2025年全民科普知识挑战赛在线题库及答案

2025年全民科普知识挑战赛在线题库及答案1.问题：太阳的能量主要来源于哪种核反应？答案：太阳的能量主要来源于核心区域的氢核聚变反应。在极端高温高压条件下，四个氢原子核（质子）经过一系列链式反应聚变成一个氦原子核，同时损失的质量通过爱因斯坦质能方程（E=mc²）转化为巨大能量，这是太阳持续发光发热的根本原因。2.问题：地球的地核分为哪两层？其主要组成物质是什么？答案：地球的地核分为外核和内核两层。外核为液态，厚度约2266公里；内核为固态，半径约1220公里。两层均以铁（约85%）和镍（约5-10%）为主要成分，还含有少量硫、硅等轻元素。外核的液态金属流动产生地球磁场，内核则因高压保持固态。3.问题：DNA双螺旋结构中，腺嘌呤（A）通常与哪种碱基配对？这种配对遵循什么原则？答案：腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）通过两个氢键特异性配对。DNA碱基配对遵循“互补配对原则”，即A-T、G（鸟嘌呤）-C（胞嘧啶）配对，这种规则确保了DNA复制时遗传信息的准确传递，是生命遗传稳定性的基础。4.问题：为什么天空在白天呈现蓝色，而日出日落时呈现红色或橙色？答案：白天天空呈蓝色是瑞利散射的结果。太阳光中的短波长蓝光（约450-495纳米）比长波长红光更容易被大气分子（如氮、氧）散射，且散射强度与波长的四次方成反比，因此蓝光被散射到各个方向，使天空呈现蓝色。日出日落时，太阳高度低，光线需穿过更厚的大气层，短波长的蓝、紫光大部分被散射掉，剩余长波长的红、橙光占主导，因此天空和太阳周围呈现红色或橙色。5.问题：量子计算中“量子比特”与经典计算机的“比特”最本质的区别是什么？答案：经典比特只能处于0或1的确定状态，而量子比特（Qubit）利用量子叠加原理，可同时处于0和1的叠加态（如α|0⟩+β|1⟩，其中α、β为概率幅）。此外，量子比特间存在量子纠缠现象，多个量子比特的状态无法独立描述，这种叠加和纠缠特性使量子计算机在处理某些问题（如大数分解、量子化学模拟）时具备指数级于经典计算机的算力优势。6.问题：2024年发射的嫦娥七号月球探测器的主要科学目标是什么？答案：嫦娥七号是中国探月工程四期的关键任务，主要科学目标包括：①在月球南极区域开展地形地貌、物质成分、空间环境综合探测；②寻找月表水冰（特别是永久阴影区的水冰）的分布特征，分析其来源与保存机制；③开展月球南极局部区域的浅表层结构探测，研究月壤-基岩界面特征；④搭载月基光学望远镜等载荷，进行天文观测实验。7.问题：为什么用微波炉加热鸡蛋（带壳或完整）可能引发爆炸？答案：鸡蛋内部含有大量水分，微波炉通过发射高频电磁波（通常2.45GHz）使极性分子（如水分子）高速振动产热。带壳鸡蛋加热时，内部水分迅速汽化，蛋壳阻碍蒸汽排出，内部压力急剧升高，可能导致蛋壳破裂甚至爆炸。即使去壳但未划破的完整鸡蛋，蛋白和蛋黄的膜结构也会阻碍蒸汽扩散，同样可能因内部压力过大爆炸。8.问题：“碳中和”的科学定义是什么？实现碳中和的主要途径有哪些？答案：碳中和指在一定时间内，某一主体（如国家、企业或个人）直接或间接产生的二氧化碳排放总量，通过植树造林、碳捕集与封存（CCUS）、使用可再生能源等方式抵消，达到“净零排放”的状态。实现途径包括：①能源结构转型（减少化石能源依赖，发展风电、光伏、氢能等）；②提高能源利用效率（工业、交通、建筑领域节能）；③碳汇增强（森林、湿地保护与修复）；④碳移除技术（直接空气捕集、海洋碱化等）。9.问题：为什么近视眼镜的镜片是凹透镜，而远视眼镜是凸透镜？答案：近视（近视眼）是由于眼球前后径过长或晶状体曲度过大，导致平行光线聚焦在视网膜前方。凹透镜对光线有发散作用，可使入射光线先发散再经晶状体聚焦，将像后移至视网膜上。远视（老花眼或远视眼）则因眼球前后径过短或晶状体调节能力下降，光线聚焦在视网膜后方，凸透镜对光线有会聚作用，可将光线提前会聚，使像前移至视网膜上。10.问题：人体中含量最多的金属元素和非金属元素分别是什么？它们在人体中的主要作用是什么？答案：含量最多的金属元素是钙（约占体重1.5-2%），非金属元素是氧（约占65%）。钙的主要作用：构成骨骼和牙齿（约99%的钙存在于骨组织）；参与神经冲动传导、肌肉收缩（如心肌收缩）、血液凝固等生理过程。氧的主要作用：作为水（H₂O）和有机分子（如糖类、蛋白质）的组成元素，参与细胞呼吸（通过线粒体将葡萄糖氧化为ATP，提供能量）。11.问题：为什么手机电池（锂离子电池）在低温环境下续航会明显下降？答案：锂离子电池的工作原理是锂离子在正负极（如石墨负极、锂钴氧正极）之间迁移。低温环境下，电解液（有机溶剂+锂盐）的黏度增加，离子迁移速率降低；同时，电极材料的活性下降，电化学反应速率减慢。这导致电池的可用容量减少（部分锂离子无法参与反应），内阻增大（放电时能量损失增加），因此续航显著下降。温度回升后，性能可部分恢复，但长期低温可能加速电池老化。12.问题：“海市蜃楼”现象的科学原理是什么？常见的“上现蜃景”和“下现蜃景”分别出现在什么环境中？答案：海市蜃楼是光的折射和全反射导致的虚像现象。当大气中存在温度梯度（密度梯度）时，光线在不同密度的空气层中发生连续折射，最终可能因入射角超过临界角而发生全反射，使远处物体的光线弯曲进入人眼，形成虚像。上现蜃景常见于寒冷海面或极地（近地面空气冷、密度大，上层空气暖、密度小），光线向上弯曲，虚像出现在物体上方（如“空中楼阁”）；下现蜃景常见于炎热沙漠或柏油路面（近地面空气热、密度小，上层空气冷、密度大），光线向下弯曲，虚像出现在物体下方（如“地面湖泊”）。13.问题：为什么用洗洁精可以有效去除油污？其去污原理与汽油去油污有何不同？答案：洗洁精的主要成分是表面活性剂（如烷基苯磺酸钠），其分子一端为亲水基（极性基团，可溶于水），另一端为亲油基（非极性基团，可溶于油）。当洗洁精接触油污时，亲油基插入油滴内部，亲水基朝向水，形成微小的“胶束”，使油滴被包裹并分散在水中，随水冲走。汽油去油污则是利用相似相溶原理：汽油（非极性有机溶剂）与油污（非极性有机物）分子间作用力强，油污溶解于汽油中，随汽油挥发或擦拭去除。两者的本质区别是：洗洁精通过乳化作用分散油污，汽油通过溶解作用去除油污。14.问题：地球的“磁北极”和“地理北极”是同一个位置吗？为什么会存在偏差？答案：不是同一位置。地理北极是地球自转轴的北端，而磁北极是地球磁场的N极（地磁的S极，因异性相吸，指南针N极指向地磁S极）。磁北极的位置随地球内部液态外核的流动而不断变化（平均每年移动约55公里）。目前（2024年）磁北极位于加拿大北部靠近格陵兰岛的海域，与地理北极的偏差约480公里。这种偏差是地球内部液态铁镍外核的对流运动产生的偶极磁场与实际磁场不完全重合导致的。15.问题：为什么高铁轨道通常采用“无砟轨道”而非传统的“有砟轨道”？答案：传统有砟轨道由钢轨、轨枕和碎石道砟组成，道砟可分散列车载荷、排水并提供一定弹性，但存在易粉化、需要定期维护（如清筛、补砟）、高速运行时道砟飞溅风险（超过250km/h时问题显著）等缺点。无砟轨道采用混凝土或沥青等整体式基础，取消道砟，具有以下优势：①稳定性高，轨道几何形位更精确，适合350km/h以上高速运行；②维护周期长（减少道砟更换等作业）；③寿命更长（设计寿命通常60年以上）；④减少粉尘污染（无砟粒飞溅）。因此，高铁（尤其是300km/h以上线路）普遍采用无砟轨道。16.问题：人体的免疫系统分为哪两道主要防线？它们的作用特点是什么？答案：人体免疫系统的两道主要防线是固有免疫（非特异性免疫）和适应性免疫（特异性免疫）。固有免疫是第一道防线，包括皮肤黏膜的物理屏障、吞噬细胞（如巨噬细胞）的吞噬作用、自然杀伤细胞（NK细胞）的直接杀伤，以及炎症反应等。其特点是先天具备、无特异性（对所有病原体起作用）、反应迅速（数分钟至数小时）。适应性免疫是第二道防线，包括B细胞介导的体液免疫（产生抗体）和T细胞介导的细胞免疫（直接杀伤被感染细胞）。其特点是后天获得、高度特异性（针对特定病原体）、有记忆性（再次接触同一病原体时反应更快更强）。17.问题：为什么在高原地区（如青藏高原）煮水时，水的沸点会低于100℃？答案：水的沸点是指水的饱和蒸气压等于外界大气压时的温度。高原地区海拔高，大气压低（如青藏高原平均气压约60kPa，标准大气压为101.325kPa）。水的饱和蒸气压随温度升高而增大，但在低压环境下，水的饱和蒸气压达到外界气压所需的温度降低。例如，在60kPa下，水的沸点约为87℃。因此，高原地区煮水时，水会在低于100℃时沸腾，但此时水温不足以彻底煮熟食物（如鸡蛋），需使用高压锅增加锅内气压以提高沸点。18.问题：“温室效应”与“全球变暖”是同一概念吗？简述两者的联系与区别。答案：不是同一概念。温室效应是自然现象：大气中的温室气体（如CO₂、CH₄、H₂O）吸收地面长波辐射并反射回地面，使地球表面温度维持在适宜生命生存的范围（约15℃，若无温室效应则降至-18℃）。全球变暖则是由于人类活动（如化石燃料燃烧、森林砍伐）导致温室气体浓度远超自然水平，增强了温室效应，使地球平均气温持续上升（工业革命以来已升温约1.2℃）。两者联系：全球变暖是温室效应被人为加剧的结果；区别：温室效应是自然过程，全球变暖是人为干扰下的异常现象。19.问题：为什么计算机芯片的制程（如3nm、5nm）越小，性能越强？答案：芯片制程通常指晶体管栅极的最小宽度（或关键尺寸）。制程越小，单位面积内可集成的晶体管数量越多（遵循摩尔定律），例如5nm芯片的晶体管密度约为7nm的1.8倍。同时，更小的制程意味着晶体管的源极-漏极距离更短，电子迁移路径更短，开关速度更快（降低延迟）；且晶体管的工作电压可降低，减少能量损耗（功耗降低）。因此，更小的制程能实现更高的算力（更多晶体管并行运算）、更低的功耗和发热，从而提升芯片性能（如CPU的单核性能、GPU的图形处理能力）。20.问题：为什么雷雨天气时，先看