2024屆河北省高三年級上冊大數(shù)據(jù)應(yīng)用調(diào)研聯(lián)合測評(四)物理試題(含答案解析)_第1頁
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文檔簡介

2024屆河北省高三上學(xué)期大數(shù)據(jù)應(yīng)用調(diào)研聯(lián)合測評(四)物

理試題

學(xué)校:姓名:班級:考號:

一、單選題

1.2023年4月12日,中國“人造太陽”全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)創(chuàng)下

新紀(jì)錄,實現(xiàn)403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運行,為可控核聚變的最終實現(xiàn)又向

前邁出了重要的一步。笊氤核聚變的核反應(yīng)方程為;H+;H-;He+X,已知笊核、M

核、a粒子和X的質(zhì)量分別為加八m2、m3、nu,c為真空中的光速,貝!]()

A.核反應(yīng)方程中X為質(zhì)子

B.核反應(yīng)方程中X為電子

C.笊笳核聚變釋放的能量(加|+加3-加2-加4)。2

D.笊氤核聚變釋放的能量(外+%-加3-加4)/

2.彩虹是雨后太陽光射入空氣中的水滴先折射,然后在水滴的背面發(fā)生反射,最后離

開水滴時再次折射形成。如圖所示,一束太陽光從左側(cè)射入球形水滴,a、b是其中的

兩條出射光線,關(guān)于。光和b光的說法中,正確的是()

A.在真空中傳播時,。光的波長更長

B.在水滴中,。光的傳播速度小

C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉,b光的相鄰條紋間距小

D.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時,6光的臨界角小

3.2019年1月2日,復(fù)興號動車在世界上首次實現(xiàn)速度350km/h自動駕駛功能,成為

我國高鐵自主創(chuàng)新的又一重大標(biāo)志性成果。一動車由靜止在恒定牽引力/作用下在平直

軌道上運動,受到的空氣阻力大小與其運動速度大小的平方成正比,所受其他阻力恒定。

動車的速度大小為v,加速度大小為。,位移大小為x,動能為反,運動時間為則下

列關(guān)系圖像,可能正確的是()

試卷第1頁,共8頁

4.如圖所示,輕桿04與輕桿通過光滑銳鏈安裝在豎直墻面上,另一端通過錢鏈連

接于。點?,F(xiàn)將一個質(zhì)量為m的物塊通過輕繩懸掛于0點保持靜止,較鏈質(zhì)量忽略不

97

計,已知/、2兩點間的距離為乙輕桿04與輕桿02長分別為正工、—重力加

速度為g,貝1J()

A.豎直墻對/、8兩點錢鏈的作用力方向垂直墻面向右

B.豎直墻對工、2兩點錢鏈的作用力方向斜向上

9

C.輕桿。/對。點錢鏈的作用力大小為正加g

D.輕桿08對。點較鏈的作用力大小為5mg

5.如圖甲所示,轆物是古代民間提水設(shè)施,由卷筒、支架、井繩、水斗等部分構(gòu)成。

圖乙為提水設(shè)施工作原理簡化圖,卷筒半徑為尺,某次從深井中汲取質(zhì)量為加的水,并

提升至高出水面〃處的井口,假定出水面到井口轉(zhuǎn)筒以角速度。勻速轉(zhuǎn)動,水斗出水面

立即獲得相同的速度并勻速運動到井口,則此過程中轆物對水斗中的水做功的平均功率

為()

試卷第2頁,共8頁

mR①Q(mào)gH加①2)mRa)(2g+外蘇)

2HH

mR2a>(g+2RG)2)mR20(g+7?。2)

2HH

6.如圖所示,邊長為a的等邊“3C位于豎直平面內(nèi),5C邊水平,頂點4在5C邊上

方,電荷量分別為公q、三個帶正電的點電荷分別固定在三角形的/、B、C

三個頂點上。已知靜電力常量為左,則8c邊中點。處的電場強度大小為()

7.《天問》是中國浪漫主義詩人屈原創(chuàng)作的一首長詩,全詩問天問地問自然,表現(xiàn)了屈

原對傳統(tǒng)的質(zhì)疑和對真理的探索精神。我國探測飛船天間一號成功發(fā)射飛向火星,屈原

的“天問,,夢想成為現(xiàn)實,也標(biāo)志著我國深空探測邁向一個新臺階。假設(shè)天間一號繞火星

做勻速圓周運動,軌道半徑為,。已知火星的半徑為R,火星表面的重力加速度為g,

引力常量為G,天間一號的質(zhì)量為灰。根據(jù)以上信息可求出()

A.天間一號繞火星運行的速度為廠提B.天間一號繞火星運行的周期為2肛匚

\gR

c.火星的第一宇宙速度為7FD.火星的平均密度為福

二、多選題

8.如圖甲所示,“球鼻艄”是位于遠洋輪船船頭水面下方的裝置,當(dāng)輪船以設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)

速度航行時,球鼻腦和船首均可推起水波。一水波可視為簡諧橫波,在仁1s時的波形

如圖乙所示,傳播速度為4m/s,貝!I()

試卷第3頁,共8頁

A.該水波的周期為4s

B.該水波的周期為8s

TT

C.坐標(biāo)原點O處質(zhì)點的振動方程可能是了=-2.0cos5?m

D.坐標(biāo)原點。處質(zhì)點的振動方程可能是yuZ.Ocos^Zm

9.如圖所示為一交流發(fā)電機模型,發(fā)電機線圈面積5=四1112,匝數(shù)為N=100匝,內(nèi)

71

阻不計,繞垂直磁場的軸。。勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速為〃=100r/s,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為

S=^To理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為4:%=上4。在用戶部分電路中電表均為

理想電表,定值電阻R/=5。、7?2=10Q,貝I]()

B.電流表的示數(shù)為16A

C.發(fā)電機的輸出功率為1920W

D.從圖示位置開始計時,線圈產(chǎn)生的電動勢瞬時值表達式為e=20Csin200RV

10.如圖所示,足夠長的。型光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成。角,其中aW與尸0平行

且間距為力導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直,導(dǎo)軌底端接定值電阻心導(dǎo)

軌電阻不計,現(xiàn)質(zhì)量為加的金屬桿仍以初速度V。沿導(dǎo)軌向上開始運動,并與兩導(dǎo)軌始

終保持垂直且接觸良好,桿仍接入電路的電阻為r,重力加速度大小為g。則()

試卷第4頁,共8頁

Q

A.若桿仍運動距離為工時速度恰好減為0,該過程桿成運動時間為

22

mvQ(R+r)-BdL

(R+r)mgsin0

B.若桿/運動距離為乙時速度恰好減為0,該過程桿仍平均速度">々

C.若桿成經(jīng)時間,速度恰好減為0,該過程通過桿成的電荷量為篝5

Bd(R+r)

D.若桿仍經(jīng)時間,速度恰好減為0,該過程桿必運動的距離為

(mv0-mgtsin8)(R+r)

B2d2

三、實驗題

11.某實驗小組做探究影響向心力大小因素的實驗:

(1)方案一:用如圖甲所示的裝置,已知小球在擋板N、8、C處做圓周運動的軌跡半

徑之比為1:2:1,變速塔輪自上而下按如圖乙所示三種組合方式,左右每層半徑之比由

上至下分別為1:1、2:1和3:1。回答以下問題:

/標(biāo)尺、

長槽短槽

手柄

①本實驗所采用的實驗探究方法與下列哪些實驗是相同的:

A.探究平拋運動的特點

B.探究影響導(dǎo)體電阻的因素

C.探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律

D.探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系

②在某次實驗中,把兩個質(zhì)量相等的鋼球放在2、C位置,探究向心力的大小與半徑的

試卷第5頁,共8頁

關(guān)系,則需要將傳動皮帶調(diào)至第層塔輪(填“一”“二”或"三”)。

(2)方案二:如圖丙所示裝置,裝置中豎直轉(zhuǎn)軸固定在電動機的轉(zhuǎn)軸上(未畫出),光

滑的水平直桿固定在豎直轉(zhuǎn)軸上,能隨豎直轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動。水平直桿的左端套上滑塊P,

用細(xì)線將滑塊P與固定在豎直轉(zhuǎn)軸上的力傳感器連接,細(xì)線處于水平伸直狀態(tài),當(dāng)滑塊

隨水平直桿一起勻速轉(zhuǎn)動時,細(xì)線拉力的大小可以通過力傳感器測得。水平直桿的右端

最邊緣安裝了寬度為d的擋光條,擋光條到豎直轉(zhuǎn)軸的距離為乙光電門可以測出擋光

條經(jīng)過光電門所用的時間(擋光時間)?;瑝KP與豎直轉(zhuǎn)軸間的距離可調(diào)?;卮鹨韵聠?/p>

題:

①若某次實驗中測得擋光條的擋光時間為加,則滑塊P的角速度表達式為

co=;

②實驗小組保持滑塊P質(zhì)量和運動半徑r不變,探究向心力尸與角速度。的關(guān)系,作出

足產(chǎn)圖線如圖丁所示,若滑塊P運動半徑『0.3m,細(xì)線的質(zhì)量和滑塊與桿的摩擦可忽

略,由F-m2圖線可得滑塊P質(zhì)量m=kg(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

12.某同學(xué)為了測量兩節(jié)干電池組成的電池組的電動勢和內(nèi)阻(內(nèi)阻約為1O),設(shè)計了

如圖甲所示的電路。

除電池、開關(guān)、導(dǎo)線外,可供使用的器材還有:

A.電壓表V(量程3V或15V)

B.電流表A(量程0.6A或3A)

試卷第6頁,共8頁

C.定值電阻Ro(阻值0.5。)

D.滑動變阻器火(阻值范圍0?50。)

(1)根據(jù)所提供的實驗器材,實驗時電壓表應(yīng)選擇量程(填“3V”或“15V”),

電流表應(yīng)選擇___________量程(填“0.6A”或“3A”)。

(2)利用實驗測得的實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上繪制出S/圖像如圖乙所示,則該電池組的

電動勢E=V,內(nèi)電阻r=Q(結(jié)果保留2位小數(shù))。

(3)從實驗設(shè)計原理來看,該電池組電動勢的測量值___________(填“大于”“小于”或

“等于")真實值,內(nèi)電阻的測量值___________(填“大于”“小于”或“等于")真實值。

四、解答題

13.如圖所示,豎直放置在水平桌面上的左右兩汽缸粗細(xì)均勻,內(nèi)壁光滑,橫截面的直

徑分別為42d,由體積可忽略的細(xì)管在底部連通。兩汽缸與外界導(dǎo)熱良好,各有一輕

質(zhì)活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉,左側(cè)汽缸底部與活塞用一輕質(zhì)細(xì)彈簧相連。初始溫

度為乃時,兩汽缸內(nèi)封閉氣柱的高度均為",彈簧長度恰好為原長。環(huán)境溫度升高后,

左右側(cè)活塞高度差變?yōu)?X。已知大氣壓強為口,彈簧始終在彈性限度內(nèi)。

(1)求汽缸內(nèi)氣體的溫度7;

(2)若汽缸內(nèi)氣體溫度保持7不變,右側(cè)活塞在外力作用下恢復(fù)到原來位置,左側(cè)活

14.如圖所示坐標(biāo)系處在豎直平面內(nèi),在第一象限內(nèi)存在水平向右的勻強電場,在

第二、三象限內(nèi)存在豎直向上的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場,兩個區(qū)域的電場

強度大小相等。一質(zhì)量為加、電荷量為qS>0)的帶電小球以初速度vo沿與x軸負(fù)方

向成Q45。的方向從M點進入第一象限,在第一象限內(nèi)做直線運動,經(jīng)過y軸上/點時

的速度為?。經(jīng)歷一段時間后,小球經(jīng)x軸上的N點(圖中未畫出)進入第三象限,

速度方向與x軸正方向成£=60。角。小球進入第三象限后從y軸尸點(圖中未畫出)射

出,重力加速度為g,求:

(1)勻強電場的電場強度的大小及M點到坐標(biāo)原點。的距離;

試卷第7頁,共8頁

(2)勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大?。?/p>

(3)判斷帶電小球從P點進入第四象限能否回到x軸。

15.如圖所示為某游戲裝置的簡化模型圖,該裝置由弧形軌道/8、半徑尺=0.08m的豎

直圓軌道、水平軌道以入水平傳送帶和足夠長的水平地面組成,除地面外剩余各

部分平滑連接,圓軌道最低點2處的入、出口稍錯開。一質(zhì)量網(wǎng)=1kg的滑塊P從/2

軌道上由靜止釋放,通過弧形軌道后與質(zhì)量丐=2kg的滑塊Q相遇時發(fā)生對心彈性碰

撞。碰后滑塊P恰好能再次通過弧形軌道最高點C,滑塊Q滑上以速度v=2m/s順時針

勻速轉(zhuǎn)動的水平傳送帶,與傳送帶間動摩擦因數(shù)為〃=025,其他摩擦均不計。忽略傳

送帶轉(zhuǎn)輪半徑,傳送帶右端£點距水平地面的高度〃=0.45m,滑塊Q落地點距傳送帶

右端的水平距離為0.9m。重力加速度g取lOm/s?。求:

(1)滑塊Q離開傳送帶時的速度大??;

(2)滑塊P靜止釋放處距水平軌道8。的高度;

(3)傳送帶的速度在2m/s至U5m/s范圍內(nèi)可調(diào)節(jié),滑塊Q落地點距傳送帶右端的水平

試卷第8頁,共8頁

參考答案:

1.D

【詳解】AB.根據(jù)核反應(yīng)中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒,可得X的電荷數(shù)為0,質(zhì)量數(shù)為1,

可知X為中子。故AB錯誤;

CD.根據(jù)質(zhì)能方程可知,笊氤核聚變釋放的能量為

22

AE=\mc=(加1+m2-m3-w4)c

故C錯誤;D正確。

故選D。

2.B

【詳解】A.0、6兩條出射光線均在水滴表面發(fā)生折射現(xiàn)象,入射角相同,a光的折射角小

于b光的折射角,由折射定律

sinz

n=———

sinr

可知折射率

因為折射率大的光的頻率高,所以頻率有

f>fb

根據(jù)C=力/得在真空中傳播時,a、6波長的關(guān)系為

故A錯誤;

B.根據(jù)折射定律〃=£得

V

C

v=—

n

所以兩束光在水滴中的傳播速度關(guān)系為

Va<Vb

故B正確;

C.根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式以=:2知,b光的相鄰條紋間距大,故C錯誤;

a

D.根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC=,可知,6光的臨界角大于。光的臨界角,故D錯誤。

n

故選B。

答案第1頁,共13頁

3.C

【詳解】AC.設(shè)動車受到的空氣阻力大小與其運動速度大小之比為公其他阻力為人對動

車進行受力分析,可得

F^=F-f-kv2

由牛頓第二定律,可得

F合=ma

解得

F-fk2

a=--------v

mm

故。與V2成線性關(guān)系;隨著動車啟動,速度變大,加速度a減小,v-f圖像的斜率為加速度

a,故A錯誤,C正確;

B.x-f圖像的斜率為瞬時速度,因為動車剛啟動時,加速運動,故B錯誤;

D.對動車受力分析

F『F-f-H

由動量定理可得

(F-f-kv°)t=M=P-。

則動車的動能為

隨著動車啟動,線時間t不成線性關(guān)系,故D錯誤。

故選C。

4.C

【詳解】AB.對輕桿。/、及重物所組成的系統(tǒng)進行受力分析可知,該系統(tǒng)受到三個外

力,分別是豎直墻對/、8兩點錢鏈的作用及重物重力,由三力平衡可知豎直墻對/、B兩

點錢鏈的總作用力方向豎直向上,大小等于機g,故AB錯誤;

CD.以錢鏈。為研究對象,受到三個力的作用處于平衡,構(gòu)成力的矢量三角形,與幾何三

角形。相似,如圖所示

答案第2頁,共13頁

mg_NA_NB

1010

解得

97

NA=~m&,NB=—mg

故C正確,D錯誤。

故選C。

5.A

【詳解】水上升的速度為

v=Reo

水提升到井口對水做功為

W?17TTm斤)

W=mgH+—mv=mgH-\---------

所用時間為

HH

t=——二——

vReo

平均功率為

P=匕

t

聯(lián)立解得,此過程中轆輪對水斗中的水做功的平均功率為

__mR①(2gH+店02)

r=-------------------------

2H

故選Ao

答案第3頁,共13頁

6.A

【詳解】三個點電荷在。點產(chǎn)生的電場強度方向如圖所示

A

E4=k—^=^

(asin600)3a2

EE1強

3-V3_

7^,4(3-6)初

=K-------------=-------------------

所以。處的電場強度大小為

號=西+(七一紜)2=當(dāng)

3a

故選Ao

7.D

【詳解】A.依題意,天問一號繞火星做勻速圓周運動,萬有引力提供向心力,有

GMmv2

——--=m——

rr

GMm

—^=ms

故A錯誤;

答案第4頁,共13頁

B.同理,可得

GMm4/

——--=m——r

2

丫?T

解得

RU

故B錯誤;

C.火星的第一宇宙速度滿足

GMmV.2

———=m—

R2R

解得

故C錯誤;

D.火星的平均密度為

MM

p=

/LN

3

聯(lián)立,解得

「3g

P---------

4兀GR

故D正確。

故選D。

8.ACD

【詳解】AB.由圖可知,水波的波長為

2=16m

則水波的周期為

e%16,

T=—=—s=4s

v4

故A正確,B錯誤;

CD.若波沿x軸正方向傳播,,=0時坐標(biāo)原點。處質(zhì)點位于波峰位置,其振動方程為

2471

y=Acos——t=2.0cos—tm

T2

若波沿X軸負(fù)方向傳播,f=0時坐標(biāo)原點。處質(zhì)點位于波谷位置,其振動方程為

答案第5頁,共13頁

y=-Acos——t=-2.0cosTm

T2

故CD正確。

故選ACD。

9.AC

【詳解】A.發(fā)電機線圈產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為

Em=NBSco

又因為

co=2兀n=200^rad/s

聯(lián)立解得

Em=20V2V

則原線圈兩端電壓為

根據(jù)原副線圈電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系

U2n2

解得,電壓表的示數(shù)為

U2=80V

故A正確;

B.電流表的示數(shù)為

人上普A=8

2

R210

故B錯誤;

C.電阻R/的功率為

U2

6=j=1280W

&

電阻比的功率為

U2

巴=」=640W

g

所以發(fā)電機的輸出功率為

答案第6頁,共13頁

p=4+6=1920W

故C正確;

D.圖示位置線圈平面與磁場方向平行,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,則瞬時值的表達式為

e=Emcoscot-20V2cos200R(V)

故D錯誤。

故選ACo

10.AD

【詳解】A.若桿仍運動為£時速度恰好減為0,由動量定理得

.nB2d2M

-mg-----------=nO-mv

R+ro

又因為

L=vt

聯(lián)立可得,該過程桿必運動時間為

mv(R+r)-B2d2L

t-Q

(R+r)mgsin0

故A正確;

B.對仍桿由牛頓第二定律

,cB2d2V

mssmUH---------=ma

R+r

可知桿ab加速度逐漸減小,其v—圖像如圖所示

由圖可知該過程桿ab的平均速度

六為

2

故B錯誤;

CD.若桿/經(jīng)時間,速度恰好減為0,由動量定理得

-mgsin61-Bldt=0-mv0

其中

答案第7頁,共13頁

_AOBdx

q=It=------=-------

R+rR+r

聯(lián)立可得,該過程通過桿的電荷量為

mv0—mgtsin3

q~Bd

該過程桿ab運動的距離為

(mv0-mgtsin0)(R+r)

B2d2

故C錯誤,D正確。

故選AD?

d

11.BD/DB一----0.30

L-\t

【詳解】(1)①[1]在該實驗中,通過控制質(zhì)量、半徑、角速度中兩個物理量相同,探究向

心力與另外一個物理量之間的關(guān)系,采用的科學(xué)方法是控制變量法。

A.探究平拋運動的特點,例如兩球同時落地,兩球在豎直方向上的運動效果相同,應(yīng)用了

等效思想,故A錯誤;

B.當(dāng)一個物理量與多個物理量相關(guān)時,應(yīng)采用控制變量法,探究該物理量與某一個量的關(guān)

系,在探究影響導(dǎo)體電阻的因素實驗中使用了控制變量法,故B正確;

C.探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律,應(yīng)用了等效替代法,故C錯誤;

D.探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系,應(yīng)用了控制變量法,故D正確。

故選BD-

②[2]在某次實驗中,把兩個質(zhì)量相等的鋼球放在B、C位置,探究向心力的大小與半徑的關(guān)

系,應(yīng)使兩球的角速度相同,則需要將傳動皮帶調(diào)至第一層塔輪。

(2)①[3]擋光條的線速度為

d

V=一

△t

又因為

v=Leo

聯(lián)立解得,滑塊P的角速度表達式為

d

CD=-------

②[4]根據(jù)向心力大小公式

F=mrco1

所以尸-療圖線的斜率為

答案第8頁,共13頁

k=mr=kg?m=0.09kg?m

解得,滑塊p質(zhì)量為

12.3V0.6A3.001.17小于小于

【詳解】(1)[1]由乙圖可知電池組的電動勢大約為3.00V,實驗時電壓表應(yīng)選擇3V量程。

[2]由乙圖可知實驗中,電流的取值范圍為0?0.6A,所以電流表應(yīng)選擇0.6A量程。

(2)[3][4]由乙圖可知

(3)由于電壓表的分流作用,電流表的測量值小于真實值,電源的。,圖像如圖所示

/短

由圖像可知,該電池組電動勢的測量值小于真實值,內(nèi)電阻的測量值小于真實值。

13.(1)9";(2)3兀P/一

532H

【詳解】(1)對左右氣缸內(nèi)封閉的氣體,初狀態(tài)有

末狀態(tài)有

-//=-nd'H

42

由蓋一呂薩克定律可得

7;T

聯(lián)立解得,汽缸內(nèi)氣體的溫度為

(2)若汽缸內(nèi)氣體溫度保持T不變,右側(cè)活塞在外力作用下恢復(fù)到原來位置,左側(cè)活塞上

答案第9頁,共13頁

升;H的高度,對左右氣缸內(nèi)封閉氣體,初狀態(tài)有

夕3=20

3

K=-7id9H

32

末狀態(tài)有

匕=乃曰H+兀隸H+兀勺今7id2H

由玻意耳定律得

。3匕=PK

聯(lián)立可得

9

。4=~P0

O

對左側(cè)氣缸活塞受力分析,由平衡條件

P/曰=0。萬(g)2+F

由胡克定律得

F=kx—

3

即彈簧的勁度系數(shù)為

k3兀Pod。

~32H

14.(1)—;浜;(2)4(£+1)/(3)見解析

q16g3qv0

【詳解】(1)根據(jù)題意,小球由M點運動到/點做勻減速直線運動,且

Eq=mg

a=42g

=2a-MA

OM=MAcos450

聯(lián)立解得

E4

q

OM=^~

16g

答案第10頁,共13頁

(2)由于小球受到向下的重力和向上的電場力相等,所以小球進入第二象限后做勻速圓周

運動,軌跡如圖所示

qvB=m——

r

”=么

2

根據(jù)幾何關(guān)系

0A=OM=/sina+/cos/?

聯(lián)立解得

4(V2+l)mg

3"。

(3)小球進入第四象限做斜上拋運動,則

(?cos45°)22

h-.......=上

2g16g

OP=41r-OA=(9-6拒)說<h

16g

說明小球從尸點進入第四象限能回到x軸。

15.(1)3m/s;(2)1.8m;(3)0.9m4x4宏

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