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热点04 驱动世界的“绿”与“新”：解密未来能源与材料
关键词：太阳能（钙钛矿）、氢能与燃料电池、熔盐储能、核能、风力发电与电磁感应、潮汐能与波浪能、
形状记忆合金、锂离子电池、超导材料、稀土材料
内容导航
..................................................................................................................................................................................... 2
一、太阳能（钙钛矿）：从规模领跑到质量领跑..........................................................................................2
二、氢能与燃料电池..........................................................................................................................................3
三、风力发电.....................................................................................................................................................3
四、核能.............................................................................................................................................................4
..................................................................................................................................................................................... 5
【考向分析】.............................................................................................................................................. 5
核心知识点................................................................................................................................................. 5
核心能力要求............................................................................................................................................. 5
【设问预测】.............................................................................................................................................. 5
角度一：太阳能（钙钛矿）与光伏技术..................................................................................................6
角度二：氢能与燃料电池..........................................................................................................................6
角度三：熔盐储能......................................................................................................................................6
角度四：核能（核裂变）..........................................................................................................................6
角度五：风力发电与电磁感应..................................................................................................................6
角度六：潮汐能与波浪能..........................................................................................................................7
角度八：锂离子电池..................................................................................................................................7
角度九：超导材料......................................................................................................................................7
角度十：稀土材料......................................................................................................................................8
..................................................................................................................................................................................... 8
考向01 太阳能（钙钛矿）与光伏技术...........................................................................................................8
考向02 氢能与燃料电池.................................................................................................................................13
考向03 熔盐储能.............................................................................................................................................14
考向04 核能（核裂变）.................................................................................................................................18
考向05 风力发电与电磁感应.........................................................................................................................24
考向06 潮汐能与波浪能.................................................................................................................................28
考向07 形状记忆合金.....................................................................................................................................33
考向08 锂离子电池.........................................................................................................................................34
考向9 超导材料...............................................................................................................................................35
考向10 稀土材料.............................................................................................................................................39
在2025-2026 年的能源与材料科技领域，多个创新热点正在重塑全球能源格局。钙钛矿太阳能电池突
破了硅基电池的性能极限，展现出柔性化和高效率的商业化潜力；氢能与燃料电池凭借零碳排放的特性成
为交通运输的关键能源选择；熔盐储能和核能技术的持续优化为应对能源供应间歇性提供了可靠的后备力
量；风力发电通过电磁感应原理将机械能高效转化为电能；潮汐能与波浪能利用海洋运动开辟了可持续的
绿色能源新途径；在材料科学领域，形状记忆合金的高温形变记忆特性推动了智能结构的发展，锂离子电
池继续领跑储能市场，超导材料的零电阻特性正在改变输电与磁悬浮技术；稀土永磁材料以其卓越的磁性
能成为高性能电机和风力发电机的核心核心。这些技术共同构成了现代物理学在能源转换、储存和材料创
新方面的最新前沿。
一、
太阳能（钙钛矿）
：从规模领跑到质量领跑
钙钛矿太阳能电池凭借理论效率突破33%（单结）、制造成本低至0.2 美元/W 的优势，正从实验室走
向规模化应用。不过，钙钛矿材料的稳定性问题仍是商业化瓶颈，在户外复杂工况下，组件衰减率可能飙
升至15% - 20%。
UCLA 研究（2025 年）发现添加钕元素可提升钙钛矿稳定性，北京曜能科技钙钛矿/硅叠层电池稳态效
率达32.44%（中国计量院认证），瑞士团队三结钙钛矿/硅电池效率突破30.02%（《自然》），隆基+苏大
柔性叠层电池效率33.6%，入选“中国科学十大进展”
二、
氢能与燃料电池
在全球能源格局深刻变革的背景下，氢能正逐步崛起为破解能源安全与深度脱碳双重困境的核心枢纽。
2026 年被业界视为氢能开启规模化发展的关键元年，我国作为工业化大国，化石能源在多个行业作为还原
剂、原料或供能产生大量二氧化碳排放，氢能凭借能源燃料、工业原料和储能介质三重属性，获得中央层
面战略定调。信部等三部委发布《氢能综合应用试点通知》，明确六大应用场景（交通、绿氨、氢冶金、
掺氢燃烧等）。
三、
风力发电
2026 年1 月5 日，四川宜宾一个长60 米、宽40 米的巨型“白色气艇”在众人的注目下缓缓升空。它
没有引擎，却带着12 组发电机组，升至2000 米的高空。它就是全球首台适用于城市环境的兆瓦级浮空风
力发电系统S2000。
1 月13 日，全球首台20 兆瓦海上风电机组在福建闽南海域完成吊装。这是我国20 兆瓦海上风电机组
首次在海上完成吊装，标志着我国在超大容量机组研发制造和海上施工领域实现重要突破。
四、
核能
核能优势是低碳，但安全风险（如福岛事故）和废物处理是考点。
钍基熔盐堆（Thorium Molten Salt Reactor, TMSR）是一种以钍为燃料、熔盐为冷却剂的第四代先进核
能系统，我国在甘肃武威建成的2 兆瓦实验堆是全球唯一运行并实现钍铀核燃料转换的熔盐堆，标志着我
国在该领域已实现从跟跑到领跑的历史性跨越。
【考向分析】
新能源和先进材料是当前热点（如“双碳”目标推动能源转型），这些主题常融入高中物理考点，涉
及原子物理、电磁学、能量转换等核心内容。
核心知识点
1. 能量转换
能量守恒：机械功率（转速）转化为电功率；电磁感应原理（切割磁感线）。光能→电能的转化效率
重力势能：海水的位能变化（mgh）转化为机械能；功率计算。
2. 电磁学
电路功率计算：计算光伏板的输出功率
电功与电热：燃料电池效率计算
能量密度：比较锂电池与传统铅酸电池的质量能量密度。
法拉第电磁感应定律：切割磁感线的导体产生感应电动势；楞次定律判断感应电流方向。
磁场强度与磁通量：稀土永磁体（如钕铁硼）的高矫顽力和高剩磁特性。
超导特性：临界温度下电阻消失，磁场被完全排斥（磁悬浮原理）。
3. 近代物理
光电效应规律：光子能量 E=hν 与逸出功 W 的关系，金属表面逸出电子的条件。
爱因斯坦质能方程：E=mc
2，质量亏损转化为巨大能量（核裂变/聚变）。
核心能力要求
1. 模型建构能力：能将钙钛矿电池、燃料电池、熔盐储能等复杂系统抽象为“能量转化模型”（如：光→
电、化学→电、电→热→电）。
2. 科学推理能力：通过I-U 曲线推断内阻变化，通过晶胞结构推算密度，通过电极反应推导电子转移数。
3. 科学探究能力：设计实验验证超导体的磁悬浮、测量锂电充放电曲线、模拟熔盐热循环。
4. 社会责任意识：理解新能源技术对“碳中和”“能源安全”的意义，批判性分析技术瓶颈（如超导需低
温、稀土依赖进口）。
【设问预测】
命题者会设计具体场景，将上述知识点融入其中。以下是几种典型的设问方式：
角度一：太阳能（钙钛矿）与光伏技术
1. 设问情境：2026 年3 月，温州企业华柔光电研发的单结钙钛矿太阳能电池经国家认证，光电转换效率达
27.98%，超越单晶硅电池，且可制成柔性、半透明薄膜，应用于建筑幕墙与智能背包。
2. 典型设问：
计算波长550nm 光子能量。
为什么钙钛矿电池在阴天也能发电？
已知灌溉系统的工作电流为 2A，工作电压为 12V，且工作时间为 8h/天，请计算该系统的日耗电能，
并推算需要多少面积的光伏板（假设光伏板转换效率为 18%）才能满足供电需求。
角度二：氢能与燃料电池
1. 设问情境：某氢燃料电池汽车在行驶过程中，电动势随氢气压力变化的实验。
2. 典型设问：
为什么燃料电池效率比汽油车高？（能量转化过程分析）
角度三：熔盐储能
1. 设问情境：某太阳能光热发电站采用熔盐储能技术，白天利用太阳能加热熔盐储存热能，夜间通过熔盐
放热驱动汽轮机发电，实现24 小时连续供电。
2. 典型设问：
若该储能系统需在夜间连续供电 8h，且发电机的热效率为 30%，请计算每小时需要输出的电功率。
角度四：核能（核裂变）
1. 设问情境：某核电站采用第三代核电技术，通过核裂变反应产生大量热能，驱动汽轮机发电，年发电量
可达100 亿千瓦时。"华龙一号"核反应堆铀燃料富集度3%，裂变产物半衰期差异大。
2. 典型设问：
完成裂变方程：235U + n → 144Ba + ______ + 3n
比较α、β、γ 射线在电场中的偏转轨迹及穿透能力差异
核裂变反应中，质量亏损与能量释放的关系是什么？结合爱因斯坦质能方程进行说明。
核电站中，冷却剂的作用是什么？从热传递角度分析其物理原理。
结合核能的特点，分析其在能源结构中的优势和潜在风险。
角度五：风力发电与电磁感应
1. 设问情境：某风电场安装了多台大型风力发电机组，每台机组额定功率为5 兆瓦，通过电磁感应原理将
风能转化为电能。
2. 典型设问：
风力发电机组中，电磁感应现象是如何实现的？结合法拉第电磁感应定律进行说明。
请解释风力发电机的转子是如何利用电磁感应原理切割磁感线产生感应电动势的
计算叶片尖端线速度与发电机转子切割磁感线最大速率
已知发电机的匝数N=500，转子每秒旋转 50 圈，切割的磁通量φ 随时间变化为φ=0.02sinωt，请计
算感应电动势的有效值。
分析风力发电机组输出功率与风速的关系，从物理角度解释其变化规律。
若要提高风力发电机组的效率，从电磁感应和机械设计角度提出可能的改进方向。
角度六：潮汐能与波浪能
1. 设问情境：某沿海地区计划建设潮汐能发电站和波浪能发电装置，利用海洋能进行发电，潮汐能发电站
利用潮位差驱动水轮机发电，波浪能发电装置通过捕获波浪动能发电。
2. 典型设问：
请解释波浪能机组如何利用波浪的动能（或势能）转化为机械能，再通过发电机转化为电能。
估算潮差5m 时，1km ²水库单次蓄水的最大发电量（g=10N/kg）
已知潮汐电站的闸门容积为106m3，海水密度ρ=1000kg/ m3 ，潮汐水位差h=4m，请计算每次潮汐过
程能够释放的重力势能
角度七：形状记忆合金
1. 设问情境：某科研团队研发出一种新型形状记忆合金，可用于制造智能医疗器械，如可伸缩支架，在体
温作用下能自动恢复原状。
2. 典型设问：
分析形状记忆合金在智能医疗器械中的应用优势，从物理性能角度进行阐述。
若要提高形状记忆合金的形状恢复速度，从物理角度提出可能的改进措施。
角度八：锂离子电池
1. 设问情境：某电动汽车采用锂离子电池作为动力源，电池组额定电压为400 伏，容量为100 安时，续航
里程可达500 公里。
2. 典型设问：
为什么低温下电池没电？
已知电池的开路电压U=3.7V，内阻r=0.5Ω，当外接负载电阻为1Ω 时，请计算实际输出电压和电流。
请分析锂电池在高功率放电（如加速）时，内阻发热可能导致的安全问题。
角度九：超导材料
1. 设问情境：超导磁悬浮列车的实验。
2. 典型设问：
为什么磁悬浮列车用超导？
分析高温超导材料在超导磁悬浮列车中的应用优势，从物理性能角度进行阐述。
角度十：稀土材料
1. 设问情境：某稀土企业生产钕铁硼永磁材料，广泛应用于新能源汽车电机、风力发电机组等领域，其磁
性能优异，矫顽力高。钕铁硼永磁体用于风电发电机，矫顽力达1200kA/m。
2. 典型设问：
为什么电动车电机离不开稀土材料？
请解释稀土永磁材料（如钕铁硼）相比传统铁氧体材料，磁场强度和磁性稳定性上有哪些优势（涉及矫
顽力、剩磁）。
（建议用时：90 分钟）
考向
01
太阳能（钙钛矿）与光伏技术
1（2026·内蒙古赤峰·一模）光伏板生产厂家通常会在光伏板的玻璃表面涂敷增透膜，用来提高光的利用率。
原理如图，入射光会分别在增透膜的前表面和后表面发生反射，两束反射光相互抵消，从而降低反射光的
强度，增强透射光的强度。该技术主要用到了（ ）
A．光的干涉
B．光的衍射
C．光的偏振
D．多普勒效应
【答案】A
【详解】生产厂家通常会在光伏板的玻璃表面涂敷增透膜，入射光会分别在薄膜的前表面和后表面发生
反射，两束反射光发生干涉相互抵消，从而降低反射光的强度，增强透射光的强度，用了光的干涉的原
理。
故选A。
2． 2025 年7 月，比亚迪光伏车身技术正式发布。当太阳光照射光伏车顶时，光子被光伏板上的硅材料吸
收，硅原子获得能量并跃迁，已知基态硅原子的第一电离能约为8.15eV。如图所示为氢原子的能级示意图，
一群氢原子处于n=3 的激发态，在向低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，下列说法正确的是（ ）
A．这群氢原子能辐射出三种不同频率的光
B．根据玻尔理论，氢原子向低能级跃迁时，电子动能减小
C．从n=3 能级跃迁到n=2 能级发出的光波长最短
D．这群氢原子向低能级跃迁时发出的光中，有3 种能使基态硅原子电离
【答案】A
【详解】A．这群氢原子跃迁时有三种跃迁方式，分别是
、
、
，故能辐射出三种不同频
率的光，故A 正确；
B．根据玻尔理论，氢原子向低能级跃迁时，电势能减小，动能增大，故B 错误；
C．n=3 能级与n=2 能级的能量差最小，从n=3 能级跃迁到n=2 能级发出的光的光子能量最小，对应发出
的光频率最小，波长最长，故C 错误；
D．这群氢原子向低能级跃迁时发出的光中，只有
和
这两种跃迁方式放出的光子的能量大于
8.15eV，故有2 种能使基态硅原子电离，故D 错误。
故选A。
3．（2025·四川资阳·一模）如图甲所示，在新能源汽车技术测试中，一辆质量为
的氢燃料电池赛车
在平直赛道上由静止开始加速，设其所受到的阻力不变，在加速阶段的加速度
和速度的倒数
的关系
如图乙所示，则赛车（ ）
A．做匀加速直线运动
B．发动机的功率为
C．所受阻力大小为
D．速度大小为
时牵引力大小为
【答案】D
【详解】A．根据牛顿第二定律可得由
可得
由图线可知斜率为
，为常量，故赛车在恒定功率下启动，速度变大，根据
可知牵引力变小，
根据
可知加速度减小，故A 错误；
BC．根据
可知
图像的斜率为
，
可知功率为
，阻力大小为
，故BC 错误；
D．速度大小为
时，根据
可知牵引力为
，故D 正确。
故选D。
4．钙钛矿是新型太阳能电池的重点研发方向之一，我国科研团队刷新大面积全钙钛矿光伏组件光电转化
效率世界纪录。面积为
的太阳能电池板总保持与太阳光线垂直，在电池板处太阳光的强度为
，假设太阳辐射波长为
的单色光，而且所有辐射到电池板上的光子均被板吸收，已知
，
，则电池板每秒钟吸收的光子数目约为（ ）
A．
个
B．
个
C．
个
D．
个
【答案】A
【详解】太阳能电池板接收的功率为
一个光子的能量为
则电池板每秒钟吸收的光子数目
故选A。
5．（2025·辽宁·一模）钙钛矿太阳能电池有成本低、光能转化效率高等优点。某同学利用如图甲所示电路
探究某钙钛矿电池的路端电压U 与电流I 的关系。所用器材有：光强可调的光源、钙钛矿电池、电压表、
电流表、滑动变阻器R、开关S 以及导线若干。已知当光照强度不变时钙钛矿太阳能电池的电动势视为不
变，电流表和电压表均可视为理想电表。
(1)按如图甲所示电路连接器材，将滑动变阻器R 的滑片调至最左端。闭合开关S，用一定强度的光照射电
池，保持光照强度不变，调节滑动变阻器R，记录滑片在不同位置时电压表和电流表的读数U、I，并描绘
出
图线如图乙中曲线b 所示，则此强度光照下钙钛矿电池的电动势
______V（结果保留2 位有效
数字）。
(2)改变光强，重复上述实验步骤得到曲线a，对曲线a 进行分析，当电流超过1.00mA 时，内阻随电流的增
大而______（填“增大”或“减小”），当电流为0.50 mA，电池内阻约为______Ω（结果保留3 位有效数
字）。
【答案】(1)0.71/0.72/0.73
(2) 增大 180（160~180）
【详解】（1）由题图可知
时，路端电压等于电池的电动势为
（2）[1]根据闭合电路的欧姆定律
对于图线中的
和图像上的
两点，内阻为
故内阻为该点与
连线斜率倒数的绝对值，当电流超过1.00mA 时，该连线斜率倒数的绝对值随电
流的增大而增大，故内阻随电流的增大而增大；
[2]当电流为0.50mA 时，由图线a 知路端电压
根据闭合电路的欧姆定律
可得此时内阻约为
。
6．（2026·重庆·一模）钙钛矿太阳能电池是一种可以将光能转换为电能的器件。某同学利用如图甲所示电
路探究某钙钛矿电池的输出功率
与路端电压
的关系。所用器材有∶ 光强可调的光源、 钙钛矿电
池、理想电压表 V、理想电流表 A、滑动变阻器 R、开关 S 以及导线若干。已知当光照强度不变时钙钛
矿太阳能电池的电动势视为不变。
(1)正确连接器材后，开始实验时，滑动变阻器
的滑片应调至_____（填 “
” 或 “
”） 端；
(2)闭合开关
，用一定强度的光照射电池，保持光照强度不变，调节滑动变阻器
，通过测量的数据
计算出输出功率
，并描绘出
-
图线如图乙中曲线 b 所示，则此强度光照下钙钛矿电池的电动
势
_____
，输出功率最大值
_____
；（均保留 2 位有效数字）
(3)改变光照强度，重复上述实验步骤得到如图乙中曲线 a，对曲线 a 进行分析，当电压为
时，电
池内阻为_____
（保留 3 位有效数字）。
【答案】(1)
(2) 0.90 0.45
(3)484
【详解】（1）因滑动变阻器为限流式接法，故为了保护电路，应将滑片调至
端，此时滑动变阻器接
入阻值最大，可以有效保护电路。
（2）[1] 依据外电路等于内阻时，电源输出功率最大，此时
，由图乙中b 图线可得
则电动势
[2]由图乙可得输出功率最大值为0.45mW
（3）由图乙a 曲线可得依据外电路等于内阻时，电源输出功率最大，此时
，
则电动势
当电压为
时，此时输出功率
则此时回路中的电流
又有闭合电路欧姆定律
解得
考向
0 2 氢能与燃料电池
7．（2022·四川遂宁·二模）（多选）“碳中和”“低碳化”“绿色奥运”是北京冬奥会的几个标签。本次
冬奥会运行的超1000 辆氢能源汽车，是全球最大的一次燃料电池汽车示范。某款质量为M 的氢能源汽车
（如图所示）在一次测试中，沿平直公路以恒定功率P 从静止启动，行驶路程x，恰好达到最大速度vm，
已知该汽车所受阴力恒定，下列说法正确的是（ ）
A．启动过程中，汽车做匀加速直线运动
B．启动过程中，牵引力对汽车做的功大于
C．车速从0 增大到
的加速时间为
D．车速为
时，汽车的加速度大小为
【答案】BC
【详解】A．汽车以恒定功率P 从静止启动，根据
可知随着速度的增大，牵引力在减小，结合
牛顿第二定律
可知汽车的加速度在减小，故A 错误；
B．设整个过程中克服阻力做功为
，由动能定理得
可得
故B 正确；
C．分析可知达到最大速度vm时，汽车加速度为零，此时有
整个过程根据动能定理
联立解得加速时间为
故C 正确；
D．车速为
时，由牛顿第二定律得
解得此时汽车的加速度大小为
故D 错误。
故选BC。
考向
0 3 熔盐储能
8．（2024·江西·模拟预测）如图甲，位于敦煌的“超级镜子电站”是全球最高、聚光面积最大的熔盐塔式
光热电站。发电站输出正弦交流电，假设直接用该电压输电，再用一个匝数比
的理想变压器给
五盏相同的小灯泡供电，如图乙所示。已知输电线上的电阻
，小灯泡的额定功率为110 W，电压
表示数为110 V，小灯泡恰好正常发光，电压表是理想电压表。下列说法正确的是（ ）
A．小灯泡的额定电压为55 V
B．流经电阻R 的电流为0.5 A
C．发电站输出电压的峰值为
D．发电站的输出功率为550 W
【答案】C
【详解】A．电压表示数为110 V，根据电压与线圈匝数之比的规律可知
解得
V
小灯泡恰好正常发光，则小灯泡的额定电压为220 V，故A 错误；
B．小灯泡的额定功率为110 W，则额定电流为
A
副线圈电流为
A
根据电流与线圈匝数之比的规律可知
解得
A
故B 错误；
C．输电线的电压为
V
发电站输出电压的峰值为
V
故C 正确；
D．发电站的输出功率为
W
故D 错误；
故选C。
9．（2023·福建福州·三模）（多选）图甲所示为可24 小时连续发电的敦煌100 兆瓦熔盐塔式光热电站，
太阳能光热发电被认为是具备成为基础负荷电源潜力的新兴能源应用技术，敦煌100 兆瓦熔盐塔式光热电
站借助良好的电网基础优势，将新能源不断输往全国各地。若该发电站输出正弦交流电，利用图乙电路对
各地进行远距离输电，变压器
、
均为理想变压器，输电线总电阻为R，发电站输出电压有效值始终不
变。下列说法正确的是（ ）
A．以100 兆瓦的功率运行，每天连续发电量为
B．
为降压变压器，
为升压变压器
C．
的原线圈所用的导线应比副线圈所用的导线粗
D．
是升压变压器，
是降压变压器
【答案】CD
【详解】A．该光热电站每天连续发电量为
故A 错误；
BD．远距离交流输电，要先升压后降压，
为升压变压器，
为降压变压器，故B 错误，D 正确；
C．
为升压变压器，原线圈中的电流比副线圈中的电流大，原线圈所用导线较粗，故C 正确；
故选CD。
10．（多选）如图甲所示，位于敦煌的“超级镜子电站”是全球最高、聚光面积最大的熔盐塔式光热电站，
吸收光能后利用熔盐储换热系统实现24 小时连续发电。发电站输出正弦交流电的功率为
，
电压为
，利用图乙所示电路进行远距离输电，
均为理想变压器。已知输电线总电阻为
，输电线上损失的功率为
，次级变电站两端的电压为
，则（ ）
A．该发电站每天接收到的光能为
B．输电线上的电流
C．变压器
原副线圈的匝数比为
D．变压器
原副线圈的匝数比为
【答案】BC
【详解】A．该发电站每天发出的电能为
光能转化成电能的效率等未知，无法求出接收的光能，故A 错误；
B．由
可得输电线上的电流
故B 正确；
C．发电站输出正弦交流电的电流为
由
可得
故C 正确；
D．变压器
的输出功率
可得
所以变压器
原副线圈的匝数比为
故D 错误。
故选BC。
考向
0 4 核能（核裂变）
11．（2026·河北·一模）2025 年11 月1 日，我国第四代先进裂变核能系统——钍基熔盐实验堆，首次实现
钍铀核燃料转换。该反应堆中利用钍-铀循环产能，将
转变为
，
再次发生裂变，产生大量能
量，
裂变的方程为
。已知
的结合能为
，
的结合能为
，
的结合能为
，
的裂变反应释放的能量为
，下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【详解】重核裂变释放能量，反应后生成的新原子核的总结合能大于反应前原子核的总结合能，释放的
能量等于反应后生成的新原子核的总结合能与反应前原子核的总结合能之差。自由中子没有结合能，反
应前总结合能仅为
的结合能
；反应后总结合能为
和
的结合能之和
（中子仍为自
由核子，结合能为0）。裂变释放的能量等于反应后总结合能减去反应前总结合能，即
故选D。
12．（2026·安徽合肥·模拟预测）中国科学院在2025 年11 月1 日发布消息，位于甘肃省武威市民勤县的2
兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆，已成功实现了钍铀核燃料转换。钍基熔盐堆内的链式反应示意图如图所示，
下列相关判断中正确的是（ ）
A．核反应
属于核聚变反应
B．一个
核27 天后必将发生
衰变生成
C．压强增大，
的半衰期变小
D．钍基熔盐堆是利用中子轰击
引起的链式反应来获取核能的
【答案】D
【详解】A．核聚变反应是两质量很小的轻核结合成质量较大的核，核反应
不属于核
聚变反应，A 项错误；
B．核衰变遵循“统计规律”，对于一个
核而言，何时发生
衰变完全是随机的，B 项错误；
C．半衰期与外界状态无关，所以与压强无关，C 错误；
D．钍基熔盐堆本质上依然属于核裂变反应堆，其依然是利用
核裂变来获取核能的，即利用中子轰
击
引起的链式反应来获取核能，D 项正确。
故选D。
13．（2025·江苏苏州·三模）我国首座钍基熔盐实验堆采用钍
作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了
核污水排放。
吸收中子后会发生的一系列核反应：
。已知
的
半衰期为16 万年，某次实验中生成0.5g 的
。下列说法正确的是（ ）
A．
衰变为
衰变
B．
比
多1 个质子
C．
的比结合能小于
的比结合能
D．经过32 万年，剩余
质量为0.125g
【答案】D
【详解】A．根据核反应方程
可知
衰变为
衰变，选项A 错误；
B．
比
多2 个质子，少1 个中子，选项B 错误；
C．因反应放出能量，生成物更加稳定，可知
的比结合能大于
的比结合能，选项C 错误；
D．经过32 万年，即经过两个半衰期，则剩余
质量为
选项D 正确。
故选D。
14．（2026·福建福州·二模）第四代核电技术之一的钍基熔盐堆核电，
经一系列反应生成
。随后
通过核反应
释放能量。则下列正确的是（ ）
A．该核反应为聚变反应
B．该核反应方程前后粒子的总质量不变
C．
比结合能比
小
D．将
加温加压，其半衰期会变短
【答案】C
【详解】A．该核反应为重核裂变反应，A 错误；
B．该核反应方程前后因放出核能，则有质量亏损，B 错误；
C．因反应后放出核能，生成物更加稳定，则生成物的比结合能更大，则
比结合能比
小，C 正
确；
D．半衰期由内部因素决定，与外界条件无关，则将
加温加压，其半衰期不变，D 错误。
故选C。
15．（2026·四川德阳·二模）近日，中国成功运行全球首座钍基熔盐堆反应堆。反应堆中涉及的核反应方
程有：①
②
，下列说法正确的是（ ）
A．方程①中
发生了
衰变
B．方程②中发生了核裂变反应
C．10 克
经其一个半衰期剩下5 克
D．受反应堆高温影响，
的半衰期会变短
【答案】C
【详解】A．根据核反应电荷数、质量数守恒，方程①中X 的电荷数为
，质量数为
，即X 是电子，该反应为
衰变，不是
衰变，故A 错误；
B．核裂变是重核分裂为多个中等质量原子核的反应，方程②是
俘获中子生成
，不属于裂变
反应，故B 错误；
C．半衰期的定义为：经过一个半衰期，放射性元素有半数原子核发生衰变，剩余未衰变的该元素质量
为初始质量的
，因此10 克
经一个半衰期剩余5 克
，故C 正确；
D．半衰期由原子核内部结构决定，与外界温度、压强等外部环境无关，高温不会改变
的半衰期，
故D 错误。
故选C。
16．（2025·浙江杭州·一模）我国第四代反应堆——钍基熔盐堆能源系统（TMSR）研究已获重要突破。在
相关中企发布熔盐反应堆驱动的巨型集装箱船的设计方案之后，钍基熔盐核反应堆被很多人认为是中国下
一代核动力航母的理想动力。钍基熔盐核反应堆的核反应方程式主要包括两个主要的核反应，其中一个是：
。已知核
、
、
、
的质量分别为是
、
、
、
，根据质能方程，
物质的能量相当于
。下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程中的
，
B．一个
核裂变放出的核能约为
C．核裂变放出一个光子，若该光子撞击一个粒子后动量大小变小，则波长会变长
D．核反应堆是通过核裂变把核能直接转化为电能发电
【答案】C
【详解】A．根据电荷数守恒和质量数守恒可得
，
解得
，
，故A 错误；
B．亏损的质量为
则一个
核裂变放出的核能为
，故B 错误；
C．根据
，核裂变放出一个光子，若该光子撞击一个粒子后动量大小变小，则波长会变长，故C
正确；
D．核反应堆通过核裂变将核能转化为内能，再经热机转化为机械能，最终转化为电能，而非直接转化，
故D 错误。
故选C。
17．如图所示，江南造船集团发布我国首艘熔盐堆核动力集装箱船的设计方案，其涉及的核反应包含
（钍）衰变为
（镤），其衰变方程为
，关于此衰变，下列说法正确的是（
）
A．方程中的X 是质子
B．衰变产生的新核的比结合能变大
C．衰变放出的电子来自于原子的核外电子
D．随着反应堆温度升高，会加快钍核的衰变
【答案】B
【详解】A．根据质量数、电荷数守恒可知，衰变方程中的X 为电子，故A 错误；
B．衰变时放出核能，产生的新核的比结合能变大，故B 正确；
C．衰变辐射出的电子来自于中子转变为质子时释放出的电子，故C 错误；
D．外部条件无法改变半衰期，故D 错误。
故选B。
18．不久前，世界首个第四代核能技术的钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电，该反应堆以放射性较低的钍元
素为核燃料（如图）。
转变为
的过程为①
，②
，③
。下列说法正确的是（ ）
A．反应①为原子核的聚变反应
B．反应②中的电子来自于原子²³³ Th 的核外电子
C．若升高温度，可使钍原子核衰变速度变快
D．
的结合能大于
的结合能
【答案】D
【详解】A．反应①为人工核反应，故A 错误；
B．反应②中的电子来自于
原子核的内部中子转变为质子产生的，故B 错误；
C．原子核的半衰期与温度无关，故C 错误；
D．根据自然组成原子核的核子越多，它的结合能就越高，因此
的核结合能大于
的核结合能，
且铀原子核是生成物更稳定，比结合能也大，故D 正确。
故选D。
19．（2026·贵州贵阳·一模）（多选）2025 年11 月，全球首座钍基熔盐堆发电站在我国正式启动建设。钍
基熔盐堆核能系统具有常压工作、无水冷却、核废料少、防扩散性能强和经济性更优等特点，在其燃料增
殖阶段，通过下列核反应①
；②
；③
，将不容易裂变的钍
232 变成易裂变的铀233。关于上述核反应，下列说法正确的是（ ）
A．X 的核电荷数为90
B．Y 是中子
C．②是核聚变
D．③是β 衰变
【答案】AD
【详解】A．根据核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒，可知X 的核电荷数、质量数分别为
、
，故A 正确；
B．根据核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒，可知Y 的核电荷数、质量数分别为
、
，可知Y 为电子，故B 错误；
CD．②③反应均有放出电子，均属于β 衰变，故C 错误，D 正确。
故选AD。
考向
0 5 风力发电与电磁感应
20．（2026·山东德州·一模）如图所示，被称为“空中电站”的S1000 型涵道式浮空风力发电系统于2025
年首次稳定悬停于高空并顺利发电。有风时，风吹叶片转动形成的圆面与风向垂直且半径为
，通过此圆
面空气动能的20%转化为电能。已知某段时间内该区域空气的密度为
，该系统的发电功率为
，则风速
的大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】设∆t 时间内流过发电机叶片横截面的空气质量为∆m，则
由能量关系
解得
故选B。
21．（2025·广东佛山·一模）2025 年8 月，全球首座兆瓦级高空风能发电装备——浮空风力发电系统在长
沙组装完成，该系统可在1500 米的高空利用稳定且强劲的风力发电。假设高速气流以速度v 冲击涡轮发电
机叶片后速度减为零，发电机叶片受气流冲击的面积为S，空气密度为ρ，则风力对叶片的平均冲击力大小
为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】取时间微元
，根据动量定理有
可得平均冲击力大小
故选C。
22．（2025·广东·模拟预测）图甲是风力发电原理示意图，当风轮机的叶片转动时，叶片的转轴连接一个
升速齿轮箱，齿轮箱中连接叶片的齿轮与连接发电机的转子的转轴相互啮合，如图乙所示。当风轮机的叶
片转动时，发电机就可以进行发电了。某物理学习小组按照以上原理制作了一个小型发电机模型，已知叶
片的转速为n，传动齿轮升速比（输入与输出转速比）达到
，与升速齿轮箱相连的发电原理图如图丙
所示，线圈匝数为N，面积为S，内部匀强磁场的磁感应强度大小为B，在一段时间内叶片稳定转动，忽略
其他因素的影响，线圈电阻不计，则下列说法错误的是（ ）
A．线圈的转速为20n
B．线圈电动势的峰值为40πnNBS
C．负载的电阻为R 时，发电机的输出功率与
成正比
D．发电机输出的交流电的频率为40n
【答案】D
【详解】A．因为升速比为
，传动齿轮转速为20n，线圈的转速与传动齿轮转速相同，所以为
20n，故A 正确；
B．由于
其中
所以
，故B 正确；
C．发电机的输出功率
其中
代入得
所以发电机的输出功率与
成正比，故C 正确；
D．发电机输出的交流电的频率为
，故D 错误。
故选D。
23．（2025·宁夏吴忠·一模）图甲是一款高空风力发电装置，装置内部的风力发电机可以将高空中的风能
转化为电能（正/余弦交流电），是一种清洁发电方式。其原理可以简化为图乙的模式图。发电机叶片旋
转时可形成半径为r 的圆面，此圆面内气体流动能转化为电能的效率为η，假设高空风速始终垂直于发电
机叶片所在圆面，大小恒定为v，空气密度为ρ，若装置内部总电阻为R，则此装置产生的交变电流的最大
值为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】空气的动能通过发电机转化为电能，极短时间∆t 内，垂直穿过发电机叶片的“空气柱”体积
为
则空气柱的质量
空气柱的动能变化量
空气柱通过发电机叶片过程中，转化的电能
则发电机的电功率
设装置产生的交变电流最大值为
，则交流电有效值
装置电功率
联立可得
故选A。
24．（2025·海南省直辖县级单位·二模）风力发电机是将流动空气的动能转化为电能的装置。一风力发电
机叶片转动时形成半径为r 的圆面，某时间内风速为v，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密
度为ρ，该风力发电机将此圆内的空气动能转化为电能的效率为定值，若风速为2v，则（ ）
A．发电机的发电功率为原来的4 倍
B．发电机的发电功率为原来的8 倍
C．风对每个扇叶的作用力为原来的4 倍
D．风对每个扇叶的作用力为原来的8 倍
【答案】B
【详解】AB．在Δt 时间内，
，得
，因此风速为原来的两倍，发电功
率为原来的8 倍，故A 错误，B 正确；
CD．
，与扇叶作用后的空气的速度未知，故CD 均错误。
故选B。
25．（2025·浙江·模拟预测）如图所示，某路灯由风光互补系统（由风力发电机和太阳能电池板组成）提
供电能，阳光照射电池板5h，风力发电机在某风速下工作5h，产生的总电能可以使一盏路灯工作40h。已
知阳光照射期间，电池板平均发电功率为60W，风力发电机内部线圈面积为
，匝数为200，线圈所
在磁场的磁感应强度为0.25T，该风速下，输出电流为1.5A，风叶每秒转动4.2 圈，不考虑线圈内阻，则该
路灯的电功率约为（ ）
A．150W
B．180W
C．230W
D．300W
【答案】A
【详解】阳光照射电池板5h 产生的电能
风力发电机产生电动势
输出电压有效值
风力发电机工作5h 产生的电能
一盏路灯工作40h 消耗的电能
路灯的电功率
故选A。
考向
0 6 潮汐能与波浪能
26．（2023·浙江金华·模拟预测）潮汐电站是利用潮汐，将海洋潮汐能转换成电能的装置。浙江省温岭县
的江厦潮汐电站，是世界上已建成的较大的双向（涨潮、落潮时都能发电）潮汐电站之一、如图所示，该
电站拦潮坝全长670m，水库有效库容270 万立方米，平均潮差5.0m。每天有两次涨潮，假设每次到高潮
位时开闸发电，直至将水库灌满。等到低潮位时再次开闸发电，直至将水库清空。通过水的重力做功转化
为电能，效率为20%，该电站平均一天能发出的电为（ ）
A．
度
B．
度
C．
度
D．
度
【答案】B
【详解】一次涨潮水增加的重力
G=mg=ρVg=1.0×103kg/m3×2.7×106m3×10N/kg=2.7×1010N
一天产生的水的势能
W=2G∙△h=4×2.7×1010N×
×5m=2.7×1011J
水的势能变为电能
W 电=ηW=20%×2.7×1011J=5.4×1010J=1.5×104kW•h=1.5×104度
故选B。
27．（2025·广西南宁·模拟预测）中国南鲲号是全球首个将波浪能发电、海水淡化、智能养殖功能集于一
体的半潜式海上平台，2022 年在广东珠海建成并投入使用。如图所示为向x 轴正方向传播的海水t =0 时刻
的波动图像，周期为4s。发电机圆柱体浮杆定位于坐标值x =8m 处，此时浮杆振动的速率为v。套于磁铁
S 极上的线圈可与浮杆同步振动，线圈又连接一个理想变压器。已知线圈共n 匝，其圆半径为r，电阻忽略
不计，N、S 极产生的辐向磁场在线圈处的磁感应强度大小为B，理想变压器原副线圈匝数比为1:50。磁铁、
变压器等固定不动，下列判断正确的是（ ）
A．t=2s 时刻浮杆正随海水向下振动
B．t=0 时刻发电机产生的电动势为2Bπrv
C．t=0 时刻开始发电机产生电动势的表达式为e=2nBπrvsin0.5πt
D．变压器副线圈输出电压的有效值为100nBπrv
【答案】A
【详解】
A．由图可知t=0 时刻浮杆正随海水向上振动，则t=2s 时刻浮杆振动时间为
所以，此时浮杆正随海
水向下振动，故A 正确；
B．由图可知
时刻发电机产生的电动势最大，为
其中
解得
，故B 错误；
C．t=0 时刻发电机产生的电动势最大，则t=0 时刻开始发电机产生电动势的表达式为
其中
所以
，故C 错误；
D．根据变压器原副线圈电压关系可知，副线圈电压的最大值为
有效值为
，故D 错误。
故选A。
28．（2025·辽宁·三模）我国“南锟”号是世界上首台达到兆瓦级的漂浮式波浪能发电装置，它可以将波
浪能转化为机械能，再通过发电机转化为电能，为南海各岛提供了强有力的电力保障。其使用的旋转磁极
式发电机的简化装置如右图所示，矩形线圈abcd 固定不动，磁铁绕OO'轴转动，abcd 与OO'在同一平面内。
下列判断正确的是（ ）
A．兆瓦是能量的单位
B．磁铁匀速转动时线圈中电流保持不变
C．图示时刻线圈中电流为零
D．图示时刻线圈中电流方向为dcba
【答案】D
【详解】A．兆瓦是功率的单位，A 错误；
BC．磁铁匀速转动时线圈中电流周期性变化，当如图所示位置时，线圈切割磁感线的有效速度最大，
线圈电流最大，BC 错误；
D．根据楞次定律，图示时刻线圈中电流方向为dcba，D 正确。
故选D。
29．（2025·云南玉溪·三模）“南鲲”号是我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置，其原理如
图甲所示，利用海浪带动浪板上下摆动，从而带动线框单向匀速转动，线框内阻恒定。线框ab 两端通过
滑环和电刷接如图乙所示的变压器，阻值为R 的负载电阻接在副线圈的两端，用交流电压表测得a，b 端
和c，d 端的电压分别为Uab和Ucd，则（ ）
A．增大负载电阻的阻值R，理想交流电流表的读数变大
B．负载电阻的阻值越小，cd 间的电压Ucd越大
C．海浪变大使得线框转速变成原来的2 倍，通过负载电阻的电流频率变为原来的2 倍
D．海浪变大使得线框转速变成原来的2 倍，线框内阻的发热功率变为原来的2 倍
【答案】C
【详解】A．根据等效电源法可知，当增大负载电阻的阻值R，电源电动势不变，则回路中电流减小，
即电流表的读数变小，故A 错误；
B．负载电阻的阻值越小，回路中电流越大，内电压越大，则变压器原线圈两端电压越小，输出电压
Ucd 越小，故B 错误；
C．海浪变大使得线框转速变成原来的2 倍，通过负载电阻的电流频率变为原来的2 倍，故C 正确；
D．海浪变大使得线框转速变成原来的2 倍，根据
可知，转速加倍，电动势最大值加倍，
回路中电流加倍，根据
可知线框内阻的发热功率变为原来的4 倍，故D 错误。
故选C。
30．（2025·天津·一模）潮汐能磁流体发电机相对于传统的水轮机发电来说，具有维护简单、能量利用率
高等特点。其基本结构如图甲所示，在宽度为b 的大坝底端开一个长和高分别a、c 的孔洞，左右两侧贴上
金属板，作为磁流体发电机的正负极与外电路（图中未画出）相连，孔洞中存在方向竖直向下，大小为B
的匀强磁场。图乙为图甲从右向左看的截面图，此时坝内水面和外侧海平面高度差为h，内外压力差驱动
海水沿孔洞匀速运动。已知海水密度为ρ，重力加速度为g，海水电阻率为ρ0，不计孔洞对海水的阻力以及
孔洞之外海水对电路的影响。
(1)若海水沿图甲中所示方向从孔洞中流过，试判断左右两侧金属板哪个板为电源正极？
(2)此时海水中的电流大小？
(3)物理上将单位时间内通过管道某一截面的液体体积定义为流量Q，试推导此时发电机的输出功率P 与海
水流量Q 的关系式。
【答案】(1)左侧金属板
(2)
(3)
【详解】（1）根据左手定则可知，正电荷受到向左的洛伦兹力，负电荷受到向右的洛伦兹力，所以
正电荷打在左侧金属板上，左侧金属板为电源的正极；
（2）内外压力差驱动海水沿孔洞匀速运动，则
所以
（3）海水流量为
电动势为
根据电阻定律
电源的输出功率为
联立可得
31．（2025·贵州毕节·二模）近年来，随着新能源汽车的普及，锂离子电池的热管理问题日益受到关注。
现有一汽车锂离子电池，其内部可视为一个封闭系统。初始时电池内部封闭了一定质量的气体，其物质的
量为
、压强为
、体积为
、温度为
，当电池以某一功率工作一段时间，其内部气体经历了一个等
压膨胀过程，体积增大了
。已知理想气体的内能
与其温度
成正比，表达式为
，其中
表
示气体物质的量，
为已知常数。电池内部封闭的气体可视为理想气体，求：
(1)电池内部气体体积增大了
时的温度；
(2)电池内部气体在等压膨胀过程中吸收的热量。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）对于气体等压膨胀过程，根据盖-吕萨克定律有
求得此时电池内部气体的温度
（2）电池内部气体在等压膨胀过程对外做功
气体内能的变化量为
根据热力学第一定律
气体在等压膨胀过程中吸收的热量为
考向
0 7 形状记忆合金
32．（2025·安徽安庆·模拟预测）一物理实验爱好者用形状记忆合金研究“永动机”。形状记忆合金具有
形状记忆效应，以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水
中，它会立即恢复原状。如图所示，“永动机”转轮由九根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆
合金制成的叶片。轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动，离开热水后，叶片形
状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法不正确的是（ ）
A．转轮转动的过程中克服阻力做功，要维持转轮转动需要外力做功
B．转轮转动的能量来自热水
C．转动的叶片不断搅动热水过程，水温升高
D．转轮的叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
【答案】C
【详解】A．转轮转动的过程中克服阻力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做
功，故A 正确；
B．该“永动机”叶片进入水中，吸收热量而伸展划水，推动转轮转动，离开水面后向空气中放热，叶
片形状迅速恢复，所以转动的能量来自热水，故B 正确；
C．转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第
一定律可知水的内能减小，故水温降低，故C 错误；
D．根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化，故叶片
在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，故D 正确。
本题选不正确的，故选C。
考向
0 8 锂离子电池
33．（2025·安徽合肥·模拟预测）锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极。我国最新研发的
电动汽车电池的容量是94A·h，下列说法正确的是（ ）
A．锂电池内部电场的方向是从负极指向正极
B．锂电池充电时，电池内部静电力做正功，电能转化为化学能
C．锂电池供电时，锂离子从正极向负极运动
D．电池的容量是指电池放电时输出的总能量
【答案】B
【详解】A．锂电池内部电场的方向是从正极指向负极，故A 错误；
B．锂电池充电时，电池内部静电力做正功，电能转化为化学能，故B 正确；
C．锂电池供电时，锂离子从负极向正极运动，故C 错误；
D．电池的容量是指电池储存电量的大小，故D 错误。
故选B。
考向
9 超导材料
34．（2025·北京西城·二模）超导体是一种在温度降低到特定温度以下，电阻会突然降为零，且完全排斥
磁场的材料。超导体从有电阻的正常态转变为零电阻的超导态，有两个重要的临界参数：临界温度
和临
界磁场强度
。临界温度
是在没有外磁场干扰的理想条件下，超导体从正常态转变为超导态的温度。
临界磁场强度
描述了超导体在特定温度下能够承受的最大外部磁场强度，超过该值后，超导体将从超
导态转变为正常态。已知某类超导体的临界磁场强度
与热力学温度
的关系
，式中
是理论上达到绝对零度时的临界磁场强度。下列说法正确的是（ ）
A．若温度低于
，超导体一定处于超导态
B．若温度逐渐升高但不超过
，可以通过减小磁场强度的方式来维持超导态
C．若外加磁场强度大于
，且温度低于
，则超导体处于超导态
D．若外加磁场强度小于
，且温度高于
，则超导体处于超导态
【答案】B
【详解】A．温度低于
时，若外加磁场强度超过此时的临界磁场
，超导体会处于正常态，故A 错
误；
B．温度升高但不超过
时，临界磁场
随温度升高而减小（由
可知，当
时，
随
增大而减小）。此时减小外加磁场强度，使其低于
，可维持超导态，故B 正确；
C．当温度低于
时，
，此时
。若外加磁场强度大于
，必然超过
，
超导体处于正常态，故C 错误；
D．温度高于
时，无论磁场如何，超导体均处于正常态，故D 错误。
故选B。
35．（2025·北京东城·一模）超导材料温度低于临界温度
时，具有“零电阻效应”和“完全抗磁性”。
“完全抗磁性”即处于超导态的超导体内部的磁感应强度为零。实际上，处于超导态的超导体因材料的杂
质、缺陷等因素也具有一定的电阻值，只是电阻值非常小。通常采用“持续电流法”来测量超导体在超导
状态下的阻值，测量装置如图（a）所示。将超导体做成一个闭合圆环，放入圆柱形磁铁产生的磁场中
（磁铁与超导环共轴），用液氮进行冷却，进入超导态。撤去磁铁，超导环中会有电流产生。“持续电流
法”是根据一段时间内的电流衰减情况计算超导体的电阻，通常情况下经过几十天的观测，仪器均未测量
出超导环中电流的明显衰减。某次实验中，用如图（a）所示的霍尔元件（大小不计）测量超导环轴线上
某处的磁感应强度
，测量数据如图（b）所示，区域Ⅳ中磁场变化是因为液氮挥发导致超导体没有浸没
在液氮中。已知实验室环境中的磁感应强度约为
，且方向沿超导环轴线方向。下列说法正确的
是（ ）
A．区域Ⅰ中磁场是超导环中电流产生的磁场与磁铁磁场的矢量叠加的结果
B．区域Ⅱ中的磁场迅速减小的原因是材料处于非超导态
C．区域Ⅲ中超导环中电流在测量处产生的磁场的磁感应强度大小约
D．撤磁铁时，超导环中感应电流在测量处的磁场与磁铁在该处的磁场方向相反
【答案】C
【详解】A．区域Ⅰ中磁场是磁铁磁场与环境磁场矢量叠加的结果，故A 错误；
B．区域Ⅱ中的磁场迅速减小的原因撤去磁铁后磁场迅速减小，导致超导环中出现感应磁场，所以逐渐
减小，并非是材料处于非超导态，故B 错误；
C．区域Ⅲ中磁感应强度约为
，实验室环境中的磁感应强度约为
，且沿着超导环轴
线方向，区域Ⅲ中超导环中电流在测量处产生的磁场的磁感应强度大小约为
故C 正确；
D．根据楞次定律（增反减同）可知撤磁铁时，超导环中感应电流在测量处的磁场与磁铁在该处的磁场
方向相同，故D 错误。
故选C。
36．（2025·河南信阳·二模）两个完全相同的超导金属环水平平行放置，圆心在同一竖直线上，两环中有
等大反向电流，电流方向如图所示，另一个与环半径相同的绝缘光滑管道平行两环固定在两环之间，管道
面与两环面距离相等，金属环与管道的圆心在同一竖直线上。在管道内有一个带正电的球，其直径略小于
管道内径，且可以视作质点。给小球沿管切向方向初速度，小球在管道内运动，下列说法正确的是
（ ）
A．小球的速度逐渐减小
B．小球的速度逐渐增加
C．小球受到管道的弹力不一定指向圆心
D．小球受到管道的弹力可能沿管的半径向外
【答案】C
【详解】AB．两平行圆环是两平行导线弯成，平行导线通反向电流时中点处的磁场与两导线面垂直，
则图示的两通电圆环在中点处（圆管）的磁场垂直圆环沿半径方向向里。带正电小球在管道中运动时，
受到竖直向下重力，竖直向上洛伦兹力，圆管对小球的弹力，洛伦兹力不做功，小球做匀速圆周运动，
故AB 错误；
CD．圆管对小球弹力的水平分力指向圆心，提供向心力，若洛伦兹力大小等于重力大小，弹力竖直分
力为零，则弹力方向指向圆心，若洛伦兹力大小小于重力大小，弹力竖直分力向上，则弹力斜向内上方，
若洛伦兹力大小大于重力大小，弹力竖直分力向下，则弹力斜向内下方，C 正确，D 错误。
故选C。
37．（2024·浙江·高考真题）若通以电流I 的圆形线圈在线圈内产生的磁场近似为方向垂直线圈平面的匀强
磁场，其大小
（k 的数量级为
）。现有横截面半径为
的导线构成半径为
的圆形线圈
处于超导状态，其电阻率上限为
。开始时线圈通有
的电流，则线圈的感应电动势大小的数
量级和一年后电流减小量的数量级分别为（ ）
A．
，
B．
，
C．
，
D．
，
【答案】D
【详解】线圈中电流
的减小将在线圈内导致自感电动势，故
其中L 代表线圈的自感系数，有
在计算通过线圈的磁通量
时，以导线附近即
处的B 为最大，而该处B 又可把线圈当成无限长载流导
线所产生的，根据题意
则
根据电阻定律有
联立解得
A，
V
则线圈的感应电动势大小的数量级和一年后电流减小量的数量级分别为
，
。
故选D。
38． 2022 年8 月9 日，世界首条永磁磁浮空轨试验线在江西赣州投入使用。如图所示，该列车和轨道应
用新型稀土材料，仅凭磁力就可使列车自然悬浮和驱动。已知列车质量为m，空气阻力不可忽略。当列车
水平直线行驶时，则列车（ ）
A．匀速行驶时，轨道对列车的作用力大小为mg
B．加速行驶时，轨道对列车的作用力沿水平方向
C．以加速度a 加速行驶时，列车受到的合外力大小为ma
D．减速行驶时，轨道对列车的作用力小于mg
【答案】C
【详解】A．由于空气阻力不可忽略，则列车匀速行驶时，轨道对列车的作用力大小大于mg，故A 错误；
B．加速行驶时，列车所受的合力沿水平方向，但由于空气阻力不可忽略，则轨道对列车的作用力不沿
水平方向，故B 错误；
C．以加速度a 加速行驶时，列车受到的合外力大小为ma，故C 正确；
D．减速行驶时，轨道对列车的作用力在竖直方向的分量等于重力，则轨道对列车的作用力不可能小于
mg，故D 错误。
故选C。
考向
10
稀土材料
39．随着我国科技的发展，国家对半导体等晶体材料的研究越来越深入，尤其是对稀土晶体的研究，已经
走在世界的前列。关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（ ）
A．晶体都有规则的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状
B．同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
C．有的物质在不同条件下能生成不同晶体，是因为组成它们的微粒按照不同规则在空间分布
D．多晶体是由单晶体混合而成的，由于单晶体表现为各向异性，所以多晶体也表现为各向异性
【答案】C
【详解】A．单晶体有规则的几何形状，但多晶体（如金属）没有规则的几何形状，非晶体也没有。故
A 错误；
B．同种物质可能以晶体和非晶体两种形态存在（如石英晶体与非晶态玻璃），故B 错误；
C．例如金刚石和石墨，同种物质因微粒空间分布规则不同而形成不同晶体，故C 正确；
D．多晶体由单晶体混合而成，但各向异性被抵消，表现为各向同性（如金属），故D 错误。
故选C。
