2025年中小学生科普知识竞赛题库及答案

2025年中小学生科普知识竞赛题库及答案一、宇宙与航天——从地球到深空的科学之旅1.（单选）2024年3月，中国“鹊桥二号”中继星率先进入的轨道类型是A.地球静止轨道B.绕月大椭圆冻结轨道C.太阳同步轨道D.地月L2晕轨道答案：B解析：鹊桥二号使命轨道为绕月大椭圆冻结轨道，近月点200km、远月点16000km，可长期覆盖月球背面。2.（单选）“詹姆斯·韦布空间望远镜”主镜整体镀金的主要目的是A.降低反射率减少杂散光B.增强红外反射效率C.防止镜面氧化D.减轻镜体质量答案：B解析：金在红外波段反射率>98%，远优于铝或银，是红外天文观测的最佳镀层材料。3.（单选）若航天员在400km高度的空间站丢失一只扳手，忽略残余大气阻力，扳手绕地球一圈的理论周期约为A.45minB.90minC.180minD.540min答案：B解析：由开普勒第三定律，T=2π√(a³/GM)，a≈R地+400km，计算得T≈92min，最接近90min。4.（判断）月壤中“氦3”含量高于地球，是因为月球没有磁场与大气，太阳风直接注入。答案：正确解析：太阳风携带的He3在月表富集，地球磁场与大气使其无法到达地表。5.（填空）2025年计划发射的“天问三号”火星采样返回任务，拟利用_______星作为通信中继，实现火星—地球间2倍数据率提升。答案：火卫一（福波斯）解析：探测器将先行进入福波斯轨道，利用其近火优势建立高带宽中继链路。6.（简答）为什么火箭发射时常在箭体上涂一层厚厚的“隔热腻子”？答案：火箭穿越大气层时，气动加热使箭体表面温度飙升；隔热腻子为轻质多孔复合材料，可牺牲性烧蚀带走热量，阻止高温传入贮箱，避免液氢液氧超压爆炸。7.（实验设计）请用家用微波炉与巧克力条设计实验，测出光速的近似值，并给出推导公式。答案：步骤①取出转盘，铺巧克力条；②微波加热20s，出现熔点斑纹；③测相邻熔点距离d≈6cm；④微波炉频率f≈2.45GHz；⑤光速c=2df，计算得c≈2×0.06m×2.45×10⁹Hz≈2.94×10⁸m/s，误差<5%。8.（连线）将左侧天文现象与右侧产生机理连线A.土星环缝隙多——1.卫星共振清扫B.木星大红斑——2.高压风暴涡旋C.海王星大暗斑——3.甲烷云层涡旋D.金星逆向自转——4.潮汐锁定+巨大撞击答案：A1，B2，C3，D49.（计算）若一颗近地小行星直径100m、密度3g/cm³、速度20km/s，其动能相当于多少吨TNT？（1吨TNT=4.184×10⁹J）答案：质量m=4/3πr³ρ≈1.57×10⁹kg；Ek=½mv²≈3.14×10¹⁷J；折合TNT≈7.5×10⁷t=7500万吨。10.（综合探究）阅读材料：2024年联合国通过《月球透明活动公约》，要求各国公开月面活动坐标。请结合“地月空间交通”概念，提出两条避免探测器相撞的技术措施，并说明可行性。答案：①建立地月空间“广播式自动相关监视”（ADSBL）卫星网，利用小型S波段信标实时播发轨道根数，误差<100m；②在月面着陆器顶部安装“全向猫眼”后向反射器，地球站进行激光测距，实现亚米级位置更新；两方案均基于成熟航天电子技术，功耗<5W，适合月面恶劣环境。二、地球与环境——守护蓝色星球的科学方案11.（单选）2025年起，全国将推行“碳足迹标签”制度，下列哪种生活行为的碳排放因子最大？A.一次性塑料瓶饮料B.纯棉T恤C.电动自行车充电1kWhD.手机云端存储1GB数据答案：A解析：PET瓶全生命周期排放约0.35kgCO₂/瓶，远高于其余选项。12.（单选）“南极臭氧洞”通常最先出现在A.9月B.12月C.3月D.6月答案：A解析：南半球春季（9月）太阳辐射重新返回极区，催化ClOx循环，臭氧破坏最显著。13.（单选）我国“无废城市”评价指标中，2025年目标“一般工业固废综合利用率”需达到A.≥60%B.≥73%C.≥85%D.≥95%答案：B解析：生态环境部《无废建设指标》明确2025年≥73%。14.（判断）“蓝碳”是指海洋生态系统捕获的碳，红树林、盐沼、海草床被称为三大蓝碳生态系统。答案：正确15.（填空）2024年，我国首座“二氧化碳跨临界直冷”制冰系统在国家速滑馆运行，其冷凝温度控制在_______℃左右，以实现能效比COP>6。答案：31解析：跨临界循环中，CO₂在31℃进入气体冷却器，放热后用于冰面加热。16.（简答）说明“城市热岛”导致暴雨强度增大的物理机制。答案：城市下垫面高蓄热、低反照率，日间储存大量显热；夜间长波辐射冷却慢，近地面气温高→空气上升运动增强；同时城市气溶胶提供云凝结核，云滴数浓度增大但平均半径减小，抑制碰并，延长云寿命；最终抬升凝结高度降低，短时强降水概率提高。17.（计算）某小学每日午餐剩余饭菜120kg，经测算含水率70%，干基碳含量45%，若全部厌氧发酵，理论上可产甲烷多少m³？（标准状态下1kgCH₄体积1.4m³，产率0.3m³CH₄/kgVS）答案：干物质=120×0.3=36kg；挥发性固体VS≈0.8×36=28.8kg；甲烷体积=28.8×0.3=8.64m³。18.（连线）将左侧污染过程与右侧主要二次产物连线A.光化学烟雾——1.O₃+PANB.酸雨——2.H₂SO₄+HNO₃C.灰霾——3.(NH₄)₂SO₄+二次有机气溶胶答案：A1，B2，C319.（实验设计）利用旧手机、透明塑料盒与免费App“SensorLog”，设计一套“校园PM2.5速测仪”，说明标定方法。答案：步骤①拆机取光散射粉尘传感器（Plantower系列）接入Arduino；②采集PM2.5电压信号，与官方站点同步线性回归，得转换系数k、b；③将系统放入塑料盒防雨，置于走廊背阴处，连续采样1周；④与参考仪器比对，R²≥0.85即标定完成，成本<80元。20.（综合探究）阅读材料：2025年夏季，北极圈出现38℃高温。请从“极地放大”角度，用能量平衡方程说明北极升温速率是全球平均的2–4倍的原因，并给出两条正反馈机制。答案：北极放大主因是冰—反照率反馈与温度—水汽反馈。能量平衡：ΔT=ΔF/(λ₀−λ₁)，其中λ₁为反馈参数。海冰减少→表面反照率α下降→吸收短波辐射ΔF↑；温度升高→大气水汽含量↑→水汽温室效应增强→长波辐射回送表面，λ₁负值更大，分母减小，ΔT显著放大。三、生命与科技——解码基因与智能未来21.（单选）2024年诺贝尔生理学或医学奖授予“microRNA”发现者，其长度约为A.8–12ntB.18–25ntC.50–70ntD.100–150nt答案：B22.（单选）CRISPRCas9系统中，引导RNA与PAM序列的关系是A.引导RNA直接识别PAMB.Cas蛋白识别PAM后解旋DNA，再由引导RNA配对C.PAM位于引导RNA5′端D.PAM序列被Cas蛋白切除答案：B23.（单选）2025年，我国允许上市销售的“植物工厂”生菜，其光合光子通量密度PPFD通常控制在A.50μmol/m²/sB.200μmol/m²/sC.800μmol/m²/sD.2000μmol/m²/s答案：C解析：生菜光饱和点约600–900μmol/m²/s，过高导致光抑制。24.（判断）“脑机接口”中，运动想象产生的脑电特征频率主要集中在0.5–4Hz的δ波段。答案：错误解析：运动想象以μ节律（8–13Hz）和β节律（18–25Hz）为主。25.（填空）2024年，我国科学家利用“相分离”技术，首次在体外重构了_______细胞的“核仁”结构，为核糖体生成研究提供模型。答案：拟胚26.（简答）说明mRNA疫苗在–70℃保存的化学本质原因。答案：mRNA为单链多阴离子，易形成核糖2′OH亲核攻击磷酸二酯键，导致水解；低温降低分子动能，抑制水分子取向排列与OH⁻浓度，显著减缓酯键断裂速率；同时脂质体膜在低温呈凝胶相，减少融合泄漏。27.（计算）某基因编辑公司宣称其碱基编辑器ABE8e的脱靶率<0.1%，若人类基因组大小3.2Gb，目标窗口A·T→G·C，理论上潜在脱靶位点约多少个？答案：人类基因组A·T占比≈58%，即1.86Gb；ABE8e识别NGGPAM，约1/16位点，潜在脱靶≈1.86×10⁹×1/16≈1.2×10⁸个位点；按0.1%计，实际脱靶≈1.2×10⁵个。28.（连线）将左侧生物技术与右侧应用连线A.DNA条形码——1.物种快速鉴定B.诱导多能干细胞——2.帕金森病细胞移植C.光遗传学——3.毫秒级神经元控制答案：A1，B2，C329.（实验设计）仅用家用酵母、双氧水与荧光素钠，设计“发光酵母”实验，验证活性氧(ROS)产生。答案：步骤①酵母活化后分两组，实验组加0.1%H₂O₂；②加入0.1mmol/L荧光素钠，暗处静置5min；③紫外手电照射，实验组发出黄绿光，对照组几乎无光；④荧光强度与ROS浓度成正比，可半定量比较。30.（综合探究）阅读材料：2025年，某中学用AI模型AlphaFold3预测未知蛋白结构，获得iGEM金奖。请指出AlphaFold3相比前代的两项关键改进，并讨论AI预测结构仍需实验验证的生物学原因。答案：改进①引入“配对多序列比对”与“扩散去噪”模块，提升复合物界面精度；②加入核酸、离子、配体共同训练，实现全分子组装预测。仍需实验验证原因：AI预测为能量最低构象，真实蛋白存在动态构象系综；翻译后修饰、溶液条件、分子拥挤效应可改变结构；功能位点微异构决定催化活性，实验可捕捉瞬态。四、物质与能源——微观世界到绿色动力31.（单选）2024年，我国商用“钠离子电池”能量密度首次突破A.75Wh/kgB.145Wh/kgC.220Wh/kgD.350Wh/kg答案：B32.（单选）“钙钛矿”太阳能电池中，A位常用甲脒离子，其化学式为A.CH₃NH₃⁺B.HC(NH₂)₂⁺C.Cs⁺D.Rb⁺答案：B33.（单选）量子点LED发光波长主要由什么决定？A.量子点带隙B.电极功函数C.电子迁移率D.衬底晶格常数答案：A34.（判断）氢燃料电池中，质子交换膜两侧铂载量相同才能防止反极。答案：错误解析：阳极氢氧化过电位远小于阴极氧还原，阴极铂载量通常高3–5倍。35.（填空）2025年，上海光源“线站”利用_______散射技术，解析出锂电池固态电解质界面（SEI）纳米级成分分布。答案：同步辐射软X射线共振非弹性36.（简答）解释“拓扑绝缘体”表面态为何不受非磁性杂质背散射。答案：表面态具有自旋—动量锁定，电子自旋垂直于动量且手性固定；非磁性杂质不改变自旋，180°背散射需要翻转自旋，被时间反演对称性禁止；因此电子只能沿原方向传播，实现无耗散输运。37.（计算）一块钙钛矿电池在AM1.5G光照下，开路电压1.2V，短路电流24mA/cm²，填充因子80%，其理论转换效率为多少？答案：Pin≈100mW/cm²；Pout=1.2V×24mA×0.8=23.04mW；η=23.04%。38.（连线）将左侧材料与右侧特性连线A.石墨烯——1.超高载流子迁移率B.氮化硼——2.绝缘二维宽带隙C.二硫化钼——3.直接带隙单层发光答案：A1，B2，C339.（实验设计）用厨房明矾、食用碱与紫甘蓝汁，设计“酸碱驱动荧光水凝胶”实验，写出化学反应式。答案：步骤①明矾KAl(SO₄)₂与食用碱NaHCO₃反应生成Al(OH)₃凝胶；②紫甘蓝花青素在pH5–8可逆变色；③加入少量荧光素钠，Al(OH)₃网络吸附形成氢键，紫外灯下显绿色荧光；反应式：Al³⁺+3HCO₃⁻→Al(OH)₃↓+3CO₂↑。40.（综合探究）阅读材料：2025年，全球首座“钍基熔盐堆”在甘肃武威并网。相比传