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江西省南昌市2013-2014学年高一下学期期末考试物理试题


2013-2014 学年江西省南昌市高一(下)期 末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本大题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分。其中 1 到 5 小题每题只有一个选项正确,6 到 10 小题每题有多个选项正确) 1. (4 分)下列各组物理量中,全部是矢量的是( ) A. 时间、位移、速度 B. 线速度、向心加速度、向心力 C. 质量、合外力

、加速度 D. 功、动能、机械能 考点: 矢量和标量. 分析: 矢量是既有大小又有方向的物理量,标量是只有大小没有方向的物理量.根据有无方向确 定. 解答: 解: A、时间是标量,位移和速度是矢量,故 A 错误. B、线速度、向心加速度、向心力都是矢量,故 B 正确. C、质量是标量,合外力和加速度是矢量,故 C 错误. D、功、动能、机械能都是标量,故 D 错误. 故选:B 点评: 本题要能抓住矢量与标量的区别:矢量有方向,标量没有方向,能正确区分物理量的矢标 性. 2. (4 分)关于力学单位制,下列说法正确的是( ) A. 在国际单位制中,kg、m/s、N 是导出单位 B. 在国际单位制中,kg、m、J 是基本单位 C. 在国际单位制中,质量的基本单位是 kg,也可以是 g D. 只有在国际单位制中,牛顿第二定律的表达式才是 F=ma 考点:力学单位制. 分析:在力学中,将质量、长度及时间作为基本物理量,其单位作为基本单位,而由这三个量推出 的单位称导出单位;基本单位和导出单位组成单位制. 解答:解:A、B、在国际单位制中,m、kg、s 是基本单位,m/s、N 和 J 都是导出单位,故 AB 错 误. C、在国际单位制中,质量的基本单位只能用 kg,g 是常用单位,故 C 错误. D、牛顿第二定律表达式为 F=kma,只有在国际单位制中,k 才取 1,表达式才能写成 F=ma; 故 D 正确; 故选:D. 点评:本题关键要掌握单位制的构成,知道国际单位制力学三个基本单位:m、kg、s,知道只有在 国际单位制中牛顿第二定律的表达式才是 F=ma.

3. (4 分) (2013?扬州模拟)下列四个选项的图中实线为河岸,河水的流速 u 方向如图中箭头所示, 虚线为小船从河岸 M 驶向对岸 N 的实际航线, 已知船在静水中速度小于水速, 且船头方向为船对水 的速度方向.则其中可能正确是( )

考点:运动的合成和分解. 专题:运动的合成和分解专题. 分析:小船参与了静水中的运动和水流的运动,最终的运动是这两个运动的合运动,根据平行四边 形定则进行分析. 解答:解:A、因为静水速小于水流速,根据平行四边形定则知,合速度的方向不可能垂直河岸, 也不可能偏向上游.故 A、B 错误. C、静水速垂直于河岸,合速度的方向偏向下游.故 C 正确. D、船头的指向为静水速的方向,静水速的方向不可能与合速度的方向一致.故 D 错误. 故选 C. 点评:解决本题的关键知道速度的合成遵循平行四边形定则. 4. (4 分)某星球的质量约为地球的 8 倍,半径为地球的 4 倍,一个在地球上重量为 900N 的人,如 果处在该星球上,它的重量为(星球和地球的自转均可忽略) ( ) A.450N B.900N C.1800N D.3600N 考点:万有引力定律及其应用;向心力. 专题:万有引力定律的应用专题. 分析:根据万有引力等于重力得出星球和地球上重力加速度之比,从而得出人在星球上的重量. 解答:解:根据 得,重力加速度 g= , 星球的质量约为地球的 8 倍,半径为地球的 4 倍,则星球表面的重力加速度是地球表面重力 加速度的 ,则重力是地球表面重力的 ,所以人处于星球上的重量为 450N.故 A 正确,B、 C、D 错误. 故选:A. 点评:解决本题的关键掌握万有引力等于重力这一重要理论,并能灵活运用. 5. (4 分)如图所示,质量为 0.4kg 的物块放在光滑的斜面上,在水平拉力 F 作用下物块沿斜面下滑 2 的高度 1m,拉力 F 做了 3J 的功,重力加速度 g 取 10m/s .则在此过程中物体的( )

A.重力势能增加 4J

B.动能增加 5J

C.机械能增加 3J

D.机械能增加 7J

考点:机械能守恒定律. 专题:机械能守恒定律应用专题. 分析:根据重力做功得出重力势能的变化,根据合力做功得出动能的变化,根据除重力以外其它力 做功得出机械能的变化. 解答:解:A、物体沿斜面下滑高度为 1m,则重力做功为:WG=mgh=0.4×10×1J=4J,则重力势能减 小 4J.故 A 错误. B、根据动能定理得,重力做功为 4J,拉力做功为 3J,则合力做功为 7J,所以动能增加 7J.故 B 错误. C、除重力以外其它力做功等于机械能的增量,拉力做功为 3J,则机械能增加 3J.故 C 正确, D 错误. 故选:C. 点评:解决本题的关键掌握功能关系,知道合力做功等于动能的变化量,重力做功等于机械能的减 小量,除重力以外其它力做功等于机械能的增量. 6. (4 分)我国建成的北斗导航卫星系统包含多颗地球同步卫星,这有助于减少我国对 GPS 导航系 统的依赖,GPS 由运行周期为 12 小时的卫星群组成,设北斗导航系统中的同步卫星和 GPS 导航卫 星的周期分别为 T1 和 T2,轨道半径分别为 R1 和 R2,则( ) A.T1:T2=1:2 B.T1:T2=2:1 C.R1:R2=2:1 D. R1:R2= :1

考点:人造卫星的加速度、周期和轨道的关系;万有引力定律及其应用. 专题:万有引力定律的应用专题. 分析:根据题意可直接得出北斗导航系统中的同步卫星和 GPS 导航卫星的周期之比;根据万有引力 提供向心力列出等式表示出轨道半径比较. 解答:解:A、B、GPS 由运行周期为 12 小时的卫星群组成,同步卫星的周期是 24 小时,所以北斗 导航系统中的同步卫星和 GPS 导航卫星的周期之比,T1:T2=2:l.故 A 错误,B 正确; C、根据万有引力提供向心力列出等式: =m( 解得: r= 由于 T1:T2=2:l,故: R1:R2= :l,故 C 错误,D 正确; )r
2

故选:BD. 点评:本题的关键掌握万有引力提供向心力,列出等式表示出需要表示的物理量进行比较. 7. (4 分)如图所示,用细线拴住一个质量为 m 的小球,使小球在水平面内做 匀速圆周运动,细线 与竖直方向间的夹角为 θ,关于小球的受力情况,下列说法正确的是( )

A.小球受到重力、线的拉力和向心力三个力作用 B. 向心力是细线的拉力和小球所受重力的合力 C. 小球的向心力大小等于 mgsinθ D.小球的向心加速度大小等于 gtanθ 考点:向心力;牛顿第二定律. 专题:牛顿第二定律在圆周运动中的应用. 分析:对小球进行受力分析,找出向心力,结合几何关系和牛顿运动定律即可得知各选项的正误. 解答:解:AB、小球只受重力和绳子的拉力两个力的作用,如图所示,向心力是重力和绳子的拉力 沿水平方向上的合力,所以选项 A 错误,B 正确. CD、如图,小球的向心力为:F=mgtanθ,向心加速度为:a= =gtanθ,选项 C 错误,D 正确. 故选:BD

点评:解答该题首先要求要会正确的受力分析,在对物体进行受力分析时,像向心力及下滑力之类 的力是不能分析的.要严格按照受力分析的一般步骤,不能漏掉力,也不能添加力.同时要 会熟练的对力进行正确的合成和分解. 8. (4 分)如图所示是做匀变速直线运动的质点在 0~6s 内的位移﹣时间图象,若 t=1s 时,图线所 对应的切线斜率为 4(单位:m/s) ,则( )

A.t=1s 和 t=5s 时,质点的位移相同 C. t=3s 时,质点的速度大小为 6m/s 考点:匀变速直线运动的图像.

B. t=1s 和 t=5s 时,质点的速度相同 D.质点运动的加速度大小为 2m/s2

专题:运动学中的图像专题. 分析:物体做匀变速直线运动,由图象可知,6s 内位移为零,图象的斜率表示速度,根据匀变速直 线运动基本规律即可求解. 解答:解:A、t=1s 时,线所对应的切线斜率为 4,则 v1=4m/s,图象对称分布,3s 末位移最大,所 以 3s 末速度为零,物体做匀减速直线运动,加速度 a= ,根据对称性可

知,t=1s 和 t=5s 时的位移相同,故 AD 正确,C 错误; B、t=1s 和 t=5s 时图象的斜率的绝对值相等,则质点的速率相等,但方向相反,故 B 错误. 故选:AD 点评:本题不常见,要求同学们能根据图象得出有效信息,知道位移﹣时间图象的斜率表示速度, 难度适中. 9. (4 分)太阳由于辐射,质量在不断减少,地球由于接受太阳辐射和吸收宇宙中的尘埃,其质量 在增加.假定地球增加的质量等于太阳减少的质量,且地球公转的轨道半径不变,则( ) A.地球受太阳的引力增加 B. 地球公转的线速度增大 C. 地球公转的周期变长 D.地球公转的向心加速度变小 考点:万有引力定律及其应用;向心力. 专题:万有引力定律的应用专题. 分析:太阳自身质量不断减小,地球的质量不断增加,根据万有引力提供向心力,推导出地球的向 心加速、运行周期、线速度的表达式,再来讨论其变化.根据万有引力公式判断引力的变化. 解答:解:A、设太阳的质量为 M,地球的质量为 m,太阳减小的质量为△ m,开始引力为:F= ,

质量变化后,引力为: ﹣m﹣△ m>0,可知引力增大.故 A 正确. B、根据 得线速度 v=

=

,因为 M

,周期 T=

,向心加速度 a=



太阳的质量减小,则速度减小,周期增大,向心加速度减小.故 B 错误,C、D 正确. 故选:ACD. 点评:解决此题要建立地球运动的模型,分析其向心力的来源,根据万有引力定律和向心力公式列 式分析.向心力的公式选取要根据题目提供的已知条件或所求解的物理量灵活选取. 10. (4 分)如图所示,竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上,半径 r=0.4m,最低点处有一小 球(半径比 r 小很多) ,现给小球以水平向右的初速度 v0,则要使小球不脱离圆轨道运动,v0 应当满 2 足(g=10m/s ) ( )

A.v0≥0

B.v0≥4m/s

C.v0≥2

m/s

D.v0≤2

m/s

考点:向心力;机械能守恒定律. 专题:匀速圆周运动专题. 分析:要使小球不脱离轨道运动,1、越过最高点.2、不越过四分之一圆周.根据动能定理求出初 速度 v0 的条件. 解答: 解:最高点的临界情况:mg=m 根据动能定理得,﹣mg?2r=

,解得 v= ﹣

=2m/s

解得 v0=2 m/s. 若不通过四分之一圆周,根据动能定理有: ﹣mgr=0﹣ 解得 v0=2 m/s 所以 v0≥2 m/s 或 v0≤2 m/s 故选:CD 点评:解决本题的关键知道小球在内轨道运动最高点的临界情况,以及能够熟练运用动能定理. 二、填空题(本大题共 6 小题,每小题 2 分,共 20 分) 11. (1)在“验证机械能守恒定律”实验中,纸带将被释放瞬间的四种情景如照片所示,其中最合适 的是( ) A. B. C. D.

考点:验证机械能守恒定律. 专题:实验题. 分析:为了纸带有效地使用,重物应紧靠打点计时器,为了减小阻力的影响,纸带应竖直,手抓着 纸带的上方. 解答:解:在验证机械能守恒定律的实验中,实验时,应让重物紧靠打点计时器,手拉着纸带的上 方,保持纸带竖直,由静止释放.故 D 正确,A、B、C 错误. 故选:D. 点评:考查验证机械能守恒定律时,要注意减小一切阻力,只有重力做功,重物机械能才守恒.注 意重物应紧靠打点计时器. (2)在用如图所示装置做“探究外力总功与速度关系”的实验;下列说法正确的是 ( )

A.长木板要适当倾斜,以平衡小车运动过程中的摩擦力

B. 每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值 C. 每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致 D.利用纸带上的点计算小车的速度时,应选用纸带上打点最不均匀部分进行计算 考点:探究功与速度变化的关系. 专题:实验题;动能定理的应用专题. 分析:本实验的关键是需要先平衡摩擦力,这样橡皮筋对小车的拉力做的功才为总功,此时当橡皮 筋的弹力为零时小车速度最大. 解答:解:A、为了保证小车的动能都是橡皮筋做功的结果,必须平衡摩擦力,长木板要适当的倾 斜,故 A 正确; B、我们用橡皮筋拉动小车的方法,来探究橡皮筋的拉力对小车所做的功与小车速度变化的 关系, 这是一个非常精妙的设计. 直接去测量一个正做变速运动物体所受拉力是很困难的. 橡 皮筋拉动小车的弹力虽然是个变力,但这个弹力做的功,数值上就等于橡皮筋发生形变时所 具的弹性势能,而这个弹性势能又与橡皮筋的形变量相对应;橡皮筋的形变量一定,这个弹 力做的功就是一定的.实验时,每次保持橡皮筋的形变量一定,当有 n 根相同橡皮筋并系在 小车上时,n 根相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的 n 倍,这个 设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难.所以我们不用直接测量功的数值,故 B、 C 错误 D、需要测量出加速的末速度,即最大速度,也就是匀速运动的速度,所以应选用纸带上均 匀部分进行计算,故 D 错误. 故选:A. 点评:本题关键从实验目地、实验原理出发,去分析实验时我们需要注意的问题,如何达到实验目 的.一切围绕原理去分析即可. 12. (4 分)某同学在用电磁打点计时器研究匀变速直线运动的实验中,打出的一条纸带如图所示, 已知打点计时器所接交流电周期为 0.02s,他选择了几个计时点作为计数点,相邻两计数点间还有 4 个计时点没有标出,其中 s1=7.06cm、s2=7.68m、s3=8.30cm、s4=8.92cm,那么打 b 点的瞬时速度大 2 小是 0.74 m/s;纸带加速度的大小是 0.62 m/s (计算结果保留二位有效数字) .

考点:探究小车速度随时间变化的规律. 专题:实验题;直线运动规律专题. 分析:根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出 b 点的瞬时速度大小,根据连续相 等时间内的位移之差是一恒量,运用逐差法求出加速度. 解答:解:b 点的瞬时速度等于 ac 段的平均速度,则 m/s=0.74m/s. 根据纸带知,s2﹣s1=s3﹣s2=s4﹣s3=0.62cm,在连续相等时间内的位移之差为 0.62cm,根据 △ x=aT 得,a=
2



故答案为:0.74,0.62 点评:解决本题的关键掌握纸带的处理,会通过纸带求解瞬时速度和加速度,关键是匀变速直线运 动两个重要推论的运用. 13. (4 分)某物体由静止开始做匀加速直线运动,在第一个 2s 内的平均速度大小为 4m/s.则质点 2 的加速度大小为 4 m/s . 考点:匀变速直线运动的速度与时间的关系. 专题:直线运动规律专题. 分析:由平均速度可求得中间时刻的瞬时速度,再由速度公式可求得质点的加速度. 解答:解:2s 内的平均速度为 4m/s; 而 2s 末的平均速度等于中间时刻的瞬时速度;故 1s 末的速度为 4m/s; 由 v=v0+at 可得:a= = =4m/s ;
2

故答案为:4. 点评:本题考查平均速度公式及速度公式的应用,要注意明确对于匀变速直线运动其平均速度等于 中间时刻的瞬时速度. 14. (4 分)用轻弹簧竖直悬挂质量为 m 的物体,静止时弹簧伸长量为 L.现用该弹簧沿斜面方向拉 住质量为 2m 的物体,系统静止时弹簧伸长量为 0.5L,如图所示,已知斜面倾角为 30°.则物体所受 摩擦力大小为 0.5mg .

考点:共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用. 专题:共点力作用下物体平衡专题. 分析:弹簧竖直悬挂物体时,对物体受力分析,根据共点力平衡条件求出弹簧拉力;物体放在斜面 上时,再次对物体受力分析,然后根据共点力平衡条件求出摩擦力. 解答:解:弹簧竖直悬挂物体时,对物体受力分析,根据共点力平衡条件有: F=mg…① 根据胡克定律有: F=k?L…② 由① ② 得:k= …③

物体放在斜面上时,再次对物体受力分析,如图

设物体所受的摩擦力沿斜面向上,根据共点力平衡条件,有: F′ +f﹣2mgsin30°=0…④ 其中 F′ =k?0.5L…⑤ 由以上③ ④ ⑤ 解得:f= mg, 故物体所受的摩擦力大小方向沿斜面向上,大小为 0.5mg. 故答案为:0.5mg 点评:本题关键对物体正确受力分析,然后运用共点力平衡条件及胡克定律列式求解. 15. (4 分)一汽车额定功率为 90kw,质量为 1.0×10 kg,已知汽车在水平路面运动过程中所受的阻 2 2 力恒为车重的 0.1 倍,g=10m/s .则汽车运动所能达到的最大速度为 9 m/s;若汽车以 0.5m/s 的 加速度由静止开始运动,这一运动能持续的最长时间为 12 s. 考点:功率、平均功率和瞬时功率. 专题:功率的计算专题. 分析:当汽车的牵引力等于阻力时,汽车的速度最大,根据 P=Fv=fv 求出汽车的最大速度.根据牛 顿第二定律求出牵引力的大小,结合 P=Fv 求出匀加速直线运动的最大速度,再根据速度时 间公式求出匀加速运动的时间. 解答:解:当牵引力与阻力相等时,汽车的速度最大,则 P=fvm, 解得最大速度为: .
4

根据牛顿第二定律得:F﹣f=ma, 4 4 4 解得牵引力为:F=f+ma=1×10 +1×10 ×0.5=1.5×10 N, 则匀加速直线运动的最大速度为:v= 则匀加速直线运动持续的时间为:t= . ,

故答案为:9,12 点评:解决本题的关键知道功率与牵引力的关系,即 P=Fv,知道牵引力等于阻力时,速度最大. 三、计算题(本大题共 5 小题,共 40 分) 16. (6 分)水平抛出的一个石子,经过 0.4s 落到地面,落地时的速度方向跟水平方向的夹角是 53° 2 (sin53°=0.8;cos53°=0.6,g 取 10m/s ) .不计阻力,试求: (1)石子的抛出点距地面的高度; (2)石子抛出的水平初速度. 考点:平抛运动.

专题:平抛运动专题. 分析:平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据时间求出石子 的抛出点距离地面的高度.根据时间求出落地时竖直分速度,结合平行四边形定则求出石子 抛出的初速度. 解答: 解: (1)根据 h= 得, h= =0.8m.

(2)石子落地时竖直分速度 vy=gt=4m/s, 根据 tan53°= ,

解得 v0=3m/s. 答: (1)石子抛出点距离地面的高度为 0.8m; (2)石子抛出的水平初速度为 3m/s. 点评:解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,结合运动学公式灵活求 解. 17. (8 分)如图甲所示,质量为 m=1kg 的物体置于倾角为 α=37°(sin37°=0.6,cos37°=0.8)的固定 且足够长的粗糙斜面上,对物体施以平行于斜面向上的拉力 F,物体运动的 v﹣t 图象如图乙所示, 已知物体与斜面间的动摩擦因数 μ=0.2,g 取 10m/s .求: (1)物体运动的加速度和受到的摩擦力的大小; (2)求拉力 F 的大小.
2

考点:牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系. 专题:牛顿运动定律综合专题. 分析:(1)先据图象求出物体的加速度,再求出摩擦力. (2)利用牛顿第二定律列方程求出拉力. 解答:解: (1)由图象可知,物体运动的加速度大小为:

受到的摩擦力大小为: f=μmgcos37°=1.6N (2)由牛顿运动定律可得: F﹣mgsin30°﹣f=ma 代入数据解得:F=9.6N 答: (1)物体运动的加速度和受到的摩擦力的大小 1.6N; (2)求拉力 F 的大小 9.6N. 点评:先据图象求出加速度,利用摩擦力公式求出摩擦力;灵活应用牛顿第二定律求解是解题的关

键,属于基础题. 18. (8 分)长度为 L 的细线下挂一个质量为 m 的小球,小球半径忽略不计,现用一个水平力 F 拉 小球使悬线偏离竖直方向 θ 角并保持静止状态,如图所示 (1)求拉力 F 的大小; (2)撤掉 F 后,小球从静止开始运动到最低点时的速度为多大?绳子拉力为多少?

考点:共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用. 专题:共点力作用下物体平衡专题. 分析:(1)小球受重力、绳子的拉力和水平力作用处于静止,根据共点力平衡,运用合成法求出拉 力 F 的大小. (2)根据机械能守恒定律求出小球运动到最低点的速度,再根据牛顿第二定律求出绳子的拉 力大小. 解答:解: (1)小球处于静止状态,合外力为零,对其进行受力分析, 如图所示:F=mgtanθ. (2)根据机械能守恒定律: v= 拉力与重力的合力提供向心力:T﹣mg= 则 T=3mg﹣2mgcosθ. 答: (1)拉力 F 的大小为 mgtanθ. (2)小球从静止开始运动到最低点时的速度为 2mgcosθ. ,绳子的拉力为 3mg﹣ ,

点评:解决本题的关键能够正确地受力分析,运用共点力平衡、机械能守恒定律和牛顿第二定律进

行求解. 19. (8 分) 如图所示, 水平传送带向右匀速运动的速度 v﹣2m/s. 一小物块以水平向右的速度 v0=8m/s 2 滑上传送带,已知传送带长 l=10m,物块与传送带间的摩擦因数 μ=0.5,g=10m/s .求物块在传送带 上运动的时间.

考点:牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系. 专题:牛顿运动定律综合专题. 分析:首先明确小物体在传送带上的运动,据位移判断出先减速,再匀速,利用运动学公式求出时 间. 解答:解:物块滑上传送带做匀减速运动,加速度大小为 a,则有:μmg=ma 2 解得:a=5m/s 匀减速运动的时间为: 这一过程的位移为: 接着物块做匀速运动,运动时间为: 物块在传送带上运动的时间为:t=t1+t2=1.2+2=3.2s 答:物块在传送带上运动的时间 3.2s. 点评:据位移关系判断出小物体的运动情况是解题的关键,灵活应用运动学公式求出时间,一定注 意传送带问题的运动情况的判断. 20. (10 分)质量 m=0.1kg 的金属小球从距水平面 h=1.8m 的光滑斜面上由静止开始释放,运动到 A 点时无能量损耗,水平面 AB 粗糙,与半径为 R=0.4m 的光滑的半圆形轨道 BCD 相切于 B 点,其中 2 圆轨道在竖直平面内,D 为轨道的最高点,小球恰能通过最高点 D, (g=10m/s ) .求: (1)小球运动到 A 点的速度大小; (2)小球从 A 点运动到 B 点克服摩擦阻力所做的功.

考点:机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力. 专题:机械能守恒定律应用专题. 分析:(1)根据机械能守恒定律求出小球运动到 A 点的速度. (2)抓住小球恰好能通过最高点,根据牛顿第二定律求出最高点 D 点的速度,对 A 到 D 过 程运用动能定理,求出小球从 A 点运动到 B 点克服摩擦阻力所做的功. 解答: 解: (1)小球运动到 A 点时的速度为 vA,根据机械能守恒定律可得:

解得:

m/s=6m/s,

(2)小球经过 D 点时的速度为 vD,则: 解得: =2m/s.

小球从 A 点运动到 B 点克服摩擦力做功为 Wf, 则有: 代入数据解得:Wf=0.8J 答: (1)小球运动到 A 点的速度大小为 6m/s; (2)小球从 A 点运动到 B 点克服摩擦阻力所做的功为 0.8J. 点评:本题考查了牛顿第二定律、动能定理和机械能守恒的综合运用,难度不大,关键合理地选择 研究的过程,运用动能定理或机械能守恒进行求解.


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