2025年高二物理下學(xué)期科幻電影中的電磁學(xué)科學(xué)性評(píng)測(cè)試卷一、選擇題（每題5分，共30分）《阿凡達(dá)3：火與燼》中，納美族“風(fēng)之氏族”駕馭的天空帆船依靠巨型水母狀生物懸浮飛行。若該生物通過(guò)體內(nèi)磁場(chǎng)與潘多拉星球地磁場(chǎng)相互作用實(shí)現(xiàn)懸浮，已知其體內(nèi)磁體等效為豎直方向的條形磁鐵，且星球地磁場(chǎng)方向水平向北，則生物懸浮時(shí)體內(nèi)磁體的N極應(yīng)指向（）A.豎直向上B.豎直向下C.水平向東D.水平向西《編號(hào)17》中，主角米奇17號(hào)的克隆體通過(guò)“意識(shí)轉(zhuǎn)移裝置”實(shí)現(xiàn)記憶移植。若該裝置利用變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流刺激神經(jīng)元，其原理與下列設(shè)備相同的是（）A.電動(dòng)機(jī)B.電磁繼電器C.動(dòng)圈式話筒D.電磁起重機(jī)《電幻國(guó)度》中，反派通過(guò)“神經(jīng)投射器”向人類(lèi)大腦發(fā)射電磁波以控制意識(shí)。若該裝置工作頻率為10^8Hz，其電磁波波長(zhǎng)約為（）A.3×10^-3mB.3mC.3×10^3mD.3×10^8m《超人：傳承》中，超人在地球同步軌道凝視藍(lán)星時(shí)，其披風(fēng)因高速運(yùn)動(dòng)與空氣摩擦帶電。若某次摩擦使披風(fēng)帶正電，且地球磁場(chǎng)方向由南向北，則披風(fēng)所受洛倫茲力方向?yàn)椋ǎ〢.向東B.向西C.向南D.向北《美國(guó)隊(duì)長(zhǎng)4》中，反派使用“電磁脈沖武器”癱瘓復(fù)仇者聯(lián)盟的電子設(shè)備。該武器的核心原理是（）A.電流的磁效應(yīng)B.電磁感應(yīng)現(xiàn)象C.磁極間的相互作用D.靜電屏蔽《異形：覺(jué)醒》中，宇航員利用“電磁彈射器”發(fā)射探測(cè)器。若彈射軌道長(zhǎng)50m，探測(cè)器質(zhì)量200kg，最終速度100m/s，忽略摩擦與空氣阻力，電磁彈射器的平均推力約為（）A.2×10^3NB.2×10^4NC.2×10^5ND.2×10^6N二、填空題（每空3分，共30分）《阿凡達(dá)3》中，灰燼族戰(zhàn)士在火山噴發(fā)時(shí)利用“電磁盾牌”抵御巖漿。該盾牌本質(zhì)是一個(gè)超導(dǎo)線圈，通入電流后產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)。若線圈匝數(shù)為1000匝，電流為50A，線圈橫截面積為0.5m2，其磁通量約為_(kāi)_____Wb（假設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T）。《編號(hào)17》中，克隆體維持生命的“恒溫艙”使用電磁加熱。若加熱電阻為50Ω，工作電壓220V，其功率為_(kāi)_____W；正常工作1小時(shí)消耗電能______kW·h?！峨娀脟?guó)度》的機(jī)器人科斯莫通過(guò)“電磁關(guān)節(jié)”實(shí)現(xiàn)靈活運(yùn)動(dòng)。若關(guān)節(jié)內(nèi)螺線管長(zhǎng)0.2m，電阻10Ω，接入12V電源后，其內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I成______（選填“正比”或“反比”）；若通電10s，螺線管產(chǎn)生的熱量為_(kāi)_____J?！冻耍簜鞒小分?，氪星飛船進(jìn)入地球大氣層時(shí)，外殼因電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流而發(fā)熱。渦流的本質(zhì)是______；為減少渦流損耗，飛船外殼應(yīng)采用______（選填“整塊金屬”或“硅鋼片疊合”）材料?！睹绹?guó)隊(duì)長(zhǎng)4》中，獵鷹的新制服配備“電磁翼”，通過(guò)改變機(jī)翼線圈中的______來(lái)調(diào)整飛行姿態(tài)，其原理與______（選填“發(fā)電機(jī)”或“電動(dòng)機(jī)”）相同?！峨娀脟?guó)度》中，“神經(jīng)投射器”的電磁波在真空中傳播速度為_(kāi)_____m/s；若該波從空氣進(jìn)入人體組織（折射率n>1），其波長(zhǎng)將______（選填“變長(zhǎng)”“變短”或“不變”）。三、計(jì)算題（共40分）（15分）《阿凡達(dá)3》場(chǎng)景分析題納美族“風(fēng)之氏族”的天空帆船利用地磁場(chǎng)導(dǎo)航，其“導(dǎo)航羅盤(pán)”是一個(gè)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈，匝數(shù)50匝，面積0.01m2，總電阻2Ω。假設(shè)潘多拉星球地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5×10^-5T，方向水平向北。（1）當(dāng)帆船向正東方向航行時(shí)，線圈中______（選填“有”或“無(wú)”）感應(yīng)電流，原因是______；（5分）（2）若帆船從正東轉(zhuǎn)向正北方向，在0.5s內(nèi)完成轉(zhuǎn)向，求線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大??；（5分）（3）若線圈外接一個(gè)18Ω的導(dǎo)航儀，求轉(zhuǎn)向過(guò)程中通過(guò)線圈的電荷量。（5分）（15分）《電幻國(guó)度》技術(shù)應(yīng)用題機(jī)器人科斯莫的“電磁心臟”是一個(gè)小型直流電動(dòng)機(jī)，額定電壓12V，額定電流2A，內(nèi)阻1Ω。（1）求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率；（5分）（2）若電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)機(jī)械臂勻速提升質(zhì)量1kg的物體，求物體上升速度（g=10m/s，忽略機(jī)械損耗）；（5分）（3）若電池電動(dòng)勢(shì)15V，內(nèi)阻2Ω，為使電動(dòng)機(jī)正常工作，需串聯(lián)一個(gè)多大的分壓電阻？（5分）（10分）《美國(guó)隊(duì)長(zhǎng)4》創(chuàng)新探究題反派的“電磁脈沖武器”可視為一個(gè)LC振蕩電路，其中電感L=0.1H，電容C=10μF。（1）求該電路的振蕩頻率f；（5分）（2）若脈沖電磁波在空氣中傳播，其波長(zhǎng)λ與振蕩頻率f的關(guān)系為λ=c/f（c=3×10^8m/s），求該脈沖的波長(zhǎng)。（5分）四、綜合論述題（20分）《阿凡達(dá)3》與《電幻國(guó)度》中的電磁學(xué)應(yīng)用對(duì)比（1）分析《阿凡達(dá)3》的“電磁盾牌”與《電幻國(guó)度》的“神經(jīng)投射器”在電磁學(xué)原理上的異同點(diǎn)；（10分）（2）結(jié)合高二物理知識(shí)，提出一種改進(jìn)“電磁盾牌”防御能力的方案，并說(shuō)明理由。（10分）參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（附解析）一、選擇題D（解析：地磁場(chǎng)水平向北，生物懸浮需豎直向上的力，根據(jù)左手定則，條形磁鐵N極應(yīng)水平向西，與地磁場(chǎng)相互排斥。）C（解析：意識(shí)轉(zhuǎn)移裝置利用變化磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，與動(dòng)圈式話筒的電磁感應(yīng)原理相同。）B（解析：由c=λf得λ=3×10^8/10^8=3m。）A（解析：披風(fēng)帶正電，相對(duì)地球向東運(yùn)動(dòng)，根據(jù)左手定則，洛倫茲力方向向東。）B（解析：電磁脈沖武器通過(guò)快速變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生強(qiáng)感應(yīng)電流，燒毀電子設(shè)備。）B（解析：由動(dòng)能定理Fx=mv2/2，得F=200×1002/(2×50)=2×10^4N。）二、填空題1（解析：Φ=BS=2×0.5=1Wb。）968；0.968（解析：P=U2/R=2202/50=968W；W=Pt=0.968kW·h。）正比；144（解析：B=kI，成正比；Q=U2t/R=122×10/10=144J。）電磁感應(yīng)現(xiàn)象；硅鋼片疊合電流方向；電動(dòng)機(jī)3×10^8；變短三、計(jì)算題（1）無(wú)；線圈磁通量未發(fā)生變化（2）E=nΔΦ/Δt=50×(5×10^-5×0.01-0)/0.5=5×10^-5V（3）Q=ΔΦ/R總=5×10^-7Wb/(2+18)Ω=2.5×10^-8C（1）P輸出=UI-I2r=12×2-22×1=20W（2）v=P輸出/mg=20/(1×10)=2m/s（3）I=U/(R+r+R分)→2=15/(1+2+R分)→R分=4.5Ω（1）f=1/(2π√LC)=1/(2×3.14×√0.1×10^-5)=1592Hz（2）λ=3×10^8/1592≈1.88×10^5m四、綜合論述題（1）相同點(diǎn)：均利用電磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)換；不同點(diǎn)：電磁盾牌基于電流的磁效應(yīng)，神經(jīng)投射