2025年高中物理知識(shí)競賽“物理電影”評析大賽試題（二）一、單項(xiàng)選擇題（每題5分，共30分）《星際穿越》中的引力彈弓效應(yīng)在電影《星際穿越》中，宇航員利用土星引力實(shí)現(xiàn)“引力彈弓”加速。若土星質(zhì)量為5.68×102?kg，飛船初始速度為1.0×10?m/s，繞土星做半徑1.0×10?m的圓周運(yùn)動(dòng)后沿切線飛出，忽略其他天體影響，飛船最終速度最接近（）A.1.0×10?m/sB.1.5×10?m/sC.2.0×10?m/sD.3.0×10?m/s《流浪地球》中的行星發(fā)動(dòng)機(jī)推力電影中地球發(fā)動(dòng)機(jī)總功率為1.5×101?W，若推進(jìn)效率為10%，噴射工質(zhì)速度為1.0×10?m/s，則每秒鐘噴射的工質(zhì)質(zhì)量約為（）A.3.0×10?kgB.1.5×101?kgC.3.0×101?kgD.1.5×1011kg《火星救援》中的太陽能板角度火星赤道處某太陽能板與地面夾角θ可調(diào)節(jié)，已知火星繞太陽公轉(zhuǎn)周期為687天，自轉(zhuǎn)周期為24.6小時(shí)。為使正午時(shí)接收太陽輻射最強(qiáng)，θ應(yīng)（）A.始終保持0°B.隨季節(jié)在±25°范圍內(nèi)變化C.隨季節(jié)在±65°范圍內(nèi)變化D.與火星自轉(zhuǎn)周期無關(guān)《頭號玩家》中的向心力場景電影中“綠洲”游戲的離心軌道半徑10m，若玩家質(zhì)量70kg，通過最低點(diǎn)時(shí)支持力為體重的5倍，則軌道對玩家的摩擦力功率為（）A.0WB.2.8×103WC.5.6×103WD.1.1×10?W《蜘蛛俠：英雄遠(yuǎn)征》中的流體阻力蜘蛛俠用蛛絲拉住墜落的游船，蛛絲最大承受力為5×10?N，若游船質(zhì)量2×10?kg，落水瞬間速度10m/s，忽略水的浮力，游船減速時(shí)間至少為（）A.0.4sB.4sC.40sD.400s《敦刻爾克》中的聲速變化電影中戰(zhàn)機(jī)低空飛行時(shí)產(chǎn)生音爆，已知海面氣溫15℃（聲速340m/s），高空-50℃（聲速300m/s）。若戰(zhàn)機(jī)在高空以1.5馬赫速度飛行，海面觀察者聽到音爆的時(shí)間比實(shí)際爆炸時(shí)間（）A.提前0.5sB.滯后0.5sC.提前2.0sD.滯后2.0s二、多項(xiàng)選擇題（每題6分，共24分）《盜夢空間》中的失重場景電影中旋轉(zhuǎn)走廊模擬失重狀態(tài)，下列分析正確的有（）A.走廊內(nèi)壁對人的支持力提供向心力B.人在走廊中“站立”時(shí)，頭頂指向旋轉(zhuǎn)中心C.若旋轉(zhuǎn)角速度增大，人對地面的壓力會(huì)減小D.走廊中拋出的小球?qū)⒀厍芯€方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)《星際迷航》中的曲速引擎曲速引擎理論認(rèn)為可壓縮前方時(shí)空、擴(kuò)張后方時(shí)空實(shí)現(xiàn)超光速旅行。若飛船曲速因子v=ωR（ω為時(shí)空扭曲率，R為飛船半徑），則下列說法合理的有（）A.飛船相對自身坐標(biāo)系仍遵守相對論光速不變原理B.扭曲的時(shí)空可視為球?qū)ΨQ的史瓦西時(shí)空C.引擎需持續(xù)輸出負(fù)能量密度物質(zhì)D.飛船質(zhì)量會(huì)隨曲速因子增大而減小《阿凡達(dá)》中的懸浮山潘多拉星球的懸浮山因強(qiáng)磁場與巖層中的超導(dǎo)礦物相互作用而懸浮。若山體重力與磁場力平衡，下列條件必須滿足的有（）A.山體內(nèi)部磁場方向豎直向上B.超導(dǎo)礦物的臨界溫度高于星球表面溫度C.山體底部磁場強(qiáng)度大于頂部D.星球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的洛倫茲力可忽略《終結(jié)者2》中的電磁炮場景電影中電磁炮將1kg彈丸加速至10km/s，若加速軌道長10m，下列分析正確的有（）A.彈丸加速度大小為5×10?m/s2B.軌道對彈丸的平均作用力為5×10?NC.加速過程中電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的效率為100%D.若軌道電阻為0.1Ω，通過的平均電流約為3×10?A三、計(jì)算題（共46分）《流浪地球2》中的月球核爆（12分）電影中3000枚核彈在月球赤道對稱分布，同時(shí)引爆產(chǎn)生的反沖力使月球軌道偏移。已知月球質(zhì)量7.35×1022kg，繞地球周期27.3天，核彈總當(dāng)量1.2×102?J（轉(zhuǎn)化為動(dòng)能效率10%）。（1）計(jì)算核爆后月球獲得的速度增量Δv；（2）若月球軌道可近似為圓，判斷軌道半長軸將增大還是減小，并說明理由?！缎请H穿越》中的潮汐力問題（14分）米勒行星因靠近黑洞“卡岡圖雅”產(chǎn)生極端潮汐力。已知黑洞質(zhì)量為太陽的4×10?倍，行星軌道半徑1.5×101?m，行星半徑2×10?m，表面重力加速度10m/s2。（1）計(jì)算行星表面的潮汐加速度差（地表與地心處引力加速度之差）；（2）若海水深度100m，估算潮汐落差的數(shù)量級?！痘鹦蔷仍分械闹参镌耘啵?0分）馬克在火星用火箭燃料聯(lián)氨（N?H?）分解獲取氫氣，與CO?通過薩巴蒂爾反應(yīng)生成CH?和H?O：CO?+4H?→CH?+2H?O。已知火星大氣CO?分壓700Pa，溫度-55℃，實(shí)驗(yàn)艙體積100m3。（1）計(jì)算艙內(nèi)CO?物質(zhì)的量（R=8.31J/(mol·K)）；（2）若聯(lián)氨分解效率80%，需分解多少kg聯(lián)氨才能完全消耗艙內(nèi)CO?？（3）生成的水可用于種植土豆，若土豆光合作用效率為1%，每平方米葉片每秒吸收4×10??molCO?，估算維持該反應(yīng)所需的種植面積。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題（20分）《碟中諜6》中的高空跳傘電影中伊森從7600m高空自由下落，10s后打開降落傘。某興趣小組用無人機(jī)模擬該過程，器材有：運(yùn)動(dòng)傳感器（測速度）、質(zhì)量500g的模型人偶、可調(diào)阻力系數(shù)的降落傘（C=0.5~2.0）、無風(fēng)環(huán)境艙。（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“下落過程中阻力與速度平方成正比”，寫出主要步驟；（2）若模型人偶最終勻速速度為6m/s，計(jì)算所需降落傘面積（空氣密度1.2kg/m3）；（3）分析實(shí)際跳傘中，人體姿態(tài)對收尾速度的影響。五、綜合評析題（30分）《流浪地球》的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性評析結(jié)合影片中“地球剎車”“木星引力危機(jī)”“行星發(fā)動(dòng)機(jī)”三個(gè)關(guān)鍵場景，從以下角度進(jìn)行評析：（1）地球停止自轉(zhuǎn)需要的能量與全球年發(fā)電量的比值（地球轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I=0.33MR2，M=6×102?kg，R=6.4×10?m，全球年發(fā)電量約2.5×101?J）；（2）木星氫氧混合爆炸的可行性（木星大氣主要成分為H?，地球大氣O?含量21%）；（3）從熱力學(xué)第二定律分析行星發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)工作的能量轉(zhuǎn)化效率問題。（要求：每個(gè)場景至少指出1處科學(xué)合理點(diǎn)和1處藝術(shù)夸張點(diǎn)，論據(jù)需包含定量計(jì)算）評析要點(diǎn)說明命題特點(diǎn)：覆蓋力學(xué)（占45%）、熱學(xué)（15%）、電磁學(xué)（10%）、天體物理（20%）、近代物理（10%），符合全國中學(xué)生物理競賽大綱要求。計(jì)算量適中，需熟練運(yùn)用近似估算（如π2≈10、球體積公式），部分題目需結(jié)合生活常識(shí)（如土豆光合作用效率）。評分標(biāo)準(zhǔn)：選擇題選對得5分，多選、錯(cuò)選得0分；計(jì)算題公式正確得60%分?jǐn)?shù)，結(jié)果錯(cuò)誤扣1-2分；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題需體現(xiàn)控制變量法，步驟完整得12分；綜合評析題需定量計(jì)算支撐觀點(diǎn)，合理點(diǎn)與夸張點(diǎn)各占5分/場景。難度梯度：基礎(chǔ)題（1-5題、