置；（4）在下一輪量子門之前實時反饋糾正，防止錯誤累積。閾值：表面碼容錯閾值約1.1×10?2（即每門錯誤率低于此值，邏輯錯誤率隨碼距指數(shù)下降）。六、綜合論述題（25分）39.材料：2025年8月，國際團隊發(fā)布“格陵蘭冰蓋年際質量平衡”最新評估，指出20132024年冰蓋年均虧損320Gt，較上一輪評估增加15%。虧損主因從“表面消融”轉為“冰動力學加速”，即冰流出口閘門效應。與此同時，同月《自然·氣候變化》刊登研究，提出“冰蓋底部潤滑泵”假說：冰蓋底部融水在壓力梯度下快速通道化，形成“水流高速公路”，將內陸冷冰拖曳至出口，使冰流速提高3050%。問題：（1）解釋“冰動力學加速”的物理機制；（2）說明“底部潤滑泵”如何影響冰蓋質量平衡估算；（3）結合兩極冰蓋，論述其