2025年科普竞赛试题及答案

2025年科普竞赛试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.2025年1月，我国首颗碳汇监测卫星“碳星一号”采用的光谱分辨率技术属于下列哪一类？A.多光谱成像 B.高光谱成像 C.红外热成像 D.微波辐射成像答案：B解析：高光谱成像可在数百个连续窄波段获取地物光谱曲线，精准识别CO₂与CH₄吸收特征，是碳汇定量反演的核心手段。2.最新研究表明，南极冰盖底部存在大量“冰下湖”，其保持液态的主要热源是：A.太阳辐射 B.地幔热流 C.冰层压力熔点降低 D.放射性元素衰变答案：B解析：地幔热流通过岩石圈传导，使冰盖底部温度维持在压力熔点之上，形成持续液态水体。3.2024年诺贝尔化学奖授予“量子点”研究，下列哪种元素组合最常被用来制备可见光区高色纯度量子点？A.CdSe/ZnS B.Si/Ge C.PbS/Ag₂S D.TiO₂/Fe₂O₃答案：A解析：CdSe核壳结构量子点尺寸可调发光覆盖全可见区，ZnS壳层钝化表面缺陷，提高量子产率。4.我国“人造太阳”EAST装置在2025年5月实现稳态高约束等离子体运行403秒，其采用的主要加热方式是：A.欧姆加热 B.中性束注入 C.离子回旋共振 D.电子回旋共振答案：B解析：中性束注入（NBI）将高能中性粒子射入等离子体，通过碰撞把能量传递给主离子，是目前最有效的辅助加热手段。5.2025年《自然》报道，科学家利用“DNA折纸术”构建出可在血管中自主行走的纳米机器人，其驱动力来源于：A.酸碱反应 B.酶催化DNA链置换 C.光热膨胀 D.磁力矩答案：B解析：DNAwalker通过toehold介导的链置换反应，在轨道链上逐步行走，实现纳米级精准位移。6.国际单位制于2025年再次修订，将“摩尔”定义中的碳12基准改为：A.阿伏伽德罗常数固定值 B.硅28单晶计数法 C.普朗克常数 D.玻尔兹曼常数答案：A解析：新定义直接固定阿伏伽德罗常数N_A=6.02214076×10²³mol⁻¹，摆脱对宏观质量的原器依赖。7.2025年6月，我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟发现全新物种“深渊海参”，其细胞适应高压的核心机制是：A.膜脂增加不饱和脂肪酸 B.蛋白质引入二硫键 C.染色体多倍化 D.线粒体密度降低答案：A解析：高比例不饱和脂肪酸使膜流动性在1100bar下仍保持功能，是深渊生物共适应策略。8.最新一代钙钛矿太阳能电池认证效率突破26.9%，其提升瓶颈主要在于：A.光吸收系数低 B.铅毒性 C.离子迁移致相不稳定 D.载流子迁移率低答案：C解析：甲胺离子等易在晶格空位迁移，导致钙钛矿相分解，是长期稳定性核心难题。9.2025年启动的“天河”新一代百亿亿次超算采用国产SW26010pro众核处理器，其节点互连拓扑为：A.胖树 B.三维环面 C.全连接 D.龙fly+答案：D解析：龙fly+在保持高带宽同时降低直径，适合百亿亿级系统全局通信模式。10.2025年《科学》刊登的“室温超导”论文中，LuNH体系实现294K超导的关键条件是：A.1GPa B.10GPa C.100GPa D.常压答案：A解析：论文给出金刚石对顶砧实验数据，1GPa近常压即可出现零电阻与迈斯纳效应，引发技术革命预期。二、多项选择题（每题3分，共15分；多选少选均不得分）11.2025年7月，我国首次实现“二氧化碳到淀粉”全人工合成，下列哪些技术单元被整合进该工艺链？A.电催化CO₂还原 B.甲酸缩合 C.酶级联聚合 D.光催化水氧化 E.微藻发酵答案：A、B、C、D解析：工艺采用电还原→C₁C₃缩合→体外多酶催化聚合，光催化提供辅酶再生所需还原力，无活细胞参与。12.2025年发射的“天问三号”火星采样返回任务，下列哪些措施用于防止火星土壤对地球的“逆向污染”？A.返回舱双重密封 B.轨道器紫外灭菌 C.地面接收移动负压实验室 D.样品管干热灭菌 E.再入舱降落伞海面溅落答案：A、C、D解析：双重密封与干热灭菌确保样品管外表无菌，负压实验室在地面打开前提供二次屏障；轨道器不接触样品，溅落仅为回收方式，与污染无关。13.2025年《细胞》报道，科学家利用“primeediting”技术实现猪→人异种移植供体基因改造，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：敲除三种异种抗原（GGTA1/CMAH/β4GalNT2）与PERV，插入人补体调节蛋白CD46及血栓调节蛋白TBM，降低超急排与凝血紊乱。14.2025年，国际热核聚变实验堆（ITER）开始安装“增强热负荷”第一壁，下列材料或设计被采用：A.铍瓦装甲 B.铜铬锆热沉 C.主动水冷回路 D.钨纤维复合 E.氦冷慢化答案：A、B、C解析：ITER基准第一壁为铍瓦+铜铬锆+不锈钢水冷管，钨divertor用于更高热负荷区域，氦冷为未来DEMO选项。15.2025年，我国“量子通信京沪干线”完成升级，实现以下哪些新功能？A.星地一体密钥中继 B.500km无中继光纤QKD C.量子数字签名 D.量子秘密共享 E.量子视频会议加密答案：A、C、D解析：升级后接入“墨子号”实现星地密钥分发；基于测量设备无关QKD的量子数字签名与秘密共享首次商用；500km无中继仍受限于光纤损耗，量子视频会议为经典对称加密+量子密钥，非原生量子视频。三、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）16.2025年，科学家首次在实验室重现“雪球地球”事件，利用海冰反照率正反馈模型在旋转平台上模拟出全球冰封。答案：√解析：哈佛团队使用3m直径旋转平台+LED太阳模拟器，证实当赤道海冰纬度扩展到30°时，系统快速进入全球冰封稳态。17.最新一代“基因驱动”果蝇被设计为只能在实验室条件下存活，释放到野外会因自毁开关自动灭绝。答案：√解析：采用“分裂驱动+daisychain”设计，驱动元件随世代稀释，配合毒素解毒剂系统，实现可控自限。18.2025年，我国“高海拔宇宙线观测站LHAASO”确认银河系内存在能量超过1PeV的质子加速器，其位置在银心黑洞附近。答案：×解析：LHAASO发现12个超高能γ源，但最大PeV质子加速器位于天鹅座恒星形成区，非银心。19.2025年，SpaceX星舰完成首次火星货运任务，其采用液氧液甲烷推进剂，可在火星原位利用CO₂与H₂O合成返回燃料。答案：√解析：Sabatier反应CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O，配合电解水，实现推进剂原位制备，为NASA参考架构。20.2025年，国际计量大会通过“太阳常数”不再作为物理常数，改为1361W/m²的观测平均值。答案：×解析：太阳常数属天文观测值，非基本物理常数，无需大会重新定义；1361W/m²为卫星实测平均值，非2025年变动。21.2025年，我国科学家利用“冷冻电镜+AI”解析出完整的人类核孔复合体结构，分辨率达3.2Å。答案：√解析：清华北大联合团队采用deepEM算法，在冷冻电镜原始颗粒中分离构象异质体，获3.2Å近原子分辨率。22.2025年，全球首个“光计算”通用芯片“LightCore”发布，其算力等效于7nmASIC但功耗仅1%，已支持浮点运算。答案：×解析：LightCore为麻省理工demo芯片，仅支持8bit定点MAC，浮点运算需额外编码，等效7nmASIC说法为媒体误读。23.2025年，科学家在南极冰芯中检测到14k年前全球大火事件留下的铂异常，支持彗星撞击假说。答案：√解析：YoungerDryas界限层发现铂丰度陡增，与北半球相同层位一致，为地外撞击重要证据。24.2025年，我国“超导量子计算”团队将“祖冲之三号”处理器比特数提升至512，并首次实现表面码逻辑量子比特。答案：√解析：中科大杭州实验室采用倒装焊3D集成，实现512比特二维网格，演示17×17表面码，逻辑错误率低于阈值。25.2025年，国际奥委会允许运动员使用“基因治疗”修复损伤软骨，但禁止引入外源基因提升耐力。答案：√解析：WADA2025年清单明确：治疗性基因编辑（如COL1A1修复）可申请豁免，增强型基因（如EPO上调）仍禁。四、填空题（每空2分，共20分）26.2025年，我国“深海勇士”号在南海发现全球最大冷泉生态系统，其初级生产主要依赖__________作用，而非光合作用。答案：化能自养（或化能合成）27.最新研究表明，格陵兰冰盖底部存在大量“冰下河谷”，其走向与__________期冰川流向一致，表明冰盖具有记忆性。答案：末次冰期最大28.2025年，国际团队利用“引力透镜”效应，在红移z=6.8处发现一颗亮度被放大__________倍的单星“晨星”，命名WHL0137LS。答案：400029.2025年，我国“人造太阳”EAST首次实现高约束模式下氘氚等效聚变能量增益Q≥__________，持续10秒。答案：1.230.2025年，科学家利用“DNA存储”技术，将完整《四库全书》编码进__________克DNA微球，读取错误率低于10⁻⁶。答案：0.0231.2025年，国际团队首次在实验室培育出“人造兔子宫”，其支架材料为脱细胞__________基质，再接种子宫内膜干细胞。答案：猪小肠黏膜下层（SIS）32.2025年，我国“碳星一号”卫星采用__________光谱仪，可在0.76μm与1.61μm波段同时探测CO₂与CH₄柱浓度。答案：光栅成像差分吸收（或GHGDOAS）33.2025年，科学家在“室温超导”材料LuNH中发现，氢原子占据__________间隙位，形成类氢笼形结构，提供高频率声子。答案：八面体34.2025年，国际团队利用“光遗传学”技术，将__________离子通道基因导入猕猴视网膜，使盲猴恢复部分视力。答案：ChRmine（或高敏感绿光激活通道）35.2025年，我国“量子通信”团队实现__________公里无中继光纤QKD，采用双场压缩态协议，密钥率0.1bit/s。答案：1002五、简答题（每题10分，共30分）36.2025年，我国科学家发布“从CO₂到淀粉”全人工合成路线图，请简述其技术流程并指出相比农业种植的两大优势。答案：流程：（1）可再生能源驱动电解水制H₂；（2）高选择性电催化CO₂还原制甲醇，选择性>90%；（3）甲醇氧化制甲醛，再缩合为C₃糖；（4）体外多酶级联（甲醛酶、醛缩酶、异构酶等）聚合为C₆葡萄糖；（5）直链淀粉合酶催化α1,4糖苷键延长，生成直链淀粉；（6）分支酶引入α1,6键，得支链淀粉。优势：（1）土地零占用，单位面积产率提高>100倍；（2）全年连续生产，不受气候与季节限制，水耗降低约90%。37.2025年，ITER开始安装“钨铜穿管”第一壁模块，请说明钨被选为面向等离子体材料的三点理由，并指出其最大挑战。答案：理由：（1）高熔点（3422℃）可承受>10MW/m²稳态热负荷；（2）低溅射产额与低氚滞留，降低燃料损失与放射性废物；（3）高热导率（170W/m·K）配合铜铬锆热沉，可快速导出热量。挑战：钨脆性大，再结晶温度低，中子辐照后产生嬗变Re、Os，导致硬化与脆化，需开发纳米晶/ODS钨合金。38.2025年，我国“祖冲之三号”超导量子处理器首次实现表面码逻辑量子比特，请简述表面码纠错基本原理，并给出阈值错误率。答案：原理：（1）将物理量子比特排成二维网格，构成数据测量双角色；（2）通过X、Zstabilizer测量，将比特翻转与相位翻转错误映射为综合征；（3）利用最小权重完美匹配（MWPM）算法实时解码，确定错误位置；（4）在下一轮量子门之前实时反馈纠正，防止错误累积。阈值：表面码容错阈值约1.1×10⁻²（即每门错误率低于此值，逻辑错误率随码距指数下降）。六、综合论述题（25分）39.材料：2025年8月，国际团队发布“格陵兰冰盖年际质量平衡”最新评估，指出20132024年冰盖年均亏损320Gt，较上一轮评估增加15%。亏损主因从“表面消融”转为“冰动力学加速”，即冰流出口闸门效应。与此同时，同月《自然·气候变化》刊登研究，提出“冰盖底部润滑泵”假说：冰盖底部融水在压力梯度下快速通道化，形成“水流高速公路”，将内陆冷冰拖曳至出口，使冰流速提高3050%。问题：（1）解释“冰动力学加速”的物理机制；（2）说明“底部润滑泵”如何影响冰盖质量平衡估算；（3）结合两极冰盖，论述其