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2025年金钥匙比赛试题及答案

2025年金钥匙科技竞赛试题（节选）

第一部分：科技前沿与创新（共30分）

一、单项选择题（每题2分，共10分）

1.2024年12月，我国首台基于里德堡原子量子计算原型机“九章三号”完成512光子量子计算优越性实验。以下关于里德堡原子量子计算的描述，错误的是（）

A.里德堡原子通过激光激发实现量子比特的长程耦合

B.其量子比特数受限于原子间相互作用的距离

C.相比超导量子计算，更易实现大规模量子比特的精确操控

D.可用于模拟复杂量子材料的相变过程

2.2025年3月，欧洲航天局“普罗米修斯”号探测器成功着陆木卫二（欧罗巴），其核心任务之一是探测地下海洋的化学成分。若探测器在冰壳下发现某种含磷有机分子，最可能支持以下哪种科学假设？（）

A.木卫二海洋存在与地球类似的碳基生命

B.太阳系早期磷元素的星际传播路径

C.冰下高压环境可合成非生物来源的复杂分子

D.木卫二地质活动中存在磷的火山喷发

3.2025年4月，我国自主研发的“极目”太赫兹通信卫星完成首次低轨-地面200Gbps超高速通信测试。太赫兹通信相比传统微波通信的优势不包括（）

A.带宽更宽，可支持超高清视频实时传输

B.穿透云雾能力更强，受天气影响更小

C.天线尺寸更小，适合星载设备轻量化

D.可用于短距离高必威体育官网网址通信场景

二、填空题（每空1分，共8分）

4.2025年5月，我国科学家在人工合成淀粉技术上取得新突破，通过设计“甲醇-丙酮酸-淀粉”合成路径，使能量转化效率提升至____%（保留一位小数），该技术对解决____问题具有战略意义。

5.2025年6月，国际热核聚变实验堆（ITER）首次实现____（填反应类型）的持续放电，其核心装置“托卡马克”通过____（填物理原理）约束高温等离子体。

三、简答题（共12分）

6.2025年7月，我国“天舟七号”货运飞船搭载的“空间蛋白质结晶实验柜”成功获取高分辨率胰岛素晶体结构数据。请从空间微重力环境特点出发，解释为何微重力有利于蛋白质结晶实验？（6分）

7.2025年8月，某团队提出“基于AI大模型的气候预测系统”，其通过分析全球3000个气象站的历史数据及卫星遥感影像，预测未来10年区域降水模式。请指出该系统可能存在的技术挑战，并提出至少一项改进建议。（6分）

第二部分：人文与科技融合（共30分）

一、材料分析题（15分）

材料：2025年9月，敦煌莫高窟第17窟（藏经洞）数字化工程完成，首次实现壁画颜料成分、病害发展过程的全要素3D建模。研究发现，部分壁画使用的“青金石”颜料中含有微量铂元素，而铂在古代仅通过中亚贸易传入中国。

问题：

（1）从科技史角度，分析“青金石含铂”这一发现对研究古代丝绸之路的意义。（5分）

（2）结合数字孪生技术，说明如何利用该3D模型为壁画保护提供决策支持。（10分）

二、论述题（15分）

8.2025年10月，联合国教科文组织将“中国传统制茶技艺及其相关习俗”扩展为“全球重要农业文化遗产”。请从“科技与文化传承”的视角，论述现代技术（如基因测序、物联网、数字博物馆）如何助力传统制茶技艺的保护与创新。要求结合具体案例，逻辑清晰。

第三部分：生活中的科学（共40分）

一、实验设计题（15分）

9.某同学发现，用微波炉加热牛奶时，若牛奶装在普通玻璃杯中，杯壁温度明显高于用陶瓷碗加热的情况。请设计实验验证“玻璃与陶瓷的介电损耗差异是导致温度差异的主因”，要求写出实验器材、步骤及数据记录方式（需考虑控制变量）。

二、综合应用题（25分）

10.2025年11月，某社区推广“零废弃厨房”计划，要求居民通过分类处理、资源再利用减少厨余垃圾。已知该社区日均产生厨余垃圾1.2吨（含水率75%，有机物占干重80%），请完成以下任务：

（1）计算厨余垃圾中可用于厌氧发酵产沼气的有机物质量（单位：kg）。（5分）

（2）若沼气中甲烷含量为60%，甲烷热值为55.6MJ/kg，计算理论日产沼气的总热值（已知甲烷密度0.717kg/m3，结果保留两位小数）。（10分）

（3）提出至少3项“零废弃厨房”的具体实施策略，并说明其科学原理。（10分）

2025年金钥匙科技竞赛试题答案

第一部分：科技前沿与创新

一、单项选择题

1.C（里德堡原子量子计算目前仍面临量子比特数扩展的挑战，大规模精确操控难度高于超导量子计算）

2.C（含磷有机分子可能由非生物的化学反应形成，如热液喷口的无机合成，不能直接证明生命存在）

3.B（太赫兹波穿透云雾能力弱，易受大气衰减影响，