原子能发电
（一）核电站的特殊优点
随着工农业生产突飞猛进地发展，电力的消耗量与日俱增。据有人估计，目前世界上能源的消耗是每八到十年就要翻一番。目前每年消耗的各种能源折合成煤，大约每年要消耗九十亿吨煤。据估计到2000年以后，每年大约要消耗三百五十亿吨煤。所以，积极发展新的能源便具有极为重要的政治、军事和经济上的意义。原子能电站，也就是通常说的核电站，就是当前比较现实的能提供新能源的重要途径。目前世界上已经有二、三十个国家，建成了二、三百座核电站，总发电功率为一亿多千瓦。尚有数百座总功率达几亿千瓦的核电站正在建设之中，估计到本世纪末，将有一半以上电站是靠原子能发电的。
核电站究竟有什么独特的优点呢？
我们知道普通的火力发电厂，是利用煤或者石油燃烧发出的热量，使锅炉里产生大量高压蒸汽，利用这蒸汽推动气轮机高速转动，从而再带动发电机转动发出电来。
核电站中的裂变反应堆就相当于火力发电厂的锅炉，只不过燃烧的不是煤或石油，而是铀原子核。我们利用铀原子核在反应堆里进行链式反应，由裂变过程产生的裂变碎块以极大的动能转变为热能。此外，裂变过程中释放的中子以及γ光子等射线的能量也转化成热能。当我们用重水或普通水（轻水）通过堆中心裂变反应区时，就把这热能带出来，去推动透平（汽轮机），再推动发电机发电。
核反应涉及的是原子核的变化，从质量亏损来说，要比普通化学反应大几百万倍到一千万倍，因而裂变过程释放能量也就比化学反应过程的能量大好几百万倍。一公斤铀235全部裂变时放出的原子核能就相当于2，500吨好煤燃烧时放出的热量。例如，据目前设计的五百万千瓦超级核电站，在它的堆芯活动区只需要360公斤的铀235，而这仅仅是反应堆的一次投料，即达到临界体积所要求的数量。一般一次投料可以烧好长好长时间，一年也只要补充若干铀的燃烧棒就可以。即使全世界所有发电站都改成原子能发电，每昼夜也只是烧几千公斤铀235。象上海这么大的城市，一天一夜烧几公斤铀235就足够了，但是目前烧的是煤或石油，那就不得不每天用巨轮或者许多列火车不停地运输才能满足需要。
由于核电站免去了一般电站的繁重运输任务，所以核电站可以建在交通不便、缺乏燃料的偏僻山区。同时由于核电站裂变反应根本不象普通电站烧煤那样需要氧气，所以只要有充足的水源，即使空气稀薄、交通极为不便的青藏高原也可以建堆。核电站是利用裂变得到能量，不象火力发电厂烧大量煤，造成黑烟滚滚污染空气，所以核电站比烧煤电站干净，核电站常建在大江大河边上或者风景优美幽静的海滨。此外，核电站还有一个很大的好处，就是可以产生新的裂变材料，即钚239，它是比铀235更好的核燃料，而且是制造高效力核武器的材料。钚可以通过核电站中铀棒经链式裂变反应之后，从废铀棒中加以分离提取，一个功率为一百万千瓦的核电站，每年可以从废铀棒中提出好几公斤的钚239，除了可以制造原子弹用外，也可用于核电池等其他用途。
（二）几种主要的堆型介绍
1．热中子堆。这是目前最常见的堆型。它的原理是在堆的活性区，放入原子序数Ｚ比较小的物质，如水、重水以及主要含碳成分的石墨作为减速剂（或称慢化剂），使由裂变释放出来的能量很大的快速中子慢化，直到中子能量减少到和在普通物质中原子热运动那样小的能量。这时中子的运动速度很慢，它与堆中核燃料铀235原子核相碰引起裂变的几率比较大。大约铀核裂变后产生的快中子与普通水相碰18次就可以慢化到热能中子程度，普通水也称轻水，作慢化剂效率不如重水效率高，但轻水非常便宜，因而经常被采用。重水它本身吸收中子的截面小（即直接吃掉中子的机会小），慢化效率又很高，但它的价格较贵。
在热中子堆中，一般使用的核燃料大都是含铀235仅2～4％的低浓缩铀，由于水（包括重水）不仅可以做慢化剂，还可以同时兼作载热剂，让水通过堆的活性区，不停循环，直接可以把裂变时释放的能量热能携带出来。而水的载热效率很高，所以这样堆芯可以做得小。堆的其他设备加压力壳等均可以相应做得小一些，大大减轻了工艺制造上的麻烦。
在堆芯中既充当减速剂作用，又担任循环载热剂作用的水，可以处于两种工作状态。一种是让水处于高温沸腾状态，称高温沸水堆。它只要一次回路把热能取出，热能利用率高，设备简化，但防护措施比较复杂。另一种是采用二次回路，使经过堆芯的水处于一百几十个大气压、几百度高温但并不沸腾的情况下工作，这种堆回路设备复杂，但较安全可靠。热中子堆还常用另一种堆型，即用石墨作慢化剂，用CO2作载热剂的石墨气冷堆。它是把石墨加工成某种蜂窝状特定结构，让铀燃料做成棒状，分别置于石墨当中。CO2气体通过石墨空隙或孔道载热。它是一种非均匀反应堆。
2．快中子堆，也称快堆。它是让裂变后产生的快中子不经任何慢化，直接与核燃料中铀235以及大量的铀238起链式裂变反应，这样就可以充分利用铀239这种核燃料。这种堆体积可以做得很小，单位体积内功率密度高，可以用远比水热容量高的金属钠作载热剂。由于快堆中铀238直接吸收大量快中子，可以变成铀239，此后铀239经过两次β衰变，可以变成钚239。钚239是极好的核燃料，因此快堆的运行过程在消耗核燃料铀的同时，又会产生出新的核燃料钚，这当然是极为可取的一种核能利用方案。但快堆需要较纯的核燃料，而且控制问题复杂，制造工艺要求苛刻。目前法国的“凤凰”堆就属这种堆型，在技术上居世界的前列。
3．其他堆型。反应堆还有很多堆型，譬如：砾石床堆，它象一个煤球炉，把核燃料和一定数量的慢化剂混合，做成象煤球大小的陶瓷燃料小球，堆到一定体积，即堆到链式反应的临界状态，使裂变反应连续不断进行，释放出大量能量。当链式反应过程中，中子的增殖系数减少到一定程度，经过充分反应，即铀235燃料小球消耗到一定程度，让它从堆的底部小洞漏下取出。堆的上部再添加新的核燃料小球，使链式反应继续维持下去。
近年来，美国也有人研究熔盐式堆型。把核燃料预先配制成含铀、锂、铍等氟化物的高温液体，与减速剂均匀混和。核燃料不断在管道上起链式反应，液体核燃料也不断循环，利用二次回路把裂变反应释放的热能取出供发电。这样设计可以免去核燃料棒的精密加工麻烦，而且经长期运行后，废燃料可以经另一
回路直接流出来，加以后处理，提取核燃料在燃烧过程中再生的新核燃料棗钚等。这种设计方案，看来很理想，但工艺问题非常复杂，困难很多，目前仅仅是试验阶段。
（三）高压轻水堆工作原理
核电站的堆型是各种各样，现在就较常见的高压轻水堆情况作进一步介绍。
图9-1 核电站原理
高压轻水堆是目前核电站建设技术比较成熟的一个堆型。它利用普通水做慢化剂兼载热剂。核燃料棒是利用稍稍加浓到 2～4％的低浓缩铀做成一根根铀棒，再把每二、三百根这样的铀棒，按一定的物理要求组成为一组组件。这样几十或者一百多组的组件，组成结构极精密的反应堆中的活性区，在活性区下部通以二、三百个左右大气压的大流量普通水，高速地从组件中燃料棒间隙通过，带走裂变释放的热能。为了确保在大功率高效率的条件下运行安全，整个反应堆置于一个非常坚固的、特制的耐高压大钢筒里，另外在钢筒外还设有安全保护的钢筋混凝土和一系列耐高温高压的热力设备与电气设备。
核电站建设既包括极其精密的核燃料组件加工制造，也包括规模十分庞大的堆主体重好几百吨、耐高压的压力壳制造，以及许多超高压大流量大水泵的研制和种种耐高辐射、耐腐蚀、远距离安全监察监测遥控系统。所以，核电站的建造反映了一个国家核工艺技术、精密机械制造、冶金锻造、电气设备制造等多方面综合的工业水平。我们相信，在优越的社会主义制度条件下，有党的领导，我们一定会在不远的时间里看到这样的核电站为祖国大地送来光和热，让核技术和我们每个人的生活紧紧相连。
谈到这里，可能读者还有一个问题没解决，即核电站安全可靠吗，会不会爆炸？所以我们再说说核电站的安全问题。
首先是放射性辐射问题，这点完全可以放心。真正起裂变链式反应的堆主体仅仅有一间小房间那样大小，它处于一层又一层的装置密闭包围之中，射线是跑不到外头来的。正象柴火总是在灶膛里燃烧，你隔了几间房间不可能感到灶里的火对你的影响。
至于极其微量的一点废气排空，老早被大气稀释了，就象一个大水池，放进几粒盐再均匀拌和之后，如果再从这池里取一碗水喝，那无论如何也尝不出咸味道来的。
堆芯会不会失去控制，超过临界状态爆炸？这也是不可能的。一系列多种措施可以确保在任何情况下运行安全。而实际上国际核电站建造数量已超过二百座，运行时间长的已有二十余年历史，尚未发现有此类事故发生，所以核电站安全性是比较可靠的。
2019-2020学年高考物理模拟试卷
一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的
1．伽利略在研究力和运动的关系的时候，用两个对接的斜面，一个斜面固定，让小球从斜面上滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐改变至零，如图所示．伽利略设计这个实验的目的是为了说明（ ）
A ．如果没有摩擦，小球将运动到与释放时相同的高度
B ．如果没有摩擦，物体运动过程中机械能守恒
C ．维持物体做匀速直线运动并不需要力
D ．如果物体不受到力，就不会运动
2．质量为m 的篮球从某一高处从静止下落，经过时间1t 与地面接触，经过时间2t 弹离地面，经过时间3t 达到最高点。重力加速度为g ，忽略空气阻力。地面对篮球作用力冲量大小为（ ） A ．123++mgt mgt mgt B ．123+-mgt mgt mgt C ．123-+mgt mgt mgt D ．123--mgt mgt mgt
3．空间某区域存在一方向垂直于纸面向外、大小随时间均匀变化的匀强磁场，磁场边界ef 如图所示，现有一根粗细均匀金属丝围成的边长为L 的正方形线框固定在纸面内，t=0时刻磁场方向如图甲所示，磁感应强度B 随时间t 变化关系如图乙所示，则（ ）
A ．0~t 1：e 点电势高于f 点电势
B ．0~t 1：2
01
4ef B L U t =-
C ．t 1~t 2：金属框中电流方向顺时针
D ．0~t 2：ab 所受安培力方向始终不变
4．如图所示，在同一平面内有①、②、③三根长直导线等间距的水平平行放置，通入的电流强度分别为1A，2A、1A，已知②的电流方向为c→d且受到安培力的合力方向竖直向下，以下判断中正确的是（）
A．①的电流方向为a→b
B．③的电流方向为f→e
C．①受到安培力的合力方向竖直向上
D．③受到安培力的合力方向竖直向下
5．如图，质量为M =3kg的小滑块，从斜面顶点A静止开始沿ABC下滑，最后停在水平面D点，不计滑块从AB面滑上BC面，以及从BC面滑上CD面的机械能损失．已知：AB=BC=5m，CD=9m，θ=53°，β=37°，重力加速度g=10m/s2，在运动过程中，小滑块与接触面的动摩擦因数相同．则（）
A．小滑块与接触面的动摩擦因数μ=0.5
B．小滑块在AB面上运动时克服摩擦力做功，等于在BC面上运动克服摩擦力做功
C．小滑块在AB面上运动时间大于小滑块在BC面上的运动时间
D．小滑块在AB面上运动的加速度a1与小滑块在BC面上的运动的加速度a2之比是5/3
6．如图，斜面上a、b、c三点等距，小球从a点正上方O点抛出，做初速为v0的平抛运动，恰落在b点．若小球初速变为v，其落点位于c，则（）
A．v0< v <2v0B．v=2v0
C．2v0< v <3v0D．v>3v0
7．如图所示，一固定的细直杆与水平面的夹角为α=15°，一个质量忽略不计的小轻环C套在直杆上，一根轻质细线的两端分别固定于直杆上的A、B两点，细线依次穿过小环甲、小轻环C和小环乙，且小环甲和小环乙分居在小轻环C的两侧．调节A、B间细线的长度，当系统处于静止状态时β=45°.不计一切摩擦．设
小环甲的质量为m1，小环乙的质量为m2，则m1∶m2等于( )
A．tan 15°B．tan 30°C．tan 60°D．tan 75°
8．如图所示，绝缘水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角θ=30°．一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A，细线与斜面平行，且小球A正好静止在斜面中点．在小球A的正下方地面处固定放置一带电小球B，两球相距为d．已知两球的质量均为m、电荷量均为+q，静电力常量为k，重力加速度为g，两球均可视为点电荷．则下列说法不正确的是（）
A．两球之间的库仑力F=k
B．当时，斜面对小球A的支持力为
C．当时，细线上拉力为0
D．将小球B移到斜面底面左端C点，当时，斜面对小球A的支持力为0
9．如图甲所示，开口向上的导热气缸静置于水平桌面，质量为m的活塞封闭一定质量气体，若在活塞上加上质量为m的砝码，稳定后气体体积减小了△V1，如图乙；继续在活塞上再加上质量为m的砝码，稳定后气体体积又减小了△V2，如图丙．不计摩擦，环境温度不变，则（）
A．△V1＜△V2B．△V1=△V2
C．△V1＞△V2D．无法比较△V1与△V2大小关系
10．如图所示，N匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO'匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不
计，在OO '左侧有磁感应强度为B 的匀强磁场，外电路接有电阻R ，理想电流表A ，则：（ ）
A ．从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为sin e N
B S t ωω= B ．交流电流表的示数2
4I NBS R
ω=
C ．R 两端电压的有效值2
U NBS ω
=
D ．一个周期内R 的发热量()
2
NBS Q R
πω=
二、多项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分
11．光滑平行导轨ab 、cd 水平放置，两导轨间距为L ，两导轨分别与电容为C 的电容器的两极板相连，两导轨的右端连接光滑绝缘的
1
4
圆弧轨道bf 、ce 圆弧轨道的半径为R ，水平导轨与圆弧轨道分别相切于b 、c 两点。把一质量为m ，长度为L 的金属杆置于bc 位置，如图所示。闭合电键S ，金属杆恰能滑到ef 。空间存在竖直向下的匀强磁场，磁场分布如图所示，磁场的磁感应强度为B ，重力加速度为g ，下列各种说法中正确的是（ ）
A ．金属杆刚滑上圆弧轨道时，对轨道的压力为3mg
B ．从左向右看，电容器的左极板带负电，右极板带正电
C 2m
gR
BLC
D ．若磁场方向改为水平向右，则闭合电键S 后，金属杆仍能上升R 的高度
12．如图所示，y 轴上固定有两个电荷量相等的带正电的点电荷，且关于坐标原点O 对称。某同学利用电场的叠加原理分析在两电荷连线的中垂线（x 轴）上必定有两个场强最强的点A 、'A ，该同学在得到老师的肯定后又在此基础上作了下面的推论，你认为其中正确的是（ ）
A ．若两个点电荷的位置不变，但电荷量加倍，则x 轴上场强最大的点仍然在A 、'A 两位置
B ．如图(1)，若保持两个点电荷的距离不变、并绕原点O 旋转90°后对称的固定在z 轴上，则x 轴上场强最大的点仍然在A 、'A 两位置
C ．如图(2)，若在yoz 平面内固定一个均匀带正电圆环，圆环的圆心在原点O 。直径与(1)图两点电荷距离相等，则x 轴上场强最大的点仍然在A 、'A 两位置
D ．如图(3)，若在yoz 平面内固定一个均匀带正电薄圆板，圆板的圆心在原点O ，直径与(1)图两点电荷距离相等，则x 轴上场强最大的点仍然在A 、'A 两位置
13．如图所示，一磁感强度为B 的匀强磁场垂直纸面向里，且范围足够大。纸面上M 、N 两点之间的距离为d ，一质量为m 的带电粒子（不计重力）以水平速度v 0从M 点垂直进入磁场后会经过N 点，已知M 、N 两点连线与速度v 0的方向成30角。以下说法正确的是（ ）
A ．粒子可能带负电
B ．粒子一定带正电，电荷量为
mv dB
C ．粒子从M 点运动到N 点的时间可能是
π3d v D ．粒子从M 点运动到N 点的时间可能是0
13π3d
v
14．如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感应强度为B ，质量为m 、边长为a 的正方形线框
ABCD 斜向穿进磁场，当AC 刚进入磁场时，线框的速度为v ，方向与磁场边界成45 ，若线框的总电阻
为R ，则（ ）
A．线框穿进磁场过程中，框中电流的方向为DCBA
B．AC刚进入磁场时线框中感应电流为2Bav R
C．AC刚进入磁场时线框所受安培力大小为
22 2B a v R
D．此进CD两端电压为3
4 Bav
15．“跳一跳”小游戏需要操作者控制棋子离开平台时的速度，使其能跳到旁边平台上.如图所示的抛物线为棋子在某次跳跃过程中的运动轨迹，其最高点离平台的高度为h，水平速度为v；若质量为m的棋子在运动过程中可视为质点，只受重力作用，重力加速度为g，则()
A．棋子从最高点落到平台上所需时间t＝
B．若棋子在最高点的速度v变大，则其落到平台上的时间变长
C．棋子从最高点落到平台的过程中，重力势能减少mgh
D．棋子落到平台上的速度大小为
三、实验题：共2小题
16．某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案．如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端．开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音．用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移x．（空气阻力对本实验的影响可以忽略）
（1）滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________． （2）滑块与斜面间的动摩擦因数为__________________． （3）以下能引起实验误差的是________． A 、滑块的质量
B 、当地重力加速度的大小
C 、长度测量时的读数误差
D 、小球落地和滑块撞击挡板不同时
17．在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数”实验中，实验装置如图甲所示。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度。数据记录如下表所示：（弹力始终未超过弹性限度，取210m/s g =） 记录数据组 1
2
3
4
5
6
钩码总质量()g 0 30 60 90 120 150
弹簧总长()cm
6.00
7.11
8.20
9.31 10.40 11.52
（1）在图乙坐标系中作出弹簧弹力大小F 与弹簧总长度x 之间的函数关系的图线_______。
（2）由图线求得该弹簧的劲度系数k = __________N/m 。（保留两位有效数字） 四、解答题：本题共3题
18．如图，平板小车静止在光滑水平地面上，其右端固定一半圆形光滑轨道BC 与车上表面相切于B 点，B
端右边x0=2m处有一与小车等高的台阶。一质量m=2.0kg可视为质点的物块以某－初速度滑上小车最左端A处，当物块运动到小车最右端B处时，小车与台阶相碰后立即静止，此后物块恰能沿圆弧轨道运动到最高点C。已知小车与轨道的总质量M=1.0kg，轨道半径R=0.5m，物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2，g取10m/s2。求：
(1)小车的运动时间t；
(2)小车的长度L。
19．（6分）间距为的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成，如图所示,倾角为θ的导轨处于大小为，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅰ中，水平导轨上的无磁场区间静止放置一质量为3的“联动双杆”（由两根长为的金属杆，和，用长度为L的刚性绝缘杆连接而成），在“联动双杆”右侧存在大小为，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅱ，其长度大于L，质量为，长为的金属杆，从倾斜导轨上端释放，达到匀速后进入水平导轨（无能量损失），杆与“联动双杆”发生碰撞后杆
和合在一起形成“联动三杆”，“联动三杆”继续沿水平导轨进入磁场区间Ⅱ并从中滑出，运动过程中，杆、和与导轨始终接触良好，且保持与导轨垂直。已知杆、和电阻均为
。不计摩擦阻力和导轨电阻，忽略磁场边界效应。求：
（1）杆在倾斜导轨上匀速运动时的速度大小；
（2）联动三杆进入磁场区间II前的速度大小；
（3）联动三杆滑过磁场区间II产生的焦耳热
20．（6分）如图所示的空间中有一直角坐标系Oxy，第一象限内存在竖直向下的匀强电场，第四象限x轴
d=+m的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小下方存在沿x轴方向足够长，宽度(553)
B=0.4T，一带正电粒子质量m＝3.2×10－4kg、带电量q＝0.16C，从y轴上的P点以v0=1.0×103m/s的速度水
平射入电场，再从x轴上的Q点进入磁场，已知OP=9m，粒子进入磁场时其速度方向与x轴正方向夹角θ=60 ，不计粒子重力，求：
(1)OQ的距离；
(2)粒子的磁场中运动的半径；
(3)粒子在磁场中运动的时间；（π值近似取3）
参考答案
一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的
1．C
【解析】
【分析】
本题考查了伽利略斜面实验的物理意义，伽利略通过“理想斜面实验”推翻了力是维持运动的原因的错误观点．
【详解】
伽利略的理想斜面实验证明了：运动不需力来维持，物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，故ABD错误，C正确．故选C．
【点睛】
伽利略“理想斜面实验”在物理上有着重要意义，伽利略第一个把实验引入物理，标志着物理学的真正开始. 2．A
【解析】
【详解】
选向下为正，运动全程由动量定理得：mg（t1+t2+t3）+I地=0，则有：
I 地=-（mgt l +mgt 2十mgt 3）， 负号表方向。
A ．123++mgt mgt mgt ，故A 符合题意；
B ．123+-mgt mgt mgt ，故B 不符合题意；
C ．123-+mgt mgt mgt ，故C 不符合题意；
D ．123--mgt mgt mgt ，故D 不符合题意。 故选A 。 3．B 【解析】 【详解】
A ．0~t 1时间内垂直于纸面向外的磁场减弱，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场垂直于纸面向外，根据安培定则可知感应电流为逆时针方向，在电源内部，电流从负极流向正极，故f 电势高于e 的电势，A 错误；
B ．根据法拉第电磁感应定律，感应电动势：
201
2B L E t =
201
24ef B L E
U t =-=-
B 正确；
C ．根据楞次定律，0~t 2金属框中电流方向为逆时针，C 错误；
D ．根据左手定则，0~t 1安培力水平向左，t 1~t 2安培力水平向右，D 错误。 故选B 。 4．C 【解析】 【详解】
AB ．因为②的电流方向为c→d 且受到安培力的合力方向竖直向下，根据左手定则可知导线②处的合磁场方向垂直纸面向外，而三根长直导线等间距，故导线①和③在导线②处产生的磁场大小相等，方向均垂直纸面向外，再由安培定则可知①的电流方向为b→a ，③的电流方向为e→f ，故A 错误，B 错误； C ．根据安培定则可知②和③在①处产生的磁场方向垂直纸面向外，而①的电流方向为b→a ，根据左手定则可知①受到安培力的合力方向竖直向上，故C 正确；
D ．根据安培定则可知②在③处产生的磁场方向垂直纸面向里，
①在③处产生的磁场方向垂直纸面向外，
根据电流产生磁场特点可知③处的合磁场方向垂直纸面向里，又因为③的电流方向为e→f ，故根据左手定则可知③受到安培力的合力方向竖直向上，故D 错误。 故选C 。 5．C 【解析】 【详解】
A 、根据动能定理得：
()()Mg 0AB BC AB BC CD S sin S sin Mg S cos S cos MgS θβμθβμ+-+-=,解得：7
μ16
=
，故A 错误； B 、小滑块在AB 面上运动时所受的摩擦力大小 f 1=μMgcos53°，小滑块在BC 面上运动时所受的摩擦力大小 f 2=μMgcos37°，则f 1＜f 2，而位移相等，则小滑块在AB 面上运动时克服摩擦力做功小于小滑块在BC 面上运动克服摩擦力做功，故B 错误。
C 、根据题意易知小滑块在A 、B 面上运动的平均速度小于小滑块在B 、C 面上的平均速度，故小滑块在AB 面上运动时间大于小滑块在BC 面上运动时间，C 正确；
D 、小滑块在AB 面上运动的加速度2143
/8
a gsin gcos m s θμθ=-=
，小滑块在BC 面上运动的加速度225
/2
a gsin gcos m s βμβ=-=
，则 12:43:20a a =， 故D 错误。 故选C ． 6．A 【解析】 【分析】 【详解】
小球从a 点正上方O 点抛出，做初速为v 0的平抛运动，恰落在b 点，改变初速度，落在c 点，知水平位移变为原来的2倍，若时间不变，则初速度变为原来的2倍，由于运动时间变长，则初速度小于2v 0，故A 正确，BCD 错误． 7．C 【解析】
试题分析：小球C 为轻环，重力不计，受两边细线的拉力的合力与杆垂直，C 环与乙环的连线与竖直方向的夹角为600，C 环与甲环的连线与竖直方向的夹角为300，A 点与甲环的连线与竖直方向的夹角为300， 乙环与B 点的连线与竖直方向的夹角为600，根据平衡条件，对甲环：
，对乙环有：
，得
，故选C ．
【名师点睛】小球C 为轻环，受两边细线的拉力的合力与杆垂直，可以根据平衡条件得到A 段与竖直方向
的夹角，然后分别对甲环和乙环进行受力分析，根据平衡条件并结合力的合成和分解列式求解．
考点：共点力的平衡条件的应用、弹力．
8．C
【解析】
A. 依据库仑定律，则两球之间的库仑力大小为F= k，故A正确；
BC、当时,则有k= mg，
对球受力分析，如图所示：
根据矢量的合成法则，依据三角知识，则斜面对小球A的支持力为N= mg；
T= mg，故B正确，C错误；
D. 当小球B移到斜面底面左端C点，对球受力分析，如图所示：
依据几何关系可知，T与F的夹角为120°，当时，即有k=mg，根据矢量的合成法则，则有电场
力沿垂直斜面方向的分力与重力沿垂直斜面方向的分力等值反向，那么斜面对小球A的支持力为N=0，故D正确；
本题选择错误的答案，故选C.
9．C
【解析】
【详解】
设大气压强为0p ，起初活塞处于平衡状态，所以：0p S Mg pS +=
解得该气体的压强为：0mg
p p S =+ 则甲状态气体的压强为：10mg
p p S =+ 乙状态时气体的压强为：202mg
p p S =+ 丙状态时气体的压强为：303mg
p p S
=+ 由玻意耳定律得：112233p V p V p V == 得：02102p S mg V V p S mg +=
?+，03203p S mg
V V p S mg
+=?+
所以112102mg
V V V V p S mg
?=-=
?+
1213110223mg
V V V V V V p S mg
?+?=-=
?
所以：12V V ?>?． 故本题选C ． 【点睛】
对活塞进行受力分析，由平衡条件分别求出几种情况下的气体压强；由玻意耳定律可以求出气体体积，然后比较体积的变化即可． 10．B 【解析】 【详解】
A.、由图可知线圈只有一半在磁场中，产生的电动势的最大值为：22
m S NBS E NB ωω==，从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为：1
2
e NBS sin t ωω=
，故选项A 错误； B
、交流电流表的示数为：I =
=
B 正确；
C 、R
两端电压的有效值：U IR NBS ω==
，故选项C 错误； D
、一个周期内的发热量：222
2
2()244N B S Q I RT R R R
ωππωω==??=
，故选项D 错误． 二、多项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目
要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分 11．AC 【解析】 【分析】 【详解】
A ．金属杆由bc 滑到ef 过程，由机械能守恒有
12
mv 2
=mgR 金属杆刚滑上圆弧轨道时，由牛顿第二定律有
F N －mg=m 2
v R
两式联立解得 F N =3mg
所以金属杆对轨道的压力为3mg ，故A 正确
B ．闭合电键后金属杆获得向右的速度，说明其所受的安培力向右，由左手定则知电流方向由b 到c ，所以从左向右看，电容器左端为正极板，右端为负极板，故B 错误；
C ．金属杆受安培力作用，由牛顿第二定律有
BIL ma =
由运动学公式有v=a t ，流过金属杆的电荷量Δq=I t ，电容器两极板间电势差的减小量ΔU=q C
?，联立解得
故C 正确；
D ．若磁场方向改为水平向右，金属杆所受安培力为竖直向上，由于还受到重力作用，金属杆所获得的速度将小于v ，所以上升的高度将小于R ，故D 错误。 故选AC 。 12．ABC 【解析】 【分析】 【详解】
A ．可以将每个点电荷（2q ）看作放在同一位置的两个相同的点电荷（q ），既然上下两个点电荷（q ）的电场在x 轴上场强最大的点仍然在A 、A ＇两位置，两组点电荷叠加起来的合电场在x 轴上场强最大的点当然还是在A 、A ＇两位置，选项A 正确；
B ．由对称性可知，保持两个点电荷的距离不变、并绕原点O 旋转90°后对称的固定在z 轴上，则x 轴上场
强最大的点仍然在A 、'A 两位置，选项B 正确；
C ．由AB 可知，在yOz 平面内将两点电荷绕O 点旋转到任意位置，或者将两点电荷电荷量任意增加同等倍数，在x 轴上场强最大的点都在A 、A ＇两位置，那么把带电圆环等分成一些小段，则关于O 点对称的任意两小段的合电场在x 轴上场强最大的点仍然还在A 、A ＇两位置，所有这些小段对称叠加的结果，合电场在x 轴上场强最大的点当然还在A 、A ＇两位置，选项C 正确；
D ．如同C 选项，将薄圆板相对O 点对称的分割成一些小块，除了最外一圈上关于O 点对称的小段间距还是和原来一样外，靠内的对称小块间距都小于原来的值，这些对称小块的合电场在x 轴上场强最大的点就不再在A 、A ＇两位置，则整个圆板的合电场在x 轴上场强最大的点当然也就不再在A 、A ＇两位置，选项D 错误。 故选ABC 。 13．BCD 【解析】 【详解】
A ．由左手定则可知，粒子带正电，选项A 错误；
B ．由几何关系可知，r=d ，由
2
v qvB m r
=
可知电荷量为
mv q dB
=
选项B 正确； CD ．粒子运动的周期
2d
T v π=
第一次到达N 点的时间为
10
163d t T v π==
粒子第三次经过N 点的时间为
51000
4132=33d d d
t T t v v v πππ=+=
+ 选项CD 正确。 故选BCD 。 14．CD 【解析】 【分析】 【详解】
线框进入磁场的过程中穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向外，则感应电流的方向为ABCD 方向，故A 错误；AC 刚进入磁场时CD 边切割磁感线，AD 边不切割磁感线，所以产生的
感应电动势E Bav =，则线框中感应电流为
E Bav
I R R
==，此时CD 两端电压，即路端电压为3
344
R
U E Bav
R ==，故B 错误，D 正确；AC 刚进入磁场时线框的CD 边产生的安培力与v 的方向相反，
AD 边受到的安培力的方向垂直于AD 向下，它们的大小都是F BIa =，由几何关系可以看出，AD 边与CD 边受到的安培力的方向相互垂直，所以AC 刚进入磁场时线框所受安培力为AD 边与CD 边受到的安培力的矢量合，即2222B a v
F F R
==
合，故C 正确。 故选CD 。 15．AC 【解析】 【详解】
A 、从最高点速度水平，只受重力做平抛运动，由
得：
；A 项正确.
B 、下落时间只与竖直高度有关，与初速度v 无关，B 项错误.
C 、下落过程中，重力势能减少mgh ，C 项正确.
D 、由机械能守恒定律：，得：
，D 项错误.
故选AC. 【点睛】
斜上抛运动可以由运动的分解和运动的对称性分析. 三、实验题：共2小题