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2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)圖像類選擇題專練
(9)電磁感應(yīng)
1.在光滑水平桌面上有一邊長(zhǎng)為/的正方形線框邊右側(cè)有一等腰直角三角形勻強(qiáng)磁場(chǎng)
區(qū)域嚨,三角形腰長(zhǎng)為/,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下,。、。、&/在同一直線上,其俯視圖
如圖所示,線框從圖示位置在水平拉力/作用下向右勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域,線框中感應(yīng)電流i-r
圖像正確的是(以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?,時(shí)間單位為,)()
2.在水平桌面上,一個(gè)面積為S的圓形金屬框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬框平面與磁場(chǎng)垂直,磁感
應(yīng)強(qiáng)度用隨時(shí)間/的變化關(guān)系如圖甲所示。07s內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直金屬框平面向下。圓形金屬
框與一個(gè)水平的寬度為L(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌相連接,導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)體棒,導(dǎo)體棒的長(zhǎng)也為L(zhǎng).
電阻為R,且與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)體棒處于另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,其磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為耳,方向垂
直于導(dǎo)軌平面向下,如圖乙所示。若導(dǎo)體棒始終保持靜止,則其所受的靜摩擦力/隨時(shí)間變化
的圖像是(設(shè)向右為靜摩擦力的正方向)()
/f
3.如圖甲所示,光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成9角,加、尸兩端接一電阻R,
整個(gè)裝置處于方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。f=o時(shí)對(duì)金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌的
外力F,使金屬棒由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng),金屬棒的電阻為廣,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。已知
通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流/隨時(shí)間f變化的關(guān)系如圖乙所示。下列關(guān)于導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度丫、外力
F、流過(guò)R的電荷量q以及閉合回路中磁通量的變化率空隨時(shí)間變化的圖像正確的是()
4.如圖所示,水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì),勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直,
阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置.f=0時(shí),將開(kāi)關(guān)S由1擲到2.4、入v和。分別表示
電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度和棒的加速度,則下列圖像中正確的是()
5.穿過(guò)某閉合回路的磁通量。隨時(shí)間f變化的圖像分別如圖中的①?④所示,下列說(shuō)法正確的
A.圖①中,回路有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),且大小恒定不變
B.圖②中,回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直在變大
C.圖③中,回路在0~乙時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是4?F時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的2倍
D.圖④中,回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變大后變小
6.如圖所示,在虛線左側(cè)的足夠大區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,有一個(gè)直角三
角形金屬線框,線框左邊與磁場(chǎng)邊界平行,線框的電阻為上線框以垂直虛線方向的速度均做
勻速直線運(yùn)動(dòng),從線框的左邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),E表示線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小,F(xiàn)表
示線框受到的拉力大小,P表示線框的電功率的大小,/表示線框中的感應(yīng)電流的大小,則下
列圖像中正確的是(
7.如圖所示,正方形導(dǎo)線框abed和菱形MNP。在同一水平面內(nèi),ah-MN=MP=L,
ab,NQ,N位于油的中點(diǎn)菱形區(qū)域存在方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),使線框從圖示位置沿NQ
方向勻速穿過(guò)菱形區(qū)域,規(guī)定電流逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?,則線框中的電流i隨位移x變化的圖像
可能是()
CL。
8.如圖所示,一個(gè)各短邊邊長(zhǎng)均為L(zhǎng),長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)為3L的均勻線框,勻速通過(guò)寬度為L(zhǎng)的勻強(qiáng)
磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,線框沿紙面向右運(yùn)動(dòng),開(kāi)始時(shí)線框右側(cè)短邊乃恰好與
磁場(chǎng)左邊界重合,此過(guò)程中最右側(cè)短邊兩端點(diǎn)〃、8兩點(diǎn)間電勢(shì)差隨時(shí)間,變化關(guān)系圖像正
確的是()
位于正三角形右側(cè),邊界平行于秘,如圖所示?,F(xiàn)用外力沿be的中垂線向右勻速拉動(dòng)線框并
穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。從頂點(diǎn)”進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí),規(guī)定感應(yīng)電流沿時(shí)想為正方向,則金屬框經(jīng)過(guò)
磁場(chǎng)的過(guò)程中,感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像是()
10.如圖,兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌固定,所在平面與水平面夾角為仇導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。虛線
ab、cd均與導(dǎo)軌垂直,在必與cd之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。將兩根
相同的導(dǎo)體棒P。、"N先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放,兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。
已知PQ進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)加速度恰好為零。從PQ進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí),到離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)橹梗?/p>
流過(guò)尸。的電流隨時(shí)間變化的圖像可能正確的是()
11.如圖甲所示,在光滑水平面上用恒力F拉質(zhì)量為,"的單匝均勻正方形銅線框,銅線框邊長(zhǎng)
為m在1位置以速度%進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)并從,=0開(kāi)始計(jì)時(shí),若磁場(chǎng)的寬度
為帥>36/),在3r0時(shí)刻線框到達(dá)2位置速度又為%并開(kāi)始離開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)。此過(guò)程中v-t圖像
如圖乙所示,則()
X2:3
四二:
7I
甲
A.f=。時(shí),MN邊兩端的電壓為氏7%
B.在時(shí)刻線框的速度為%-絲上
in
C.線框完全離開(kāi)磁場(chǎng)的瞬間位置3速度一定比時(shí)刻線框的速度大
D.線框從位置1進(jìn)入磁場(chǎng)到完全離開(kāi)磁場(chǎng)到達(dá)位置3過(guò)程中,線框中產(chǎn)生的電熱為2他
12.如圖(a)所示是用電流傳感器(相當(dāng)于電流表,其電阻可以忽略不計(jì))研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電
路,圖中兩個(gè)電阻的阻值均為凡L是一個(gè)自感系數(shù)足夠大的自感線圈,其直流電阻值也為代
圖(b)是某同學(xué)畫(huà)出的在心時(shí)刻開(kāi)關(guān)S切換前后,通過(guò)傳感器的電流隨時(shí)間變化的圖像。關(guān)于
這些圖像,下列說(shuō)法中正確的是()
A.圖(b)中甲是開(kāi)關(guān)S由斷開(kāi)變?yōu)殚]合,通過(guò)傳感器1的電流隨時(shí)間變化的情況
B.圖(b)中乙是開(kāi)關(guān)S由斷開(kāi)變?yōu)殚]合,通過(guò)傳感器1的電流隨時(shí)間變化的情況
C.圖(b)中丙是開(kāi)關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi),通過(guò)傳感器2的電流隨時(shí)間變化的情況
D.圖(b)中丁是開(kāi)關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi),通過(guò)傳感器2的電流隨時(shí)間變化的情況
13.如圖所示,在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬框架A8C。固定在水平面內(nèi),
AB與CO平行且足夠長(zhǎng),BC與CD間的夾角為。(,<90。),光滑導(dǎo)體棒所(垂直于CD)在外
力作用下以平行于的速度v向右勻速運(yùn)動(dòng),在滑動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌保持良好接觸,
以光滑導(dǎo)體棒EF經(jīng)過(guò)C點(diǎn)瞬間為計(jì)時(shí)起點(diǎn),若金屬框架與導(dǎo)體棒是由粗細(xì)相同的均勻的同種
材料導(dǎo)體做成的,下列關(guān)于回路中電流大小/與時(shí)間人消耗的電功率P與導(dǎo)體棒水平移動(dòng)的
距離x變化規(guī)律的圖像中正確的是()
14.如圖甲所示,在粗糙的水平面上放置一個(gè)圓形閉合金屬線圈,線圈右半部處于磁場(chǎng)中,磁
感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間r變化的圖像如圖乙所示,,=0時(shí)刻磁場(chǎng)方向豎直向上,線圈始終處于靜
止?fàn)顟B(tài),貝1()
A.在y0時(shí)刻,線圈不受安培力作用
B.在O~ls時(shí)間內(nèi),線圈中的感應(yīng)電流不斷減小
C.在,=ls時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電流方向發(fā)生變化
D.在3~4s時(shí)間內(nèi),線圈受到的摩擦力先增大后減小
答案以及解析
1.答案:B
解析:兒邊的位置坐標(biāo)x在0~/的過(guò)程中,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流方向沿
aWcTdra,為正值;線框機(jī)?邊有效切割長(zhǎng)度L=W,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)£=BLv=B自,
感應(yīng)電流i=£=竺?,即感應(yīng)電流均勻增大.同理,x在/~2/的過(guò)程中,根據(jù)楞次定律可知,
RR
感應(yīng)電流方向沿afbfcfdfa,為負(fù)值,感應(yīng)電流均勻增大,故A、C、D錯(cuò)誤,B正
確。
2.答案:A
解析:在0~1s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度用隨時(shí)間/均勻增大,由法拉第電磁感應(yīng)定律可得,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
恒定不變,則感應(yīng)電流也不變,由楞次定律可得,感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较颍鶕?jù)左手定則可
得,導(dǎo)體棒受到的安培力的方向向左,大小恒定,所以導(dǎo)體棒受的靜摩擦力方向向右,即為
正方向,且大小也恒定;在1~2s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度4大小不變,則金屬框中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),所
以沒(méi)有感應(yīng)電流,則也沒(méi)有安培力,因此導(dǎo)體棒不受靜摩擦力;在2~3s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度與隨時(shí)
間f均勻減小,由法拉第電磁感應(yīng)定律可得,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變,則感應(yīng)電流也不變,由楞
次定律可得,感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?,根?jù)左手定則可得,導(dǎo)體棒受到的安培力的方向向右,
大小恒定,所以導(dǎo)體棒所受的靜摩擦力方向向左,即為負(fù)方向,且大小也恒定,綜上所述,
選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤。
3.答案:B
解析:根據(jù)題圖乙可知,/,其中k為比例系數(shù),又E=B/v,/=占,所以
R+rBl
V-t圖線是一條過(guò)原點(diǎn)、斜率大于零的直線,說(shuō)明導(dǎo)體棒做的是初速度為零的勻加速直線運(yùn)
動(dòng),即-m,故A錯(cuò)誤;由閉合電路歐姆定律可得,/=不一=/,可得E=h(R+r),而
E=—,所以絲=h(R+r),絲-r圖線是一條過(guò)原點(diǎn)、斜率大于零的直線,故B正確;
ArArAr
D7..
對(duì)導(dǎo)體棒,由牛頓第二定律可得尸-8〃-mgsin6=",而/=3匕#=〃,可得
R+r
n212
尸=212/+切a+〃7gsin。,可見(jiàn)尸一圖線是一條斜率大于零且與尸正半軸有交點(diǎn)的直線,故
R+r
C錯(cuò)誤;A0-Bl'2ar_^—t2,4-r圖線是一條開(kāi)口向上的拋物線(右支),
下h=2(R+r)
故D錯(cuò)誤。
4.答案:D
解析:開(kāi)關(guān)S由1擲到2,電容器放電后會(huì)在回路中產(chǎn)生電流,導(dǎo)體棒通有電流后會(huì)受到安培
力的作用而加速運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體棒切割磁感線,速度增大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=8小增大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
的方向與電流方向相反,因此電流減小,安培力F=BIL減小,加速度a減小,當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
與電容器兩端電壓相等時(shí),回路中電流為0,安培力為0,導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)電容器所
帶電荷量不為0,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。
5.答案:C
解析:題圖①中,穿過(guò)閉合回路的磁通量不變,因此回路中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故A錯(cuò)誤;題
圖②中,穿過(guò)閉合回路的磁通量均勻增加,GT圖線的斜率不變,因此回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)
勢(shì)不變,故B錯(cuò)誤;題圖③中,在0~乙時(shí)間內(nèi)G-r圖線的斜率是時(shí)間內(nèi)斜率的2倍,
所以回路在0~6時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的2倍,故C正確;題圖④中,
0T圖線的斜率大小先減小后增大,故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小后變大,故D錯(cuò)誤。
6.答案:A
解析:設(shè)線框左側(cè)的直角邊邊長(zhǎng)為G,右側(cè)銳角角度為仇線框進(jìn)入磁場(chǎng)f時(shí)間內(nèi),線框切割
磁感線的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)=%rtan〃,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=比%=8(%,是關(guān)于f
的一次函數(shù),即電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間均勻減小,A正確;由于線框以速度叫做勻速直線運(yùn)動(dòng),由平
衡條件可知F=F『BIL=BxB(4一號(hào)3n,)%fjtan。)==-v,an4%,是關(guān)
AA
于r的二次函數(shù),B錯(cuò)誤;電功率等于克服安培力做功的功率,則
尸=以%="(4一""an")、;,是關(guān)于,的二次函數(shù),c錯(cuò)誤;線框中的感應(yīng)電流
R
/=4=勺=且4三㈣如,是關(guān)于f的一次函數(shù),D錯(cuò)誤。
RRR
7.答案:D
解析:AC、導(dǎo)線框右邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)由楞次定律可以判斷感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?,故A錯(cuò)
誤,C錯(cuò)誤;BD、當(dāng)ab邊與MP重合時(shí),切割長(zhǎng)度最大,感應(yīng)電流最大;從ab邊與MP重
合到cd邊到達(dá)N點(diǎn),有效切割長(zhǎng)度均勻減小,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均勻減小,感應(yīng)電流均勻減小;cd
邊進(jìn)入磁場(chǎng)一直運(yùn)動(dòng)到ab和cd邊關(guān)于MP對(duì)稱的中間位置,右邊ab切割長(zhǎng)度均勻減小,左
邊cd切割長(zhǎng)度均勻增加,而且兩邊感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反向,所以總電動(dòng)勢(shì)減小更快,到達(dá)正中央位
置電流為0,故B錯(cuò)誤,D正確。
8.答案:D
解析:線框移動(dòng)的位移在0~乙過(guò)程中,外邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)6=8”,。點(diǎn)電
9
勢(shì)高于6點(diǎn),則。碩=而8小;線框移動(dòng)的位移在小2L過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)&=28小,
2
“點(diǎn)電勢(shì)低于6點(diǎn),則-記8),線框移動(dòng)的位移在2L~3L過(guò)程中,最左邊切割磁感線
I3
產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)d=33萬(wàn),〃點(diǎn)電勢(shì)高于匕點(diǎn),則S〃=而=行83,故D正確,A、
B、C錯(cuò)誤。
9.答案:D
解析:AB.線圈進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反,再根
據(jù)右手螺旋定則可知,電流方向?yàn)檎?,而離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同,
電流為負(fù)方向,故AB錯(cuò)誤;CD.線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,根據(jù)E=BLv,當(dāng)切割磁感線的
導(dǎo)線有效長(zhǎng)度不變時(shí),感應(yīng)電流不變,但不為零,故C錯(cuò)誤,D正確。故選:D。
10.答案:AD
解析:兩導(dǎo)體棒從同一位置由靜止釋放,進(jìn)入磁場(chǎng)的速度大小相同,設(shè)為%P。剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)
剛好做勻速運(yùn)動(dòng),則mgsin6=£F=8〃,/1=^,則,"gsin,="\從P。進(jìn)磁場(chǎng)到MN出
RR
磁場(chǎng)的過(guò)程中,可能的情況有兩種:第一種情況是尸。在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),MN還沒(méi)有進(jìn)入磁場(chǎng),
等PQ出了磁場(chǎng)后,MN再進(jìn)入磁場(chǎng),這種情況P。和分別都是在磁場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng),
產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小相等,但是回路中電流的方向相反,A正確,B錯(cuò)誤;第二種情況是尸。
出磁場(chǎng)之前,已經(jīng)進(jìn)入磁場(chǎng),剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí),由于兩根導(dǎo)體棒速度大小相同,回路磁
通量變化率為零,即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,電流為零,兩棒均以4=8出11。的加速度做加速運(yùn)動(dòng),
當(dāng)PQ出磁場(chǎng)后,MN在磁場(chǎng)中切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流,此時(shí)切割磁感線的速度大于剛進(jìn)
入磁場(chǎng)時(shí)的速度,產(chǎn)生的電流大于尸。剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的電流,受到的合外力沿導(dǎo)軌向上,
DIV'
m'l-mgsm0=maj'=—,MN做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),PQ中的感應(yīng)電流大小逐漸減小,
R
方向與之前相反,/T圖像的斜率逐漸減小,C錯(cuò)誤,D正確。
11.答案:BC
解析:,=0時(shí),MN邊切割磁感線,相當(dāng)于電源,兩端的電壓為外電壓,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
E=Bav。,外電壓。外=^£=3&%,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤.根據(jù)題圖乙可知,在%>~3*>時(shí)間內(nèi),線
44
框做勻加速直線運(yùn)動(dòng),所受合力為廣,則在為時(shí)刻線框的速度"=%-小2£。=%-出,故B
m
選項(xiàng)正確.因?yàn)閒=o時(shí)刻和r=3f0時(shí)刻線框的速度相等,進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中受力情
況相同,故線框完全離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度與辦時(shí)刻的速度相等,進(jìn)入磁場(chǎng)克服安培力做的功和離
開(kāi)磁場(chǎng)克服安培力做的功一樣多;線框在位置1和位置2時(shí)的速度相等,從位置1到位置2
過(guò)程中外力做的功等于克服安培力做的功,即有朋=Q,所以線框穿過(guò)磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程中,
產(chǎn)生的電熱為2朋,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤,D選項(xiàng)正確。
12.答案:BC
解析:開(kāi)關(guān)S由斷開(kāi)變?yōu)殚]合,由于心的自感作用,通過(guò)傳感器1的電流逐漸增大,當(dāng)穩(wěn)定
以后,自感消失,電流保持不變,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤,B選項(xiàng)正確;開(kāi)關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi),通
過(guò)傳感器1的電流立即為零,由于L的自感作用(相當(dāng)于電源),通過(guò)傳感器2的電流與原來(lái)反
向且逐漸減小為零,故C選項(xiàng)正確,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。
13.答案:BD
解析:設(shè)兩平行導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為。,當(dāng)導(dǎo)體棒移動(dòng)距離
Burtan0_Bvtan6
匕,XpcCOS,時(shí),感應(yīng)電流X1與X無(wú)關(guān),/恒定;
/?(x+xtanad+-----)p(l+tan9a+-------)
cosgcos。
?BLv,
當(dāng)導(dǎo)體棒移動(dòng)距離X>/cCOS?時(shí),感應(yīng)電流/=一工八,當(dāng)X增大時(shí),/
入十XBCXBCCOSCz十LJJ
減小,兩者是非線性關(guān)系,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤,B選
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