现浇预应力混凝土连续箱梁一次浇筑成型施工工法_

现浇预应力混凝土持续箱梁一次浇筑成型施工工法一、前言近年来箱形梁体构造逐渐普及，公路大跨度持续桥亦多采用箱形梁。老式的施工措施为二次浇筑成型工艺，施工周期较长。密顺立交1号主桥为京承高速公路二期二十五合同段内的重点控制性工程，工期紧，以老式的措施施工将无法保证工期的规定。通过严密组织、精心设计，我单位制定了一次浇筑成型的施工工艺。该工艺施工周期短，梁体整体性好。二、工法特点1、消除了老式施工工艺的施工缝，提高了梁体的美观性。2、增强了梁体的整体刚度，延长了梁体的耐久性和使用寿命。3、施工周期短。三、合用范畴本工法合用于梁体高度在1.4m以上的箱梁现浇施工。四、施工工艺工艺流程预应力混凝土现浇持续箱梁一次浇注施工工艺见图1。施工措施1、临时支架搭设现浇临时支架的构造型式多种多样，施工时要根据具体的桥下净空、地基承载力、通车条件及材料状况等进行技术经济比较，拟定合理的支架型式。支架施工前，要对支架进行计算、设计，编制支架方案。施工时要严格按方案执行。特别注意地基解决，预拱度设立等核心工序的施工，保证施工质量，为后续施工打下良好的基本。2、模板加工与安装模板材料箱梁底、侧模板采用5cm厚的木模板，内衬1.2cm厚的酚醛涂沫复合竹胶板；内模采用3cm厚的木模，为避免浇筑时漏浆，内模外包彩条布。支模方案侧模一次支立成型，采用脚手架及梁底16对拉螺栓联合加固法进行模板加固。对拉螺栓间距为70cm。内模事先分节制作，待底、腹板钢筋绑夯实毕后，吊装就位。内模支撑于短钢筋托架上，托架支于底模并与底板钢筋焊牢，以保证其稳定。托架间距2m。另在每单元箱室接近端头1/3处留6060cm的人孔，用于拆除内模。在内模拆除后、张拉前浇筑人孔混凝土，混凝土标号要高于梁体混凝土一种级别，同步对人孔处的钢筋加以补强解决。注意事项模板板面之间应平整，接缝严密不漏浆，保证箱梁处露面美观，线条流畅。对于不不小于2mm的错台用玻璃胶涂成斜坡状，使其平缓过渡；对于不小于2mm的错台重新支模解决，直到满足规定。模板安装完毕后，应对其平面位置、顶面高程、节点联系及纵横向稳定性进行检查，签认后方可进行下道工序施工。预压及支架标高调节底模、侧模安装绑扎底板、腹板钢筋箱室组合内模安装绑扎箱梁顶板、翼板钢筋浇筑箱梁砼拆除内模、侧模钢绞线束波纹管清孔预应力张拉管道压浆、封锚落架、拆底模灌梁支架架设支架设计地基加固、解决支座安装模板设计及制作制作砼试件压试件钢筋及预埋件制作波纹管外购预应力钢绞线束制备商品砼运送安装波纹管及预应力钢束砼养护及温控图1 箱梁施工工艺流程图3、钢筋加工与绑扎钢筋加工在钢筋加工场进行，经检查合格后运至施工现场绑扎成型。主筋的接头采用搭接焊，接头长度双面焊为5d，单面焊为10d，施焊时严格按操作规程及技术规定进行，焊工必须持证上岗。钢筋绑扎时，严格按设计尺寸进行绑扎。规定绑扎结实，各项偏差严格控制在规范规定内。箍筋弯钩的叠合处，在梁中应沿梁长方向置于上面并交错布置。钢筋焊接的接头尽量布置在各孔的1/4 L处，同步接头在同一截面上的数量不得超过钢筋总数的50%。非焊接钢筋骨架的多层钢筋之间，应用短钢筋支垫，保证位置精确。支撑垫块采用塑料垫块，垫块纵、横向间距为1m，并呈梅花型布置。施工时要做好垫块的支垫工作，以保证混凝土的保护层厚度及避免钢筋发生整体滑移。浇注混凝土前，应认真检查多种预埋件的种类、数量、位置等，看与否按照设计规定进行配备。这项检查应由专职资深的技术人员负责。4、预应力筋施工预应力钢筋采用先穿束后灌混凝土、再张拉的施工措施。波纹管安装在绑扎钢筋骨架时，按设计位置焊好波纹管的定位网片，钢筋骨架就位后再穿上经检查合格的波纹管，并绑扎牢固，以保证在浇筑混凝土时波纹管不会坍陷或上浮。波纹管定位后管道轴线偏差不不小于5mm。波纹管的固定，采用钢筋定位网片，间距为600mm，钢筋定位网片应焊在箍筋上，箍筋下面用垫块垫实。波纹管安装就位后，在波纹管顶部绑一根钢筋，以防浇筑混凝土时波纹管上浮而引起严重的质量事故;在混凝土单薄部位设立防崩钢筋，保证预应力筋正常张拉。(见图2)波纹管的固定 防崩钢筋布置图1-箍筋 2-钢筋托架 3-波纹管 4-后绑的钢筋 图2 定位网片及防崩钢筋布置图波纹管接头处要严格密封，波纹管的接长采用大一号的同型波纹管作为接头管，接头长度为300mm，管两端用密封胶带或塑料热缩管封裹，以防接缝处漏浆。穿束预应力钢绞线安装采用人工、机械相配合的措施进行穿束。穿束时，束的前端排齐扎紧并裹胶布，穿入特制的穿梭器内，穿梭器前端穿入5高强钢丝靠慢速卷扬机拉过去，后端靠人工推送。穿束时应注意波纹管接头，避免牵拉过快使接头损坏。穿束后必须用胶带纸将梁外的钢绞线和波纹管端头缠裹严密，避免雨水锈蚀钢绞线。混凝土浇筑时，在钢绞线两端安设倒链并派专人对其进行来回拖拉，避免偶尔渗漏进来的水泥浆堵塞孔道，影响张拉。5、混凝土浇筑施工混凝土原材料及技术指标原材料选定水泥:选用北京拉法基水泥厂生产的P.O42.5一般硅酸盐水泥,规定进场复试合格后方可用于混凝土拌制。粗集料：选用优质的石灰岩二级破碎5-25mm碎石。振实容重1645kg/m3，表观密度2680 kg/m3，空隙率38.6%，压碎指标值7.2%，针片状颗粒含量4.8%，粉类含量0.2%。细集料：水洗中砂，细度模数2.612.88，含泥量1.8%。粉煤灰：选用天津军电产灰白色级粉煤灰。外加剂：JA-2缓凝型防冻减水剂。混凝土的技术指标混凝土配合比：水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：外加剂=1：1.35：2.32：0.38:0.155:0.039混凝土坍落度：142cm3d强度32.9MPa 7d强度46.0MPa 28d强度62.3MPa上料原则施工时混凝土泵送应持续进行。为避免因交通拥堵、运送配合不当或搅拌站浮现小故障等因素导致的混凝土供应临时中断，保证混凝土持续浇筑不间断，采用“循环压车，单车不浇”和“供应少断，宁慢勿停”的控制原则，规定现场至少要压一辆罐车，即至少要有两辆车时才可按正常状况持续上料，保持浇筑的持续性。浇筑工艺 混凝土浇筑采用全断面一次浇筑成型的措施，由低向高自一端横梁向另一端横梁持续浇筑。浇筑时纵向分段、竖向分层，分段长度原则上按10m划分为一种浇筑段。每段先浇筑底板混凝土，再浇腹板和横梁，最后浇筑顶板和翼板。混凝土浇筑混凝土浇筑按水平分层、斜向浇筑、整体推动的措施进行施工。混凝土浇筑顺序浇筑总顺序为纵向由低端横梁向高品位横梁，横向由两侧向中间，交替进行，水平分层，往前推动。a、竖向浇筑顺序：从底板到顶板分为三步浇筑：第一步浇底板和腹板根部，浇筑腹板根部时要封住下八字；第二步浇筑腹板下八字至翼板掖下以上5厘米；第三步浇筑顶板和翼板。每步浇筑时水平分层，每层浇筑厚度不不小于30厘米。（见图3）图3 箱梁横断面混凝土浇注顺序示意图b、纵向浇筑顺序：按前一施工段的腹板根部及底板腹板（翼板掖下以上5 cm）到后一施工段的腹板根部及底板腹板（翼板掖下以上5cm ）的纵向浇筑顺序往前推动，推动的过程为斜向阶梯分布，彼此相差为一步左右。间隔一定期间后，再回头浇筑前一施工段顶板混凝土。依次类推，按此循环持续向前推动，直到浇筑完毕。混凝土浇筑措施混凝土从两侧由纵向低端横梁与腹板相交处开始下料，分别沿横、纵向下放混凝土。初次下料厚度控制在5060cm ,下料长度横向为整个箱梁，纵向为一种浇筑段，随浇随振。当横梁及腹板浇筑完30cm一层混凝土后浇筑底板，底板一次浇筑够高。底板混凝土中有一部分来自腹板和横梁处因振捣而溢流的混凝土，局限性部分由内箱顶部沿纵向预留的下料缝处下料补齐。预留缝宽20cm，在浇筑顶板前将其封严。底板混凝土由人工摊平振捣并抹平，步距掌握在10m左右。然后再按30cm一层浇筑横梁和腹板。横梁和腹板分层浇筑到桥面翼板掖下上5cm后，停止一段时间，再由横梁处开始浇筑桥面板。浇桥面板时步距要不不小于腹板的步距。混凝土浇筑时，以各箱室中线为界,沿桥纵向浇筑方向提成几种作业组，每个作业组负责一种腹板的浇筑及相邻底板的浇筑、掏灰。浇筑中，箱室内设专人随时用灰斗子往外掏灰，直到混凝土不再外翻。严格控制底板厚度，同步设专人对推动过程中的浮浆进行清除，特别是横纵梁区域严禁浮现振捣浮浆，保证骨料含量。混凝土振捣 采用30、50插入式振捣器振捣。振捣时振捣棒严禁靠在钢筋上振捣，并距模板510cm。浇筑钢筋密集区、梁端锚固区时尽量采用30振捣棒振捣。对的确无法使用振捣棒振捣处，采用插钎插捣以保证混凝土的密实度。振捣底板时，为了避免振捣棒碰撞底模，在棒上做标记，用以控制棒的插入深度。振捣腹板时，规定在腹板钢筋中间振，严禁碰撞波纹管。因此浇筑前采用插“信子”，作为振捣入棒处标记，振捣时先找好位置再拔出“信子”，振完后再插上，直至振到面板不再需要“信子”时为止。振捣腹板与底板相交处时，由腹板内及箱内底板下八字处互相补充振捣，保证腹板内混凝土从箱内下八字完全溢出为准。振捣时要快插慢拔，采用50棒振捣，间距不不小于30 厘米，采用30棒，不不小于20厘米。振捣上层混凝土时振捣棒要插入下层510厘米。振捣过程中严禁拉棒、赶浆且不能振钢筋。遇到高下起伏段时，要先振低处，后振高处，从低处振平。混凝土养护及温控梁体混凝土浇筑完毕后，应在收浆后尽快予以覆盖和洒水养护，覆盖时不得损伤或污染混凝土的表面。养护日期不不不小于7天。每天洒水次数以能保证混凝土表面始终处在湿润状态为度。若气温低于5，则不得向混凝土面洒水。在每个横隔梁中间设立一种测温孔，孔深7080厘米，内置机油，采用留置在孔内的玻璃温度计测温，观测梁内升温状况。在腹板相应的面板下1015厘米处设立梁表测温孔，每跨2个。各测温孔每2h测一次，根据梁内及梁表温度采用相应温控措施。混凝土浇筑完后36小时左右，水化热最大，此时温度也许过高，可采用从箱室顶人孔往箱内浇水，加快水化热散失。在同条件养护试块强度达到100%后，结合混凝土梁内及梁表的温度决定张拉前拆除侧模的时间。梁内中心温度与梁表及梁表与大气温差均不不小于250C时方可拆模，拆模后用塑料布贴封。施工观测、检查、每跨下设4个专人对支架自身及支架与方木底接触密实限度、底模有无局部变形、底模有无侧移进行看护。每侧翼板下设2人对侧模进行看护。、在各跨跨中、中墩附近、边墩附近设竖向沉降位移观测点，采用吊铁线、水准仪观测的措施进行观测。位移超过3mm要向现场技术负责人报告；观测由测量人员在浇筑过程中随时观测及浇完混凝土后20小时内每2小时观测一次。浇筑组织浇筑组织配备合理、到位，对保证混凝土浇筑质量至关重要。浇筑中要一切行动听指挥，各级人员要到岗、到位，并密切保持联系和配合，发现问题及时逐级上报，并且要善始善终，严防虎头蛇尾。6、预应力张拉张拉工艺张拉时规定混凝土强度达到设计强度的10 0%。主梁采用两端张拉工艺，中支点横梁采用单端张拉工艺。按设计规定的顺序依次张拉，注意缓慢均匀，按00.150.3k（持荷2分钟）锚固的程序张拉。张拉顺序张拉顺序遵循同步、对称张拉的原则，以使梁体受力均匀、同步，不产生扭转、侧弯及混凝土产生超应力。质量控制预应力张拉以控制应力为主，应力应变双控。实测伸长值与理论伸长值的差值不得超过6%。同一束钢绞线回缩量不不小于8mm，否则必须重新张拉。断、滑丝的数量不得超过预应力筋总数的0.5%，并不得位于梁体的同一侧。且一束内断丝数量不得超过一丝，同束夹片外露量差值不得超过2mm。对张拉完毕的钢绞线进行24小时观测，若其滑断丝数量超过规范规定，则必须重新张拉。施工前应进行摩阻测试，根据实测摩阻值调节张拉力。7、孔道压浆、封锚压浆应在张拉后24小时内进行，采用一次压浆工艺，按照单向压浆从低到高的措施和顺序进行。压浆应缓慢、均匀进行，不得中断，并应将所有最高点的排气孔依次一一放开和关闭，使孔道内排气畅通。压浆应达到孔道另一端饱满和出浆，并应达到排气孔排出与规定稠度相似的水泥浆为止。为保证管道中布满灰浆，关闭出浆口后，应保持不不不小于0.5MPa的一种稳压期，该稳压期不适宜不不小于2min。压浆后应先将锚具周边冲洗干净并对梁端混凝土凿毛，然后设立钢筋网浇筑封锚混凝土。五、机具设备本工法使用的重要机具设备见表1。表1 重要机具设备序号 设备名称 规格型号 单位 数量 备注1 混凝土拌合站 120m3/h 座 2 一座备用2 混凝土泵车 60 m3/h 辆 3 一辆备用3 发电机 75kw 台 14 钢筋调直机 GC40 台 15 钢筋弯曲机 GW40 台 26 钢筋切断机 GQ40 台 27 电焊机 BX1-500 台 48 汽车起重机 50t 台 19 慢速卷扬机 JM3 台 210 压路机 YZ18 台 111 张拉设备 套 412 灰浆拌合机 JB-1000 台 113 压浆泵 UB-3 台 114 木工机床 MQ423 台 115 单面杠压刨床 MB104 台 116 水准仪 DSC320 台 117 全站仪 DTM-530E 台 1六、劳动组织本工法所需的劳动组织见表2。七、质量控制本工法除必须严格执行公路桥涵施工技术规范（JTJ041-）和公路工程质量检查评估原则（JTG F80/1-）等有关规定处，还必须满足如下技术规定。1、建立健全质量保证体系，加强对工作人员的岗位培训。2、箱梁施工前，每道工序进行技术交底，详叙操作要领。3、技术人员跟班作业，保证对施工中浮现的问题及时解决，决不容许质量隐患的存在。表2 劳动组织序号 工种 重要任务 人数1 总指挥 负责现场的管理、关系协调、人员安排 12 技术员 负责技术管理、质量控制 13 安全员 负责现场安全检查、监督 14 测量员 负责箱梁测量放线、施工观测 45实验员负责梁体混凝土质量控制、试块制作、养护26架子工负责梁体支架搭设、拆除207钢筋工负责箱梁钢筋加工制作、绑扎、预埋件安装408木 工负责箱梁模板制作、安装、拆除359 电焊工 负责钢筋焊接 410 电 工 负责现场电力供应、检查、维修 211 混凝土 工 负责混凝土的浇筑、养护 3012 张拉工 负责预应力施工、压浆封锚 1213 力 工 由总指挥现场调配 20 八、安全措施1、建立健全安全岗位责任制。从项目部到作业班组，实行安全责任检查制、专人负责制，对违章者严加惩处。2、未经岗前教育和安全教育者不得上岗工作，特种作业人员必须持证上岗。3、施工人员进入现场必须戴安全帽，穿平底胶鞋；高空作业人员必须系好安全带。4、吊装作业严格按操作规程操作，严禁违章作业。5、安全防护工作到位，多种安全标记齐全，临边要挂好安全网。九、效益分析1、本工法缩短了工期，社会效益明显。2、本工法改善了梁体施工时的内力状态，增强了梁体刚度，延长了梁体的耐久性和使用寿命。3、本工法施工周期短，提高了支架、模板等周转性材料的运用率，节省了施工成本，减少造价。十、工程实例密顺立交1号桥为16+26+16m三跨现浇预应力混凝土持续箱梁，上跨B匝道。桥型按左右幅单桥布置，a桥为四箱室现浇箱梁，梁高1.4m，梁底宽17.01m，梁顶宽21.37m。端横隔梁至中横隔梁范畴内，顶板由0.37m渐变为0.22m，底板由0.33m渐变为0.18m；腹板由0.8m渐变为0.65m；箱梁两侧翼板厚0.4m，端部渐变为0.2m。b桥为三箱室箱梁，梁高1.4m，梁底宽13.01m，梁顶宽17.37m。端横隔梁至中横隔梁范畴内，顶板由0.37m渐变为0.22m，底板由0.33m渐变为0.18m，腹板由0.8m渐变为0.65m；箱梁两侧翼板厚0.4m，端部渐变为0.2m。现浇箱梁采用一次浇筑成型工艺施工，比老式的两次浇注施工工艺缩短工期约15天，建成的箱梁梁体美观，各项指标均在规范规定内，质量优良，获得业主及监理的好评。-一般高等学校招生考试理科综合物理部分(四川卷)之物理部分第卷二、选择题（本题涉及8小题。每题给出的四个选项中，有的只有一种选项对的，有的有多种选项对的，所有选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）14.有关电磁波，下列说法对的的是 A.雷达是用X光来测定物体位置的设备 B.使电磁波随多种信号而变化的技术叫做解调 C.用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光 D.变化的电场可以产生变化的磁场答案：D解析：雷达是根据超声波测定物体位置的，A错；使电磁波随多种信号而变化的技术叫做调制，B错；用紫外线照射时大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，运用紫外线的荧光效应，C错；根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场可以产生变化的磁场、变化的磁场产生电场，D对。15.据报道，4月29日，美国亚利桑那州一天文观测机构发现一颗与太阳系其他行星逆向运营的小行星，代号为HC82。该小行星绕太阳一周的时间为3.39年，直径23千米，其轨道平面与地球轨道平面呈155的倾斜。假定该小行星与地球均以太阳为中心做匀速圆周运动，则小行星和地球绕太阳运动的速度大小的比值为A.B.C.D.答案：A解析：小行星和地球绕太阳作圆周运动，都是由万有引力提供向心力，有，可知小行星和地球绕太阳运营轨道半径之比为R1:R2，又根据V，联立解得V1:V2，已知，则V1:V2。16.有关热力学定律，下列说法对的的是 A.在一定条件下物体的温度可以降到0 K B.物体从单一热源吸取的热量可所有用于做功 C.吸取了热量的物体，其内能一定增长 D.压缩气体总能使气体的温度升高答案：B解析：根据热力学第三定律的绝对零度不也许达到可知A错；物体从外够外界吸取热量、对外做功，根据热力学第一定律可知内能也许增长、减小和不变，C错；压缩气体，外界对气体作正功，也许向外解放热，内能也许减少、温度减少，D错；物体从单一热源吸取的热量可所有用于做功而引起其她变化是也许的，B对。17.如图甲所示，抱负变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R120 ，R230 ，C为电容器。已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则（ ）A.交流电的频率为0.02 HzB.原线圈输入电压的最大值为200 VC.电阻R2的电功率约为6.67 WD.通过R3的电流始终为零答案：C解析：根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相似，周期为0.02s、频率为50赫兹，A错。由图乙可知通过R1的电流最大值为Im1A、根据欧姆定律可知其最大电压为Um20V，再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200 V、B错；由于电容器有通交流、阻直流的作用，则有电流通过R3和电容器，D错；根据正弦交流电的峰值和有效值关系并联电路特点可知电阻R2的电流有效值为I、电压有效值为UUm/V，电阻R2的电功率为P2UIW、C对。18.氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n4的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n3的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光b，则（ ）A.氢原子从高能级向低能级跃迁时也许会辐射出射线B.氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁时会辐射出紫外线C.在水中传播时，a光较b光的速度小D.氢原子在n2的能级时可吸取任意频率的光而发生电离答案：C解析：射线的产生机理是原子核受激发，是原子核变化才产生的，A错；根据跃迁规律可知高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级差，从n4的能级向n3的能级跃迁时会辐射出的光子能量不不小于a光子的能量、不也许为紫外线，B错；根据跃迁规律可知从n4向n2跃迁时辐射光子的能量不小于从n3向n2跃迁时辐射光子的能量，则可见光a的光子能量不小于b，又根据光子能量Eh可得a光子的频率不小于b，则a的折射率不小于b，又VC/n可得在水中传播时，a光较b光的速度小，B对；欲使在n2的能级的氢原子发生电离，吸取的能量一定不不不小于3.4eV，D错。19.图示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t0时刻的波形图，虚线为t0.6 s时的波形图，波的周期T0.6 s，则（ ）A.波的周期为2.4 sB.在t0.9 s时，P点沿y轴正方向运动C.通过0.4 s，P点通过的路程为4 mD.在t0.5s时，Q点达到波峰位置答案：D解析：根据题意应用平移法可知T0.6s，解得T0.8s，A错；由图可知振幅A0.2m、波长8m。t0.9s1T，此时P点沿y轴负方向运动，B错；0.4sT，运动路程为2A0.4m，C错； t0.5sTTT，波形图中Q正在向下振动，从平衡位置向下振动了T，经T到波谷，再过T到波峰，D对。20.如图所示，粗糙限度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度V1从M点沿斜面上滑，达到N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为V2（V2V1）。若小物体电荷量保持不变，OMON，则（ ）A小物体上升的最大高度为B从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小C从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功D从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小答案：AD解析：设斜面倾角为、上升过程沿斜面运动的最大距离为L。由于OMON，则MN两点电势相等，小物体从M到N、从N到M电场力做功均为0。上滑和下滑通过同一种位置时，垂直斜面方向上电场力的分力相等，则通过相等的一小段位移在上滑和下滑过程中电场力分力相应的摩擦力所作的功均为相等的负功，因此上滑和下滑过程克服电场力产生的摩擦力所作的功相等、并设为W1。在上滑和下滑过程，对小物体，应用动能定理分别有：mgsinLmgcosLW1和mgsinLmgcosLW1，上两式相减可得sinL，A对；由OMON，可知电场力对小物体先作正功后作负功，电势能先减小后增大，BC错；从N到M的过程中，小物体受到的电场力垂直斜面的分力先增大后减小，而重力分力不变，则摩擦力先增大后减小，在此过程中小物体到O的距离先减小后增大，根据库仑定律可知小物体受到的电场力先增大后减小，D对。21.如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，Rr。既有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只通过两次全反射就垂直于水平端面B射出。设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则（ ）A.n也许为B.n也许为2C.t也许为D.t也许为答案：AB解析：只通过两次全反射可知第一次入射角为45，反射光路图如右图所示。根据全反射可知临界角C45，再根据n可知n；光在透明柱体中运动路程为L4r，运动时间为tL/V4nr/c，则t4r/c，CD均错。第卷本卷共10题，共174分。22.(17分)(1)在弹性限度内，弹簧弹力的大小与弹簧伸长(或缩短)的长度的比值，叫做弹簧的劲度系数。为了测量一轻弹簧的劲度系数，某同窗进行了如下实验设计：如图所示，将两平行金属导轨水平固定在竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与导轨接触良好，水平放置的轻弹簧一端固定于O点，另一端与金属杆连接并保持绝缘。在金属杆滑动的过程中，弹簧与金属杆、金属杆与导轨均保持垂直，弹簧的形变始终在弹性限度内，通过减小金属杆与导轨之间的摩擦和在弹簧形变较大时读数等措施，使摩擦对实验成果的影响可忽视不计。请你按规定协助该同窗解决实验所波及的两个问题。协助该同窗完毕实验设计。请你用低压直流电源（）、滑动变阻器()、电流表（）、开关（）设计一电路图，画在图中虚线框内，并对的连在导轨的C、D两端。若已知导轨间的距离为d,匀强磁场的磁感应强度为B,对的连接电路后，闭合开关，使金属杆随挡板缓慢移动，当移开挡板且金属杆静止时，测出通过金属杆的电流为I1,记下金属杆的位置，断开开关，测出弹簧相应的长度为x1;变化滑动变阻器的阻值，再次让金属杆静止时，测出通过金属杆的电流为I2,弹簧相应的长度为x2,则弹簧的劲度系数k=_.（2）气垫导轨(如图甲)工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力。为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为b.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动。图乙为某次实验打出的、点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间距的6个持续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度s1、s2和s3.若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为_、_，两滑块的总动量大小为_；碰撞后两滑块的总动量大小为_。反复上述实验，多做几次。若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差容许的范畴内相等，则动量守恒定律得到验证。答案：（1）设计的电路如图。（3分）（2）0.2abs3 0.2abs1（两空可互换），0.2ab(s1-s3)； 0.4abs2解析：（1）低压直流电源E、滑动变阻器R、电流表、开关S串接在CD两点之间，如右图所示。设弹簧原长为L0，应用胡克定律有K(X1L0)BI1d、K(X2L0)BI2d，两式相减可得K(X1X2)B（I1I2）d，解得K；法2、根据胡克定律FKX可得FKX，则K；（2）动量PmV，根据VS/（5T）可知两滑块碰前的速度分别为V10.2S1b、V20.2S3b，则碰前动量分别为0.2abs1和0.2abs3，总动量大小为aV1aV20.2ab(s1-s3)；碰撞后两滑块的总动量大小为2aV2a s2/（5T）0.4abs2。23.(16分)图示为修建高层建筑常用的塔式起重机。在起重机将质量m=5103 kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上作匀加速直线运动，加速度a=0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其容许的最大值时，保持该功率直到重物做vm=1.02 m/s的匀速运动。取g=10 m/s2,不计额外功。求：(1) 起重机容许输出的最大功率。(2) 重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率。解析：(1)设起重机容许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0等于重力。P0F0vm P0mg 代入数据，有：P05.1104W (2)匀加速运动结束时，起重机达到容许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1,有：P0F0v1 Fmgma V1at1 由，代入数据，得：t15 s T2 s时，重物处在匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则v2at PFv2 由，代入数据，得:P2.04104W。24.(19分)如图所示，直线形挡板p1p2p3与半径为r的圆弧形挡板p3p4p5平滑连接并安装在水平台面b1b2b3b4上，挡板与台面均固定不动。线圈c1c2c3的匝数为n,其端点c1、c3通过导线分别与电阻R1和平行板电容器相连，电容器两极板间的距离为d,电阻R1的阻值是线圈c1c2c3阻值的2倍，其他电阻不计，线圈c1c2c3内有一面积为S、方向垂直于线圈平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度B随时间均匀增大。质量为m的小滑块带正电，电荷量始终保持为q,在水平台面上以初速度v0从p1位置出发，沿挡板运动并通过p5位置。若电容器两板间的电场为匀强电场，p1、p2在电场外，间距为L,其间小滑块与台面的动摩擦因数为，其他部分的摩擦不计，重力加速度为g.求：（1）小滑块通过p2位置时的速度大小。（2）电容器两极板间电场强度的取值范畴。（3）通过时间t,磁感应强度变化量的取值范畴。解析：（1）小滑块运动到位置p2时速度为v1，由动能定理有：umgL v1 （2）由题意可知，电场方向如图，若小滑块能通过位置p，则小滑块可沿挡板运动且通过位置p5，设小滑块在位置p的速度为v，受到的挡板的弹力为N，匀强电场的电场强度为E，由动能定理有：umgL2rEqs 当滑块在位置p时，由牛顿第二定律有：N+Eqm 由题意有：N0 由以上三式可得：E E的取值范畴：0 E （3）设线圈产生的电动势为E1，其电阻为R，平行板电容器两端的电压为U，t时间内磁感应强度的变化量为B，得： UEd由法拉第电磁感应定律得E1n由全电路的欧姆定律得E1I（R+2R） U2RI通过时间t，磁感应强度变化量的取值范畴：0。25.(20分)如图所示，轻弹簧一端连于固定点O，可在竖直平面内自由转动，另一端连接一带电小球P,其质量m=210-2 kg,电荷量q=0.2 C.将弹簧拉至水平后，以初速度V0=20 m/s竖直向下射出小球P,小球P达到O点的正下方O1点时速度正好水平，其大小V=15 m/s.若O、O1相距R=1.5 m,小球P在O1点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量M=1.610-1 kg的静止绝缘小球N相碰。碰后瞬间，小球P脱离弹簧，小球N脱离细绳，同步在空间加上竖直向上的匀强电场E和垂直于纸面的磁感应强度B=1T的弱强磁场。此后，小球P在竖直平面内做半径r=0.5 m的圆周运动。小球P、N均可视为质点，小球P的电荷量保持不变，不计空气阻力，取g=10 m/s2。那么，（1）弹簧从水平摆至竖直位置的过程中，其弹力做功为多少？（2）请通过计算并比较有关物理量，判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相似的速度。 (3)若题中各量为变量，在保证小球P、N碰撞后某一时刻具有相似速度的前提下，请推导出r的体现式(规定用B、q、m、表达，其中为小球N的运动速度与水平方向的夹角)。解析：（1）设弹簧的弹力做功为W，有：代入数据，得：WJ（2）由题给条件知，N碰后作平抛运动，P所受电场力和重力平衡，P带正电荷。设P、N碰后的速度大小分别为v1和V，并令水平向右为正方向，有: 而： 若P、N碰后速度同向时，计算可得Vv1，这种碰撞不能实现。P、N碰后瞬时必为反向运动。有： P、N速度相似时，N通过的时间为，P通过的时间为。设此时N的速度V1的方向与水平方向的夹角为，有： 代入数据，得： 对小球P，其圆周运动的周期为T，有： 经计算得： T，P通过时，相应的圆心角为，有： 当B的方向垂直纸面朝外时，P、N的速度相似，如图可知，有： 联立有关方程得： 比较得， ，在此状况下，P、N的速度在同一时刻不也许相似。当B的方向垂直纸面朝里时，P、N的速度相似，同样由图，有： ，同上得： ，比较得， ，在此状况下，P、N的速度在同一时刻也不也许相似。（3）当B的方向垂直纸面朝外时，设在t时刻P、N的速度相似， ，再联立解得： 当B的方向垂直纸面朝里时，设在t时刻P、N的速度相似，同理得： ，考虑圆周运动的周期性，有: （给定的B、q、r、m、等物理量决定n的取值）