2025年科普知识竞赛试题及答案

2025年科普知识竞赛试题及答案一、单项选择题（共20题，每题2分，共40分）1.2024年，詹姆斯·韦伯空间望远镜发现了一颗距离地球约120亿光年的类星体J0529-4351，其主要观测波段是？A.可见光B.紫外线C.红外线D.X射线答案：C（韦伯望远镜主要工作在红外波段，用于观测早期宇宙天体）2.量子通信的核心原理是利用了量子力学的哪一特性？A.波粒二象性B.量子纠缠与不可克隆定理C.不确定性原理D.隧穿效应答案：B（量子通信通过纠缠光子的关联特性实现安全传输，不可克隆定理保证了信息不可窃听）3.CRISPR-Cas9基因编辑技术中，Cas9蛋白的主要功能是？A.识别目标DNA序列B.切断特定位置的DNA双链C.修复DNA断裂缺口D.合成新的DNA片段答案：B（Cas9作为“分子剪刀”，在向导RNA引导下切割目标DNA）4.2023年，我国科学家成功合成了一种新型超导材料——镥氮氢体系，其临界温度约为21℃。下列关于超导材料的描述，正确的是？A.超导状态下电阻为零，但仍会消耗能量B.目前所有超导材料都需要极低温环境C.超导材料可用于制造无损耗输电线路D.超导现象仅发生在金属材料中答案：C（超导状态电阻为零，可实现无损耗输电；部分材料已实现高温超导，不限于金属）5.地球大气层中，臭氧浓度最高的层次是？A.对流层B.平流层C.中间层D.热层答案：B（平流层中的臭氧层集中了90%以上的臭氧，吸收紫外线）6.下列关于人工智能大模型的描述，错误的是？A.训练大模型需要海量标注数据B.大模型的“涌现能力”指超出训练目标的复杂功能C.GPT-4已具备完全自主的逻辑推理能力D.多模态大模型可处理文本、图像、语音等多种数据答案：C（当前大模型仍基于统计规律，不具备人类级别的自主逻辑推理）7.2024年，我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟下潜至11034米，该深度海水的主要压力来源是？A.地球自转产生的离心力B.海水自身的重量C.地幔热对流D.板块挤压答案：B（液体内部压强与深度成正比，深海压力主要由上方海水重量引起）8.下列哪种现象与地球公转无关？A.四季更替B.昼夜长短变化C.太阳直射点移动D.昼夜交替答案：D（昼夜交替是地球自转导致的）9.糖尿病患者的血糖调节障碍主要与哪种激素有关？A.甲状腺激素B.胰岛素C.肾上腺素D.生长激素答案：B（胰岛素由胰岛β细胞分泌，促进血糖进入细胞利用）10.2023年，我国首颗探日卫星“羲和号”发现太阳大气中存在“磁重联”现象，该现象的直接结果是？A.太阳黑子增多B.日珥爆发C.太阳风速度降低D.光球层温度升高答案：B（磁重联释放大量能量，引发日珥、耀斑等活动）11.下列关于塑料降解的描述，正确的是？A.普通聚乙烯塑料在自然环境中可在5年内完全降解B.可降解塑料在任何条件下都能快速分解为水和二氧化碳C.光降解塑料的降解速率受光照强度影响显著D.生物降解塑料只能通过微生物分解，与温度无关答案：C（光降解塑料依赖紫外线触发分解，光照不足时降解缓慢）12.北斗卫星导航系统的定位精度主要依赖于？A.卫星数量B.原子钟的精度C.地面基站数量D.信号频率答案：B（原子钟提供高精度时间基准，是定位计算的核心）13.下列关于RNA的描述，错误的是？A.mRNA是蛋白质合成的模板B.tRNA负责转运氨基酸C.rRNA是核糖体的组成成分D.所有RNA都参与蛋白质合成答案：D（某些RNA如miRNA参与基因表达调控，不直接参与翻译）14.2024年，我国科学家在青海湖发现一种耐盐细菌，其细胞内维持渗透压的主要机制是？A.排出细胞内的盐分B.积累有机溶质（如甜菜碱）C.增大细胞膜的透性D.分解盐分获取能量答案：B（耐盐生物通过积累相容性溶质平衡胞内外渗透压）15.下列能源中，属于二次能源的是？A.煤炭B.天然气C.电能D.太阳能答案：C（二次能源是由一次能源加工转换而来，如电能、汽油）16.下列关于地震波的描述，正确的是？A.纵波（P波）只能在固体中传播B.横波（S波）传播速度比纵波快C.面波（L波）是地震时破坏最严重的波D.地震波无法穿过地核答案：C（面波沿地表传播，振幅大、能量集中，破坏性最强）17.下列关于基因工程的应用，不属于“转基因生物”的是？A.抗虫棉（转入Bt毒蛋白基因）B.胰岛素（大肠杆菌表达人胰岛素基因）C.克隆羊多莉（体细胞移植）D.黄金大米（转入β-胡萝卜素合成基因）答案：C（克隆属于无性繁殖，未引入外源基因）18.2023年，我国“天舟六号”货运飞船采用了新型热控材料——气凝胶，其主要特性是？A.高密度、高导热B.低密度、低导热C.高强度、高导电D.高弹性、高透光答案：B（气凝胶孔隙率高，是目前已知导热系数最低的固体材料之一）19.下列关于月相的描述，正确的是？A.新月时，月球位于太阳和地球之间B.满月时，月球与太阳同升同落C.上弦月出现在农历每月初一D.月相变化周期为24小时答案：A（新月时日月地共线，月球位于中间，不可见）20.下列关于人工智能伦理的争议，主要源于？A.计算速度过快B.数据隐私与算法偏见C.硬件成本过高D.模型参数过多答案：B（AI伦理核心问题包括数据泄露、算法歧视、责任归属等）二、判断题（共10题，每题1分，共10分）1.光年是时间单位。（）答案：×（光年是距离单位，指光在真空中一年传播的距离）2.所有病毒都含有DNA和RNA两种遗传物质。（）答案：×（病毒仅含DNA或RNA中的一种）3.试管婴儿是指在试管中完成所有发育过程的婴儿。（）答案：×（试管婴儿是体外受精后将胚胎移植入母体子宫发育）4.塑料属于天然高分子材料。（）答案：×（塑料是人工合成的高分子材料）5.北斗卫星导航系统是美国研发的全球定位系统。（）答案：×（北斗是中国自主研发的卫星导航系统）6.酸雨的pH值通常小于5.6。（）答案：√（正常雨水因溶解CO₂呈弱酸性，pH约5.6，酸雨pH更低）7.染色体仅存在于真核细胞的细胞核中。（）答案：×（线粒体、叶绿体中也含有环状DNA分子）8.5G通信使用的电磁波频率低于4G。（）答案：×（5G采用更高频率的毫米波，提升传输速率）9.医用酒精消毒的最佳浓度是100%。（）答案：×（75%酒精可渗透进入细菌内部，100%酒精会使表面蛋白凝固，阻碍渗透）10.地球自转的速度是恒定不变的。（）答案：×（地球自转速度受月球引力、地核活动等影响，存在微小变化）三、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.2024年，我国提出“双碳”目标中的“碳达峰”是指__________。答案：二氧化碳排放量达到历史最高值，之后逐步下降2.目前人类已知质量最大的天体类型是__________。答案：黑洞（或超大质量黑洞）3.植物光合作用中，光反应的产物是__________和__________。答案：ATP（三磷酸腺苷）、NADPH（还原型辅酶Ⅱ）4.半导体芯片制造过程中，“光刻”步骤的核心作用是__________。答案：将掩膜版上的电路图案转移到硅片表面5.2023年，我国“深海一号”大气田实现超深水天然气田开发，其“超深水”一般指水深超过__________米。答案：3006.量子计算机的核心优势在于利用__________实现并行计算，可解决经典计算机难以处理的复杂问题。答案：量子叠加态7.地球大气层中，能反射无线电波的层次是__________。答案：电离层8.2024年，我国科学家在云南发现的“寒武纪化石库”为研究__________提供了关键证据。答案：生命大爆发（或寒武纪大爆发）9.新型冠状病毒（COVID-19）的遗传物质是__________。答案：RNA（核糖核酸）10.2023年，我国“人造太阳”（EAST）实现1.2亿℃持续101秒的等离子体运行，其采用的约束方式是__________。答案：磁约束（或托卡马克装置）四、简答题（共5题，每题6分，共30分）1.简述引力波的探测原理及其科学意义。答案：引力波是时空的涟漪，由大质量天体剧烈运动（如黑洞合并、中子星碰撞）产生。探测原理：利用激光干涉仪（如LIGO、天琴计划）测量引力波引起的两条垂直臂长的微小变化（精度达10⁻²¹米量级）。科学意义：验证广义相对论预言，开启多信使天文学（结合电磁信号、中微子等），探索宇宙早期演化和极端天体物理过程。2.说明CRISPR-Cas9技术与传统基因编辑技术（如锌指核酸酶）相比的优势。答案：①操作更简单：CRISPR通过向导RNA（gRNA）靶向目标基因，无需设计复杂蛋白质；②成本更低：gRNA合成难度低于锌指蛋白或TALEN；③多基因编辑：可同时导入多个gRNA，实现多靶点编辑；④应用范围广：适用于几乎所有真核生物细胞。3.解释“温室效应”与“全球变暖”的联系与区别。答案：联系：温室效应是全球变暖的重要机制。大气中的温室气体（如CO₂、CH₄）吸收地面辐射的长波红外能量，使热量滞留大气，导致气温升高。区别：温室效应是自然现象（无温室效应时地球平均温度约-18℃），而全球变暖是由于人类活动（化石燃料燃烧、森林砍伐）导致温室气体浓度超自然水平，引发的异常升温现象。4.简述半导体芯片中“摩尔定律”的内容及其面临的挑战。答案：摩尔定律（1965年提出）：集成电路上可容纳的晶体管数目约每18-24个月翻倍，性能随之提升。挑战：①物理极限：当晶体管尺寸缩小至纳米级（如3nm以下），量子隧穿效应导致漏电流增加；②制造难度：极紫外光刻（EUV）等技术成本极高；③散热问题：单位面积功率密度增大，散热需求剧增；④材料限制：传统硅基材料接近性能极限，需开发新型材料（如二维材料、碳基芯片）。5.说明DNA与RNA在结构和功能上的主要区别。答案：结构：①五碳糖：DNA含脱氧核糖，RNA含核糖；②碱基：DNA含胸腺嘧啶（T），RNA含尿嘧啶（U）；③空间结构：DNA多为双螺旋，RNA多为单链（部分病毒RNA为双链）。功能：DNA是主要遗传物质（储存遗传信息）；RNA参与遗传信息传递（mRNA为模板、tRNA转运氨基酸、rRNA构成核糖体）及调控（如miRNA、siRNA）。五、论述题（共1题，20分）结合当前科技发展，论述“核聚变能”作为未来能源的优势与挑战。答案：核聚变能是两个轻原子核（如氘、氚）结合成较重原子核（如氦）时释放的能量，是太阳等恒星的能量来源。作为未来能源，其优势显著：（1）燃料丰富：氘在海水中储量约45万亿吨，按当前能源需求可使用数亿年；氚可通过锂（地壳中储量丰富）在反应堆中生成。（2）环境友好：产物主要是氦，无二氧化碳排放；与核裂变相比，无长寿命放射性废物（聚变燃料和结构材料的活化产物半衰期较短）。（3）能量密度极高：1克氘氚混合物完全聚变释放的能量相当于8吨石油，是化石能源的数百万倍。然而，实现可控核聚变仍面临重大挑战：（1）极端条件维持：核聚变需要上亿摄氏度的高温（使物质电离为等离子体）和足够的约束时间（劳森判据）。目前主流的磁约束（托卡马克）和惯性约束（激光聚变）均难以长期稳定维持等离子体。（2）材料难题：等离子体与装置壁面的相互作用会导致材料腐蚀、中子辐