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程心物理题

胜于蓝2023-02-03【小说杂谈】人已围观

简介《程心物理题》是发表于晋江文学城的一道物理习题，以刘慈欣科幻小说《三体3：死神永生》中程心在647号小宇宙中留下的5公斤生态球为背景。题目难度★★
创新/综合★★★★★

《程心物理题》是发表于晋江文学城的一道物理习题，以刘慈欣科幻小说《三体3：死神永生》中程心在647号小宇宙中留下的5公斤生态球为背景。

题目

难度★★
创新/综合★★★★★
应用/实际性★★★★
（指题目中情况的实际性，越高代表越接近实际，越远离理想模型，且通常越难）
程心在647号小宇宙中留下了5公斤的生态球，里面有金鱼和水，如果已经通过浮力间接测得金鱼质量为m₀，再用天平测出质量为m₀的水，并用空水袋装好放入生态球中，那么水袋所受浮力为金鱼的1.8倍。取出水袋，此时推动生态球和水袋使它们分别以v和100v的速度做匀速直线运动，它们的动能之比为1:90，请根据以上人类圣母程心留下5公斤生态球的故事完成下面的问题:
（1）试求证:若将金鱼取出（当然程心不会这么做，她怕会伤害金鱼，所以不能做实验来验证，她想让你们帮她算一算），生态球剩余部分平均密度与取出金鱼前生态球的平均密度相差为0.4%（6分）
（2）宇宙会毁灭吗，请给出你的看法？会，请说说这是否是程心的责任，和她留下的5公斤生态球是否有直接关系；不会，请简要说明理由，除此之外，你还可以谈谈程心是否拯救了宇宙（这一点为选答）；不确定，请指出程心留下的5公斤对宇宙毁灭与否的最终结果有影响吗？并简述理由。（提示:程心是世界上最美丽善良的人，也应该是所有人心中最爱的人，程心爱着世界上的一切，并且对一切人和物都是最好的，她也是最无私的人，无论是对地球人还是三体人或任何生命，程心都会以她自己最大的善心去最好地对待。程心是人类和宇宙的心，一切生命都可以完全绝对放心地将自己的生命交给程心，望程心能成为世界的一切）（5分）
★注:不计程心对一切生命的吸引力
注1:生态球中只有纯水与金鱼，水袋投入生态球时，保持自由的受力平衡静止状态，无其它外力作用。
注2:不计生态球和水袋的质量、体积，重力和浮力可以认为作用在其重心上。所有物体均质量均匀，且可以认为重心在其几何中心上。不计空气阻力、空气浮力，不计水的表面张力，所有物体均不吸水、沾水，测量误差不计。不计其它天体引力，不计程心对一切生命的吸引力。
注3:647号小宇宙是三维空间，有1G标准重力，大气压为一个标准大气压p₀，基本条件均与地球相同，但时间计量不同，也可能不存在时间。（在这里，地球是指公元纪年未被降维、攻击或改造的地球）（这些参数可能是云天明在程心进入小宇宙前的一千八百多万年设置的）
注4:ρ_程心≈ρ_艾AA≈ρ_云天明≈ρ_水=1×10³kg/m³ g_宇宙647取10N/kg（即10m/s²）

参考答案及解析

（1）证明如图1所示。
（2）解【分析】学生可能了解到的关于宇宙终极的东西不是很多，但是可以在这里感性地进行分析一下，不需要太多的解释，每个学生都懂，否则这一问几乎没有学生可以得分。
【示例】我认为小宇宙是一种特别高端的发明，应该不是每个人都能得到的，那么既然有人能够得到小宇宙，那么大致可以把得到小宇宙的人分为两种。
①像程心这样有善良与爱的人
是选择了爱或者是说是程心的爱（即使不是对云天明的），让云天明爱上了她，那么这样子云天明送给了程心这个小宇宙。程心留下5公斤是因为不想让小宇宙中从此没有生命，可能你会认为这是空话或者说这是一种愚蠢的行为之类的，但是等你看到我所描写的第二种情况就会明白，跟其它文明相比，程心的这5公斤真的算不上什么。
②为了自己的生存不顾其它文明以及宇宙的
为了方便表述这类文明，就以三体世界为代表吧，因为我们对歌者文明和其它文明了解的也不多。首先他们没有多少道德与爱，处于一种极端的专制当中。哪怕脱离了这个集体，他们根深蒂固的本性也是改不掉的。但是他们通常科技都很发达，所以一定会知道留下质量是会影响大宇宙的。但是自私的他们为了自己的生存，即使知道这样子会毁灭大宇宙，还是会这么做，因为他们虽然知道这样子会毁灭，但是他们只要自己能生存，就会不顾大宇宙是否毁灭。也许宇宙会在坍缩中死去，但是他们在独立的小宇宙中生活无忧，所以就会只为自己生存，而自己生存一定需要一些物质，所以这些物质显然不止五公斤。
【总结】关于这个问题大家可能会仁者见仁智者见智，但最终得到的结论一定都是就和程心没有完全直接的关系。如果学生没有作答这一小问，那么则这一小问不给分，但不影响第1小问的评分；如果学生故意侮辱程心，则无论第一小问对错，整道大题0分。

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