2026年青少年科技创新与实践活动考试

2026年青少年科技创新与实践活动考试一、单项选择题（每题3分，共30分）1.2025年10月，我国首颗中学生主导研制的6U立方星“青科一号”在轨验证成功，其电源系统采用三结砷化镓电池＋超级电容的混合拓扑。若单颗砷化镓电池片在25℃、AM0光谱下的开路电压为2.38V，超级电容单体容量为100F，最大等效串联电阻为8mΩ，则当负载突增导致母线电压跌落10%时，超级电容在1s内可释放的最大能量约为A.0.45J  B.0.90J  C.1.35J  D.1.80J2.在“城市微型生态浮岛”项目中，某同学用3D打印PLA材料制作浮床，并在表面负载纳米TiO₂光催化层以降解水体中的氨氮。若TiO₂的禁带宽度为3.2eV，则理论上可响应的太阳光波长上限为A.287nm  B.388nm  C.450nm  D.520nm3.某校科创社团设计“无人农场多机协同”系统，采用LoRa节点自组网。若工作频率为470MHz，扩频因子SF=9，信道带宽BW=125kHz，则理论空口速率最接近A.0.78kbps  B.1.76kbps  C.3.90kbps  D.7.81kbps4.在“可穿戴情绪感知”项目中，团队利用PPG信号提取心率变异性HRV。若采样率为200Hz，采用512点FFT，则频域分辨率是A.0.195Hz  B.0.391Hz  C.0.781Hz  D.1.562Hz5.2026年IAO（国际天文奥赛）备选试题改编：某同学用自制光谱仪测得太阳Hα线波长为656.47nm，与实验室静止波长656.30nm相比，则太阳相对观测者的视向速度为A.+7.8×10¹m/s  B.−7.8×10¹m/s  C.+7.8×10⁴m/s  D.−7.8×10⁴m/s6.在“废旧锂电池梯次利用”实验中，团队将容量衰减至75%的18650电芯重新配组。若原标称容量为2.5Ah，配组后采用4并6串结构，则整包理论电量为A.7.5Ah  B.10.0Ah  C.15.0Ah  D.30.0Ah7.某“智能垃圾分类”模型采用YOLOv8n轻量化网络，输入图像640×640×3，INT8量化后权重文件为6.1MB，若MCU的SRAM仅512kB，则最需优先优化的内存环节是A.权重参数  B.激活特征图  C.锚框后处理  D.数据增强缓存8.在“二氧化碳矿化养护混凝土”实验中，团队将废弃CaCO₃粉体与钢渣按质量比1∶2混合，通入纯度99%的CO₂，恒温60℃、0.2MPa反应2h，测得固碳率为18%。则每千克混合料可固定CO₂质量约为A.18g  B.36g  C.72g  D.132g9.某“沙漠节水微润灌”装置采用分子筛渗透膜，膜孔径2nm，若水的表面张力为72mN/m，接触角为30°，则理论上最大可承受毛细负压为A.14.4kPa  B.28.8kPa  C.43.2kPa  D.57.6kPa10.在“青少年航天育种”活动中，将拟南芥种子经亚轨道飞行返回后，测得基因组甲基化水平平均下降5%。若对照组胞嘧啶甲基化位点为1.2×10⁷，则实验组新增非甲基化位点数约为A.6.0×10⁵  B.1.2×10⁶  C.2.4×10⁶  D.6.0×10⁶二、判断题（每题2分，共20分）11.在“基于深度强化学习的四足机器人越障”项目中，采用PPO算法比DQC算法更易出现样本效率低的问题。12.使用石墨双极板的氢燃料电池电堆，其典型单池开路电压在标准状态下理论上可达1.48V。13.若将Micro:bit的I²C时钟频率从100kHz提高到400kHz，则总线最大理论长度可延长到20m而无须额外中继。14.在“校园大气PM₂.₅激光散射监测”中，采用波长532nm的半导体激光器比905nm更能减小米氏散射的前向误差。15.根据《青少年科技实践伦理指引（2025版）》，涉及人类受试者的实验须获得校级伦理委员会批件，但可豁免监护人知情同意的情形包括“仅采集匿名指尖血且血量＜50μL”。16.在“厨余垃圾黑水虻转化”实验中，若幼虫密度超过3kg/m²，则单位虫体增重所需饲料转化率会显著上升。17.采用钙钛矿量子点提升硅光伏电池效率时，量子点的斯托克斯位移越大，越有利于减少自吸收损失。18.在“北斗短报文应急通信”实践中，北斗三号的区域短报文单次最长可发送1000个汉字，且无需SIM卡。19.对于“液氮低温生物样本运输”项目，若使用普通聚苯乙烯泡沫箱，其表观导热系数约为0.035W/(m·K)，比真空绝热板高一个数量级。20.在“青少年AI作曲”活动中，使用Transformer模型生成音乐时，位置编码采用正弦函数比可学习参数更容易出现过拟合。三、填空题（每空3分，共30分）21.在“低成本海水淡化”实验中，团队采用电容去离子（CDI）模块，若进水NaCl浓度为35g/L，工作电压1.2V，电极比电容为120F/g，则理论最大吸附盐量（以NaCl计）为______mg/g。（保留整数）22.某“智能温室”采用CO₂传感器T6603，量程0–5000ppm，模拟输出0–3V，则当ADC为12位、基准电压3.0V时，数字量每增加1LSB对应CO₂浓度增加______ppm。（保留两位小数）23.在“青少年火箭回收”项目中，模型火箭总质量1.8kg，安装减速伞后终端速度由45m/s降至5m/s，则减速伞吸收的能量为______J。（保留整数）24.某“脑机接口注意力训练”系统使用OpenBCICyton板，采样率250Hz，通道数8，若采用16位有符号整型存储，则连续记录1min所需最小存储空间为______kB。（保留一位小数）25.在“微塑料光热降解”实验中，团队合成CuS纳米花，在808nm激光照射下光热转换效率达56%，若激光功率密度为0.5W/cm²，照射面积2cm²，则10s内产生热量为______J。（保留两位小数）26.某“自主巡航水质监测船”采用双体船型，船长1.2m，设计航速1.5m/s，若弗劳德数Fr取0.25，则船宽吃水比B/T≈______时可减少兴波阻力。（保留一位小数）27.在“青少年量子科普”实验，使用SPDC晶体产生纠缠光子对，若泵浦光波长为405nm，信号光波长为810nm，则根据能量守恒，闲频光波长为______nm。（保留整数）28.在“沙漠光伏治沙”项目中，清洗机器人采用履带驱动，电机额定扭矩0.8N·m，减速比50，驱动轮半径0.08m，则理论牵引力为______N。（保留一位小数）29.某“AI识别入侵物种”模型在EdgeTPU上推理耗时32ms，若摄像头帧率为30fps，则最大可支持______路视频同步推理。（填写整数）30.在“青少年航天科普”活动中，使用旋转水银模拟微重力，若旋转半径0.15m，水银密度13.6g/cm³，则转速为______rpm时，水银表面重力梯度与近地轨道微重力环境相似（Δg/g≈10⁻³）。（保留整数）四、简答题（每题10分，共30分）31.结合2025年《全球青少年气候行动报告》，说明在校园场景下，如何利用“碳手印”理念设计一项科技实践项目，使得1名中学生1年内间接减少≥100kgCO₂e排放。要求：列出关键数据链、技术节点与可验证指标。32.某校“智能无障助盲眼镜”项目拟采用ESP32-S3主控，接入OpenAIWhisperAPI进行实时语音转文字，再通过骨传导耳机回传。请分析该方案在真实校园环境中可能面临的三大技术瓶颈，并给出基于边缘计算的改进路径（无需额外增加硬件成本>50元）。33.在“青少年航天医学”实验中，团队利用回转器模拟月球重力（0.16g）培养斑马鱼胚胎，发现72h后脊椎弯曲率增加22%。请简述实验设计中的伦理审查要点，并给出降低生物应激的可操作建议（至少两条）。五、设计题（20分）34.阅读以下场景并完成系统设计：2026年暑期，某山区中学计划开展“零碳营地”科技实践，营地远离电网，日均用电需求：LED照明2kWh、教育平板1kWh、制冰机3kWh、天文CCD0.5kWh。当地日照峰值4.5h，风速≥3m/s时长占30%，溪流年均流量30L/s、落差5m。任务：（1）计算光伏阵列最小功率（考虑0.8充放电效率、0.9逆变效率、1.2冗余系数）。（2）若采用水平轴风力机，切入风速3m/s，额定风速10m/s，请估算单机额定功率，并说明为何仍需储能。（3）设计一套“青少年可维护”的能源监控与数据远传方案（通信距离≤5km，无4G），要求：主控芯片、传感器、通信方式、数据格式、可视化平台。（4）给出营地一周典型能量调度策略，以雨天连续2天为例，说明切负荷优先级。六、综合实践报告（20分）35.请根据你亲自完成（或模拟）的2025–2026年度青少年科技创新项目，提交一份800字以上实践报告，包含：①研究背景与问题陈述；②技术路线与实验过程；③数据结果与定量分析；④创新点与不足；⑤后续计划与知识产权声明。报告须附一张关键实验照片（可手绘示意图），并在图中标注核心参数。评分侧重：数据真实性、逻辑严谨性、创新度、社会价值。———答案与解析———一、选择题1.B 解析：ΔU=0.9V，E=½C(ΔU)²=½×100×0.9²=40.5J，但ESR压降0.9V对应电流I=0.9V/0.008Ω=112.5A，远超电容最大持续电流，实际可释放能量约0.90J（恒功率近似）。2.B λ=hc/Eg=1240/3.2≈388nm。3.B R=BW×2^(SF)/(2^SF)=125×2^9/512≈1.76kbps。4.B Δf=Fs/N=200/512≈0.391Hz。5.A Δλ/λ=v/c⇒v=c×Δλ/λ≈3×10⁸×0.17/656.3≈+7.8×10⁴m/s，正值表示红移，远离观测者，但选项单位应为10¹，印刷已勘误。6.B 2.5Ah×0.75×4=7.5Ah，串联不改变容量。7.B 激活特征图占用最大。8.B 混合料1kg含CaCO₃333g，理论固碳率18%，即0.18×44/100×333≈36g。9.D ΔP=2γcosθ/r=2×0.072×cos30°/(1×10⁻⁹)≈57.6kPa。10.A 1.2×10⁷×0.05=6.0×10⁵。二、判断题11.F PPO样本效率高于DQN。12.T 理论开路电压1.48V（标准氢电极）。13.F 频率升高缩短最大距离。14.T 532nm散射截面更接近PM₂.₅粒径。15.F 豁免情形需同时满足“无侵入性＋匿名＋校级备案”，并非仅血量。16.T 密度过高导致竞争加剧，转化率下降。17.T 斯托克斯位移大减少自吸收。18.F 区域短报文最长1000汉字需SIM卡。19.T 真空绝热板约0.004W/(m·K)。20.F 正弦位置编码无额外参数，更不易过拟合。三、填空题21.解析：q=CΔU=120×1.2=144C，对应NaCl质量m=144×58.5/96485≈87mg，考虑双电层效率约50%，答案为43mg，取整44mg。22.5000ppm/4096≈1.22ppm/LSB。23.ΔE=½m(v₁²−v₂²)=½×1.8×(45²−5²)=1800J。24.250×8×60×2/1024≈23.4kB。25.0.5×2×10×0.56=5.6J。26.Fr=v/√(gL)=0.25⇒1.5/√(9.81×1.2)=0.44，需降低Fr，B/T≈3.2，取3.1。27.1/405=1/810+1/λi⇒λi=810nm。28.F=T×i/r=0.8×50/0.08=500N。29.1000ms/32ms≈31，取31路。30.Δg/g=ω²r/g=10⁻³⇒ω=√(10⁻³×9.81/0.15)=2.56rad/s≈24.4rpm，取24rpm。四、简答题31.示例：项目“校园云空调智能百叶”。数据链：①全国校园空调年均耗电1800kWh/台，COP=3.0；②通过AI预测开窗行为，提前5min关闭压缩机，可减少空转损耗12%；③每百台规模年节电2160kWh，折合减排1.35tCO₂e；④1名中学生负责算法训练与社区推广，带动周边5校安装，共600台，间接减排≥100kgCO₂e。可验证指标：电表读数、算法准确率≥92%、第三方碳核算报告。32.瓶颈：①实时性：Whisper云端RTT>800ms，校园Wi-Fi拥塞；②隐私：语音上传涉未成年人敏感信息；③成本：API调用>0.006美元/次，长期使用超支。改进：①在ESP32-S3上运行WhisperTinyINT8量化模型（<40MB），利用PSRAM分块推理，RTT<150ms；②采用联邦学习更新模型，避免原始语音上传；③引