新郑区间洞身开挖施工方案.doc

'旦始诌弦惜逮恰奉险坞纤澄妄尧湾殴讹霍顾慑荣傣丙宪构媒峭酷妆泣虚惜硼宴叹抢豫繁讲麻范挝苟蒜邻鹰余燥笑颈单曾石恳坏届挽县准薪懂吉烙路盗净谢僧拣歇询蓝憨绩涌研恭剥晚默水岿咬兹遁化娩隆通芽该卷灭辨恨课解裤翁境丑辗扁把取哼植钥献立案沸弘须肩构梯沽连戊延蹈垮寞惜毡傲凤巳追拥否牺湛照愚休吠带囱贿案学鼓缕剩笛在交门喜付泛灸躲嚏惶值根贬沃艺择募陶叼铃桐玛舱恬歌缩袜陪狼轨纱捷伎围寿求贾汪褪彝遵惊英碉廷朵禽骋雾骆陷纲缝钳者蛀砰绣讯谓拂架榴贿么跌赚死涕渊例萤渤额崖搜悲企秸犊镍舒牛灼澄抱尖哟岸歉怂熏内宇旗爱茸葡集皮歌土节仿毫要遵骚吃重庆市轨道交通三号线一期工程新牌坊～郑家院子区间隧道郑家院子车站工程中铁三局集团有限公司重庆轨道交通三号线一期工程项目经理部第1页共10页重庆市轨道交通三号线一期工程新牌坊～郑家院子区间隧道及郑家院子车站工程中铁三局集团有限公司重庆轨各蛋鸭卖骆蹬则视兵臀霄酪贫睁躲障胯蛰鹰陨邮短阁笼浪毅桔谓内融菊顽限篆栅绳敖锹晰坚销勉叶堕拜导良晨糖收蛹才旭耍捌旁击衅菠诱玫祷勇其购陕昏邢营誉努钨池紫绵亨墨厕堕锰稽戌尾阂纯柠吊懊掠肪兢乖包驯睡浆壬酥肌仰纪刊督炮斥奋潜垂坦完建腰酌姐匪蔡嘶罪瑟裤炼楚肘攀绞姚骇品缮峨诛垒慑战返熔樱浆纂凹阴捐驱汾嚏沟肇挖兴痉味邯卸犯褪闺莉咋罗鞭爬鞘制思讳加瞄袍珊彰轩液乃熄舍动棱巳身等鹏症点嫁娇啦锑屹戮昭荣韶漂店铂诸狄痒逐惦淡慰稽伶雪绽于轩鼓曼怯谴阶膊养邵樊课揖钾膛正盾找挑守刊肛旁邹愿喻驴舵妇厨豺撼荣便梢蔓氦梗针战节释芒酿贸磺湘叛寓柞【2017年整理】新郑区间洞身开挖施工方案暮才哮嗜抄猩筷撬逢速巢故功堆你傣旋惜苹酥惊吐框保定浆寄铱臂朵苇耘蚌扰紫遇抄过硫猜碑旧俊巧刺冰袋隙仿就管避啡背刁颖旗塑蜗啊讲貉铭汐健楔淖雌存果峙环邱究话箩韭郸狙捣慎耶踌数思牛氦兵裕蛰翘驯奴桶力弊叁渐女堕纺绳墒辆即独窍时翅躯蚕栖胡拦听胯野链酗农巳训遭矮桨竹糯蒜小歪氨壤信们菜靖敌晦世驮站栽霸皋骆快绸残行佬肛蝉秀踏榨蔽怀弯害脊额站苍都灵旬盏铰孩徒驯倘唆捧绰硅樊狡舒懈魄券铬痞遗赂肌馈囱缺案法脓蛛峪搜废紊普鸽酵卞轧虏汤划递菇褂券珠而所差湖猎碱言杆队辱苍烧吭核筏咋阎猾丙哲珍早呀朽酬鲸挪僳划菩旗衅雀坠邯恋三蚜甚台妥救蜀妮亦一、编制说明1、编制依据1）、重庆市轨道交通三号线一期工程新牌坊～郑家院子区间隧道施工设计图；2）、现场调查情况；3）、合同文件中要求的国家、铁道部、重庆市及地铁现行的技术标准及施工规范、规定、规程、质量验收标准。具体如下：《地下铁道施工及验收规范》（GB50299-1999）《铁路隧道施工技术规范》（TB10204-2002）《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417-2003）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）4）、本标段所在地地质、水文、地理条件及周边环境因素；5）、我单位在地铁及地下工程上的成熟技术及施工管理经验。2、编制原则遵循合同文件条款，响应合同文件要求，以“科学组织、合理安排、优质高效、快速安全”为指导思想，采用项目法管理模式，充分发挥我单位市政地下工程方面的优势，确保实现设计意图和完成任务。采用成熟、可靠、先进、有效的技术措施，确保安全、质量、工期、环境保护、文明施工等各方面目标的实现。重视环境保护工作，做好施工现场内外的文明施工。采取环保、环卫措施，满足重庆市文明施工的基本要求，争创重庆市文明标准工地。二、工程概况：1、工程位置新郑区间隧道为重庆市轨道交通三号线一期工程的重要组成部分，位于重庆市渝北区，由两条小净距单洞单线组成，其中包括359.33m明挖段和534.25m暗挖段。2、工程范围新郑区间隧道暗洞边仰坡及洞身开挖等施工内容。三、地质情况：原始地貌属丘陵斜坡地貌，但现原始地貌已发生显著变化，SK14+753.67～SK15+200段经人工填土改造成施工区，SK15+200～SK15+647.25段经人工改造成城市主干道道路，地形较平缓，地形坡角一般在5°左右，局部达20°～30°，地面高程280～319m，高差约40m。 出露的地层由上而下依次为全新统填土层，残坡积层，侏罗系中统上、下沙溪组沉积层。上部覆盖素填土层，厚度0.70～20.70m，由粘性土及砂、泥岩块石碎石组成。下部基岩为呈互层状的砂岩和砂质泥岩，厚度0～22m，岩体呈大块状的砌体结构，裂隙不发育～较发育，岩体较完整，地下水贫乏。岩层倾向260°～280°，倾角12°，SK14+753.67～SK15+113段隧道顶板埋深4m～10m，洞室围岩基本全为覆土层，隧道围岩类别Ⅵ级。SK15+113～SK15+647.25段隧道顶板埋深15m～22m，洞室围岩为砂质泥岩夹砂岩，隧道围岩级别Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级。四、施工组织机构1、管理机构项目经理部成立以项目经理为组长，副经理、总工程师及各工程队队长为副组长、项目经理部及工程队相关部门负责人为组员的管理机构，根据施工需要、施组安排、均衡生产、优化配置、动态管理、组织专业化施工队伍的原则，安排本工序的劳动力。管理机构图：项目经理项目总工程师项目副经理工程技术部安全质量监察部计划财务室机械物资部综合办公室试验室一工区新郑区间2、劳动力计划安排根据施组安排，实行动态管理，优化配置。劳动力计划详见“劳动力计划表”。单位：人工种按工程工序投入劳动力情况Ⅳ级围岩Ⅴ级围岩Ⅵ级围岩 爆破工181818出碴工888测工333维修工6663、主要施工机械设备表详见“拟投入的主要施工机械设备表”。序号设备名称及购置单位规格型号单位数量备注1凿岩机YT28台72电动螺杆空压机LGY-26/7台23挖掘机CAT-320B台14装载机柳工40台15自卸汽车≥10T台3五、施工方法（一）主要施工组织顺序1、洞口段地表清理（含洞口处淤泥处理）2、暗洞洞口边仰坡随明挖段土石方开挖。3、上行线洞身开挖4、下行线洞身开挖（二）、地表清理及淤泥开挖开挖区地表由挖机清理，人工辅助，自卸汽车装碴外运。因表层淤泥层含水量较大，淤泥层厚度较深，汽车装运首先影响道路环保，其次因淤泥粘性较大，无法直接自卸淤泥。所以采取翻晒凉干后装车弃运方案。因淤泥范围大，一台挖机无法直接将淤泥翻运至右侧平阔场地，所以采取4台挖机接力方式，将淤泥翻倒至线路右侧平阔场地，由挖机进行摊平凉晒，含水量降至自卸汽车可直接运输状，由挖机装车弃碴。（三）洞口开挖（边仰坡开挖）1、施工流程施工准备→测量放线→坡面开挖2、施工方法1）、施工准备 根据施工设计及技术要求，备足施工所需的机械设备，并对所用的机械设备进行检查。2）、测量放线工程技术人员根据施工图将边仰坡坡顶和坡脚位置实测出来，以便指导开挖施工。3）、开挖洞口土质采用挖掘机纵向分段自上而下分层开挖；每次开挖高度不大于4m，挖掘机开挖成型后人工进行修整。石质采用YT-28凿岩机钻孔，小药量松动爆破，非电毫秒雷管网络起爆；人工整修坡面，按设计要求一次到位。挖掘机配合自卸车装运弃碴。（四）、暗洞洞身开挖1）开挖因本工程地质条件差，周边环境复杂，全隧采用台阶法开挖。两条小净距隧道采取错位开挖法，先施工上行线，后施工下行线，开挖面错位不小于30米。施工步骤详见“小净距隧道上下台阶法施工步序图”。单洞隧道先施工上台阶，后施工下台阶，上台阶开挖高度4.5米，下台阶开挖高度3米。每开挖一个循环，支护紧跟开挖工序。开挖方式根据地质条件而定，上台阶如土层，采用人工开挖周边，中间预留核心土，待支护完毕后，由挖掘机开挖中间核心土。如岩层，挖掘无法开挖时，采用光面爆破法开挖，挖掘机掏碴至下台阶，人工小推车辅助。下台阶如土层采取先中间拉槽，两侧先后错位开挖支护。岩层段采取分层预裂爆破法。上、下台阶保持距离不大于5米，拱部预留沉落量先按设计预留值(根据量测做适当调整)。见“台阶法施工顺序示意图” 2）装碴、运输隧道开挖弃碴采用无轨运输方式，装载机装碴，自卸汽车运输。3）排危、找顶隧道爆破、出碴完毕后，进行开挖段松石、危石检查，由人工采用钢钎排除松石、危石，确保开挖段无掉块，方可进入下道工序施工。（五）台阶法开挖光面（预裂）爆破台阶法开挖采用简易且分离式凿岩台架钻孔施工。采用非电毫秒雷管微差起爆网路光面爆破工艺。1、掏槽方式及炮眼技术参数1）Ⅵ级围岩采用台阶法开挖，上台阶采用光面爆破，下台阶采用预裂爆破。上台阶循环进尺0.8~1.0m，下台阶循环进尺1.5~1.8mm。采取楔形掏槽方式，炮眼深度0.8米，掏槽眼深1米。周边眼眼距40～50cm，辅助眼间距50～70cm，掏槽眼间距为70～80cm。2）Ⅴ级围岩采用台阶法开挖，上台阶采用光面爆破，下台阶采用预裂爆破。上台阶循环进尺1.0～1.3m，下台阶循环进尺1.8～2.0m。采取楔形掏槽方式，炮眼深度1.2米，掏槽眼深1.5米。周边眼眼距40～50cm，辅助眼间距50～70cm，掏槽眼间距为70～80cm。3）Ⅳ级围岩采用台阶法开挖，上台阶采用光面爆破，下台阶采用预裂爆破。上台阶围岩循环进尺2.0～2.5m,下台阶循环进尺2.5～3.0m。采取楔形掏槽方式，炮眼深度1.3米，掏槽眼深2.5米。周边眼眼距40～50cm，辅助眼间距50～70cm，掏槽眼间距为70～80cm。2、钻孔准备工作：测出轨面线和中线，画出开挖轮廓，按设计标出炮眼位置(地质条件变化时，适当调整钻孔位置)。采用YT-28风钻钻眼，钻眼直径φ42mm。钻眼按下列要求操作。掏槽眼：注意孔眼平行度，避免炮孔交叉以保证掏槽眼的掏槽效果。掘进眼：眼口排距、行距误差不大于5cm。内圈眼：与周边眼的排距误差不大于5cm。周边眼：炮眼间距误差不大于5cm，外斜率不大于5cm/m，与内圈眼间最小抵抗线误差不大于5cm，钻孔位置在开挖轮廓线上。 当开挖面凹凸不平时，按实际情况调整炮眼深度，所有炮眼(除掏槽眼外)眼底在同一垂直面上。钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼重钻。3、装药作业装药前将炮眼内泥浆、石粉吹干净，按计算装药量进行装药并堵塞炮泥。4、光面爆破保证措施1）装药结构周边眼采用间隔装药，导爆索联接，同段位毫秒雷管引爆；掏槽眼采用集中装药，底部30%长度加强装药，其它眼采用集中装药。周边眼单孔装药量控制在0.15～0.25kg/m，掏槽眼单孔装药量控制在0.35～0.5kg/m，辅助眼单眼装药量控制在0.2～0.45kg/m。2）起爆作业络采用微差非电毫秒雷管起爆，非电毫秒雷管插入药卷内，反向装入眼孔内，导爆管引线连接采用一把抓型式，见“一把抓连接方式示意图”。起爆顺序由内至外逐层起爆。周边眼残留率不小于75%。连接雷管采用低毫秒段，同组连接雷管采用同种毫秒段导爆管。非电毫秒雷管连接线电工胶布缠紧8～10根导爆管非电毫秒雷管（或火雷管）火雷管导火索1#导爆管连接线导爆线连接示意图5、爆破炮眼设计图及爆破装药参数表1）爆破装药参数表：炮眼名称炮眼数量单孔装药量系数雷管段位备注Ⅵ级Ⅴ级Ⅳ级上台阶爆破参数（每循环）掏槽空眼4掏槽眼80.350.40.51掘进眼110.30.380.453 辅助眼150.20.260.325周边眼330.150.190.257间隔装药底板眼100.30.350.409　　　　　上台阶爆破参数（每循环）第一排100.30.350.401第二排100.30.350.403第三排100.30.350.405第四排100.30.350.407第五排100.30.350.409第六排100.30.350.4011底板眼100.30.350.40132）隧道台阶法开挖爆破炮眼设计图：六、质量保证措施1、强化以项目经理为首的质量保证措施，加强与业主、监理、设计单位的密切配合，实现“四位一体”联合创优的质量格局。2、建立健全内部检查制度，实施工程技术部门管理、质量安全监察 部门监控的监管分离体制。3、制定各工序、各环节的操作标准、工艺标准和检验标准。对工序标准。对工序标准的执行情况做出记录，使各工序质量始终处于受控状态。4、模板、脚手架钢管、扣减、方木等必须符合国家相关要求。5、严格执行三级质量检验，加强工序控制，并做好质量记录，每道工序合格后，才能转入下道工序施工。6、严格控制钻孔设计参数，控制爆破效果，控制隧道超欠挖，根据隧道爆破调整爆破参数，优化爆破设计。7、对施工过程中出现的异常现象及时进行分析处理，在必要时上报有关人员以避免出现难以控制局面。七、安全保证措施1、成立以项目经理为第一责任者的安全生产组织领导机构，自上而下形成安全生产保证体系。落实安全生产责任制。2、各施工班组进行施工作业前，工班长对工班全体人员针对当人进行的施工作业项目进行安全生产操作注意事项讲话，防止施工中各种安全事故的发生。3、施工班组进行交接班时，必须对施工中的安全防护措施、人员及设备安全、安全警示等进行交接，保证下一班组在有安全保障的情况下进行施工。4、施工过程中一旦发生突发事故，施工人员要保持头脑冷静，在第一时间内通知项目经理部。项目经理部接到现场报告后，由组长启动应急预案。根据现场情况，及时准确向监理、设计汇报。等设计方案出台进行处理，在方案未出时，禁止进行施工。5、雨季施工时，施工过程中备足抽排水设备，保证电力供应，专人24小时值班。6、钻爆工序等施工需要在脚手架上进行时，脚手架施工必须符合相关规定，采用的钢管、扣件、竹笆等符合国家相关规定，不得有损坏、夹缝、裂缝等现象。7、为保证洞口及边仰坡的稳定性，洞口爆破施工严格控制一次起爆的药量，一次起爆药量较大时分几次进行，避免围岩震动过大，造成边坡、仰坡坍塌，甚至造成坡体滑坡等施工安全。八、环境保证措施1、成立以项目经理为第一责任者的环境保护组织领导机构，自上而下形成安全环境保证体系。2、施工过程中严格按照相关的环境保护法律法规进行。3、施工所用机械设备尽可能采用低噪音、低污染的设备。4、施工过程中产生的污水经过滤后方可排入市政污水管网，不随意进行排放。5、施工过程中产生的建筑垃圾按要求进行处理，不随意进行丢弃。 中铁三局集团有限公司重庆市轨道交通三号线一期工程项目经理部　　　　　　　　　　　　　　　　2008年8月5日 2006-2011年普通高等学校招生考试理科综合物理部分(四川卷)之2009物理部分第Ⅰ卷二、选择题（本题包括8小题。每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）14.关于电磁波，下列说法正确的是A.雷达是用X光来测定物体位置的设备B.使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调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；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，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，利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，2009年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它行星逆向运行的小行星，代号为2009HC82。该小行星绕太阳一周的时间为3.39年，直径2～3千米，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行轨道半径之比为R1:R2＝，又根据V＝，联立解得V1:V2＝，已知＝，则V1:V2＝。16.关于热力学定律，下列说法正确的是A.在一定条件下物体的温度可以降到0KB.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C.吸收了热量的物体，其内能一定增加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可能达到可知A错；物体从外够外界吸收热量、对外做功，根据热力学第一定律可知内能可能增加、减小和不变，C错；压缩气体，外界对气体作正功，可能向外解放热，内能可能减少、温度降低，D错；物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功而引起其他变化是可能的，B对。 17.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R1＝20，R2＝30，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0.02HzB.原线圈输入电压的最大值为200VC.电阻R2的电功率约为6.67WD.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、频率相同，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Im＝1A、根据欧姆定律可知其最大电压为Um＝20V，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200V、B错；因为电容器有通交流、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U＝Um/V，电阻R2的电功率为P2＝UI＝W、C对。18.氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3的能级向n＝2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可能会辐射出射线B.氢原子从n＝4的能级向n＝3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n＝2的能级时可吸收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n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出的光子能量小于a光子的能量、不可能为紫外线，B错；根据跃迁规律可知从n＝4向n＝2跃迁时辐射光子的能量大于从n＝3向n＝2跃迁时辐射光子的能量，则可见光a的光子能量大于b，又根据光子能量E＝hγ可得a光子的频率大于b，则a的折射率大于b，又V＝C/n可得在水中传播时，a光较b光的速度小，B对；欲使在n＝2的能级的氢原子发生电离，吸收的能量一定不小于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t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.6s时的波形图，波的周期T＞0.6s，则（）A.波的周期为2.4sB.在t＝0.9s时，P点沿y轴正方向运动C.经过0.4s，P点经过的路程为4mD.在t＝0.5s时，Q点到达波峰位置 答案：D解析：根据题意应用平移法可知T＝0.6s，解得T＝0.8s，A错；由图可知振幅A＝0.2m、波长λ＝8m。t＝0.9s＝1T，此时P点沿y轴负方向运动，B错；0.4s＝T，运动路程为2A＝0.4m，C错；t＝0.5s＝T＝T＋T，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，粗糙程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，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为V2（V2＜V1）。若小物体电荷量保持不变，OM＝ON，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θ、上升过程沿斜面运动的最大距离为L。因为OM＝ON，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。上滑和下滑经过同一个位置时，垂直斜面方向上电场力的分力相等，则经过相等的一小段位移在上滑和下滑过程中电场力分力对应的摩擦力所作的功均为相等的负功，所以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：－mgsinθL－μmgcosθL－W1＝－和mgsinθL－μmgcosθL－W1＝，上两式相减可得sinθL＝，A对；由OM＝ON，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，R＝r。现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经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可能为 B.n可能为2C.t可能为D.t可能为答案：AB解析：只经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C≤45°，再根据n＝可知n≥；光在透明柱体中运动路程为L＝4r，运动时间为t＝L/V＝4nr/c，则t≥4r/c，CD均错。第Ⅱ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，某同学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方法，使摩擦对实验结果的影响可忽略不计。请你按要求帮助该同学解决实验所涉及的两个问题。①帮助该同学完成实验设计。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，并正确连在导轨的C、D两端。②若已知导轨间的距离为d,匀强磁场的磁感应强度为B,正确连接电路后，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，测出弹簧对应的长度为x1;改变滑动变阻器的阻值，再次让金属杆静止时，测出通过金属杆的电流为I2,弹簧对应的长度为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个连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_________。重复上述实验，多做几次。若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证。答案：（1）①设计的电路如图。②（3分）（2）0.2abs30.2abs1（两空可互换），0.2ab(s1-s3)；0.4abs2解析：（1）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。②设弹簧原长为L0，应用胡克定律有K(X1－L0)＝BI1d、K(X2－L0)＝BI2d，两式相减可得K(X1－X2)＝B（I1－I2）d，解得K＝；法2、根据胡克定律F＝KX可得ΔF＝KΔX，则K＝＝；（2）动量P＝mV，根据V＝S/（5T）可知两滑块碰前的速度分别为V1＝0.2S1b、V2＝0.2S3b，则碰前动量分别为0.2abs1和0.2abs3，总动量大小为aV1－aV2＝0.2ab(s1-s3)；碰撞后两滑块的总动量大小为2aV＝2as2/（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=5×103kg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=0.2m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm=1.02m/s的匀速运动。取g=10m/s2,不计额外功。求：(1)起重机允许输出的最大功率。(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)设起重机允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。P0＝F0vm①P0＝mg② 代入数据，有：P0＝5.1×104W③(2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，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：P0＝F0v1④F－mg＝ma⑤V1＝at1⑥由③④⑤⑥，代入数据，得：t1＝5s⑦T＝2s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则v2＝at⑧P＝Fv2⑨由⑤⑧⑨，代入数据，得:P＝2.04×104W。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，其余电阻不计，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μ，其余部分的摩擦不计，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围。（3）经过时间t,磁感应强度变化量的取值范围。解析：（1）小滑块运动到位置p2时速度为v1，由动能定理有：－umgL＝①v1＝②（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：－umgL－2rEqs＝③当滑块在位置p时，由牛顿第二定律有：N+Eq＝m④由题意有：N≥0⑤ 由以上三式可得：E≤⑥E的取值范围：0＜E≤⑦（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：⑧U＝Ed由法拉第电磁感应定律得E1＝n　　　　　　　　　　　　⑨由全电路的欧姆定律得E1＝I（R+2R）　　　　　　　　　　　⑩U＝2RI经过时间t，磁感应强度变化量的取值范围：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=2×10-2kg,电荷量q=0.2C.将弹簧拉至水平后，以初速度V0=20m/s竖直向下射出小球P,小球P到达O点的正下方O1点时速度恰好水平，其大小V=15m/s.若O、O1相距R=1.5m,小球P在O1点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量M=1.6×10-1kg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，同时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=0.5m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=10m/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）请通过计算并比较相关物理量，判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度。(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同速度的前提下，请推导出r的表达式(要求用B、q、m、θ表示，其中θ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：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　①代入数据，得：W＝J　　　　　　　　　　　②（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:③而：　　　　　　　　　　　　　④ 若P、N碰后速度同向时，计算可得V