2025年高中物理知識(shí)競(jìng)賽“物理電影”評(píng)析大賽試題（一）一、單項(xiàng)選擇題（每題8分，共40分）1.《星際穿越》黑洞場(chǎng)景評(píng)析電影中宇航員庫珀駕駛飛船繞黑洞“卡岡圖雅”旋轉(zhuǎn)時(shí)，出現(xiàn)了時(shí)間膨脹效應(yīng)。若黑洞質(zhì)量為太陽質(zhì)量的1億倍（(M=2×10^{38}kg)），事件視界半徑(R=\frac{2GM}{c^2})（其中(G=6.67×10^{-11}N·m2/kg2)，(c=3×10^8m/s)），則飛船在距離黑洞中心(2R)處做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為：A.(2.5×10^4s)B.(5.0×10^4s)C.(1.0×10^5s)D.(2.0×10^5s)2.《流浪地球2》行星發(fā)動(dòng)機(jī)力學(xué)分析影片中行星發(fā)動(dòng)機(jī)通過噴射等離子體推動(dòng)地球前進(jìn)。若單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)噴射速度為(v=1.5×10^4m/s)，地球質(zhì)量(M=6×10^{24}kg)，要使地球獲得(a=1×10^{-9}m/s2)的加速度，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)每秒需噴射的等離子體質(zhì)量為：A.(4×10^2kg/s)B.(4×10^5kg/s)C.(4×10^8kg/s)D.(4×10^{11}kg/s)3.《火星救援》火星著陸緩沖系統(tǒng)馬克·沃特尼的著陸艙在火星表面著陸時(shí)，緩沖火箭做勻減速運(yùn)動(dòng)。已知火星重力加速度(g_{火}=3.7m/s2)，著陸初速度(v_0=40m/s)，緩沖距離(h=20m)，則緩沖過程中的加速度大小為：A.(20m/s2)B.(23.7m/s2)C.(40m/s2)D.(43.7m/s2)4.《頭號(hào)玩家》VR眼鏡光學(xué)設(shè)計(jì)影片中VR眼鏡的凸透鏡焦距(f=2cm)，若用戶明視距離為(25cm)，則虛擬物體通過透鏡成的像距為：A.(2.2cm)B.(2.5cm)C.(22cm)D.(25cm)5.《速度與激情7》跳傘飛車空氣阻力汽車從高空勻速下落時(shí)，所受空氣阻力(f=kv2)（(k)為阻力系數(shù)）。若汽車質(zhì)量(m=1500kg)，下落速度(v=50m/s)，則阻力系數(shù)(k)為：A.(0.6kg/m)B.(6kg/m)C.(60kg/m)D.(600kg/m)二、多項(xiàng)選擇題（每題10分，共30分）6.《阿凡達(dá)》懸浮山磁場(chǎng)原理潘多拉星球的懸浮山依靠強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)漂浮，下列說法正確的有：A.山體需含有超導(dǎo)體材料才能實(shí)現(xiàn)完全抗磁懸浮B.磁場(chǎng)強(qiáng)度越大，懸浮山的穩(wěn)定高度越高C.懸浮山的重力與磁場(chǎng)力一定是一對(duì)平衡力D.改變磁場(chǎng)方向會(huì)導(dǎo)致懸浮山翻轉(zhuǎn)7.《盜夢(mèng)空間》陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)能量分析陀螺在無摩擦的理想桌面上旋轉(zhuǎn)時(shí)，下列物理量守恒的有：A.角速度B.角動(dòng)量C.轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能D.動(dòng)量8.《蜘蛛俠：英雄遠(yuǎn)征》無人機(jī)全息投影神秘客利用無人機(jī)陣列投射全息影像，涉及的光學(xué)原理包括：A.光的干涉B.光的衍射C.光的偏振D.光的反射三、計(jì)算題（每題15分，共30分）9.《星際迷航》曲速引擎能量計(jì)算曲速引擎理論中，飛船速度(v=c\sqrt{1-\frac{E_0}{E}})（(E_0)為靜止能量，(E)為總能量）。若飛船質(zhì)量(m=1×10^6kg)，要達(dá)到(v=0.9c)，需補(bǔ)充的能量為多少焦耳？（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）10.《終結(jié)者：黑暗命運(yùn)》電磁軌道炮軌道炮兩導(dǎo)軌間距(L=1m)，通入電流(I=5×10^4A)，磁感應(yīng)強(qiáng)度(B=2T)，炮彈質(zhì)量(m=10kg)。若炮彈在導(dǎo)軌上加速距離(x=5m)，求：（1）炮彈所受安培力大??；（2）炮彈離開導(dǎo)軌時(shí)的速度（不計(jì)摩擦與空氣阻力）。四、綜合分析題（20分）11.《流浪地球》木星引力彈弓效應(yīng)地球在木星引力作用下做雙曲線軌道運(yùn)動(dòng)，近木點(diǎn)距離(r=7×10^8m)，木星質(zhì)量(M=1.9×10^{27}kg)。（1）證明引力彈弓過程中地球機(jī)械能守恒；（2）若地球初速度(v_1=10km/s)，木星公轉(zhuǎn)速度(v_木=13km/s)，估算地球借力后的速度增量（提示：利用動(dòng)量守恒近似計(jì)算）。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題（20分）12.《回到未來》時(shí)光機(jī)能量供給系統(tǒng)電影中德羅寧時(shí)光機(jī)需達(dá)到(88mph)（約(39.3m/s)）才能啟動(dòng)?，F(xiàn)有以下器材：鋰電池組：電壓(U=36V)，容量(C=100Ah)電動(dòng)機(jī)：效率(\eta=80%)，輸出功率(P=1kW)汽車質(zhì)量(m=1200kg)，滾動(dòng)摩擦系數(shù)(\mu=0.02)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該電池組能否支持時(shí)光機(jī)達(dá)到啟動(dòng)速度，要求：（1）計(jì)算克服摩擦力所需功率；（2）推導(dǎo)速度與時(shí)間的關(guān)系公式；（3）估算達(dá)到啟動(dòng)速度所需的最短時(shí)間及電池能量是否充足。六、開放論述題（30分）13.《三體》“水滴”飛行器物理可行性分析劉慈欣在小說中描述“水滴”具有絕對(duì)光滑表面和超強(qiáng)外殼強(qiáng)度，其銳角轉(zhuǎn)向違反經(jīng)典力學(xué)規(guī)律。請(qǐng)從以下角度展開論述：（1）用動(dòng)量定理分析銳角轉(zhuǎn)向?qū)?nèi)部乘員的生理影響；（2）結(jié)合材料科學(xué)現(xiàn)狀，討論“強(qiáng)相互作用力材料”的理論障礙；（3）提出一種符合物理規(guī)律的星際飛行器設(shè)計(jì)方案（需包含推進(jìn)方