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文檔簡介
專題三牛頓運動定律
23年真題
1.(2023江蘇,1,4分)電梯上升過程中,某同學(xué)用智能手機(jī)記錄了電梯速度隨時間變化
的關(guān)系,如圖所示。電梯加速上升的時段是()
(
港
畫
明
時間(s)
A.從20.0s到30.0sB.從30.0s到40.0s
C.從40.0s到50.0sD.從50.0s到60.0s
答案:A由題圖可知,從20.0s到30.0s是電梯加速上升時段,從30.0s到40.0s是
勻速上升時段,從40.0s到50.0s是減速上升時段,50.0s以后電梯靜止,故A正確。
2.(2023全國甲,19,6分)(多選)用水平拉力使質(zhì)量分別為m甲、m乙的甲、乙兩物體在
水平桌面上由靜止開始沿直線運動,兩物體與桌面間的動摩擦因數(shù)分別為U甲和口乙。
甲、乙兩物體運動后,所受拉力F與其加速度a的關(guān)系圖線如圖所示。由圖可知()
A.m甲〈m乙B.m甲>m乙
C.口甲〈口乙D.口甲>口乙
答案:BC甲、乙兩物體的運動過程類似,由牛頓第二定律有F-umg=ma,即
F=ma+umg,故題給圖線斜率反映物體的質(zhì)量m,縱截距表示滑動摩擦力umg,觀察題圖,
甲物體的F-a圖線斜率大于乙物體的F-a圖線斜率,故m甲〉m乙,B選項正確;又縱截距
相等,故V-甲m甲g=u乙m乙g,則口甲〈口乙,故C選項正確;故選B、Co
3.(2023湖南,10,5分)(多選)如圖,光滑水平地面上有一質(zhì)量為2m的小車在水平推力F
的作用下加速運動。車廂內(nèi)有質(zhì)量均為m的A、B兩小球,兩球用輕桿相連,A球靠在光
滑左壁上,B球處在車廂水平底面上,且與底面的動摩擦因數(shù)為口,桿與豎直方向的夾角
為9,桿與車廂始終保持相對靜止。假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。下列說法正確
的是(重力加速度為g)()
A.若B球受到的摩擦力為零,則F=2mgtan9
B.若推力F向左,且tan。4口,則F的最大值為2mgtan6
C.若推力F向左,且U<tan042口,則F的最大值為4mg(2u-tan0)
D.若推力F向右,且tan。>2口,則F的范圍為4mg(tan9-2u)<F<4mg(tan9+2u)
答案:CD若B球受到的摩擦力為零,設(shè)輕桿的彈力大小為N”對A球在豎直方向有M
cos0=mg,對B球在水平方向有Nisin9=ma,對整體有F=4ma,聯(lián)立解得F=4mgtan
9,A錯誤。若推力F向左,當(dāng)A球與車廂左壁的彈力剛好為零時,對A球根據(jù)牛頓第二
定律得mgtan6初恥解得a】=gtan9;當(dāng)B球與車廂底面的靜摩擦力剛好達(dá)到最大靜
摩擦力時,對A、B受力分析如圖所示,在豎直方向根據(jù)平衡條件有N'?cos0=mg,在水
平方向根據(jù)牛頓第二定律有f.-N,sin6=ma2,N尸N\,對A、B整體有N2=2mg,又九=uN2,
聯(lián)立解得a2=(2u-tan0)g;^ai<a2,即tan。4H時,對整體由F=4mai求得F的最大
值為4mgtan。,B錯誤。若aDazN0,即u<tan9<2u時,對整體由F=4maz求得F的最
大值為4mg(2u-tan。),C正確。若推力F向右,當(dāng)B相對車廂底部即將向右滑動時,
最大靜摩擦力方向向左,在豎直方向根據(jù)平衡條件有NJcos0=mg,N2=2mg,在水平方向
根據(jù)牛頓第二定律有Msin0-fm=ma3,又fm=uN2,NI=NJ,聯(lián)立解得a3=(tan。-2u)g,對
整體由仁4皿求得F的最小值為4mg(tan0-2u);當(dāng)B相對車廂底部即將向左滑動時,
最大靜摩擦力方向向右,在豎直方向根據(jù)平衡條件有N/cos0=mg,N2=2mg,在水平方向
根據(jù)牛頓第二定律有Nisin0+fm=ma4,又f?=uN2,N尸N:,聯(lián)立解得a4=(tan。+2u)g,對
整體由F=4111a4求得F的最大值為4mg(tan。+2u),即F的范圍為4mg(tan。-
2u)<F<4mg(tan9+2u),D正確。
22年及之前真題
1.(2022江蘇,1,4分)高鐵車廂里的水平桌面上放置一本書,書與桌面間的動摩擦因數(shù)
2
為0.4,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,取重力加速度差10m/s0若書不滑動,則高鐵的
最大加速度不超過()
A.2.0m/s2B.4.0m/s2
C.6.0m/s2D.8.0m/s2
答案B當(dāng)書所受靜摩擦力達(dá)到最大時,書將要滑動,則由口&得晶=〃葉4.0
m/s2,故B正確。
2.(2022浙江1月選考,1,3分)單位為J/m的物理量是()
A.力B.功
C.動能D.電場強(qiáng)度
答案A由公式忙網(wǎng)可知,J/m為力的單位,故選A。
3.(2022浙江6月選考,1,3分)下列屬于力的單位是()
A.kg,m/s2B.kg,m/s
C.kg,m2/sD.kg,s/m2
答案A根據(jù)六ma可知,力的單位間的換算關(guān)系為1N=1kg-m/s2,故A正確,B、C、
D錯誤。
4.(2022浙江6月選考,2,3分)下列說法正確的是()
A.鏈球做勻速圓周運動過程中加速度不變
B.足球下落過程中慣性不隨速度增大而增大
C.乒乓球被擊打過程中受到的作用力大小不變
D.籃球飛行過程中受到空氣阻力的方向與速度方向無關(guān)
答案B鏈球做勻速圓周運動過程中,加速度大小不變,方向指向圓心,即方向時刻變
化,故加速度變化,選項A錯誤;慣性大小只與物體質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量越大,慣性越大,并不
隨速度增大而增大,選項B正確;乒乓球被擊打過程中受到的作用力是個瞬間突變的力,
選項C錯誤;籃球飛行過程中受到空氣阻力的方向與速度方向相反,D錯誤。
5.(2022湖南,9,5分)(多選)球形飛行器安裝了可提供任意方向推力的矢量發(fā)動機(jī),總
質(zhì)量為<飛行器飛行時受到的空氣阻力大小與其速率平方成正比(即戶阻A為常
量)。當(dāng)發(fā)動機(jī)關(guān)閉時,飛行器豎直下落,經(jīng)過一段時間后,其勻速下落的速率為10m/s;
當(dāng)發(fā)動機(jī)以最大推力推動飛行器豎直向上運動,經(jīng)過一段時間后,飛行器勻速向上的速
率為5m/so重力加速度大小為g,不考慮空氣相對于地面的流動及飛行器質(zhì)量的變化,
下列說法正確的是()
A.發(fā)動機(jī)的最大推力為1.5購
B.當(dāng)飛行器以5m/s勻速水平飛行時,發(fā)動機(jī)推力的大小為手購
C.發(fā)動機(jī)以最大推力推動飛行器勻速水平飛行時,飛行器速率為5V3m/s
D.當(dāng)飛行器以5m/s的速率飛行時,其加速度大小可以達(dá)到3g
答案BC關(guān)閉發(fā)動機(jī)勻速下落時,如/=始-=io皿人,以最大推力推動飛行器向上勻
速運動時,凡”加近??,逅=5m/s,故凡《=1.25蛤,A項錯誤;飛行器以5m/s水平勻速飛
行時,對飛行器受力分析如圖1,有行〃人葉/+(Mg/耳她,B項正確;發(fā)動機(jī)以最大
推力推動飛行器勻速水平飛行時,對飛行器受力分析如圖2,有人*J(k巧2)2+(Mg)2,
得r3=5V3m/s,C項正確;當(dāng)發(fā)動機(jī)以最大推力向下推動飛行器,且飛行器向上做減速運
動時,加速度大小最大,此時對飛行器受力分析如圖3,有a=k.+F;ax+Mg=2.5g,D項錯
Mg
max
圖3
6.(2022全國甲,19,6分)(多選)如圖,質(zhì)量相等的兩滑塊P、。置于水平桌面上,二者用
一輕彈簧水平連接,兩滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)均為重力加速度大小為統(tǒng)用水
平向右的拉力尸拉動£使兩滑塊均做勻速運動;某時刻突然撤去該拉力,則從此刻開始
到彈簧第一次恢復(fù)原長之前()
,,),,,,),,,,,,,,,,),,,,),,,,,,,,,,,.
A.P的加速度大小的最大值為2tig
B.。的加速度大小的最大值為211g
C.P的位移大小一定大于。的位移大小
D.P的速度大小均不大于同一時刻。的速度大小
答案AD撤去力6后到彈簧第一次恢復(fù)原長之前,彈簧彈力履減小,對廠有
〃儂+3qa?,對。有"建-4?崛,且撤去外力瞬間〃儂=Ax,故P做加速度從2"g減小
到"g的減速運動,。做加速度從0逐漸增大到4g的減速運動,即一的加速度始終大于
。的加速度,故除開始時刻外,任意時刻〃的速度大小小于。的速度大小,故戶的平均速
度大小必小于。的平均速度大小,由赤t可知0的位移大小大于P的位移大小,可知B、
C錯誤,A、D正確。
7.(2019浙江4月選考,12,3分)如圖所示,A、B、C為三個實心小球,A為鐵球,B、C為
木球。A、B兩球分別連接在兩根彈簧上,C球連接在細(xì)線一端,彈簧和細(xì)線的下端固定
在裝水的杯子底部,該水杯置于用繩子懸掛的靜止吊籃內(nèi)。若將掛吊籃的繩子剪斷,則
剪斷的瞬間相對于杯底(不計空氣阻力,P木〈P水〈P鐵)()
A.A球?qū)⑾蛏线\動,B、C球?qū)⑾蛳逻\動
B.A、B球?qū)⑾蛏线\動,C球不動
C.A球?qū)⑾蛳逻\動,B球?qū)⑾蛏线\動,C球不動
D.A球?qū)⑾蛏线\動,B球?qū)⑾蛳逻\動,C球不動
答案D開始時A球下面的彈簧被壓縮,A球所受彈力向上;B球下面的彈簧被拉長,B
球所受彈力向下;將掛吊籃的繩子剪斷的瞬時,系統(tǒng)的加速度為g,為完全失重狀態(tài),A球
將在彈力作用下相對于杯底向上運動,B球?qū)⒃趶椓ψ饔孟孪鄬τ诒紫蛳逻\動,C球相
對于杯底不動,故選D。
8.(2018課標(biāo)I,15,6分)如圖,輕彈簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物塊P,系統(tǒng)
處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)用一豎直向上的力F作用在P上,使其向上做勻加速直線運動。以x
表示P離開靜止位置的位移,在彈簧恢復(fù)原長前,下列表示F和x之間關(guān)系的圖像可能
正確的是()
答案A本題考查胡克定律、共點力的平衡及牛頓第二定律,利用物塊P上升過程的
動力學(xué)分析,考查學(xué)生的分析綜合能力及應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力,體現(xiàn)了
"科學(xué)思維"素養(yǎng)中的"科學(xué)推理"及"模型建構(gòu)”要素。
設(shè)系統(tǒng)靜止時彈簧壓縮量為x。,由胡克定律和平衡條件得mg=kx0o力F作用在P上后,
物塊受重力、彈力和F,向上做勻加速直線運動,由牛頓第二定律得,F+k(x0-x)-mg=mao
聯(lián)立以上兩式得F=kx+ma,所以F-x圖像中圖線是一條不過原點的傾斜直線,故A正確。
9.(2016上海單科,4,2分)如圖,頂端固定著小球的直桿固定在小車上,當(dāng)小車向右做勻
加速運動時,球所受合外力的方向沿圖中的()
A.OA方向B.0B方向
c.OC方向D.0D方向
答案D本題考查牛頓第二定律的理解,通過對力與運動關(guān)系的分析考查學(xué)生的理解
能力,體現(xiàn)了"運動與相互作用觀念”的素養(yǎng)要素。
當(dāng)小車向右做勻加速運動時,其加速度的方向水平向右,由牛頓第二定律可知,小球所受
合外力的方向水平向右,即沿圖中OD方向,選項D正確,選項A、B、C錯誤。
10.(2015課標(biāo)n,20,6分)(多選)在一東西向的水平直鐵軌上,停放著一列已用掛鉤連
接好的車廂。當(dāng)機(jī)車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時,連接某兩相
鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F;當(dāng)機(jī)車在西邊拉著車廂以大小為|a的加速度向
西行駛時,P和Q間的拉力大小仍為£不計車廂與鐵軌間的摩擦,每節(jié)車廂質(zhì)量相同,
則這列車廂的節(jié)數(shù)可能為()
A.8B.10C.15D.18
答案BC如圖所示,假設(shè)掛鉤P、Q東邊有x節(jié)車廂,西邊有y節(jié)車廂,每節(jié)車廂質(zhì)量
為嘰當(dāng)向東行駛時,以y節(jié)車廂為研究對象,則有F=mya;當(dāng)向西行駛時,以x節(jié)車廂為
研究對象,則有F=|mxa,聯(lián)立兩式有y=|x??梢?,列車車廂總節(jié)數(shù)N=x+y=|x,設(shè)
x=3n(n=l,2,3,...),則N=5n,故可知選項B、C正確。
11.(2015海南單科,8,5分)侈選)如圖,物塊a、b和c的質(zhì)量相同,a和b、b和c之間
用完全相同的輕彈簧Si和,相連,通過系在a上的細(xì)線懸掛于固定點0。整個系統(tǒng)處于
靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)將細(xì)線剪斷。將物塊a的加速度的大小記為即Si和Sz相對于原長的伸長
分別記為△L和△L,重力加速度大小為go在剪斷的瞬間,()
A.Qi—SgB.3.i~0
C.AlrfALD.A1I=A12
答案AC剪斷細(xì)線前,把a、b、c看成整體,細(xì)線上的拉力為T=3mg。因在剪斷瞬間,
彈簧未發(fā)生突變,因此a、b、c之間的作用力與剪斷細(xì)線之前相同。則將細(xì)線剪斷瞬間,
對a隔離進(jìn)行受力分析,由牛頓第二定律有:3mg=mai,得a1=3g,A正確,B錯誤。由胡克定
律知:2mg=kAli,mg=kA12,所以AL=2A12,C正確,D錯誤。
12.(2015海南單科,9,5分)(多選)如圖,升降機(jī)內(nèi)有一固定斜面,斜面上放一物塊。開
始時,升降機(jī)做勻速運動,物塊相對于斜面勻速下滑。當(dāng)升降機(jī)加速上升時,()
A.物塊與斜面間的摩擦力減小
B.物塊與斜面間的正壓力增大
C.物塊相對于斜面減速下滑
D.物塊相對于斜面勻速下滑
答案BD當(dāng)升降機(jī)勻速運動,物塊相對于斜面勻速下滑時有:mgsin9=pmgcos0,
則u=tan6(9為斜面傾角),當(dāng)升降機(jī)加速上升時,設(shè)加速度為a;物塊處于超重狀態(tài),
超重mao物塊"重力"變?yōu)镚'=mg+ma,支持力變?yōu)镹'=(mg+ma)cos9>mgcos9,B對。
"重力”沿斜面向下的分力G下'=(mg+ma)sin9,沿斜面的摩擦力變?yōu)?/p>
f'=uN'=u(mg+ma)cos9>umgcos。,A錯誤。f'=p(mg+ma)cos9=tan
0(mg+ma)cos9=(mg+ma)sin。=G下',所以物塊仍沿斜面勻速運動,D對,C錯誤。
13.(2014北京理綜,19,6分)伽利略創(chuàng)造的把實驗、假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法,
有力地促進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識的發(fā)展。利用如圖所示的裝置做如下實驗:小球從左側(cè)斜面
上的0點由靜止釋放后沿斜面向下運動,并沿右側(cè)斜面上升。斜面上先后鋪墊三種粗糙
程度逐漸降低的材料時,小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3。根據(jù)三次
實驗結(jié)果的對比,可以得到的最直接的結(jié)論是()
0
A.如果斜面光滑,小球?qū)⑸仙脚c0點等高的位置
B.如果小球不受力,它將一直保持勻速運動或靜止?fàn)顟B(tài)
C.如果小球受到力的作用,它的運動狀態(tài)將發(fā)生改變
D.小球受到的力一定時,質(zhì)量越大,它的加速度越小
答案A根據(jù)實驗結(jié)果,得到的最直接的結(jié)論是如果斜面光滑,小球?qū)⑸仙脚c。點等
高的位置,A項正確。而小球不受力時狀態(tài)不變,小球受力時狀態(tài)發(fā)生變化,是在假設(shè)和
邏輯推理下得出的結(jié)論,不是實驗直接得出的結(jié)論,所以B和C選項錯誤。而D項不是
本實驗所說明的問題,故錯誤。
考查點牛頓運動定律。
思路點撥本題也可從能量守恒的角度分析:若斜面光滑,則沒有機(jī)械能的損失,小球必
上升到與0點等高處。
14.(2014北京理綜,18,6分)應(yīng)用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象,可以使物理學(xué)習(xí)更
加有趣和深入。例如平伸手掌托起物體,由靜止開始豎直向上運動,直至將物體拋出。
對此現(xiàn)象分析正確的是()
A.手托物體向上運動的過程中,物體始終處于超重狀態(tài)
B.手托物體向上運動的過程中,物體始終處于失重狀態(tài)
C.在物體離開手的瞬間,物體的加速度大于重力加速度
D.在物體離開手的瞬間,手的加速度大于重力加速度
答案D物體由靜止開始向上運動時,物體和手掌先一起加速向上,物體處于超重狀
態(tài),之后物體和手掌分離前,應(yīng)減速向上,物體處于失重狀態(tài),故A、B均錯誤。當(dāng)物體和
手分離時,二者速度相同,又因均做減速運動,故分離條件為a手〉a物,分離瞬間物體的加
速度等于重力加速度,則手的加速度大于重力加速度,選項D正確,C錯誤。
考查點超重和失重。
思路點撥分析出物體運動的加速度方向是解本題的關(guān)鍵。超重時物體具有向上的加
速度,失重時物體具有向下的加速度。
15.(2016課標(biāo)II,19,6分)(多選)兩實心小球甲和乙由同一種材料制成甲球質(zhì)量大于
乙球質(zhì)量。兩球在空氣中由靜止下落,假設(shè)它們運動時受到的阻力與球的半徑成正比,
與球的速率無關(guān)。若它們下落相同的距離,貝卜)
A.甲球用的時間比乙球長
B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小
C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小
D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功
答案BD甲、乙下落的時間與加速度有關(guān),應(yīng)先求加速度,由m甲=PV甲=P?nR*)
3甲
3m,7n
得R甲=、3阻力,聲kR甲力就‘由甲牛頓第二定律知a甲田g-/田
甲甲_官寸高,同理
4Plim
甲」甲
a/-卜[命|滔~,因m甲>m乙,所以a甲布乙,故C項錯誤;再由位移公式h=|at,可知t甲<t
乙,故A項錯誤;再由速度位移公式v2=2ah得v甲〉v乙,B項正確;甲球受到的阻力大,甲、
乙下落距離相等,故甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功,D項正確。
解題指導(dǎo)關(guān)鍵詞:①同一種材料;②甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量;③靜止下落;④阻力與球
的半徑成正比。
解題時應(yīng)先易后難,逐次找到各物理量的正確表達(dá)式,然后再進(jìn)一步分析求解。
16.(2014大綱全國,19,6分)一物塊沿傾角為9的斜坡向上滑動。當(dāng)物塊的初速度為v
時,上升的最大高度為H,如圖所示;當(dāng)物塊的初速度為;時,上升的最大高度記為h0重
力加速度大小為go物塊與斜坡間的動摩擦因數(shù)和h分別為()
A.tan。和,B.和,
C.tan9和!D.(^-1)tan6和9
答案D由動能定理有
-mgH-Limgcos9—^―=0--mv2
sind2
-mgh-ymgcos嶗=0擊(丁
解得y=(^2gH^)^an故D正確。
審題指導(dǎo)物塊上升到最大高度時速度為0,對兩次上滑過程利用動能定理列式求解即
可。
知識拓展斜面和水平面材料相同,物體從斜面上由靜止滑到水平面至停止運動,克服
滑動摩擦力做功Wf=umgcos。-AB+umg-BC=umg(A'B+BC)=umgA'C,與物體直接從水平
面上A'C段滑動時克服滑動摩擦力做功相同。
17.(2018浙江4月選考,8,3分)如圖所示,小芳在體重計上完成下蹲動作。下列F-t圖
像能反映體重計示數(shù)隨時間變化的是()
答案C小芳下蹲的過程中先加速運動后減速運動,其加速度方向先向下后向上,即小
芳先失重后超重,她所受的支持力先小于自身重力后大于自身重力,則示數(shù)先小于人的
質(zhì)量后大于人的質(zhì)量,故選項C正確。
18.(2016海南單科,5,3分)沿固定斜面下滑的物體受到與斜面平行向上的拉力F的作
用,其下滑的速度-時間圖線如圖所示。已知物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)為常數(shù),在
0~5s,5~10s,10~15s內(nèi)F的大小分別為件、。和F為則()
A.FXF2B.F2>F:C.3汜D.FFF3
2
答案A根據(jù)v-t圖像可知,在0~5s內(nèi)加速度為ai=0.2m/s,方向沿斜面向下;在
5~10s內(nèi),加速度az=0;在10~15s內(nèi)加速度為a3=-0.2m/s;方向沿斜面向上;受力分析
如圖。在0~5s內(nèi),根據(jù)牛頓第二定律:mgsin9-f-Fi=mai,IJ1I]Fi=mgsin0-f-0.2m;在
5~10s內(nèi),根據(jù)牛頓第二定律:mgsin0-f-F2=ma2,貝!]F2=mgsin。-f;在10~15s內(nèi),根
據(jù)牛中頁第二定律:mgsin9-f-F3=ma3,貝!]F3=mgsin。一f+0.2m,故可以得至!]F3>F2>FI,故選
項A正確。
mg
19.(2015課標(biāo)I,20,6分,0.677)(多選)如圖(a),一物塊在t=0時刻滑上一固定斜面,
其運動的v-t圖線如圖(b)所示。若重力加速度及圖中的V。、VI、匕均為已知量,則可求
出()
A.斜面的傾角
B.物塊的質(zhì)量
C.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)
D.物塊沿斜面向上滑行的最大高度
答案ACD設(shè)物塊的質(zhì)量為m、斜面的傾角為。,物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為u,
物塊沿斜面上滑和下滑時的加速度大小分別為④和a,根據(jù)牛頓第二定律有:mgsin
0+umgcos0=mai,mgsin9-umgcos0=ma2O再結(jié)合v-t圖線斜率的物理意義
有:①平,az平。由上述四式可見,無法求出明可以求出。、11,故B錯,A、C均正確。
o~t“時間內(nèi)的V-t圖線與橫軸包圍的面積大小等于物塊沿斜面上滑的最大距離,e已求
出,故可以求出物塊上滑的最大高度,故D正確。
20.(2015重慶理綜,5,6分)若貨物隨升降機(jī)運動的v-t圖像如圖所示(豎直向上為正),
則貨物受到升降機(jī)的支持力F與時間t關(guān)系的圖像可能是(
答案B由v-t圖像可知,升降機(jī)的運動過程為:向下加速(失重:F<mg)一向下勻速
(F=mg)一向下減速(超重:F>mg)一向上加速(超重:F>mg)一向上勻速(F=mg)一向上減速
(失重:F<mg),對照F-t圖像可知,B正確。
21.(2015江蘇單科,6,4分)(多選)一人乘電梯上樓,在豎直上升過程中加速度a隨時間
t變化的圖線如圖所示,以豎直向上為a的正方向,則人對地板的壓力()
A.t=2s時最大B.t=2s時最小
C.t=8.5s時最大D.t=8.5s時最小
答案AD地板對人的支持力F'=mg+ma,t=2s時,a有正的最大值,此時R最大,由牛
頓第三定律知,A正確,B錯誤;t=8.5s時,a有負(fù)的最大值,此時R最小,由牛頓第三定
律可知,C錯誤,I)正確。
考查點本題考查了加速度、牛頓運動定律、超重與失重等內(nèi)容,屬于中等難度題。
知識鏈接"上超下失均為ma",即加速度方向豎直向上超重、豎直向下失重,對應(yīng)人
對電梯的壓力分別增加ma、減小ma,由此可見,2s時壓力最大,8.5s時壓力最小。
22.(2014山東理綜,15,6分)(多選)一質(zhì)點在外力作用下做直線運動,其速度v隨時間t
變化的圖像如圖。在圖中標(biāo)出的時刻中,質(zhì)點所受合外力的方向與速度方向相同的有
()
答案ACv-t圖像中,縱軸表示各時刻的速度,匕、。時刻速度為正,ts、以時刻速度
為負(fù),圖線上各點切線的斜率表示該時刻的加速度,匕、匕時刻加速度為正,t?、t,時刻加
速度為負(fù),根據(jù)牛頓第二定律,加速度與合外力方向相同,故匕時刻合外力與速度均為
正,心時刻合外力與速度均為負(fù),A、C正確,B、D錯誤。
23.(2014重慶理綜,5,6分)以不同初速度將兩個物體同時豎直向上拋出并開始計時,-
個物體所受空氣阻力可忽略,另一物體所受空氣阻力大小與物體速率成正比,下列用虛
線和實線描述兩物體運動的v-t圖像可能正確的是()
答案D受空氣阻力作用的物體,上升過程:mg+kv=ma,得a=g+-v,v減小,a減小,A錯
m
誤。到達(dá)最高點時v=0,a=g,即兩圖線與t軸相交時斜率相等,故D正確。
24.(2014福建理綜,15,6分)如右圖,滑塊以初速度v。沿表面粗糙且足夠長的固定斜面,
從頂端下滑,直至速度為零。對于該運動過程,若用h、s、v、a分別表示滑塊的下降高
度、位移、速度和加速度的大小,t表示時間,則下列圖像最能正確描述這一運動規(guī)律的
是()
答案B設(shè)斜面傾角為。,滑塊沿斜面下滑時,由牛頓第二定律有mgsin0-iimgcos
0=ma,a-gsin9-ugcos9,因此滑塊下滑時加速度不變,選項D錯誤;滑塊加速下滑
22
時的位移s=Vot+5at,選項B正確;滑塊下降高度h=s?sin9=Vosin0-t+|asin6-t,選
項A錯誤;滑塊下滑時的速度v=vo+at,選項C錯誤。
25.(2019海南單科,5,4分)如圖,兩物塊P、Q置于水平地面上,其質(zhì)量分別為m、2m,兩
者之間用水平輕繩連接。兩物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)均為口,重力加速度大小為g,
現(xiàn)對Q施加一水平向右的拉力F,使兩物塊做勻加速直線運動,輕繩的張力大小為()
m------2m---------
77777/7777777777777777777777777777777)
A.F-2umgB.|F+UmgC.|F-UmgD.|F
答案D本題為“連接體"問題,通過對本題的分析解答,考查了學(xué)生的推理能力,同
時也滲透了“科學(xué)思維"素養(yǎng)中的"模型建構(gòu)"及"科學(xué)推理”要素。
對整體進(jìn)行受力分析:F-u-3mg=3ma,
對P進(jìn)行受力分析:「umg=ma,
聯(lián)立解得輕繩的張力大小為T=g故A、B、C錯誤,D正確。
26.(2016天津理綜,8,6分)我國高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。和諧號動車組是由動車
和拖車編組而成,提供動力的車廂叫動車,不提供動力的車廂叫拖車。假設(shè)動車組各車
廂質(zhì)量均相等,動車的額定功率都相同,動車組在水平直軌道上運行過程中阻力與車重
成正比。某列動車組由8節(jié)車廂組成,其中第1、5節(jié)車廂為動車,其余為拖車,則該動
車組()
A.啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運動的方向相反
B.做勻加速運動時,第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3:2
C.進(jìn)站時從關(guān)閉發(fā)動機(jī)到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動機(jī)時的速度成正比
D.與改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組最大速度之比為1:2
答案BD啟動時,乘客與車一起做加速運動,由牛頓第二定律可知,乘客受到車廂作
用力的方向與車運動方向相同,選項A錯誤;對6、7、8節(jié)車廂水平方向受力分析,如圖
甲所示
由牛頓第二定律可得:Fl-3kmg=3ma;對7、8節(jié)車廂水平方向受力分析,如圖乙所示
由牛頓第二定律可得F2-2kmg=2ma,兩方程聯(lián)立可得白日,選項B正確;動車組進(jìn)站時,
卜22
做勻減速直線運動,由速度位移公式可得X=£,即x與v2成正比,選項C錯誤;由功率定
義和牛頓第二定律可得:
第一種情況動車組的最大速度為V1,—8kmg=0,
V1
第二種情況動車組的最大速度為v2,--8kmg=0,
v2
兩方程聯(lián)立可得"W,選項D正確。
笠22
審題指導(dǎo)在解答選項D時,理解"最大速度”的含義是解答關(guān)鍵,速度最大時,動車組
受到的合外力為零。動車組為連接體問題,合理選取研究對象,可以有效減少計算量。
27.(2016江蘇單科,9,4分)(多選)如圖所示,一只貓在桌邊猛地將桌布從魚缸下拉出,魚
缸最終沒有滑出桌面。若魚缸、桌布、桌面兩兩之間的動摩擦因數(shù)均相等,則在上述過
程中()
A.桌布對魚缸摩擦力的方向向左
B.魚缸在桌布上的滑動時間和在桌面上的相等
C.若貓增大拉力,魚缸受到的摩擦力將增大
D.若貓減小拉力,魚缸有可能滑出桌面
答案BD由題圖可見,魚缸相對桌布向左滑動,故桌布對魚缸的滑動摩擦力方向向
右,A錯。因為魚缸與桌布、魚缸與桌面間的動摩擦因數(shù)相等,所以魚缸加速過程與減速
過程的加速度大小相等,均為口g;由v=at可知,魚缸在桌布上加速運動的時間與在桌面
上減速運動的時間相等,故B正確。若貓增大拉力,魚缸受到的摩擦力仍為滑動摩擦力,
由Fk口mg可知,F,不變,故C錯。若貓的拉力減小到使魚缸不會相對桌布滑動,則魚缸
就會滑出桌面,故D正確。
審題技巧審題時抓住下列關(guān)鍵詞:"猛地……拉出"、"沒有滑出桌面"、"動摩擦
因數(shù)均相等"。
28.(2022浙江1月選考,19,9分)第24屆冬奧會將在我國舉辦。鋼架雪車比賽的一段
賽道如圖1所示,長12m水平直道力6與長20m的傾斜直道BC在6點平滑連接,斜
道與水平面的夾角為15°運動員從2點由靜止出發(fā),推著雪車勻加速到6點時速度大
小為8m/s,緊接著快速俯臥到車上沿8c勻加速下滑(圖2所示)倒C點共用時5.0s。
若雪車(包括運動員)可視為質(zhì)點,始終在冰面上運動,其總質(zhì)量為110kg,sin
15°=0.26,g=10m/s,求雪車(包括運動員):
(1)在直道力6上的加速度大??;
(2)過C點的速度大??;
(3)在斜道6c上運動時受到的阻力大小。
圖1
圖2
答案Q)|m/s2(2)12m/s(3)66N
解析(1)26段,根據(jù)謚=2貝而
可得的=|m/s2
(2)46段,到達(dá)6點的速度4=%白=8m/s,
則叫=3s
故8c段用時放5s泊=2s
6c段根據(jù)X2-也打+:力考
代入數(shù)據(jù)解得力=2m/s2
則i/t=n+力力=12m/s
(不同階段的物理量要注意用角標(biāo)進(jìn)行區(qū)分)
(3)在8c段,由牛頓第二定律有
mgsin150-F\-mai
解得萬二66N
29.(2022浙江6月選考,19,9分)物流公司通過滑軌把貨物直接裝運到卡車中,如圖所示,
傾斜滑軌與水平面成24強(qiáng),長度4=4m,水平滑軌長度可調(diào),兩滑軌間平滑連接。若貨
物從傾斜滑軌頂端由靜止開始下滑,其與滑軌間的動摩擦因數(shù)均為|,貨物可視為質(zhì)點(取
。=重力加速度2
cos240=0.9,sin240.4,g=10m/s)o
(1)求貨物在傾斜滑軌上滑行時加速度<91的大小;
(2)求貨物在傾斜滑軌末端時速度1/的大??;
(3)若貨物滑離水平滑軌末端時的速度不超過2m/s,求水平滑軌的最短長度必
答案(1)2m/s2(2)4m/s(3)2.7m
解析Q)由牛頓第二定律
mgs\r\2^°-/jmgcos24°=/??抗a=2m/s2
(2)勻加速握=2m/[v=4m/s
(3)勻減速謚-廬=2力4人=2.7m
30.(2018浙江4月選考,19,9分)可愛的企鵝喜歡在冰面上玩游戲。如圖所示,有一企
鵝在傾角為37。的傾斜冰面上,先以加速度a=0.5m/s,從冰面底部由靜止開始沿直線向
上“奔跑",t=8s時,突然臥倒以肚皮貼著冰面向前滑行,最后退滑到出發(fā)點,完成一次
游戲(企鵝在滑動過程中姿勢保持不變)。若企鵝肚皮與冰面間的動摩擦因數(shù)口=0.25,
2
已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/so求:
⑴企鵝向上"奔跑”的位移大小;
(2)企鵝在冰面滑動的加速度大小;
⑶企鵝退滑到出發(fā)點時的速度大小。(計算結(jié)果可用根式表示)
答案(1)16m(2)8m/s24m/s2(3)2V34m/s
解析(1)在企鵝向上“奔跑”過程中,有xgat;代入數(shù)據(jù)解得x=16m
⑵在企鵝臥倒以后將經(jīng)歷兩個運動過程,第一個過程是從臥倒到運動至最高點,第二個
過程是從最高點滑到出發(fā)點,兩個過程根據(jù)牛頓第二定律分別有
mgsin37°+Limgcos37°=mai
mgsin37°-umgcos37°=ma2
22
代入數(shù)據(jù)解得a】=8m/s,a2=4m/s
⑶企鵝從臥倒至滑到最高點的過程中,做勻減速直線運動,設(shè)該過程所用時間為t',位
移為x',則有
t'=-
x>=-1ait.>2
2
解得X,=1m
企鵝從最高點滑到出發(fā)點的過程中,初速度為0,設(shè)末速度為v“則有以=2az(x+x')
解得vt=2V34m/s
31.(2018天津理綜,10,16分)我國自行研制、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代大型噴
氣式客機(jī)C919首飛成功后,拉開了全面試驗試飛的新征程。假設(shè)飛機(jī)在水平跑道上的
滑跑是初速度為零的勻加速直線運動,當(dāng)位移x=l.6X103m時才能達(dá)到起飛所要求的速
4
度v=80m/so已知飛機(jī)質(zhì)量m=7.0X10kg,滑跑時受到的阻力為自身重力的0.1倍,重
2
力加速度取g=10m/so求飛機(jī)滑跑過程中
⑴加速度a的大??;
⑵牽引力的平均功率P。
答案(l)2m/s2(2)8.4X106W
解析⑴飛機(jī)滑跑過程中做初速度為零的勻加速直線運動,有
v?=2ax①
代入數(shù)據(jù)解得
a=2m/s?②
⑵設(shè)飛機(jī)滑跑受到的阻力為F阻,依題意有
F阻=0.Img③
設(shè)發(fā)動機(jī)的牽引力為F,根據(jù)牛頓第二定律有
F-F阻=ma④
設(shè)飛機(jī)滑跑過程中的平均速度為譏有
在滑跑階段,牽引力的平均功率
P=F歪⑥
聯(lián)立②③④⑤⑥式得
P=8.4X106W⑦
評分細(xì)則①式4分,②③④⑤⑥⑦式各2分。
32.(2014課標(biāo)I,24,12分)公路上行駛的兩汽車之間應(yīng)保持一定的安全距離。當(dāng)前車
突然停止時,后車司機(jī)可以采取剎車措施,使汽車在安全距離內(nèi)停下而不會與前車相碰。
通常情況下,人的反應(yīng)時間和汽車系統(tǒng)的反應(yīng)時間之和為1s,當(dāng)汽車在晴天干燥瀝青路
面上以108km/h的速度勻速行駛時,安全距離為120m0設(shè)雨天時汽車輪胎與瀝青路面
間的動摩擦因數(shù)為晴天時的2/5,若要求安全距離仍為120m,求汽車在雨天安全行駛的
最大速度。
答案20m/s(72km/h)
解析設(shè)路面干燥時,汽車與路面間的動摩擦因數(shù)為U剎車時汽車的加速度大小為a。,
安全距離為s,反應(yīng)時間為t?,由牛頓第二定律和運動學(xué)公式得
Uomg=mao?
S=Voto+—(2)
2ao
式中,m和v。分別為汽車的質(zhì)量和剎車前的速度。
設(shè)在雨天行駛時,汽車與路面間的動摩擦因數(shù)為U,依題意有口=|口。③
設(shè)在雨天行駛時汽車剎車的加速度大小為a,安全行駛的最大速度為V,由牛頓第二定律
和運動學(xué)公式得
Umg=ma(4)
”2
S=Vto+一⑤
2a
聯(lián)立①②③④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得
v=20m/s(72km/h)(6)
33.(2014課標(biāo)II,24,13分)2012年10月,奧地利極限運動員菲利克斯?鮑姆加特納乘氣
球升至約39km的高空后跳下,經(jīng)過4分20秒到達(dá)距地面約1.5km高度處,打開降落傘
2
并成功落地,打破了跳傘運動的多項世界紀(jì)錄。取重力加速度的大小g=10m/so
⑴若忽略空氣阻力,求該運動員從靜止開始下落至1.5km高度處所需的時間及其在此
處速度的大??;
⑵實際上,物體在空氣中運動時會受到空氣的阻力,高速運動時所受阻力的大小可近似
表示為f=kv;其中v為速率,k為阻力系數(shù),其數(shù)值與物體的形狀、橫截面積及空氣密度
有關(guān)。已知該運動員在某段時間內(nèi)高速下落的v-t圖像如圖所示。若該運動員和所帶
裝備的總質(zhì)量rn=100kg,試估算該運動員在達(dá)到最大速度時所受阻力的阻力系數(shù)。(結(jié)
果保留1位有效數(shù)字)
v/(m,s-1)
400-
■■■
350-.,
300-?
■
■
250-?
■
200-.
15°’2'0'3'0'43'5))'6b’7'0'俞’g'16o.
答案(1)87s8.7X102m/s(2)0.008kg/m
解析(1)設(shè)該運動員從開始自由下落至1.5km高度處的時間為t,下落距離為s,在
1.5km高度處的速度大小為vo根據(jù)運動學(xué)公式有
v=gt①
S[gt2②
根據(jù)題意有
s=3.9X104m-1.5X103m=3.75X104m③
聯(lián)立①②③式得
t=87s@
v=8.7X102m/s⑤
⑵該運動員達(dá)到最大速度V3時,加速度為零,根據(jù)牛頓第二定律有
mg=ki^ax⑥
由所給的v-t圖像可讀出
Vmax~360m/s⑦
由⑥⑦式得
k=0.008kg/m⑧
34.(2019江蘇單科,15,16分)如圖所示,質(zhì)量相等的物塊A和B疊放在水平地面上,左
邊緣對齊。A與B、B與地面間的動摩擦因數(shù)均為口。先敲擊A,A立即獲得水平向右的
初速度,在B上滑動距離L后停下。接著敲擊B,B立即獲得水平向右的初速度,A、B都
向右運動,左邊緣再次對齊時恰好相對靜止,此后兩者一起運動至停下。最大靜摩擦力
等于滑動摩擦力,重力加速度為g。求:
(DA被敲擊后獲得的初速度大小VA;
⑵在左邊緣再次對齊的前、后,B運動加速度的大小ap、
⑶B被敲擊后獲得的初速度大小vBo
,4
B
~^77777777777777777777777777777777777777777777777777)-
答案⑴J24gL⑵311gv-g(3)2j2〃gL
解析①敲擊A后只有A動,B不動,可以用動力學(xué)方程求VA,也可以用動能定理求解。
②敲擊B后,分別對A、B進(jìn)行受力分析和運動分析,列出動力學(xué)方程與運動學(xué)方程,A、
B的運動關(guān)系是當(dāng)VA=VB時XB-XA=L,聯(lián)立各方程可求得辦與加速度大小。
(1)由牛頓運動定律知,A加速度的大小
as=Ug①
勻變速直線運動2aJ=若②
解得VF1211gL③
⑵設(shè)A、B的質(zhì)量均為m
對齊前,B所受合外力大小F=3口mg@
由牛頓運動定律F=maB,得aB=3ug⑤
對齊后,A、B所受合外力大小F'=2umg@
,
由牛頓運動定律F'=2maB,得an'=ug?
⑶經(jīng)過時間t,A、B達(dá)到共同速度v,位移分別為注、XB,A加速度的大小等于aA
則v=aAt,v=VB-aBt?
22
xA=-aAt,XB=VBt-|aBt(9)
且xrtA=L@
解得VB=2J24gz,?
35.(2017課標(biāo)III,25,20分)如圖,兩個滑塊A和B的質(zhì)量分別為mfl=lkg和mB=5kg,放
在靜止于水平地面上的木板的兩端,兩者與木板間的動摩擦因數(shù)均為U1=0.5;木板的質(zhì)
量為m=4kg,與地面間的動摩擦因數(shù)為口2=0.1。某時刻A、B兩滑塊開始相向滑動,初
速度大小均為v0=3m/s。A、B相遇時,A與木板恰好相對靜止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑
2
動摩擦力,取重力加速度大小g=10m/so求
(DB與木板相對靜止時,木板的速度大??;
(2)A、B開始運動時,兩者之間的距離。
B4
答案(1)1m/s(2)1.9m
解析本題考查直線運動和牛頓定律。
⑴滑塊A和B在木板上滑動時,木板也在地面上滑動。設(shè)A、B和木板所受的摩擦力大
小分別為心、a和f3,A和B相對于地面的加速度大小分別為aA和aB,木板相對于地面的
加速度大小為機(jī)在滑塊B與木板達(dá)到共同速度前有
fl=UlUlAg①
f2二口lUlBg②
f3=U2(m+mA+mB)g③
由牛頓第二定律得
fi=mAaA@
f2-n)BaB(§)
f2-fi-f3=mai(§)
設(shè)在匕時刻,B與木板達(dá)到共同速度,其大小為V1。由運動學(xué)公式有
Vi=v0-aBti(7)
Vi=aiti?
聯(lián)立①②③④⑤⑥⑦⑧式,代入已知數(shù)據(jù)得
vi=lm/s⑨
⑵在匕時間間隔內(nèi),B相對于地面移動的距離為
SB二Vot「好⑩
設(shè)在B與木板達(dá)到共同速度vi后,木板的加速度大小為a2o對于B與木板組成的體系,
由牛頓第二定律有
fi+fs=(HIB+HI)a2?
由①②④⑤式知,aA二aB;再由⑦⑧式知,B與木板達(dá)到共同速度時,A的速度大小也為vb
但運動方向與木板相反。由題意知,A和B相遇時,A與木板的速度相同,設(shè)其大小為v2o
設(shè)A的速度大小從V1變到V2所用的時間為t2,則由運動學(xué)公式,對木板有
V2二2t2?
對A有
V2=-Vi+aAt2?
在t2時間間隔內(nèi),B(以及木板)相對地面移動的距離為
SFV3a心?
在(匕+tJ時間間隔內(nèi),A相對地面移動的距離為
SA=V0(ti+t2)-^a4(ti+t2)
A和B相遇時,A與木板的速度也恰好相同。因此A和B開始運動時,兩者之間的距離為
SO=SA+SI+SB?
聯(lián)立以上各式,并代入數(shù)據(jù)得
So=l.9
(也可用如圖的速度-時間圖線求解)
審題指導(dǎo)如何建立物理情景,構(gòu)建解題路徑
①首先分別計算出B與板、A與板、板與地面間的滑動摩擦力大小,判斷出A、B及木板
的運動情況。
②把握好幾個運動節(jié)點。
③由各自加速度大小可以判斷出B與木板首先達(dá)到共速,此后B與木板共同運動。
@A與木板存在相對運動,且A運動過程中加速度始終不變。
⑤木板先加速后減速,存在兩個過程。
36.(2016四川理綜,10,17分)避險車道是避免惡性交通事故的重要設(shè)施,由制動坡床和
防撞設(shè)施等組成,如圖豎直平面內(nèi),制動坡床視為與水平面夾角為9的斜面。一輛長12
m的載有貨物的貨車因剎車失靈從干道駛?cè)胫苿悠麓?當(dāng)車速為23m/s時,車尾位于制
動坡床的底端,貨物開始在車廂內(nèi)向車頭滑動,當(dāng)貨物在車廂內(nèi)滑動了4m時,車頭距制
動坡床頂端38m,再過一段時間,貨車停止。已知貨車質(zhì)量是貨物質(zhì)量的4倍,貨物與車
廂間的動摩擦因數(shù)為0.4;貨車在制動坡床上運動受到的坡床阻力大小為貨車和貨物總
重的0.44倍。貨物與貨車分別視為小滑塊和平板,取cos6=1,sin0=0.1,g=10m/的
求:
(1)貨物在車廂內(nèi)滑動時加速度的大小和方向;
⑵制動坡床的長度。
答案(l)5m/s2方向沿制動坡床向下⑵98m
解析⑴設(shè)貨物的質(zhì)量為m,貨物在車廂內(nèi)滑動過程中,貨物與車廂間的動摩擦因數(shù)
U=0.4,受摩擦力大小為f,加速度大小為ab則
f+mgsin9=mai①
f="mgcos9②
聯(lián)立①②式并代入數(shù)據(jù)得a,=5m/s?③
ai的方向沿制動坡床向下。
⑵設(shè)貨車的質(zhì)量為M,車尾位于制動坡床底端時的車速為v=23m/so貨物在車廂內(nèi)開
始滑動到車頭距制動坡床頂端s?=38m的過程中,用時為t,貨物相對制動坡床的運動距
離為S1I在車廂內(nèi)滑動的距離s=4m,貨車的加速度大小為呢貨車相對制動坡床的運動
距離為S2o貨車受到制動坡床的阻力大小為F,F是貨車和貨物總重的k倍,k=0.44,貨
車長度lo=12m,制動坡床的長度為1,則
Mgsin0+F~f=④
F=k(m+M)g⑤
Si=vt-|ait2@
S2=Vt一32t2⑦
S二S「S2⑧
l=lo+So+S2⑨
聯(lián)立①②④?⑨并代入數(shù)據(jù)得上98m⑩
解題指導(dǎo)(1)貨物在車廂內(nèi)向上滑動時,通過受力分析,由牛頓第二定律可求貨物的加
速度大小和方向。
⑵貨車和貨物沿坡床上滑過程中,貨車、貨物都做減速運動,二者位移的幾何關(guān)系是解
答此題的關(guān)鍵所在。
37.(2015課標(biāo)II,25,20分)下暴雨時,有時會發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。某地
有一傾角為。=37。(sin37°=|)的山坡C,上面有一質(zhì)量為m的石板B,其上下表面與
斜坡平行;B上有一碎石堆A(含有大量泥土),A和B均處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示。假設(shè)某
次暴雨中,A浸透雨水后總質(zhì)量也為m(可視為質(zhì)量不變的滑塊),在極短時間內(nèi),A、B間
的動摩擦因數(shù)山減小為|,B、C
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