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人教版高一物理下期末检测卷2答题卡
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条
码
粘
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处
（正面朝上
贴在此
虚线框内）
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试卷类型：B
姓名：______________班级：______________
准考证号
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缺考标记
考生禁止填涂缺考标记
！只能由监考老师负责用黑色字迹的签字笔填涂。
) (
注意事项
1
、
答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚。
2
、
请将准考证条码粘贴在右侧的[条码粘贴处]的方框内
3
、
选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须用0.5毫米黑色字迹的签字笔填写，字体工整
4
、
请按题号顺序在各题的答题区内作答，超出范围的答案无效，在草纸、试卷上作答无效。
5
、保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、刮纸刀。
6
、填涂样例
正确
[
■
]
错误
[
--
][
√
] [
×
]
)
选择题（请用2B铅笔填涂）
1. [A][B][C][D] 2. [A][B][C][D] 3. [A][B][C][D] 4. [A][B][C][D] 5. [A][B][C][D] 6. [A][B][C][D] 7. [A][B][C][D] 8. [A][B][C][D] 9. [A][B][C][D] 10. [A][B][C][D] 11. [A][B][C][D] 12. [A][B][C][D] 13. [A][B][C][D]
非选择题（请在各试题的答题区内作答）
14．________________________；________________________；
________________________；________________________
15．（1）________________________
（2）________________________
（3）________________________
16．（1）________________________；________________________
（2）________________________；________________________
17．（1）
（2）
（3）
18．（1）
（2）
19．（1）
（2）
（3）
20．（1）
（2）
（3）
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人教版高一物理下期末检测卷2（学生版）（必修二+选必一第三章机械波）
一、选择题(共10题；共30分)
1．（3分）北京正负电子对撞机（）中有一台长的直线加速器，用于加速正负电子束。设该加速器能对电子施加一恒力，使电子从静止开始长时间地加速。对于这个过程，下列判断可能正确的是（　　）
A．电子的速度将不断增大，最终将超过光速
B．电子先做加速运动，最后以光速做匀速直线运动
C．电子的速度接近光速时，牛顿运动定律将不再适用
D．电子是微观粒子，整个加速过程完全不能用牛顿运动定律解释
【答案】C
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A. 电子在加速器中速度不断增大，但不会超过光速，A不符合题意；
BC. 电子在加速装置中由静止开始加速，开始阶段速度较小，远低于光速，此时牛顿运动定律基本适用，可以认为它在被加速的最初阶段做匀加速运动。随着电子速度的增大，当接近光速时，相对论效应越来越显著，质量增大也来越明显，电子不再做匀加速直线运动，牛顿运动定律不再适用，C符合题意，B不符合题意；
D. 电子在刚开始阶段速度较小，可以用牛顿运动定律解释，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据电子在加速器中运动的特点，结合相对论的内容可得出粒子在加速器中的运动状态与牛顿运动定律的适用性。
2．（3分）“胜哥”在研究运动的合成时做了如图所示活动：用左手沿黑板推动直尺竖直向上运动，运动中保持直尺水平，同时，用右手沿直尺向右移动笔尖。若“胜哥”左手的运动为匀速运动，右手相对于直尺的运动为初速度为零的匀加速运动，则关于笔尖的实际运动，下列说法中正确的是（　　）
A．笔尖做匀速直线运动
B．笔尖做匀变速直线运动
C．笔尖做匀变速曲线运动
D．笔尖的速度方向与水平方向夹角逐渐变大
【答案】C
【知识点】位移的合成与分解
【解析】【解答】ABC．笔尖的运动由向右的匀加速直线运动和向上的匀速直线运动合成，加速度向右且大小恒定，易知笔尖的合速度方向斜向右上，始终不与加速度方向共线，所以笔尖做匀变速曲线运动，AB不符合题意，C符合题意；
D．笔尖的速度方向与水平方向夹角的正切值为
因为v上恒定，v右不断增大，所以θ不断减小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用匀速直线运动及匀加速直线运动的合成可以判别笔尖做匀变速曲线运动；利用速度的分解及速度的变化可以判别速度的方向。
3．（3分）如图所示，玻璃管注满清水竖直静置，“胜哥”迅速将活塞一端转至竖直向下，管内一个红蜡块立即沿y轴正方向匀速上浮，同时将玻璃管沿x轴正方向运动一段时间后开始做匀减速运动。以红蜡块开始减速运动为原点，沿水平向右和竖直向上建立直角坐标系xOy。则红蜡块运动的轨迹可能为（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】加速度；运动的合成与分解
【解析】【解答】红蜡块在y方向做匀速运动，x方向做匀减速运动，则加速度指向x轴负向，则红蜡块做曲线运动，轨迹的凹向指向x轴负向，则红蜡块运动的轨迹可能为B。
故答案为：B。
【分析】红蜡块同时参与了两个分运动：竖直方向的匀速直线运动，以及水平方向的匀减速直线运动。我们可以通过分析合速度与合加速度的方向关系，来判断运动轨迹的弯曲方向。
4．（3分）“胜哥”将一篮球从水平面A处斜抛，落到B点，其路径曲线如图所示。已知速度越大，受到的空气阻力越大，则篮球从A运动到B的过程中（　　）
A．水平分速度一直减少 B．上升时间大于下降时间
C．在最高点时的速度最小 D．在最高点时的加速度最小
【答案】A
【知识点】斜抛运动
【解析】【解答】A．篮球从A运动到B的过程中，由于空气阻力一直存在水平方向的分力，且与水平速度方向相反，则篮球的水平分速度一直减少，故A正确；
B．上升过程空气阻力的竖直分力向下，下降过程空气阻力的竖直分力向上，则上升阶段在竖直方向所受合力大于下降阶段在竖直方向所受合力，上升过程的平均加速度一定大于下降过程的平均加速度，将竖直上升看成逆向运动，根据，由于上升高度与下降高度相同，则上升时间小于下降时间，故B错误；
C．炮弹在最高点时，受到的重力竖直向下，空气阻力水平向左，则此时炮弹受到的合力方向斜向左下方，此时合力与速度方向的夹角大于，则炮弹将继续做减速运动，所以炮弹在最高点时的速度不是最小，故C错误；
D．对炮弹进行受力分析，炮弹在最高点时，受到的重力竖直向下，空气阻力水平向左；炮弹继续向下运动过程，由于空气阻力的竖直分力向上，则炮弹在竖直方向的合力小于重力，炮弹在水平方向的合力等于空气阻力的水平分力，且大小逐渐减小，根据力的合成可知，炮弹在最高点所受合力不是最小，所以炮弹在最高点时的加速度不是最小，故D错误。
故选A。
【分析】一、空气阻力的影响特点
阻力方向始终与速度方向相反。
水平方向：阻力分力与水平速度反向 → 水平速度持续减小。
竖直方向：阻力分力方向与竖直速度方向相反，影响上升和下降阶段的加速度。
二、水平速度变化
水平方向仅受阻力分力（与运动方向相反）→ 水平速度单调递减
三、上升与下降阶段对比
加速度比较：上升：竖直速度向上，阻力竖直分力向下 → 合力 →
下降：竖直速度向下，阻力竖直分力向上 → 合力 →
时间比较：竖直位移大小相等，上升平均加速度更大 → 上升时间更短
四、速度最小值的位置
上升过程：水平、竖直速度均减小 → 合速度减小。
最高点：竖直速度为 0，水平速度因阻力继续减小。
下降过程：水平速度继续减小，竖直速度增加，但初期竖直速度较小，总速度可能继续减小一段，达到最小速度点在最高点之后某位置。
五、加速度最小值的位置
加速度由合力（重力 + 阻力）决定。
最高点合力为重力与水平阻力的矢量和，大小并非最小。
下降过程阻力竖直分力向上，可能衡部分重力 → 合力可能更小 → 加速度最小值出现在下降阶段某处。
六、关键物理规律
牛顿第二定律在变力（阻力随速度变化）中的应用。
运动的分解与合成：分别分析水平和竖直方向的运动。
能量观点：阻力做负功，机械能持续减少。
5．（3分）如图所示，饮水小鸭会绕着O点不停饮水和起身，ABC为饮水小鸭上的三个点，AO和BO均大于CO，BC两点在一条直线上，下列说法正确的是（　　）
A．A、C两点的线速度相等
B．A、B、C三点的角速度大小相等
C．A点的向心加速度小于C点的向心加速度
D．A、B、C三点在相等的时间内通过的弧长相等
【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心加速度
【解析】【解答】A．根据，可知，A、C两点的线速度不相等，故A错误；B．三点同轴转动，故角速度相同，故B正确；
C．根据，可知A点的向心加速度大于C点的向心加速度，故C错误；
D．因为三点的线速度不相同，所以三点在相等的时间内通过的弧长不相等，故D错误。
故答案为：B。
【分析】A、B、C 三点绕同一轴 O 转动，属于同轴转动，利用同轴转动的规律（角速度相等），结合线速度、向心加速度公式分析各选项。
6．（3分）中国科学院沈阳自动化研究所主持研制的“海斗一号”在无缆自主模式下刷新了中国下潜深度纪录，最大下潜深度超过了10000米，若把地球看成质量分布均匀的球体，且球壳对球内任一质点的万有引力为零，忽略地球的自转，则下列关于“海斗一号”下潜所在处的重力加速度大小g和下潜深度h的关系图像可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】万有引力定律
【解析】【解答】“海斗一号”下潜h深度后，以地心为球心、以R-h为半径的地球的质量为M'，设地球的质量为M，地球的半径为R，则根据密度相等有
由于球壳对球内任一质点的万有引力为零，根据万有引力定律有
联立以上两式并整理可得
故D正确，ABC错误。
故选D。
【分析】深度为h的地球内部的重力加速度相当于半径为R-h的球体在其表面产生的重力加速度，根据地球质量分布均匀得到加速度的表达式。
7．（3分）汽车研发机构在某款微型汽车的车轮上安装了小型发电机，将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中，以达到节能的目的。某次测试中，微型汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机，测出了微型汽车的动能Ek与位移x关系图像如图所示，其中①是关闭储能装置时的关系图线，②是开启储能装置时的关系图线。已知微型汽车的质量为1000kg，为便于讨论，设其运动过程中所受阻力恒定。根据图像所给的信息可求出（　　）
A．汽车行驶过程中所受阻力为1000N
B．汽车的额定功率为120kW
C．汽车加速运动的时间为22.5s
D．汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为5×105J
【答案】D
【知识点】机车启动
【解析】【解答】A．对于图线①，根据动能定理得：-fx=0-Ek，得到阻力为：，A错误；
B．设汽车匀速运动的速度为v，则有，汽车的额定功率为：P=Fv=fv=2000×40W=80kW，故B错误。
C．对于加速运动过程，根据动能定理得：Pt-fs=Ek2-Ek1，得到，故C错误。
D．根据功能关系得到：汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为：E=Ek-fs＇=8×105J-2000×1.5×102J=5×105J，故D正确。
故答案为：D。
【分析】这道题的核心是利用动能定理分析汽车在不同阶段的能量变化，结合Ek x图像的斜率代表合外力这一特点，来求解阻力、功率和储能等物理量。
8．（3分）质量为m的小物块，从离桌面高H处由静止下落，桌面离地面高为h，如图所示．如果以桌面为参考平面，那么小物块落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是（　　）
A．mgh，减少mg（H-h） B．mgh，增加mg（H+h）
C．-mgh，增加mg（H-h） D．-mgh，减少mg（H+h）
【答案】D
【知识点】动能与重力势能
【解析】【解答】若以桌面为参考平面，小球落地时的重力势能为：
重力势能变化为 ，负号表示重力势能减小，
故答案为：D。
【分析】重力势能的大小与零势能面的选取有关，h是物体所在位置到零势能面的距离，重力势能的变化量或重力做功与零势能面无关，与始末位置的高度差Δh有关。
9．（3分）如图，一演员表演飞刀绝技，由O点先后抛出完全相同的三把飞刀，分别垂直打在竖直木板上M、N、P三点.假设不考虑飞刀的转动，并可将其看做质点，已知O、M、N、P四点距离水平地面高度分别为h、4h、3h、2h，以下说法正确的是（　　）
A．三把刀在击中板时动能相同
B．三次飞行时间之比为
C．三次初速度的竖直分量之比为3：2：1
D．设三次抛出飞刀的初速度与水平方向夹角分别为θ1、θ2、θ3，则有θ1＞θ2＞θ3
【答案】D
【知识点】平抛运动；动能
【解析】【解答】A.将飞刀的运动逆过来看成是一种平抛运动，三把刀在击中板时的速度大小即为平抛运动的初速度大小，运动时间为，初速度为，由图看出，三把刀飞行的高度不同，运动时间不同，水平位移大小相等，由平抛运动的初速度大小不等，即打在木板上的速度大小不等，故三把刀在击中板时动能不同；故A错误.
B.竖直方向上逆过来看做自由落体运动，运动时间为，则得三次飞行时间之比为；故B错误.
C.三次初速度的竖直分量等于平抛运动下落的速度竖直分量，由，可得它们得竖直分速度之比为；故C错误.
D.设任一飞刀抛出的初速度与水平方向夹角分别为θ，则，则得θ1＞θ2＞θ3；故D正确.
故答案为：D
【分析】将飞刀的运动逆向视为平抛运动（水平位移相等，竖直方向为自由落体），结合平抛运动的时间、速度分量公式，分析各物理量的关系。
10．（3分）如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m=0.2kg的小球，从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧在弹性限度内），其速度v和弹簧压缩量△x之间的函数图象如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计，g 取10 m/s2，则下列说法正确的是
A．小球刚接触弹簧时加速度最大
B．该弹簧的劲度系数为20.0 N/m
C．从接触弹簧到压缩至最短的过程中，弹簧的弹性势能先增大后减小
D．从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的机械能守恒
【答案】B
【知识点】胡克定律；牛顿第二定律；机械能守恒定律；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A．根据图像斜率代表加速度，根据图像斜率的大小可以得出小球刚接触弹簧时的加速度为g，不是最大，小球在速度减小到最小时加速度最大，A错误；
B．由图像可知，弹簧压缩量为，此时图像斜率等于0则加速度等于0，此时弹簧对小球的力等于小球的重力，由胡克定律，解得该弹簧的劲度系数为20.0 N/m，B正确；
CD．从小球接触弹簧到压缩至最短的过程中，由于弹力从0开始增大，刚开始弹簧对小球的力小于小球的重力，合力向下则加速度方向向下，所以小球的速度继续增大，小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，当弹簧对小球的力大于小球的重力时，合力方向向上则加速度方向向上，所以小球的速度减小，直到减为零，此时弹簧的弹性势能最大，所以整个过程，弹簧的弹性势能一直在增大，由于小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，所以小球的机械能不守恒，故CD错误．
【分析】利用图像斜率可以判别小球在速度减小到最小时加速度最大；利用图像斜率等于0时，结合重力和弹力相等可以求出劲度系数的大小；利用弹簧不断压缩可以判别弹性势能不断增大；利用弹力对小球做功所以小球的机械能不守恒。
二、多项选择题(共3题；共12分)
11．（4分）关于行星的运动，下列说法正确的是（　　）
A．牛顿在实验室利用扭称实验测量出了万有引力常量的准确值
B．同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小
C．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上
D．描述行星绕太阳的运动时，开普勒第三定律中的常数与太阳无关，与行星有关
【答案】B,C
【知识点】开普勒定律；引力常量及其测定
【解析】【解答】A．卡文迪什在实验室利用扭称实验测量出了万有引力常量的准确值，故A错误；
B．根据开普勒第二定律可知同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小，故B正确；
C．根据开普勒第一定律可知所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，故C正确；
D．描述行星绕太阳的运动时，开普勒第三定律中的常数与太阳有关，与行星无关，故D错误。
故选BC。
【分析】1、牛顿提出了万有引力定律，但并未测量万有引力常量G。卡文迪许（Henry Cavendish）后来通过扭秤实验首次精确测定了G。
2、根据开普勒第二定律（面积定律），行星在近日点附近速度最大（引力势能转化为动能），在远日点附近速度最小（动能转化为势能）。
3、开普勒第一定律（轨道定律）的核心内容：行星轨道通常是近似椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。
4、开普勒第三定律中的常数k仅与中心天体（太阳）的质量有关，而与行星无关。
12．（4分）以下关于波的认识，正确的是（　　）
A．潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的衍射原理
B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C．雷达的工作原理是利用波的反射
D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
【答案】B,C,D
【知识点】波的反射和折射；波的衍射现象
【解析】【解答】A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，声呐采用的是超声波，超声波的方向性好，遇到障碍物容易反射，利用了波的反射，A不符合题意；
B．隐形飞机在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质，使用吸收雷达电磁波材料，在雷达发射电磁波遇到飞机，电磁波大部分被吸收，反射回来的电磁波极少，屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，B符合题意；
C．雷达的工作原理是发射电磁波遇到障碍后电磁波返回，利用了波的反射，C符合题意；
D．水波从深水区传到浅水区是从一种介质传播到另一种介质，传播方向发生了改变，是波的折射现象，D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】声呐采用的是超声波，超声波遇到障碍物容易反射，利用了波的反射原理；雷达的原理是利用波的反射；水波从深水区传到浅水区是从一种介质传播到另一种介质是属于波的折射现象。
13．（4分）一只青蛙从一片荷叶跳入平静的湖水中，平静的水面以青蛙的入水点开始上下做简谐运动，在水面上激起一层涟漪。青蛙入水不远处的水面上有两片树叶，其振动图像分别为图中的a、b所示。已知水波的波长为0.4m，两片树叶在入水点的同侧且与入水点在一条直线上，则两片树叶之间的距离可能为（　　）
A．0.4m B．0.5m C．0.6m D．0.7m
【答案】B,D
【知识点】机械波及其形成和传播
【解析】【解答】题意可知0时刻a波在波谷，b波在平衡位置，且波长均为，若波从b向a传播，则两片树叶之间的距离满足
（n=0，1，2，3，...）
整理得
（n=0，1，2，3，...）
n=0、1、2时，x分别为0.1m、0.5m、0.9m
若波从a向b传播，则两片树叶之间的距离满足
（n=0，1，2，3，...）
整理得
（n=0，1，2，3，...）
n=0，1，2时，x分别为0.3m、0.7m、1.1m
故选BD。
【分析】根据振动图像，若波从b传向a，则二者间距满足（n=0，1，2，3，...）关系，从而求解x，由特殊值法分析判断；若波从a传向b，则二者间距满足（n=0，1，2，3，...）关系，从而求解x，由特殊值法分析判断。
三、非选择题(共7题；共58分)
14．（8分）“胜哥”利用实验系统测量某动力学轨道的动摩擦因数。实验步骤如下：
（1）将动力学轨道倾斜放置在水平桌面上，如图（a）所示，运动传感器和小车分别放在动力学轨道的高端和低端，将小车配有的弹力器压缩至最大，顶住末端的缓冲器。
（2）点击系统软件“启动”按钮采集数据，按下弹力器开关释放小车，小车瞬间弹开，让小车上下往复运动几次即可停止。根据软件中处理得到的位置—时间图象建立小车重力势能随时间变化的曲线，如图（b）所示；并根据速度—时间图象建立小车动能随时间变化的曲线，如图（c）所示。则小车第一次离开缓冲器时的动能Ek=　 　J。（结果保留两位小数）
（3）由以上两图，计算出小车第一次沿斜面向上运动的过程中，小车的机械能减少量　 　J。（结果保留两位小数）
（4）记录动力学轨道与水平面的夹角θ，若小车沿斜面向上运动的过程，机械能的减少量与重力势能的增加量之比为k，推导动摩擦因数μ与θ、k的关系式，可得μ=　 　（用θ和k表示）
（5）若θ=37°，利用小车第一次沿斜面向上运动过程的数据，得μ=　 　。（结果保留两位小数）
【答案】0.90；0.06；；0.05
【知识点】功能关系；滑动摩擦力与动摩擦因数；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】（2）由图（C）中数据可知，小车第一次离开缓冲器时的动能
（3）由图（b）中数据可知，小车第一次到达最高点时的重力势能
因此减少的机械能为
（4）小车沿斜面向上运动的过程，根据功能关系可知，机械能的减少量等于克服摩擦力所做的功
重力势能的增加量等于克服重力所做的功
根据题意可知
可得
（5）将，，θ=37°代入可得
【分析】(2)由图（C）中数据得到小车 第一次离开缓冲器时的动能 。
(3)由图（b）中数据得到小车的机械能，用总的机械能减去剩余机械能得到 小车的机械能减少量 。
(4)根据功能关系列式求解动摩擦因数的表达式 ；
(5)根据动摩擦因数的表达式和题中数据计算摩擦因数。
本题考查 利用实验系统测量某动力学轨道的动摩擦因数 ，这个实验对于我们可能是一个新的实验，但该实验的原理都是我们学过的物理规律。做任何实验问题还是要从最基本的物理规律入手去解决。对于系统问题处理时我们要清楚系统内部各个物体能的变化。
15．（6分）“胜哥”利用图1的装置探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，已知滑块的总质量为m，遮光片的宽度为d，实验过程如下：
A.打开气源，将滑块置于气垫导轨上，调节气垫导轨水平；
B.将一根橡皮筋一端固定在滑块上，另一端固定在气垫导轨右端的立柱上；
C.拉伸橡皮筋，将滑块自气垫导轨上某一位置点由静止释放，滑块上的遮光片通过光电门时测得遮光时间为，求出滑块通过光电门的速度为，设橡皮筋做的功为；
D．改将2根、3根、4根……n根同样的橡皮筋固定在滑块和气垫导轨右端的立柱上，重复步骤C，算出橡皮筋做的总功，测得遮光时间分别为、、、…、；
E．绘制图像，进行数据分析。
（1）（2分）　 　；
（2）（2分）“胜哥”利用计算机绘制的图像如图2所示，这一图像也可以认为是橡皮筋对滑块做的功（W）与滑块　 　的关系图像；
（3）（2分）由图2可得，力对原来静止的物体做的功（W）与物体获得的速度（v）的关系为　 　。
【答案】（1）
（2）滑块过光电门的时间的平方的倒数的关系图像。即图像。
（3）
【知识点】探究功与物体速度变化的关系
【解析】【解答】 （1）由光电门工作原理有
（2）根橡皮筋对滑块做的功为
可见与成正比例，所以图2也可以认为是橡皮筋对滑块做的功（W）与滑块过光电门的时间的平方的倒数的关系图像。即图像。
（3）
由（2）知与成正比，所以有力对原来静止的物体做的功（W）与物体获得的速度（v）的平方成正比。
【分析】（1） 物体光电门速度基本不变，看成匀速运动；
（2）与成正比例，所以图2也可以认为是橡皮筋对滑块做的功；
（3）与成正比，力对原来静止的物体做的功（W）与物体获得的速度（v）的平方成正比。
（1）由光电门工作原理有
（2）根橡皮筋对滑块做的功为
可见与成正比例，所以图2也可以认为是橡皮筋对滑块做的功（W）与滑块过光电门的时间的平方的倒数的关系图像。即图像。
（3）因为滑块过光电门的速度为
所以
由（2）知与成正比，所以有力对原来静止的物体做的功（W）与物体获得的速度（v）的平方成正比。
16．（8分）“胜哥”在“研究小球做平抛运动的规律”的实验中：
（1）（4分）如图甲所示的实验中，“胜哥”观察到两球同时落地，说明平抛运动在竖直方向做　 　；如图乙所示的实验：“胜哥”将两个光滑斜轨道固定在同一竖直面内，滑道末端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的相同高度由静止同时释放，观察到球1落到水平板上并击中球2，这说明平抛运动在水平方向做　 　；
（2）（4分）“胜哥”用频闪照相机拍 到如图所示的小球平抛运动的照片，照片中小方格的边长，小球在平拋运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则照相机每隔　 　s曝光一次，小球平拋初速度为　 　（当地重力加速度大小）。
【答案】（1）自由落体运动；匀速直线运动
（2） ；
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】本题主要考查了平抛运动的相关应用，解题的关键点是理解平抛运动在不同方向上的运动特点，结合运动学公式即可完成求解。
（1）用小锤打击弹性金属片，B球就水平飞出，同时A球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动；因为观察到的现象是球1落到水平木板上击中球2，可知球1在水平方向上的运动规律与球2相同，即平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。
（2）在竖直方向上，根据匀变速直线运动的规律可得
解得
在水平方向，根据匀速直线运动可得
【分析】（1）根据实验现象分别分析出平抛运动的物体在不同方向上的运动特点；
（2）根据运动学公式得出拍照的时间和水平方向上的速度。
17．（9分）如图所示，装置BO′O可绕竖直轴O′O转动，可视为质点的小球A与两轻细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角θ=37°．已知小球的质量m=1kg，细线AC长L=1m，B点距C点的水平和竖直距离相等。（重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）
（1）（3分）若装置以一定的角速度匀速转动时，线AB水平且张力恰为0，求线AC的拉力大小？
（2）（3分）若装置匀速转动的角速度 ，求细线AC与AB的拉力分别多大？
（3）（3分）若装置匀速转动的角速度 ，求细线AC与AB的拉力分别多大？
【答案】（1）解：线AB水平且张力恰为0，
对小球受力分析，在竖直方向，
（2）解：当细线AB上的张力为0时，小球的重力和细线AC张力的合力提供小球圆周运动的向心力，有：
解得： 。
由于 ， 则细线A B上有拉力， 为T， A C线上的拉力为
根据牛顿第二定律得：
解得：
（3）解：当AB绳竖直方向时且拉力为零，B点距C点的水平和竖直距离相等，故此时绳与竖直方向的夹角为53°，此时的角速度为 ， 则
解得
由于 ，
当 时，细线AB在竖直方向绷直，仍然由细线AC上张力的水平分量提供小球做圆周运动需要的向心力，
【知识点】临界类问题；共点力的平衡；向心力
【解析】【分析】（1）当小球做匀速圆周运动时，利用竖直方向的平衡方程可以求出线AC拉力的大小；
（2）已知小球角速度的大小，结合牛顿第二定律可以求出细线拉力的大小；
（3）已知小球角速度的大小，利用合力提供向心力结合牛顿第二定律可以求出细线拉力的大小。
18．（7分）已知地球质量为，可视为质量分布均匀的球体，引力常量为。若一质量为的小行星距离地心为时，速度的大小，。不考虑地球运动及其它天体影响。
（1）（3分）若小行星的速度方向垂直于它与地心的连线，通过分析说明，判断该小行星能否围绕地球做圆周运动。
（2）（4分）提前发射质量为的无人飞行器，在距离地心为处与小行星发生迎面撞击，小行星撞后未解体。将撞击过程简化为完全非弹性碰撞。为彻底解除小行星对地球的威胁，使其不再与地球碰撞。求飞行器撞击小行星时的最小速度。
【答案】（1）解：若小行星能围绕地球做圆周运动，则有
解得
由此可知，小行星不能围绕地球做圆周运动。
（2）解：根据题意，当小行星和飞行器发生完全非弹性碰撞，则有
因为
为了使小行星不再与地球碰撞，则有
联立解得
【知识点】卫星问题
【解析】【分析】一、圆周运动条件分析
若在距离 处切向速度 ，则万有引力正好等于向心力 → 可以做匀速圆周运动。
若 ，轨道为椭圆、抛物线或双曲线。
二、完全非弹性碰撞的动量守恒
碰撞前后动量守恒（引力可忽略，因碰撞时间极短）。
碰撞后共同速度：，注意方向符号。
三、轨道机械能与逃逸条件
在距离地心 r 处，物体的机械能：
逃逸条件： → （第二宇宙速度）。
要使小行星不再撞地球，碰撞后组合体机械能 。
四、最小撞击速度的临界分析
列碰撞后速度 ，令 解出 。
代入动量守恒方程求飞行器最小速度 。
注意方向设置：迎面撞时，飞行器速度方向与小行星速度方向相反。
五、易错点
忽略碰撞前后引力势能相同（因为位置近似不变）。
逃逸条件 是对地心参考系的速度大小。
完全非弹性碰撞有机械能损失，但引力势能项不变。
符号处理错误导致最小速度为负（无物理意义），需检查迎面撞是否可能实现逃逸。

（1）若小行星能围绕地球做圆周运动，则有
解得
由此可知，小行星不能围绕地球做圆周运动。
（2）根据题意，当小行星和飞行器发生完全非弹性碰撞，则有
因为
为了使小行星不再与地球碰撞，则有
联立解得
19．（10分）如图甲所示为工地上常用的简易吊车的工作原理图，电机和减速器为一整体，通过支臂OB上的滑轮竖直吊起货物。在某次施工中需要竖直吊起总质量M=480kg的沙子，吊起过程中沙子的速度与时间的关系如图乙所示。已知吊绳允许承载的最大拉力为1×104N，吊篮及吊钩的质量m=20kg，重力加速度g取10m/s2，不计滑轮和吊绳的质量，忽略空气阻力及滑轮与吊绳之间的摩擦，求：
（1）（3分）该吊车吊起这批沙子允许达到的最大加速度am；
（2）（3分）沙子匀速运动时电机和减速器整体输出的功率P；
（3）（4分）0~4s内电机和减速器整体做的功W。
【答案】（1）解：由图可得，0~2s内，沙子向上做匀加速直线运动，绳拉力大于重力，加速度大小为
2~4s内，沙子的速度不变，沙子做匀速直线运动，加速度为0；
4s后，沙子向上做匀减速直线运动，绳拉力为零时，加速度最大，其最大值为
（2）解：沙子匀速运动时电机和减速器整体输出的功率为
（3）解：0~4s内，根据动能定理可得
v-t图线与坐标轴所围区域的面积表示位移，则
联立解得
【知识点】牛顿定律与图象；功率及其计算；动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1) 由吊绳最大拉力确定最大拉力，结合吊篮、吊钩与沙子的总质量，利用牛顿第二定律求解最大加速度；
(2) 沙子匀速运动时合力为零，电机拉力等于总重力，结合速度与功率公式 P=Fv 求解输出功率；
(3) 0~4s 内电机做功等于系统动能与重力势能的增量，分阶段计算功的大小后求和。
（1）由图可得，0~2s内，沙子向上做匀加速直线运动，绳拉力大于重力，加速度大小为
2~4s内，沙子的速度不变，沙子做匀速直线运动，加速度为0；
4s后，沙子向上做匀减速直线运动，绳拉力为零时，加速度最大，其最大值为
（2）沙子匀速运动时电机和减速器整体输出的功率为
（3）0~4s内，根据动能定理可得
v-t图线与坐标轴所围区域的面积表示位移，则
联立解得
20．（10分）位于坐标原点处的波源，从时刻开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为，形成的一列简谐横波以0.5m/s的速率沿x轴正方向传播。则时的波形图为
（1）（3分）求此波源的振动周期；
（2）（3分）求此列简谐横波的波长；
（3）（4分）承接（1）（2），请取合适坐标画出时的波形图。
【答案】（1）
（2）
（3）
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】（1）由位移y随时间t变化的关系式可知，故振动周期为
（2）根据波速与周期的公式可知此列简谐横波的波长为
（3）经即经过一个周期后，坐标原点处的波源从回到平衡位置向上振动，由于沿x轴正方向传播，波向前传播了一个波长的距离，波形图如图所示
【分析】1. 振动方程 → 波的基本参数
已知波源振动方程 可直接读出：角频率 ω，周期 ，初相位
这是解决此类问题的起点。
2. 波速、波长、周期的关系
公式：，已知 和 可直接求λ，注意单位统一（m/s，s，m）。
3. 建立波动方程（沿 x 轴正向传播）
形式：或等价写为：
其中波数
4. 特定时刻波形图的画法
将t 固定代入波动方程，得到y 关于x 的函数。
本题 时：，这表明波形是余弦形状，原点处是波峰。
画出一个或多个波长，标出关键点：
波峰位置 ，…（对应 ）
波谷位置 （对应 ）
平衡位置 （对应 ）
5. 波传播的时间效应
波在时间 内传播距离 ，波源完成整数个周期（）时，波源振动状态与初始时刻相同，波形整体向右平移 。
若观察固定区间，波形形状不一定与初始相同，但若区间足够长， 时的波形与 时在空间上相差整数个波长的形状完全一致（周期性）。
（1）由位移y随时间t变化的关系式可知
故振动周期为
（2）根据波速与周期的公式可知此列简谐横波的波长为
（3）经即经过一个周期后，坐标原点处的波源从回到平衡位置向上振动，由于沿x轴正方向传播，波向前传播了一个波长的距离，波形图如图所示
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人教版高一物理下期末检测卷2（学生版）（必修二+选必一第三章机械波）
一、选择题(共10题；共30分)
1．（3分）北京正负电子对撞机（）中有一台长的直线加速器，用于加速正负电子束。设该加速器能对电子施加一恒力，使电子从静止开始长时间地加速。对于这个过程，下列判断可能正确的是（　　）
A．电子的速度将不断增大，最终将超过光速
B．电子先做加速运动，最后以光速做匀速直线运动
C．电子的速度接近光速时，牛顿运动定律将不再适用
D．电子是微观粒子，整个加速过程完全不能用牛顿运动定律解释
2．（3分）“胜哥”在研究运动的合成时做了如图所示活动：用左手沿黑板推动直尺竖直向上运动，运动中保持直尺水平，同时，用右手沿直尺向右移动笔尖。若“胜哥”左手的运动为匀速运动，右手相对于直尺的运动为初速度为零的匀加速运动，则关于笔尖的实际运动，下列说法中正确的是（　　）
A．笔尖做匀速直线运动
B．笔尖做匀变速直线运动
C．笔尖做匀变速曲线运动
D．笔尖的速度方向与水平方向夹角逐渐变大
3．（3分）如图所示，玻璃管注满清水竖直静置，“胜哥”迅速将活塞一端转至竖直向下，管内一个红蜡块立即沿y轴正方向匀速上浮，同时将玻璃管沿x轴正方向运动一段时间后开始做匀减速运动。以红蜡块开始减速运动为原点，沿水平向右和竖直向上建立直角坐标系xOy。则红蜡块运动的轨迹可能为（　　）
A． B．
C． D．
4．（3分）“胜哥”将一篮球从水平面A处斜抛，落到B点，其路径曲线如图所示。已知速度越大，受到的空气阻力越大，则篮球从A运动到B的过程中（　　）
A．水平分速度一直减少 B．上升时间大于下降时间
C．在最高点时的速度最小 D．在最高点时的加速度最小
5．（3分）如图所示，饮水小鸭会绕着O点不停饮水和起身，ABC为饮水小鸭上的三个点，AO和BO均大于CO，BC两点在一条直线上，下列说法正确的是（　　）
A．A、C两点的线速度相等
B．A、B、C三点的角速度大小相等
C．A点的向心加速度小于C点的向心加速度
D．A、B、C三点在相等的时间内通过的弧长相等
6．（3分）中国科学院沈阳自动化研究所主持研制的“海斗一号”在无缆自主模式下刷新了中国下潜深度纪录，最大下潜深度超过了10000米，若把地球看成质量分布均匀的球体，且球壳对球内任一质点的万有引力为零，忽略地球的自转，则下列关于“海斗一号”下潜所在处的重力加速度大小g和下潜深度h的关系图像可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
7．（3分）汽车研发机构在某款微型汽车的车轮上安装了小型发电机，将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中，以达到节能的目的。某次测试中，微型汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机，测出了微型汽车的动能Ek与位移x关系图像如图所示，其中①是关闭储能装置时的关系图线，②是开启储能装置时的关系图线。已知微型汽车的质量为1000kg，为便于讨论，设其运动过程中所受阻力恒定。根据图像所给的信息可求出（　　）
A．汽车行驶过程中所受阻力为1000N
B．汽车的额定功率为120kW
C．汽车加速运动的时间为22.5s
D．汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为5×105J
8．（3分）质量为m的小物块，从离桌面高H处由静止下落，桌面离地面高为h，如图所示．如果以桌面为参考平面，那么小物块落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是（　　）
A．mgh，减少mg（H-h） B．mgh，增加mg（H+h）
C．-mgh，增加mg（H-h） D．-mgh，减少mg（H+h）
9．（3分）如图，一演员表演飞刀绝技，由O点先后抛出完全相同的三把飞刀，分别垂直打在竖直木板上M、N、P三点.假设不考虑飞刀的转动，并可将其看做质点，已知O、M、N、P四点距离水平地面高度分别为h、4h、3h、2h，以下说法正确的是（　　）
A．三把刀在击中板时动能相同
B．三次飞行时间之比为
C．三次初速度的竖直分量之比为3：2：1
D．设三次抛出飞刀的初速度与水平方向夹角分别为θ1、θ2、θ3，则有θ1＞θ2＞θ3
10．（3分）如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m=0.2kg的小球，从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧在弹性限度内），其速度v和弹簧压缩量△x之间的函数图象如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计，g 取10 m/s2，则下列说法正确的是
A．小球刚接触弹簧时加速度最大
B．该弹簧的劲度系数为20.0 N/m
C．从接触弹簧到压缩至最短的过程中，弹簧的弹性势能先增大后减小
D．从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的机械能守恒
二、多项选择题(共3题；共12分)
11．（4分）关于行星的运动，下列说法正确的是（　　）
A．牛顿在实验室利用扭称实验测量出了万有引力常量的准确值
B．同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小
C．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上
D．描述行星绕太阳的运动时，开普勒第三定律中的常数与太阳无关，与行星有关
12．（4分）以下关于波的认识，正确的是（　　）
A．潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的衍射原理
B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C．雷达的工作原理是利用波的反射
D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
13．（4分）一只青蛙从一片荷叶跳入平静的湖水中，平静的水面以青蛙的入水点开始上下做简谐运动，在水面上激起一层涟漪。青蛙入水不远处的水面上有两片树叶，其振动图像分别为图中的a、b所示。已知水波的波长为0.4m，两片树叶在入水点的同侧且与入水点在一条直线上，则两片树叶之间的距离可能为（　　）
A．0.4m B．0.5m C．0.6m D．0.7m
三、非选择题(共7题；共58分)
14．（8分）“胜哥”利用实验系统测量某动力学轨道的动摩擦因数。实验步骤如下：
（1）将动力学轨道倾斜放置在水平桌面上，如图（a）所示，运动传感器和小车分别放在动力学轨道的高端和低端，将小车配有的弹力器压缩至最大，顶住末端的缓冲器。
（2）点击系统软件“启动”按钮采集数据，按下弹力器开关释放小车，小车瞬间弹开，让小车上下往复运动几次即可停止。根据软件中处理得到的位置—时间图象建立小车重力势能随时间变化的曲线，如图（b）所示；并根据速度—时间图象建立小车动能随时间变化的曲线，如图（c）所示。则小车第一次离开缓冲器时的动能Ek=　 　J。（结果保留两位小数）
（3）由以上两图，计算出小车第一次沿斜面向上运动的过程中，小车的机械能减少量　 　J。（结果保留两位小数）
（4）记录动力学轨道与水平面的夹角θ，若小车沿斜面向上运动的过程，机械能的减少量与重力势能的增加量之比为k，推导动摩擦因数μ与θ、k的关系式，可得μ=　 　（用θ和k表示）
（5）若θ=37°，利用小车第一次沿斜面向上运动过程的数据，得μ=　 　。（结果保留两位小数）
15．（6分）“胜哥”利用图1的装置探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，已知滑块的总质量为m，遮光片的宽度为d，实验过程如下：
A.打开气源，将滑块置于气垫导轨上，调节气垫导轨水平；
B.将一根橡皮筋一端固定在滑块上，另一端固定在气垫导轨右端的立柱上；
C.拉伸橡皮筋，将滑块自气垫导轨上某一位置点由静止释放，滑块上的遮光片通过光电门时测得遮光时间为，求出滑块通过光电门的速度为，设橡皮筋做的功为；
D．改将2根、3根、4根……n根同样的橡皮筋固定在滑块和气垫导轨右端的立柱上，重复步骤C，算出橡皮筋做的总功，测得遮光时间分别为、、、…、；
E．绘制图像，进行数据分析。
（1）（2分）　 　；
（2）（2分）“胜哥”利用计算机绘制的图像如图2所示，这一图像也可以认为是橡皮筋对滑块做的功（W）与滑块　 　的关系图像；
（3）（2分）由图2可得，力对原来静止的物体做的功（W）与物体获得的速度（v）的关系为　 　。
16．（8分）“胜哥”在“研究小球做平抛运动的规律”的实验中：
（1）（4分）如图甲所示的实验中，“胜哥”观察到两球同时落地，说明平抛运动在竖直方向做　 　；如图乙所示的实验：“胜哥”将两个光滑斜轨道固定在同一竖直面内，滑道末端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的相同高度由静止同时释放，观察到球1落到水平板上并击中球2，这说明平抛运动在水平方向做　 　；
（2）（4分）“胜哥”用频闪照相机拍 到如图所示的小球平抛运动的照片，照片中小方格的边长，小球在平拋运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则照相机每隔　 　s曝光一次，小球平拋初速度为　 　（当地重力加速度大小）。
17．（9分）如图所示，装置BO′O可绕竖直轴O′O转动，可视为质点的小球A与两轻细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角θ=37°．已知小球的质量m=1kg，细线AC长L=1m，B点距C点的水平和竖直距离相等。（重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）
（1）（3分）若装置以一定的角速度匀速转动时，线AB水平且张力恰为0，求线AC的拉力大小？
（2）（3分）若装置匀速转动的角速度 ，求细线AC与AB的拉力分别多大？
（3）（3分）若装置匀速转动的角速度 ，求细线AC与AB的拉力分别多大？
18．（7分）已知地球质量为，可视为质量分布均匀的球体，引力常量为。若一质量为的小行星距离地心为时，速度的大小，。不考虑地球运动及其它天体影响。
（1）（3分）若小行星的速度方向垂直于它与地心的连线，通过分析说明，判断该小行星能否围绕地球做圆周运动。
（2）（4分）提前发射质量为的无人飞行器，在距离地心为处与小行星发生迎面撞击，小行星撞后未解体。将撞击过程简化为完全非弹性碰撞。为彻底解除小行星对地球的威胁，使其不再与地球碰撞。求飞行器撞击小行星时的最小速度。
19．（10分）如图甲所示为工地上常用的简易吊车的工作原理图，电机和减速器为一整体，通过支臂OB上的滑轮竖直吊起货物。在某次施工中需要竖直吊起总质量M=480kg的沙子，吊起过程中沙子的速度与时间的关系如图乙所示。已知吊绳允许承载的最大拉力为1×104N，吊篮及吊钩的质量m=20kg，重力加速度g取10m/s2，不计滑轮和吊绳的质量，忽略空气阻力及滑轮与吊绳之间的摩擦，求：
（1）（3分）该吊车吊起这批沙子允许达到的最大加速度am；
（2）（3分）沙子匀速运动时电机和减速器整体输出的功率P；
（3）（4分）0~4s内电机和减速器整体做的功W。
20．（10分）位于坐标原点处的波源，从时刻开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为，形成的一列简谐横波以0.5m/s的速率沿x轴正方向传播。则时的波形图为
（1）（3分）求此波源的振动周期；
（2）（3分）求此列简谐横波的波长；
（3）（4分）承接（1）（2），请取合适坐标画出时的波形图。
答案
1．C
2．C
3．B
4．A
5．B
6．D
7．D
8．D
9．D
10．B
11．B,C
12．B,C,D
13．B,D
14．0.90；0.06；；0.05
15．（1）
（2）滑块过光电门的时间的平方的倒数的关系图像。即图像。
（3）
16．（1）自由落体运动；匀速直线运动
（2） ；
17．（1）解：线AB水平且张力恰为0，
对小球受力分析，在竖直方向，
（2）解：当细线AB上的张力为0时，小球的重力和细线AC张力的合力提供小球圆周运动的向心力，有：
解得： 。
由于 ， 则细线A B上有拉力， 为T， A C线上的拉力为
根据牛顿第二定律得：
解得：
（3）解：当AB绳竖直方向时且拉力为零，B点距C点的水平和竖直距离相等，故此时绳与竖直方向的夹角为53°，此时的角速度为 ， 则
解得
由于 ，
当 时，细线AB在竖直方向绷直，仍然由细线AC上张力的水平分量提供小球做圆周运动需要的向心力，
18．（1）解：若小行星能围绕地球做圆周运动，则有
解得
由此可知，小行星不能围绕地球做圆周运动。
（2）解：根据题意，当小行星和飞行器发生完全非弹性碰撞，则有
因为
为了使小行星不再与地球碰撞，则有
联立解得
19．（1）解：由图可得，0~2s内，沙子向上做匀加速直线运动，绳拉力大于重力，加速度大小为
2~4s内，沙子的速度不变，沙子做匀速直线运动，加速度为0；
4s后，沙子向上做匀减速直线运动，绳拉力为零时，加速度最大，其最大值为
（2）解：沙子匀速运动时电机和减速器整体输出的功率为
（3）解：0~4s内，根据动能定理可得
v-t图线与坐标轴所围区域的面积表示位移，则
联立解得
20．（1）
（2）
（3）
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