2025年科普知识竞赛题及答案

2025年科普知识竞赛题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.2024年国际天文学联合会（IAU）确认的最新系外行星探测技术中，通过分析恒星光谱中吸收线周期性位移来判断行星存在的方法被称为？A.凌日法B.径向速度法C.直接成像法D.微引力透镜法答案：B2.以下哪种生物结构的主要功能是将光能转化为化学能？A.线粒体B.高尔基体C.叶绿体D.核糖体答案：C3.量子通信的核心原理是利用量子力学的哪种特性实现绝对安全的信息传输？A.量子叠加B.量子纠缠C.量子隧穿D.量子退相干答案：B4.2023年新发现的“室温超导材料”LK-99，其理论上的超导机制与传统超导材料的最大区别在于？A.基于BCS理论的电子-声子耦合B.由铜氧化物层状结构实现C.可能涉及量子自旋液体状态D.通过铅磷灰石结构中的缺陷诱导超导答案：D5.下列关于CRISPR-Cas9基因编辑技术的描述，错误的是？A.Cas9蛋白负责切割DNA双链B.sgRNA（单链向导RNA）用于定位靶标基因C.只能在原核生物中进行基因编辑D.可用于治疗遗传性疾病答案：C6.2025年全球气候模型预测中，“气候敏感度”指的是？A.大气中CO₂浓度翻倍时全球平均气温的变化值B.某一地区对极端天气的响应速度C.海洋吸收CO₂的最大能力D.冰川融化速率与温度升高的线性关系答案：A7.人工智能领域中，“生成对抗网络（GAN）”的核心设计是？A.通过两个神经网络（生成器与判别器）相互博弈提升生成质量B.利用强化学习优化模型参数C.基于Transformer架构的自注意力机制D.模仿人类大脑的神经突触连接答案：A8.下列关于暗物质的描述，正确的是？A.暗物质可以通过望远镜直接观测B.暗物质参与电磁相互作用C.暗物质占宇宙质能总量约27%D.暗物质由已知的重子物质构成答案：C9.2024年发射的“嫦娥七号”探测器主要科学目标是？A.月面采样返回B.月球南极永久阴影区水冰探测C.建立月球基地雏形D.探测月球内部地质结构答案：B10.下列化学反应中，属于吸热反应的是？A.燃烧木炭B.酸碱中和C.电解水D.金属钠与水反应答案：C11.生物体内“中心法则”的完整流程是？A.DNA→RNA→蛋白质B.RNA→DNA→蛋白质C.DNA→蛋白质→RNAD.蛋白质→RNA→DNA答案：A12.5G通信技术相比4G，关键技术突破不包括？A.毫米波频段应用B.大规模MIMO天线C.全双工技术D.电路交换技术答案：D13.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需100-200年降解B.光降解塑料可在阳光下完全分解为水和CO₂C.生物降解塑料的降解速率与温度无关D.海洋中塑料降解的主要驱动力是紫外线辐射答案：A14.2025年投入使用的“人造太阳”（可控核聚变装置）采用的主流约束方式是？A.磁约束（托卡马克）B.惯性约束（激光聚爆）C.引力约束（恒星自然状态）D.电场约束（离子阱）答案：A15.下列关于脑机接口（BCI）的描述，错误的是？A.侵入式BCI需植入颅内电极B.非侵入式BCI通过头皮脑电信号采集C.BCI已实现瘫痪患者用意识控制机械臂D.目前BCI技术无法读取复杂情绪信号答案：D二、判断题（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.人类基因组计划于2003年完成全部30亿个碱基对的测序。（）答案：√3.地球上的氧气主要来自森林，其次是海洋藻类。（）答案：×（海洋藻类贡献了约70%的地球氧气）4.声音在真空中的传播速度为340m/s。（）答案：×（真空不能传声）5.所有病毒都必须寄生在活细胞内才能复制。（）答案：√6.锂电池的“比能量”指单位质量电池能存储的电能。（）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.火山喷发只会对环境造成破坏，没有任何益处。（）答案：×（火山灰可肥沃土壤，火山活动有助于地球内部热量释放）9.人工智能中的“深度学习”必须依赖大量标注数据。（）答案：√10.地球的地核主要由铁和镍组成，外核呈液态，内核呈固态。（）答案：√三、简答题（每题5分，共25分）1.简述量子纠缠的定义及其在实际中的应用。答案：量子纠缠是指两个或多个量子系统之间存在的非局域关联现象，即使它们在空间上分离，一个系统的状态变化会瞬间影响另一个系统的状态（遵循量子力学规律）。实际应用包括量子通信（量子密钥分发）、量子计算（利用纠缠态实现并行计算）、量子精密测量（提高测量精度）等。2.说明CRISPR-Cas9基因编辑技术的基本步骤。答案：步骤包括：①设计与靶标基因互补的单链向导RNA（sgRNA）；②sgRNA与Cas9蛋白结合形成复合体；③复合体通过sgRNA的引导定位到靶标DNA序列；④Cas9蛋白切割靶标DNA双链，形成双链断裂（DSB）；⑤细胞通过非同源末端连接（NHEJ）或同源重组（HDR）修复断裂，实现基因敲除或精确编辑。3.解释“温室效应”的形成机制及主要温室气体。答案：温室效应是指大气中的温室气体吸收地面长波辐射并重新辐射回地面，使地球表面温度升高的现象。主要过程：太阳短波辐射穿过大气到达地面，地面吸收后以长波辐射形式反射回太空，部分长波辐射被温室气体（如CO₂、CH₄、N₂O、氟利昂等）吸收并再次辐射向地面，导致热量滞留。主要温室气体包括二氧化碳（最主要）、甲烷、一氧化二氮、臭氧、氟氯烃等。4.简述5G通信的“低时延”特性对哪些领域有关键影响，并举例说明。答案：低时延（典型值1ms）是5G的核心特性之一，对以下领域至关重要：①自动驾驶：车辆需实时接收路况信息并作出反应，低时延可避免事故；②远程医疗：手术机器人需同步医生操作，延迟过大会导致操作误差；③工业互联网：工厂设备间的实时协同控制（如精密装配线）；④虚拟现实（VR）：减少眩晕感，提升沉浸体验。5.说明“碳达峰”与“碳中和”的区别，并列举两种实现碳中和的关键技术。答案：碳达峰指某一时刻二氧化碳排放量达到历史最高值，之后逐步下降；碳中和指一定时间内人为排放的CO₂通过植树造林、碳捕捉等方式抵消，实现净零排放。关键技术包括：①可再生能源替代（如光伏、风电、氢能）；②碳捕捉与封存（CCUS）技术，直接从大气或工业排放中捕获CO₂并封存；③生物质能与碳捕捉结合（BECCS）；④森林、湿地等生态系统的碳汇增强。四、论述题（每题15分，共30分）1.结合2025年科技发展趋势，论述人工智能在基础科学研究中的应用与挑战。答案：应用：（1）数据驱动的科学发现：AI可高效处理天文观测、粒子物理实验、生物测序等产生的海量数据。例如，2024年DeepMind的AlphaFold3已能预测98%人类蛋白质结构，加速药物研发；（2）模拟与预测：通过机器学习优化量子化学计算、气候模型等复杂系统模拟。如MIT利用AI优化核聚变等离子体约束方案，提升“人造太阳”稳定性；（3）实验设计自动化：AI可自主设计化学合成路径或生物实验方案，减少试错成本。2025年问世的“机器人化学家”已能在1周内完成人类需数月的催化剂筛选；（4）跨学科交叉研究：AI通过分析多领域数据，发现传统方法难以察觉的关联。例如，通过整合天文与材料科学数据，发现新型超导材料的潜在结构。挑战：（1）可解释性不足：深度学习模型常被称为“黑箱”，其决策逻辑难以被科学家理解，可能影响结论的可信度；（2）数据质量依赖：基础科学数据（如稀有天文现象、极端条件实验数据）往往稀缺或存在偏差，可能导致AI模型过拟合；（3）学科壁垒限制：AI专家需深入理解具体科学领域的知识，而科学家也需掌握AI工具的使用，跨学科人才培养需时间；（4）伦理与安全：AI生成的“虚拟实验”结果可能被误用，或替代部分科研岗位引发社会争议。2.从地球圈层相互作用的角度，分析全球变暖对海洋生态系统的影响及应对策略。答案：影响：（1）海洋温度上升：导致珊瑚白化（共生藻类离开珊瑚），破坏珊瑚礁生态系统（约25%海洋生物依赖珊瑚礁）；（2）海洋酸化：大气CO₂浓度升高导致海水pH下降，影响贝类、浮游生物等钙化生物的外壳形成，破坏食物链基础；（3）海冰消融：极地海冰减少影响企鹅、北极熊等物种栖息地，同时改变洋流（如北大西洋暖流减弱），影响全球热量分布；（4）海平面上升：淹没沿海湿地（如红树林），减少重要碳汇，同时加剧风暴潮灾害；（5）海洋分层加剧：表层暖水与深层冷水交换减弱，限制深层营养盐上泛，降低海洋生产力。应对策略：