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1、物理試題一、單項(xiàng)選擇題:本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1. 一手搖交流發(fā)電機(jī)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸位于線圈平面內(nèi)并與磁場(chǎng)方向垂直產(chǎn)生的交變電流Z隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖所示,則()(A) 該交變電流頻率是0.4Hz(B) 該交變電流有效值是0.8A(C) t=0.1s時(shí),穿過(guò)線圈平面的磁通量最小(D) 該交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式是i=0.i'2sin5nt【詳解】A.該交變電流周期為7=0.4s,則頻率是戶*=2.5Hz,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;08B. 該交變電流最大值是0.8A,有效值為亍A=04邁A,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;C. t=0.1s時(shí),
2、感應(yīng)電流最大,則此時(shí)穿過(guò)線圈平面的磁通量最小,選項(xiàng)C正確;D. 因rn=2%f=5nrad/s,該交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式是i=0.8sin5nt(V),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。2. 在圖示的雙縫涉實(shí)驗(yàn)中,光源S到縫S、S2距離相等,P0為SS2連線中垂線與光屏的交點(diǎn)。用波長(zhǎng)為400nm的光實(shí)驗(yàn)時(shí),光屏中央P0處呈現(xiàn)中央亮條紋(記為第0條亮條紋),P處呈現(xiàn)第3條亮條紋。當(dāng)改用波長(zhǎng)為600nm的光實(shí)驗(yàn)時(shí),P處將呈現(xiàn)()(A) 第2條亮條紋(B)第3條亮條紋(C)第2條暗條紋(D)第3條暗條紋詳解】由公式Ax=九PPL0=九可知3d1n九400=1=即3九2600,解得n=2,即PPPL0=九當(dāng)改用波長(zhǎng)為
3、600nm的光實(shí)驗(yàn)時(shí),則有nd2處將呈現(xiàn)第2條亮條紋。故選A。3. 人造地球衛(wèi)星的軌道可近似為圓軌道。下列說(shuō)法正確的是()(A) 周期是24小時(shí)的衛(wèi)星都是地球同步衛(wèi)星(B) 地球同步衛(wèi)星的角速度大小比地球自轉(zhuǎn)的角速度小(C) 近地衛(wèi)星的向心加速度大小比地球兩極處的重力加速度大(D) 近地衛(wèi)星運(yùn)行的速率比地球表面赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的速率大【詳解】A.周期為24h的衛(wèi)星不一定是同步衛(wèi)星,故A錯(cuò)誤;B. 地球同步衛(wèi)星的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度,故B錯(cuò)誤;C. 近地衛(wèi)星的向心加速度大小等于地球表面的重力加速度,故與地球兩極處的重力加速度大小相等,故C錯(cuò)誤;D.近地衛(wèi)星運(yùn)行周期比地球自轉(zhuǎn)周期小,則
4、根據(jù)2ne=t可知近地衛(wèi)星角速度大于地球自轉(zhuǎn)角速度,根據(jù)v=eR可知,近地衛(wèi)星運(yùn)行速率比地球表面赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的速度大,故D正確。故選D。4.已知某種核電池的電能由23894Pu衰變釋放的能量提供,該衰變方程形式上可表示為23894PufAZX+4?He。某次由靜止23894Pu衰變釋放的能量為E,射出的a粒子動(dòng)能是E,假94Z294定23894Pu衰變釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為新核和a粒子的動(dòng)能。則()119廠E=118EaA)A=234,Z=92,B)A=234,Z=92,119E=H7C)A=236,Z=94,119E=H8119廠E=THEa【詳解】根據(jù)和反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知
5、:A=2384=234,Z=942=92。D)A=236,Z=94,生成物X與a粒子動(dòng)量守恒,貝y:PXPaQp2E根據(jù):k2miCB°Q(A)C、D兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小均為IDEm42X=葉=wEm234117可知:aX119則:E=Ea+EX=帀Ea故選Bo二、多項(xiàng)選擇題:本題共4小題,每小題6分,共24分每小題有多項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分。5.如圖,同一豎直平面內(nèi)A、B、C、D四點(diǎn)距O點(diǎn)的距離均為r,O為水平連線AB的中點(diǎn),C、D為AB連線中垂線上的兩點(diǎn)。A、B兩點(diǎn)分別固定有帶電荷量均為Q(Q>0)的點(diǎn)電荷。在C點(diǎn)由靜止釋放一質(zhì)量為m
6、的帶正電小球,小球豎直下落通過(guò)D點(diǎn)。重力加速度大小為g,靜電力常量為屍則()(B)C)D)=k$2r2小球運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為2mgr小球從C點(diǎn)到D點(diǎn)的過(guò)程中,先加速后減速小球從C點(diǎn)到D點(diǎn)的過(guò)程中,電勢(shì)能先增大后減小【詳解】A.AB兩電荷分別在C、D兩點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為E=%;話方向分別沿AC、BC方向,則C、D兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為EC=ED=2Ecos45°=k2rQ。故A錯(cuò)誤;B. 根據(jù)對(duì)稱性可知C、D兩點(diǎn)位于同一等勢(shì)面上,小球從C點(diǎn)到D點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力做功為零,根據(jù)動(dòng)能定理可得小球從C點(diǎn)到D點(diǎn)的過(guò)程中增加的動(dòng)能即為該過(guò)程重力所做的功,故B正確;C. 小球從C點(diǎn)到D點(diǎn)的過(guò)程中受重力
7、和電場(chǎng)力的作用,因?yàn)椴恢离妶?chǎng)力和重力的大小關(guān)系,所以不能確定該過(guò)程中所受合力的方向,也就不能確定小球的運(yùn)動(dòng)情況,故C錯(cuò)誤;D. 小球從C點(diǎn)到D點(diǎn)的過(guò)程中,所受的電場(chǎng)力先向上后向下,電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功,電勢(shì)能先增大后減小,故D正確。故選BD。6.由螺線管、電阻和水平放置的平行板電容器組成的電路如圖(a)所示。其中,螺線管匝數(shù)為N,橫截面積為S;電容器兩極板間距為d,極板面積為S2,板間介質(zhì)為空氣(可視為真空)。螺線管處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時(shí)間t變化的B-t圖像如圖(b)所圖圖示。一電荷量為q的顆粒在t1t2時(shí)間內(nèi)懸停在電容器中,重力加速度大小為g,靜電力常量為k。(A
8、)B)C)D)則()顆粒帶負(fù)電qNS1(B2B1)顆粒質(zhì)量為廠2八g(t2t1)tt2時(shí)間內(nèi),a點(diǎn)電勢(shì)高b點(diǎn)電勢(shì)電容器極板帶電量大小為僚說(shuō)丁【詳解】A.由楞次定律可得,電容器下板帶負(fù)電,對(duì)顆粒由平衡可知,顆粒帶負(fù)電,故A正確;_UNS(BB)mg_qE-qB.由法拉第電磁感應(yīng)定律可得:U=E=£2八1丿,由平衡可知:d,聯(lián)(t211)qUqN(B-B)Sm2ii立解得:gdgd(t2-ti)。故B錯(cuò)誤;c.t1t2時(shí)間內(nèi),螺絲管中產(chǎn)生恒定的電動(dòng)勢(shì),貝y電路中無(wú)電流,貝愉兩點(diǎn)電勢(shì)相等,故c錯(cuò)誤;廠£SSD. 電容器的電容為4nkd4nkd,兩板間的電勢(shì)差為U=ES性B,聯(lián)立得
9、電(t211)容器極板帶電量大小為Q=CU=NSBB。故D正確。故選AD。7.圖(a)為某科技興趣小組制作的重力投石機(jī)示意圖。支架固定在水平地面上,輕桿AB可繞支架頂部水平軸OO'在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。A端凹槽內(nèi)裝有一石子,B端固定一配重。某次打靶時(shí),將桿沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)至與豎直方向成6角后由靜止釋放,桿在配重重力作用下轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)石子被水平拋出。石子投向正前方豎直放置的靶,打到靶心上方的“6”環(huán)處,如圖(b)所示。若要打中靶心的“10”環(huán)處,可能實(shí)現(xiàn)的途徑有()(A) 增大石子的質(zhì)量,同時(shí)減小配重的質(zhì)量(B) 減小投石機(jī)到靶的距離,同時(shí)增大6角(C) 增大投石機(jī)到靶的距離,同時(shí)減小6角
10、(D) 減小投石機(jī)到靶的距離,同時(shí)增大配重的質(zhì)量【詳解】由圖可知,要打中靶心的“10”環(huán)處,則要增大豎直位移,則需要增大石子空中飛行時(shí)間,可以采取的方法是減小水平速度,或增大投石機(jī)到靶的距離。要減小石子拋出時(shí)的水平速度,可以減小配重對(duì)石子做的功,可以減小配重下降的高度也即減小6角,或者減小配重的質(zhì)量,減小其減少的重力勢(shì)能,或者增大石子的質(zhì)量,在獲得相同動(dòng)能的情況下,可以減小石子拋出的速度。故選AC。圖(b)8. 如圖(a),輕質(zhì)彈簧下端固定在水平地面上,上端連接一輕質(zhì)薄板。一物塊從其正上方某處由靜止下落,落至薄板上后和薄板始終粘連。物塊從開(kāi)始下落到最低點(diǎn)的過(guò)程中,位移時(shí)間(x-t)圖像如圖(b
11、)所示,其中t1為物塊剛接觸薄板的時(shí)刻,t2為物塊運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的時(shí)刻。彈簧形變?cè)趶椥韵薅葍?nèi)空氣阻力不計(jì)。則()(A) t2時(shí)刻物塊的加速度大小比重力加速度小(B) t¥時(shí)間內(nèi),有一時(shí)刻物塊所受合外力的功率為零(C) t1t2時(shí)間內(nèi),物塊所受合外力沖量的方向先豎直向下后豎直向上(D) 圖(b)中OA段曲線為拋物線的一部分,AB段曲線為正弦曲線的一部分【詳解】C.對(duì)物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受力分析:在未接觸薄板之前即t1之前,物體只受重力,物體做自由落體運(yùn)動(dòng),x-t圖像為拋物線,在接觸薄板之后即t1之后,開(kāi)始時(shí)物體受的向下的重力大于向上的彈力,則合力豎直向下,由于彈力增大重力不變,所以物體向下做
12、加速度變小的加速運(yùn)動(dòng),之后物體受的重力小于彈力,則合力豎直向上,物體向下做加速度增加的減速運(yùn)動(dòng),則t1t2時(shí)間內(nèi),物塊所受合外力沖量的方向先豎直向下后豎直向上,故C正確;ABD.在t1t2時(shí)間內(nèi)有一臨界點(diǎn),即重力與彈力大小相等的點(diǎn),此時(shí)合力為零,在該段物體以臨界點(diǎn)為平衡位置做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),AB段曲線為正弦曲線的一部分,但因?yàn)锳點(diǎn)物體速度不為零,B點(diǎn)速度為零,所以臨界點(diǎn)的位置更靠近A點(diǎn),物體所受合力為零的點(diǎn)在t呼時(shí)間內(nèi),該段時(shí)間內(nèi)一定有一時(shí)刻物塊所受合外力的功率為零,B點(diǎn)加速度大于A點(diǎn)加速度,而A點(diǎn)加速度為g,所以t2時(shí)刻的加速度大小大于g,故A錯(cuò)誤,BD正確。故選BCD。三、非選擇題:共60分。考
13、生根據(jù)要求作答。9. (4分)一圓筒形汽缸豎直放置在水平地面上。一質(zhì)量為m,橫截面積為S的活塞將一定量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi),活塞可沿汽缸內(nèi)壁無(wú)摩擦滑動(dòng)。當(dāng)活塞靜止時(shí),活塞與汽缸底部距離為力,如圖(a)所示。已知大氣強(qiáng)為0,重力加速度為g?,F(xiàn)把汽缸從圖(a)狀態(tài)緩慢轉(zhuǎn)到圖(b)狀,在此過(guò)程中氣體溫度不變,則圖(b)狀態(tài)下氣體體積為。【詳解】(1)由a圖中氣體的壓強(qiáng)Pi=P0+mg,體積V1=hS從圖(b)狀態(tài)開(kāi)始給汽缸加熱,使活塞緩慢向外移動(dòng)距離/,如圖(c)所示。若此過(guò)程中氣體內(nèi)能增量為AU,則氣體吸收的熱量應(yīng)為。圖b中氣體壓強(qiáng)p2=p0,體積匚,根據(jù)玻意耳定律pV二pV1112解得:V2=
14、hSmpgh2p0(2)從圖(b)狀態(tài)開(kāi)始給汽缸加熱,使活塞緩慢向外移動(dòng)距離/,則氣體對(duì)外做功W二一pIS0根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU二W+Q解得:Q=AUW=p0S/+AU<e10. (10分)分析航天探測(cè)器中的電子束運(yùn)動(dòng)軌跡可知星球表面的磁場(chǎng)情況。在星球表面某處,探測(cè)器中的電子束垂直射入磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中的部分軌跡為圖中的實(shí)線,它與虛線矩形區(qū)域ABCD的邊界交于a、b兩點(diǎn)。a點(diǎn)的軌跡切線與AD垂直,b點(diǎn)的軌跡切線與BC的夾角為60。已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,電子從a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng),速度大小為勺,矩形區(qū)域的寬度為,此區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。據(jù)此可知,星球表面該處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為,
15、電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)所用的時(shí)間為。11(5分)伽利略斜面實(shí)驗(yàn)被譽(yù)為物理學(xué)史上最美實(shí)驗(yàn)之一、研究小組嘗試使用等時(shí)性良好的“節(jié)拍法”來(lái)重現(xiàn)伽利略的斜面實(shí)驗(yàn),研究物體沿斜面運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)所用節(jié)拍頻率是每秒2拍,實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示。在光滑傾斜的軌道上裝有可沿軌道移動(dòng)的框架,框架上懸掛輕薄小金屬片,滑塊下滑撞擊金屬片會(huì)發(fā)出“叮”的聲音(金屬片對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)的影響可忽略)。實(shí)驗(yàn)步驟如下:從某位置(記為A0)靜止釋放滑塊,同時(shí)開(kāi)始計(jì)拍調(diào)節(jié)框架的位置,使相鄰金屬片發(fā)出的“?!甭暻『瞄g隔1個(gè)拍,并標(biāo)記框架在軌道上的位置A2、A3;測(cè)量A、A2、A3.到A0的距離S、s2、s3如圖(b)所示。將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于下
16、表,并將節(jié)拍數(shù)n轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)時(shí)間t的平方。n123456s/cm9.538.586.2153.2240.33464t2/S20.251.00C4.006.259.00(1)表格中“C”處的數(shù)據(jù)應(yīng)為;(2)由表中數(shù)據(jù)分析可得,s與t2成關(guān)系(填“線性”或“非線性”);(3)滑塊的加速度大小為m/s2(結(jié)果保留2位小數(shù))。【詳解】(1)所用節(jié)拍頻率是每秒2拍,所以每拍0.5s,表格中“C”處對(duì)應(yīng)的是3拍,對(duì)應(yīng)時(shí)間是1.5s,平方后為2.25s。(2)表中s與t2的比值近似為一常數(shù),所以s與t2成線性關(guān)系。a=3)加速度為346.4-86.2-86.2(3T)2x0.01m/s2沁0.77m/s212
17、.(7分)為了測(cè)試某精密元件在204yA特定電流值時(shí)的工作性能,一實(shí)驗(yàn)小組利用微安表監(jiān)測(cè)該元件在電路中的電流,電路如圖(a)所示。所用器材:微安表(量程為250yA,內(nèi)阻約為1000Q),穩(wěn)壓電源E(電動(dòng)勢(shì)為2.0V),定值電阻R0(阻值為4000.00),滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為10000,額定電流為0.3A),電阻箱R2(阻值范圍09999.90),開(kāi)關(guān)S。將電阻箱R2置于圖(b)所示的阻值,滑動(dòng)變阻器£置于最大值;閉合開(kāi)關(guān)S,移動(dòng)Ri的滑片,使微安表讀數(shù)為204yA。(1)圖(b)中R2的阻值為0;(2)在圖(c)中標(biāo)出微安表讀數(shù)為204yA時(shí)的指針位置。為了提高監(jiān)測(cè)精度,該小
18、組嘗試用標(biāo)準(zhǔn)電池En(電動(dòng)勢(shì)為1.0186V)和靈敏電流計(jì)(量程范圍土300yA)替代微安表,設(shè)計(jì)了圖(d)所示電路。要將元件的工作電流調(diào)到204yA,需先將R2的阻值設(shè)置為某個(gè)特定值,再閉合開(kāi)關(guān)S2,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R,使靈敏電流計(jì)指針指在零點(diǎn),此時(shí)元件中的電流即為204yA。止X1(JXI0QXwoo圖(吐)(3)電阻箱R2的阻值應(yīng)設(shè)置為0。圏(b)|H2=1圖(d)【詳解】(1)圖(b)中R2的阻值為4250.00;(2)微安表最小刻度為5yA,則讀數(shù)為204yA時(shí)的指針位置如圖;(3)由題意可知,當(dāng)電阻R2兩端電壓等于電動(dòng)勢(shì)En時(shí),通過(guò)靈敏電流計(jì)的電流為零,則R2Ur=En=1.0186
19、V,電流£=204yA。貝V1.0186204x10-60二4993.1013.(10分)如圖,光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為1,與水平面夾角為6,兩導(dǎo)軌底端接有阻值為R的電阻。該裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上。質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置,在恒力作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑,上升高度為h。恒力大小為F、方向沿導(dǎo)軌平面且與金屬棒ab垂直。金屬棒ab與導(dǎo)軌始終接觸良好,R不計(jì)ab和導(dǎo)軌的電阻及空氣阻力。重力加速度為g,求此上升過(guò)程:(1) 金屬棒運(yùn)動(dòng)速度大?。?2) 安培力對(duì)金屬棒所做的功?!驹斀狻?1)設(shè)金屬棒以速度v沿導(dǎo)軌勻速上升,由法拉第電磁感應(yīng)定律,棒中的
20、電動(dòng)勢(shì)為E=Blv設(shè)金屬棒中的電流為/,根據(jù)歐姆定律,有i二ER金屬棒所受的安培力為F二IlBA因?yàn)榻饘侔粞貙?dǎo)軌勻速上升,由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得F一mgsin0一F=0A聯(lián)立得(F一mgsin0)Rv二B212(2)設(shè)金屬棒以速度v沿導(dǎo)軌勻速上升h過(guò)程中,安培力所做的功為由動(dòng)能定理得hW一mgh+F=0sin0W二mgh一Fhsin014. (12分)如圖,上表面光滑且水平的小車(chē)靜止在水平地面上,A、B為固定在小車(chē)上的擋板,C、D為豎直放置的輕質(zhì)薄板。A、C和D、B之間分別用兩個(gè)相同的輕質(zhì)彈簧連接,薄板C、D間夾住一個(gè)長(zhǎng)方體金屬塊(視為質(zhì)點(diǎn))。金屬塊與小車(chē)上表面有一定的距離并與小車(chē)保持靜止,此時(shí)金屬
21、塊所受到的摩擦力為最大靜摩擦力。已知金屬塊的質(zhì)量m=10kg,彈簧勁度系數(shù)k=1000N/m,金屬塊和薄板C、D間動(dòng)摩擦因數(shù)“=0.8。設(shè)金屬塊受到的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等,取重力加速度g=10m/s2。求:(1)此時(shí)彈簧的壓縮量;(2)當(dāng)小車(chē)、金屬塊一起向右加速運(yùn)動(dòng),加速度大小a=15m/s2時(shí),A、C和D、B間彈簧形變量及金屬塊受到的摩擦力大小?!驹斀狻?1)由于兩個(gè)輕質(zhì)彈簧相同,兩彈簧壓縮量相同。設(shè)彈簧的壓縮量為V彈簧形變產(chǎn)生的彈力大小為F,由胡克定律得F=kx0設(shè)金屬塊所受摩擦力大小為/,此時(shí)金屬塊所受摩擦力等于最大靜摩擦力,依題意得f=2“F由物體平衡條件得.f=mg由三式并代
22、入題給數(shù)據(jù)得x0=0.0625m(2)假設(shè)A、C和D、B間的彈簧壓縮量分別為x1和x2,有x1+x2=2x0kx一kx=ma由牛頓第二定律得12代入題給數(shù)據(jù)得:x1=0.1375m,x2=0.0125m由x2<0可知,此時(shí)薄板D已與金屬塊分離,D、B間彈簧已恢復(fù)原長(zhǎng),無(wú)彈力。金屬塊水平方向加速運(yùn)動(dòng)所需的合力全部由A、C間彈簧的彈力提供。設(shè)A、C和D、B間彈簧實(shí)際壓縮量分別為X,、x2',則x2=0由牛頓運(yùn)動(dòng)定律可得kx1,=ma由式可得x1,=015m由于此時(shí)最大靜摩擦力flax二卩k1=120N>mg故金屬塊受到的摩擦力大小為f'二mg=100N15. (18分)如圖,光滑絕緣水平桌面位于以ab、cd為邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)方向垂直邊界向右。兩小球A和B放置在水平桌面上,其位置連線與電場(chǎng)方向平行。兩小球質(zhì)量均為m,A帶電荷量為q(q>0),B不帶電。初始時(shí)小球A距ab邊界的距離為L(zhǎng),兩小球間的距離也為L(zhǎng)。已知電場(chǎng)區(qū)域兩個(gè)邊界ab、cd間的距離為10L,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E。現(xiàn)釋放小球A,A在電場(chǎng)力作用下沿直線加速運(yùn)動(dòng),與小球B發(fā)生彈性碰撞。兩小球碰撞時(shí)沒(méi)有電荷轉(zhuǎn)移,碰撞的時(shí)間極短。求:(1) 兩小球發(fā)生第一次碰撞后,B獲得的動(dòng)量大?。?2) 兩
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