2025年全国大学生科普知识竞赛试题及答案

2025年全国大学生科普知识竞赛试题及答案一、单项选择题（每题2分，共40分）1.2024年嫦娥六号任务成功从月球背面采集的月壤样本中，首次发现含量异常的关键物质是？A.氦-3B.水合矿物C.橄榄石D.辉石答案：B2.以下哪种技术是合成生物学中实现人工设计生物体的核心工具？A.PCR扩增B.CRISPR-Cas12C.基因枪法D.流式细胞术答案：B3.量子计算中，"量子比特"与经典比特的本质区别在于？A.存储容量更大B.具有叠加态和纠缠特性C.运算速度更快D.抗干扰能力更强答案：B4.2024年全球气候报告显示，导致北极海冰面积创历史新低的主要驱动因素是？A.太阳活动周期B.北大西洋涛动C.温室气体浓度持续升高D.拉尼娜现象答案：C5.下列关于类脑芯片的描述，错误的是？A.模拟神经元和突触的工作机制B.采用冯·诺依曼架构C.适合处理非结构化数据D.具有低功耗特性答案：B6.2024年我国首台自主研发的极紫外光刻（EUV）机关键技术突破体现在？A.光源能量提升至250WB.采用沉浸式光刻技术C.分辨率达到3nmD.光学系统反射率超过70%答案：A7.下列哪种现象不属于地球系统科学中的"临界点"事件？A.亚马逊雨林退化为热带草原B.格陵兰冰盖加速消融C.厄尔尼诺现象周期性出现D.永久冻土大规模解冻释放甲烷答案：C8.人工合成淀粉技术中，关键的碳固定路径是？A.卡尔文循环B.伍德-隆达尔路径C.C4途径D.景天酸代谢答案：B9.2024年观测到的快速射电暴（FRB2024A）最可能的起源是？A.中子星磁层活动B.黑洞吸积盘喷流C.超新星遗迹D.外星文明信号答案：A10.关于全氟烷基物质（PFAS）的环境危害，错误的是？A.具有生物累积性B.可通过胎盘传递C.在自然环境中易降解D.可能导致内分泌干扰答案：C11.我国"天琴计划"主要探测的是哪种物理现象？A.中微子振荡B.暗物质粒子C.引力波D.宇宙微波背景辐射答案：C12.合成生物学中"生物砖"（Biobrick）的本质是？A.标准化的DNA功能模块B.人工设计的蛋白质结构C.微型生物反应器D.新型生物材料答案：A13.2024年新发现的系外行星TOI-700e位于其恒星的宜居带，判断依据主要是？A.存在液态水B.大气成分与地球相似C.轨道距离适宜表面温度D.探测到氧气信号答案：C14.下列关于量子纠缠的描述，正确的是？A.可以实现超光速通信B.纠缠粒子间存在瞬时相互作用C.已应用于量子密钥分发D.仅在微观粒子中存在答案：C15.2024年我国成功发射的"陆地探测四号"卫星主要应用于？A.全球气候变化监测B.地质灾害预警C.农作物估产D.深空探测导航答案：B16.下列哪种能源属于"负碳能源"？A.生物质能碳捕集与封存（BECCS）B.海上风电C.光热发电D.第三代核电站答案：A17.基因编辑技术中，"脱靶效应"指的是？A.目标基因未被正确切割B.非目标基因被意外修改C.编辑效率低于预期D.基因表达水平异常答案：B18.2024年突破的"液态金属机器人"核心材料特性是？A.超高温稳定性B.可编程变形能力C.强磁性D.高导电性答案：B19.关于"蓝碳"生态系统，错误的是？A.包括红树林、盐沼、海草床B.碳封存效率高于陆地森林C.主要通过植物光合作用固碳D.受海平面上升威胁较小答案：D20.我国"九章三号"量子计算机的主要突破是？A.实现通用量子计算B.光量子比特数提升至255个C.解决经典计算机无法处理的问题D.运算速度超越超级计算机答案：B二、判断题（每题1分，共10分）1.黑洞的事件视界是光线无法逃逸的边界，因此事件视界内的所有物质都会被无限压缩至奇点。（）答案：×（部分物质可能以吸积盘形式存在，并非全部直接压缩至奇点）2.温室气体仅指二氧化碳，其他气体对全球变暖的贡献可忽略不计。（）答案：×（甲烷、一氧化二氮等温室效应更强）3.人工神经网络的学习过程本质是调整神经元之间的连接权重。（）答案：√4.地磁场倒转期间，地球会完全失去磁场保护。（）答案：×（磁场强度减弱但不会完全消失）5.转基因作物的外源基因只能来自近缘物种。（）答案：×（可来自任何物种，如细菌基因转入植物）6.量子计算机可以完全替代经典计算机。（）答案：×（适用于特定问题，通用计算仍需经典计算机）7.所有放射性物质都具有相同的半衰期。（）答案：×（不同核素半衰期差异极大，如铀-238半衰期45亿年，氡-222仅3.8天）8.海洋酸化主要是由于大气中二氧化碳溶解导致pH值升高。（）答案：×（pH值降低，酸性增强）9.人工智能的"意识"可以通过提升计算能力实现。（）答案：×（意识涉及认知本质，与计算能力无直接关联）10.超导体的电阻为零，因此可以传输无限大的电流。（）答案：×（存在临界电流，超过后失去超导特性）三、简答题（每题6分，共30分）1.简述引力波探测对天文学研究的意义。答案：①开辟多信使天文学新窗口，与电磁信号互补（如中子星合并事件同时探测引力波和伽马射线）；②验证广义相对论在强引力场下的预言；③揭示黑洞、中子星等致密天体的形成与演化机制；④探测宇宙早期引力波背景，研究大爆炸后瞬间的物理过程。2.说明合成生物学在医疗领域的应用实例。答案：①人工合成病毒（如减毒脊髓灰质炎病毒）用于疫苗生产；②设计工程益生菌（如分泌胰岛素的大肠杆菌）治疗糖尿病；③构建人工基因回路（如癌症靶向杀伤系统）实现精准治疗；④合成人工器官（如3D生物打印肝脏组织）用于器官移植。3.比较传统化石能源与新型氢能的环境影响差异。答案：①化石能源燃烧释放CO₂、SO₂、NOx等，导致温室效应和酸雨；②氢能若通过可再生能源电解水制备，仅排放水，无污染物；③灰氢（化石燃料制氢）仍有碳排放，但可结合CCUS技术降低；④氢能储运过程需防范氢气泄漏（具有温室效应，全球变暖潜值是CO₂的11倍）。4.解释"量子霸权"的科学内涵及其实际应用价值。答案：内涵：量子计算机在特定任务上超越所有经典计算机的计算能力（如"九章"光量子计算原型机求解高斯玻色取样问题）。价值：①推动量子算法研究（如大数分解威胁现有加密体系）；②加速材料模拟（如新型电池材料研发）；③优化复杂系统计算（如交通调度、气候模型）；④促进量子技术工程化（如量子芯片制造工艺提升）。5.分析森林生态系统在碳中和中的双重作用。答案：①碳汇作用：通过光合作用吸收CO₂，形成生物量碳（乔木、灌木、草本）和土壤碳（枯落物分解、根系分泌物）；②碳源风险：森林火灾、病虫害或不合理采伐会释放储存的碳；③类型差异：热带雨林固碳速率高但稳定性差，寒带森林碳储量大但更新慢；④管理优化：通过森林抚育、退化林修复提升单位面积碳汇能力。四、论述题（每题10分，共20分）1.结合具体案例，分析人工智能在基础科学研究中的辅助作用及潜在风险。答案：辅助作用案例：①AlphaFold2预测超2亿种蛋白质结构（覆盖几乎所有已知蛋白质），加速药物靶点发现和疾病机制研究；②深度神经网络分析天文图像，发现新型类星体（如2024年哈佛团队利用AI识别出1200个新类星体），效率是人工的50倍；③高斯过程回归模型优化材料配方（如MIT团队用AI设计出新型固态电解质，锂离子电导率提升300%）。潜在风险：①数据偏见：训练数据若存在偏差（如蛋白质结构数据库中哺乳动物数据占比过高），可能导致模型预测失真；②可解释性缺失：深度神经网络的"黑箱"特性使科学家难以理解预测逻辑，影响结论可靠性；③技术依赖：过度依赖AI可能削弱科研人员的基础理论推导能力；④伦理争议：AI提供的科学结论署名权、知识产权界定模糊（如2023年《自然》杂志规定AI不能作为论文作者）。2.从地球系统科学视角，论述"碳中和"目标对全球生态系统服务功能的影响。答案：地球系统科学强调整体性和各圈层相互作用，碳中和目标通过以下路径影响生态系统服务：（1）碳管理驱动生态系统结构变化：大规模植树造林可能导致生物入侵（如单一速生树种破坏原生植被），影响生物多样性服务；湿地恢复增加碳汇的同时提升水文调节能力（如减少洪水风险）。（2）能源转型改变土地利用：光伏电站、风电场建设占用土地，可能分割野生动物栖息地（如美国风电场导致金鹰死亡率上升），但沿海风电可减少海洋污染（替代燃煤电厂排海废水）。（3）碳移除技术的生态风险：直接空气捕集（DAC