(2025年)科普知识竞赛试题库与答案

(2025年)科普知识竞赛试题库与答案1.地球大气层中含量最多的气体是？答案：氮气，约占78%，氧气约占21%，其余为稀有气体和二氧化碳等。2.植物进行光合作用时，吸收的主要气体和释放的主要气体分别是？答案：吸收二氧化碳，释放氧气。光合作用的光反应阶段利用光能分解水产生氧气，暗反应阶段固定二氧化碳合成有机物。3.目前已知宇宙中最古老的天体之一是“玛土撒拉星”（HD140283），其年龄约为144.6亿年，这一数据与宇宙本身的年龄（约138亿年）存在矛盾，科学家通过哪些方法修正了这一误差？答案：主要通过更精确的视差测量（利用盖亚卫星数据）、恒星演化模型优化（考虑金属丰度对寿命的影响）以及重新校准宇宙距离阶梯，最终将其年龄修正为约139亿年，与宇宙年龄一致。4.日常生活中，用微波炉加热食物时，为什么金属容器会产生火花？答案：微波炉通过发射微波（频率约2.45GHz）使食物中的水分子高频振动生热。金属容器导电性强，微波会在其表面产生感应电流；若容器有尖锐边缘（如叉子），电流会在尖端聚集，导致空气电离，产生电弧（火花）。5.2024年，我国“嫦娥七号”月球探测器在月球南极采集到的月壤样本中，首次检测到含量较高的“水合羟基”（OH⁻），这一发现对未来月球基地建设有何意义？答案：月壤中的水合羟基可通过加热分解为水（2OH⁻→H₂O+O²⁻），为月球基地提供饮用水和氧气；同时，水分解产生的氢和氧可作为火箭燃料，降低从地球运输资源的成本。6.为什么沙漠地区昼夜温差大，而沿海地区昼夜温差小？答案：沙漠地区以砂石为主，砂石的比热容小（约0.92×10³J/(kg·℃)），白天吸收少量热量温度快速升高，夜晚放出少量热量温度急剧下降；沿海地区水体比热容大（约4.2×10³J/(kg·℃)），温度变化缓慢，起到“缓冲”作用。7.人类基因组中，编码蛋白质的基因仅占约1.5%，其余98.5%的DNA曾被称为“垃圾DNA”，目前研究发现这些非编码DNA有哪些功能？答案：部分非编码DNA参与调控基因表达（如增强子、沉默子）；部分作为核糖体RNA（rRNA）和转运RNA（tRNA）的模板；还有部分与染色体结构稳定（如端粒）、表观遗传修饰相关。8.2023年，全球平均气温较工业化前（1850-1900年）上升约1.2℃，导致这一升温的主要温室气体及其贡献率排序是？答案：二氧化碳（CO₂）约占66%，甲烷（CH₄）约占16%，氧化亚氮（N₂O）约占6%，氟利昂等含氟气体约占12%（数据来源：IPCC第六次评估报告）。9.为什么冬天水管容易冻裂？答案：水在4℃时密度最大，低于4℃时反常膨胀（温度降低，体积增大）。当水管内的水结冰时，体积约膨胀9%，产生的压力超过水管承受极限，导致冻裂。10.量子计算中的“量子比特”与传统计算机的“比特”有何本质区别？答案：传统比特只能处于0或1的单一状态；量子比特利用量子叠加原理，可同时处于0和1的叠加态（如α|0⟩+β|1⟩，α²+β²=1），因此量子计算机的计算能力随量子比特数呈指数增长。11.植物的向光性生长是由哪种激素调控的？其作用机制是什么？答案：生长素（吲哚乙酸，IAA）。单侧光照射下，生长素在背光侧分布更多（通过细胞膜上的PIN蛋白极性运输），导致背光侧细胞伸长更快，植物向光弯曲。12.2024年，我国首台“极低温扫描隧道显微镜”在实验室中实现了0.01开尔文（接近绝对零度）的超低温环境，这一技术对研究哪种物理现象至关重要？答案：超导现象（电阻为零）和量子相变。极低温可抑制热噪声，使电子的量子效应（如库珀对形成）更显著，便于观测超导材料的微观机制。13.为什么高铁轨道要采用“无砟轨道”（混凝土整体道床）而非传统有砟轨道（碎石道床）？答案：无砟轨道稳定性高，碎石道床在高速列车振动下易松散，需频繁维护；无砟轨道平顺性好，可减少列车颠簸，提高运行速度（如京沪高铁设计时速350km/h）；此外，无砟轨道寿命更长（约60年），维护成本低。14.医学上常用的“CT”和“MRI”成像原理有何不同？答案：CT（计算机断层扫描）利用X射线穿透人体，不同组织对X射线吸收差异形成断层图像；MRI（磁共振成像）利用强磁场使体内氢原子核（质子）共振，通过接收弛豫信号重建图像，对软组织分辨力更高。15.2023年，科学家在格陵兰岛冰盖下发现了一个面积约5.6万平方公里的“冰下湖”，其存在的关键条件是什么？答案：冰盖厚度大（超过3公里），上层冰的压力使冰的熔点降低（压力每增加1个大气压，熔点约降低0.0075℃）；同时，地球内部的地热（约50mW/m²）持续加热冰盖底部，使部分冰融化形成液态水。16.为什么用高压锅煮食物更快？答案：高压锅密封后，内部水蒸气无法逸出，气压升高（通常可达1.5个标准大气压），水的沸点随之升高（约120℃）。高温环境下，食物中的蛋白质变性、淀粉糊化等化学反应速率加快，因此煮熟时间缩短。17.生物学中“端粒”的作用是什么？其长度与细胞衰老有何关系？答案：端粒是染色体末端的DNA-蛋白质复合体，保护染色体不被降解或融合。每次细胞分裂时，端粒会缩短约50-200个碱基对；当端粒缩短至临界长度时，细胞停止分裂（进入衰老期），因此端粒长度被称为“细胞的分子时钟”。18.2024年，我国“天问二号”探测器成功着陆小行星“图塔蒂斯”，其携带的科学载荷中，“X射线荧光光谱仪”的主要任务是什么？答案：通过分析小行星表面物质受X射线激发后释放的特征荧光，确定元素组成（如铁、镁、硅等），为研究太阳系早期物质演化提供依据。19.为什么晴朗的天空呈现蓝色，而日出日落时天空呈现红色？答案：白天阳光直射，大气中的分子（如氮、氧）和微小颗粒发生瑞利散射（散射强度与波长的四次方成反比），蓝光（波长约450nm）比红光（波长约650nm）散射更强烈，因此天空呈蓝色；日出日落时，阳光斜射穿过更厚的大气层，蓝光被大量散射，剩余的红光（穿透力强）占主导，故天空呈红色。20.化学中“同分异构体”和“同素异形体”的区别是什么？各举一例。答案：同分异构体是分子式相同但结构不同的化合物（如乙醇C₂H₅OH和二甲醚CH₃OCH₃）；同素异形体是同一元素组成的不同单质（如金刚石、石墨和C₆₀）。21.2023年，我国科学家首次在实验室实现了“二氧化碳电还原”制备乙烯（C₂H₄），这一技术对碳中和有何意义？答案：该技术以二氧化碳为原料，利用可再生电能（如风电、光伏）将其转化为高附加值化学品（乙烯是重要化工原料），既减少了二氧化碳排放，又实现了碳的循环利用，为“负碳技术”提供了新路径。22.为什么手机电池（锂离子电池）在低温环境下续航缩短？答案：低温下，电解液黏度增加，锂离子在正负极之间的迁移速率减慢；同时，电极材料（如石墨负极）的活性降低，导致电池内阻增大，实际可用容量下降（例如-10℃时容量可能降至常温的60%）。23.植物“气孔”的主要功能是什么？其开闭由哪种细胞调控？答案：气孔是叶片与外界进行气体交换（吸收CO₂、释放O₂）和蒸腾作用（散失水分）的通道。气孔的开闭由保卫细胞调控：保卫细胞吸水膨胀时气孔开放，失水收缩时气孔关闭。24.2024年，欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）发现了一种新的四夸克粒子“Tcc⁺”，其组成和特殊性质是什么？答案：Tcc⁺由两个粲夸克（c）和两个反下夸克（ū）组成，是已知质量最轻的四夸克粒子。由于粲夸克质量大，其内部结合能较低，可能更稳定，有助于研究强相互作用的夸克束缚机制。25.为什么汽车轮胎表面有复杂的花纹？答案：花纹可增加轮胎与地面的摩擦力（通过“咬入”地面凹凸处）；同时，花纹中的沟槽能快速排开积水（如雨天），避免“水滑现象”（轮胎与地面被水膜隔开，摩擦力骤降），提高行驶安全性。26.医学上“疫苗”的作用原理是什么？灭活疫苗和mRNA疫苗的区别是什么？答案：疫苗通过引入病原体的抗原（如灭活病毒、病毒蛋白或mRNA编码的抗原），刺激人体免疫系统产生抗体和记忆细胞。当真正的病原体入侵时，记忆细胞迅速激活，快速产生大量抗体清除病原体。灭活疫苗使用灭活的完整病毒（如新冠灭活疫苗），mRNA疫苗则通过脂质纳米颗粒递送编码抗原的mRNA，在人体内直接合成抗原（如辉瑞/BioNTech新冠疫苗）。27.2023年，我国“奋斗者”号全海深载人潜水器在马里亚纳海沟10909米处发现了一种能耐受1100个大气压的“狮子鱼”，其适应深海高压的机制包括哪些？答案：细胞内的生物膜含有更多不饱和脂肪酸（降低膜的刚性）；蛋白质结构中含有“分子伴侣”（帮助维持正确折叠）；体内无游离气体腔（如鳔），避免被高压压扁。28.为什么用久的白炽灯灯丝会变细，灯泡内壁会变黑？答案：灯丝（钨）在高温下发生升华（固态直接变为气态），导致灯丝变细；钨蒸气遇到温度较低的灯泡内壁时凝华（气态直接变为固态），附着在内壁形成黑色钨颗粒。29.2024年，我国“墨子号”量子科学实验卫星完成了“地月量子通信”实验，其利用的量子特性是什么？相比传统通信有何优势？答案：利用量子纠缠的“非定域性”（纠缠粒子间的状态关联不受距离限制）和量子不可克隆定理。量子通信可实现“绝对安全”——任何窃听行为都会改变量子态，接收方能立即察觉。30.为什么煮熟的鸡蛋放入冷水中更容易剥壳？答案：鸡蛋壳主要成分是碳酸钙（CaCO₃），蛋白和蛋壳之间有一层薄膜。煮熟后，蛋白遇冷收缩（热胀冷缩），而蛋壳收缩率较小（碳酸钙的热膨胀系数低），导致蛋白与蛋壳分离，因此更容易剥壳。31.生物学中“基因编辑技术CRISPR-Cas9”的核心原理是什么？其“向导RNA（gRNA）”的作用是什么？答案：CRISPR-Cas9系统由Cas9蛋白和向导RNA组成。gRNA通过碱基互补配对识别目标DNA序列，引导Cas9蛋白到达特定位置并切割DNA双链；随后细胞通过非同源末端连接（NHEJ）或同源重组（HDR）修复切口，实现基因敲除或插入。32.2023年，全球首座“第四代核电站”（高温气冷堆）在我国投运，其“固有安全性”体现在哪些方面？答案：采用全陶瓷包覆颗粒燃料（包覆层可耐受2000℃以上高温，防止放射性物质泄漏）；堆芯石墨慢化剂热容大，事故下温度上升缓慢；无需主动冷却系统（依靠自然对流散热），避免因断电导致的熔堆风险。33.为什么雷雨过后空气会变得清新？答案：雷电使空气中的氧气（O₂）部分转化为臭氧（O₃），低浓度臭氧（<0.05ppm）具有清新气味；同时，雨水冲刷了空气中的尘埃和污染物；此外，闪电的高温促使氮气（N₂）与氧气反应提供氮氧化物（如NO、NO₂），溶于水形成硝酸盐，随雨水沉降，间接净化空气。34.2024年，科学家在南极冰芯中检测到20世纪50年代核试验产生的“碳-14”峰值，这一发现如何帮助校准“放射性碳定年法”？答案：核试验释放的大量碳-14（人工标记）进入大气，被植物通过光合作用吸收，最终保存在树木年轮、冰芯等材料中。通过对比冰芯中碳-14的含量变化与已知的核试验时间（如1955-1963年），可修正自然环境中碳-14的衰变模型，提高放射性碳定年法的准确性（尤其对近现代样品）。35.为什么冬天脱毛衣时会产生“噼啪”的放电声，而夏天很少出现？答案：毛衣与皮肤摩擦产生静电（电子转移）。冬天空气干燥（湿度低），电荷难以通过空气导走，积累到一定程度时击穿空气（电压约3000V以上），产生放电现象（火花和声音）；夏天空气湿度高，电荷易被水分导走，不易积累。36.植物“顶端优势”是指什么？农业生产中如何利用这一现象？答案：顶端优势是指植物顶芽优先生长，抑制侧芽发育的现象（由顶芽产生的生长素向下运输，积累在侧芽处，高浓度生长素抑制侧芽生长）。农业上通过打顶（去除顶芽）消除顶端优势，促进侧芽萌发（如棉花摘心增加分枝，提高产量）；或保留顶芽（如用材林），促进主茎长高。37.2023年，我国“海斗一号”无人潜水器在深渊层（6000米以下）发现了一种能“吃塑料”的细菌，其潜在应用价值是什么？答案：该细菌可能分泌降解塑料（如聚乙烯、聚丙烯）的酶，可用于开发生物降解技术，处理海洋塑料污染；若能规模化培养，可大幅降低塑料垃圾的处理成本，缓解“白色污染”问题。38.为什么加油站禁止使用手机？答案：手机通话或待机时，电路可能产生微小电火花（尤其是信号弱时，手机会增强发射功率）；加油站空气中含有汽油蒸气（爆炸极限约1.3%-6%），遇明火（包括电火花）可能引发爆炸。39.2024年，我国“天舟七号”货运飞船首次搭载了“空间冷原子钟”，其精度比地面原子钟高10倍以上，这一技术对哪些领