内容正文:
2023-2024学年第二学期高一年级阶段性考试
物理试卷
本试卷满分100分 考试时间75分钟
一、单项选择题共10题,每小题4分,共40分。每题只有一个选项最符合题意
1. 在燃气灶上常安装电子点火器,接通电子线路时产生高电压,通过高压放电的电火花来点燃气体.电子点火器的放电电极应该做成( )
A. 针尖状 B. 圆头状 C. 方形 D. 椭球形
2. 如图为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上位置的示意图,其中冬至时地球离太阳最近。地球公转线速度最大的节气是( )
A. 春分 B. 夏至 C. 秋分 D. 冬至
3. 静电透镜被广泛应用于电子器件中,如图所示,阴极射线示波管的聚焦电场由四个电极构成,其中实线为电场线,虚线为等差等势线,z轴为该电场的中心轴线,一电子从其左侧进入聚焦电场,为其轨迹上的三点。电子从P点运动到R点的过程中,则( )
A. P点电势高于R点 B. Q点的电场强度小于R点的电场强度
C. 电子在Q点的动能小于在R点的动能 D. 从P至R的运动过程中,电子的电势能先减小后增大
4. 如图所示,将一锥形导体放入电荷量为Q的负点电荷电场中,导体内有A、B两点,A点到电荷的距离为d,则( )
A. A点电场强度比B点大
B. 锥形导体右端带负电
C. 导体表面的感应电荷在A点产生的电场强度大小为
D. 图中所示两条实线1和2能正确表示锥形导体周围的电场线
5. 图甲直流恒压电源的电压,充电前电容器带电量为零。先使S与“1”端相连,电源向电容器充电。充电结束后,使S与“2”端相连,直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示。则( )
A. 在电容器充电与放电过程中,通过电阻的电流方向相同
B. 乙图中阴影部分面积=
C. 由甲、乙两图可判断阻值
D. 已知,则该电容器的电容值约为1.5F
6. “日心说”以太阳为参考系,金星和地球运动的轨迹可以视为共面的同心圆;“地心说”以地球为参考系,金星的运动轨迹(实线)和太阳的运动轨迹(虚线)如图所示。观测得每隔1.6年金星离地球最近一次,则( )
A. 金星绕太阳转动线速度小于地球绕太阳的线速度
B. 在16年内太阳、地球、金星有20次在一条直线上
C. 地球和金星绕太阳公转的周期之比为8:13
D. 地球和金星绕太阳公转的半径之比为
7. 如图甲所示,计算机键盘为电容式传感器,每个键下面由相互平行、间距为d的活动金属片和固定金属片组成,两金属片间有空气间隙,两金属片组成一个平行板电容器,如图乙所示。其内部电路如图丙所示,已知只有当该键的电容改变量大于或等于原电容的40%时,传感器才有感应,则下列说法正确的是( )
A. 按键的过程中,电容器的电容减小
B. 按键的过程中,电容器的电量减小
C. 按键的过程中,图丙中电流方向从a流向b
D. 欲使传感器有感应,按键需至少按下
8. 如图甲所示,水平地面上固定一足够长竖直光滑杆,轻弹簧套在杆上且下端固定,上端与一套在杆上的小物块接触但不拴接,轻弹簧劲度系数k=200N/m。将小物块向下压缩弹簧至离地高度h=0.1m处,由静止释放小物块,上升过程中小物块的机械能E和位移x之间的关系如图乙所示,图像中x≥0.2m部分为直线。以地面为零势能面,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,则( )
A. 小物块质量m=0.5kg B. 物块上升0.1m后,与弹簧分离
C. 物块上升后,距地面的最大高度为0.5m D. 小物块整个运动过程中,机械能守恒
9. 已知均匀带电球壳内部电场强度处处为零。如图所示,O为均匀带正电半球壳的球心,P为与半球截面相平行截面的圆心,Q为半球截面上的点,则( )
A. P点的电场强度为零 B. P点的电场强度方向向右
C. O、Q两点电势相等 D. O点电势比P点高
10. 收割、脱粒后的玉米粒用如图甲所示的装置传送,传送带高度为,倾角,并以速度顺时针转动。如图乙所示,将收割晒干的玉米投入脱粒机后,每秒从传送带底部向其输送的玉米粒,玉米粒刚落到传送带上的速度为零,传送带将玉米粒送到顶端飞出,玉米粒与传送带间的动摩擦因数。重力加速度,传送带轮直径大小可忽略,不计风力、空气阻力和玉米粒之间的相互作用力,则( )
A. 玉米粒从落到传送带上开始,运动到与传送带速度相等需1.25s
B. 玉米粒从传送带顶端飞出后还能上升高度1.8m
C. 玉米粒在传送带上加速过程中,与传送带的相对位移2.5m
D. 传送带电动机因输送玉米粒而增加的功率是117W
二、非选择题:共5题,共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置。
主要实验步骤如下:
①按图甲安装实验器材:质量为m的重物用轻绳挂在动滑轮上,其下端与纸带相连;轻绳左端与固定于天花板的力传感器相连,可以测量绳上的拉力大小,右端跨过定滑轮与质量为M的钩码连接;
②接通打点计时器的电源,释放钩码,带动重物上升,在纸带上打出一系列点,记录此时传感器的读数F;
③改变钩码的质量,多次重复实验步骤②。
(1)已知打点计时器的打点周期为0.02s,某次实验所得纸带如图乙所示,M、P和P、N间各有4个点未标出,则重物在P点的速度大小为_______(结果保留两位有效数字)。
(2)甲同学在不考虑动滑轮质量的情况下,想利用该装置验证机械能守恒定律,设OP的长度为L,请写出验证机械能守恒的表达式______________________(用m,M,L,v,g表示);实验发现,系统增加动能总小于减少重力势能,其可能原因是_______________________。(只要写出一条即可)
(3)乙同学想测量动滑轮的质量和当地重力加速度大小,实验得到重物的加速度大小a与力传感器示数F的关系如图丙所示,图像的斜率为k、纵截距为,则动滑轮的质量________,重力加速度大小为________。(本问结果均用k、b、m表示)
12. 我国计划在2030年前实现载人登月,并探索建造月球科研试验站。假设飞船到达月球前,在月球引力作用下,绕月球做匀速圆周运动,其轨道半径为2倍月球半径,周期为T。已知月球质量分布均匀,月球半径为R,引力常量为G,忽略月球自转。求:
(1)月球的质量;
(2)月球的第一宇宙速度。
13. 如图所示,为等边三角形,电荷量为的点电荷固定在点。先将一电荷量也为的点电荷从无穷远处(电势为0)移到点,此过程中,电场力做功为。
(1)移入之前,点的电势?
(2)再将一电荷量为的点电荷从无穷远处移到点后,系统具有的电势能?
14. 如图甲所示,竖直固定轨道由两个倾斜直管道Ⅰ和Ⅱ,水平轨道以及半径R=0.3m的竖直螺旋圆轨道组成,不计螺旋圆轨道间隙距离,铁链可以通过圆轨道,继续向右运动,如图乙所示,轨道转折处皆平滑连接,管道Ⅰ与水平向成37°角,管道Ⅱ与竖直向成37°角,管道内径略大于铁链直径。一根长度L=2.1m的铁链在外力作用下静止在管道Ⅰ上,右端与A平齐,水平轨道BC长度大于L。现由静止释放铁链,不计一切阻力,重力加速度为g=10m/s2。求:
(1)若管道Ⅱ足够长,当有一半铁链从管道Ⅰ滑入管道Ⅱ中时,铁链的加速度大小;
(2)若管道Ⅱ的高度h=3m,铁链全部滑入水平轨道上时的速度大小;
(3)若管道Ⅱ的高度,铁链全部离开管道Ⅱ后的最小速度大小。(取)
15. 如图所示,在粗糙绝缘水平面上放置一个质量为0.1kg的均匀带电板B,板长为0.8m,带电量为0.01C。板的右侧存在竖直向下的匀强电场,质量为0.2kg的绝缘小滑块A以2m/s的速度从左侧滑上带电板,并在水平外力的作用下保持匀速直线运动。当带电板全部进入电场时,带电板速度恰为2m/s,同时撤去外力。已知小滑块与带电板间动摩擦因数,带电板与水平面间动摩擦因数。整个运动过程中带电板电量和电荷分布不变,滑块始终不带电,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2。则:
(1)水平外力大小;
(2)电场强度大小;
(3)带电板从开始运动到停止的过程中位移大小;
(4)某同学在计算带电板进入电场时间时,根据,,请问该同学的做法是否正确?若正确,说明理由;若不正确,请分析判断进入电场时间与0.8s的大小关系。
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2023-2024学年第二学期高一年级阶段性考试
物理试卷
本试卷满分100分 考试时间75分钟
一、单项选择题共10题,每小题4分,共40分。每题只有一个选项最符合题意
1. 在燃气灶上常安装电子点火器,接通电子线路时产生高电压,通过高压放电的电火花来点燃气体.电子点火器的放电电极应该做成( )
A. 针尖状 B. 圆头状 C. 方形 D. 椭球形
【答案】A
【解析】
【详解】尖端电荷容易聚集,电子点火器需瞬间高压放电,需要高电荷密度区。故安装的电子点火器往往把放电电极做成针形。
故选A。
2. 如图为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上位置的示意图,其中冬至时地球离太阳最近。地球公转线速度最大的节气是( )
A. 春分 B. 夏至 C. 秋分 D. 冬至
【答案】D
【解析】
【详解】根据开普勒第二定律,地球在近日点运动速度最大,故地球公转线速度最大的节气是冬至。
故选D。
3. 静电透镜被广泛应用于电子器件中,如图所示,阴极射线示波管的聚焦电场由四个电极构成,其中实线为电场线,虚线为等差等势线,z轴为该电场的中心轴线,一电子从其左侧进入聚焦电场,为其轨迹上的三点。电子从P点运动到R点的过程中,则( )
A. P点的电势高于R点 B. Q点的电场强度小于R点的电场强度
C. 电子在Q点的动能小于在R点的动能 D. 从P至R的运动过程中,电子的电势能先减小后增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.沿电场线电势逐渐降低,可知 P点的电势低于R点,选项A错误;
B.因Q点电场线较R点密集,可知 Q点的电场强度大于R点的电场强度,选项B错误;
C.因R点电势高于Q点,则电子在R点的电势能小于在Q点的电势能,因电子的电势能和动能之和守恒,可知电子在Q点的动能小于在R点的动能,选项C正确;
D.从P至R电势一直升高,则电子的运动过程中,电子的电势能一直减小,选项D错误。
故选C。
4. 如图所示,将一锥形导体放入电荷量为Q的负点电荷电场中,导体内有A、B两点,A点到电荷的距离为d,则( )
A. A点电场强度比B点大
B. 锥形导体右端带负电
C. 导体表面的感应电荷在A点产生的电场强度大小为
D. 图中所示两条实线1和2能正确表示锥形导体周围的电场线
【答案】C
【解析】
【详解】A.达到静电平衡时,导体内部各点场强均为零,可知A点的电场强度等于B点的电场强度,A错误;
B.根据静电感应的原理可知,锥形导体的右端应感应异种电荷,故带正电,B错误;
C.根据静电平衡可知,导体内部合场强为零,则有
方向由A指向点电荷,故感应电荷在A点产生的场强大小与点电荷在A点形成的电场强度大小相等,方向相反,即
C正确;
D.导体表面为等势面,而电场线垂直于等势面,而沿电场线的方向电势降低,即按电场线A点电势高于B点电势,因此图中所示两条实线1和2来表示锥形导体周围的电场线肯定是错误的,D错误。
故选C。
5. 图甲直流恒压电源的电压,充电前电容器带电量为零。先使S与“1”端相连,电源向电容器充电。充电结束后,使S与“2”端相连,直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示。则( )
A. 在电容器充电与放电过程中,通过电阻的电流方向相同
B. 乙图中阴影部分的面积=
C. 由甲、乙两图可判断阻值
D. 已知,则该电容器的电容值约为1.5F
【答案】B
【解析】
【详解】A.电容器充电时通过电阻R0的电流方向向左,放电过程通过R0的电流方向向右,则在电容器充电与放电过程中,通过电阻的电流方向相反,选项A错误;
B.乙图中阴影部分的面积S1等于电容器充电结束后电容器的带电量,S2等于电容器放电时的放电量,则两者应该相等,即=,选项B正确;
C.因电容器放电时间较长,可知
即可判断阻值
选项C错误;
D.已知,则该电容器带电量为,可得电容值约为
选项D错误。
故选B。
6. “日心说”以太阳为参考系,金星和地球运动的轨迹可以视为共面的同心圆;“地心说”以地球为参考系,金星的运动轨迹(实线)和太阳的运动轨迹(虚线)如图所示。观测得每隔1.6年金星离地球最近一次,则( )
A. 金星绕太阳转动的线速度小于地球绕太阳的线速度
B. 在16年内太阳、地球、金星有20次在一条直线上
C. 地球和金星绕太阳公转的周期之比为8:13
D. 地球和金星绕太阳公转的半径之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据题意由图可知,金星绕太阳的轨道半径比地球较小,根据
可得
金星绕太阳转动的线速度大于地球绕太阳的线速度,选项A错误;
B.由于每隔1.6年金星离地球最近一次,即每隔1.6年金星比地球多转1圈,则每隔16年金星比地球多转10圈,即每隔0.8年太阳、地球、金星在一条直线上,则在16年内太阳、地球、金星有20次在一条直线上,故B正确;
CD.设金星的公转周期为T1,地球的公转周期为T2,则有
又有t=1.6年,T2=1年,解得
T2:T1=13:8
选项C错误;
D.行星围绕太阳做匀速圆周运动,根据开普勒第三定律
即
故D错误。
故选B。
7. 如图甲所示,计算机键盘为电容式传感器,每个键下面由相互平行、间距为d的活动金属片和固定金属片组成,两金属片间有空气间隙,两金属片组成一个平行板电容器,如图乙所示。其内部电路如图丙所示,已知只有当该键的电容改变量大于或等于原电容的40%时,传感器才有感应,则下列说法正确的是( )
A. 按键的过程中,电容器的电容减小
B. 按键的过程中,电容器的电量减小
C. 按键的过程中,图丙中电流方向从a流向b
D. 欲使传感器有感应,按键需至少按下
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据电容计算公式得,按键过程中,d减小,C增大,故A错误;
BC.因C增大,U不变,根据得Q增大,电容器充电,电流方向从b流向a,故BC错误;
D.按键过程,正对面积,介电常数不变,间距d减小,令按键至少按下距离为传感器会响应,则有
联立解得
故D正确
故选D。
8. 如图甲所示,水平地面上固定一足够长竖直光滑杆,轻弹簧套在杆上且下端固定,上端与一套在杆上的小物块接触但不拴接,轻弹簧劲度系数k=200N/m。将小物块向下压缩弹簧至离地高度h=0.1m处,由静止释放小物块,上升过程中小物块的机械能E和位移x之间的关系如图乙所示,图像中x≥0.2m部分为直线。以地面为零势能面,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,则( )
A. 小物块质量m=0.5kg B. 物块上升0.1m后,与弹簧分离
C. 物块上升后,距地面的最大高度为0.5m D. 小物块整个运动过程中,机械能守恒
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图乙所示可知,小物块初始位置的机械能即重力势能
EP0=mgh=1J
代入数据解得小物块的质量
m=1kg
故A错误;
B.由图可知,物块上升0.2m后,与弹簧分离,选项B错误;
C.由图像可知,开始时弹簧被压缩
由能量关系可知
解得
则物块上升后,距地面的最大高度为0.5m,选项C正确;
D.小物块在开始阶段,弹力对物块做正功,则机械能增加,离开弹簧后机械能守恒,选项D错误。
故选C。
9. 已知均匀带电球壳内部的电场强度处处为零。如图所示,O为均匀带正电半球壳的球心,P为与半球截面相平行截面的圆心,Q为半球截面上的点,则( )
A. P点的电场强度为零 B. P点的电场强度方向向右
C. O、Q两点电势相等 D. O点电势比P点高
【答案】C
【解析】
【详解】AB.将另一个均匀带等量正电半球面与该半球面组成一个球面,两个半球面在P点的电场强度等于零,则右半球面在P点的电场强度大小不为零,方向向左,故AB错误;
C.整个OQ所在的平面,电场线方向与其垂直,故为等势面,因此O、Q两点电势相等,故C正确;
D.因为 P点的电场强度方向向左,所以PO连线上各点电场强度向左,则O点电势比P点低,D错误。
故选C。
10. 收割、脱粒后的玉米粒用如图甲所示的装置传送,传送带高度为,倾角,并以速度顺时针转动。如图乙所示,将收割晒干的玉米投入脱粒机后,每秒从传送带底部向其输送的玉米粒,玉米粒刚落到传送带上的速度为零,传送带将玉米粒送到顶端飞出,玉米粒与传送带间的动摩擦因数。重力加速度,传送带轮直径大小可忽略,不计风力、空气阻力和玉米粒之间的相互作用力,则( )
A. 玉米粒从落到传送带上开始,运动到与传送带速度相等需1.25s
B. 玉米粒从传送带顶端飞出后还能上升高度1.8m
C. 玉米粒在传送带上加速过程中,与传送带的相对位移2.5m
D. 传送带电动机因输送玉米粒而增加的功率是117W
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据牛顿第二定律
解得
玉米粒从落到传送带开始,运动到与传送带速度相等时前进的位移是
运动到与传送带速度相等时所用的时间是
故A错误;
B.离开传送带时,竖直方向的速度为
玉米粒从传送带顶端飞出后还能上升高度
故B错误;
C.由A可知,传送带这个过程走过的位移为
则与传送带的相对位移
故C错误;
D.经过时间,玉米粒动能增加量为
重力势能的增加量为
摩擦产生的热量为
传送带电动机因输送玉米粒而增加的功率是
解得
故D正确。
故选D。
二、非选择题:共5题,共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置。
主要实验步骤如下:
①按图甲安装实验器材:质量为m的重物用轻绳挂在动滑轮上,其下端与纸带相连;轻绳左端与固定于天花板的力传感器相连,可以测量绳上的拉力大小,右端跨过定滑轮与质量为M的钩码连接;
②接通打点计时器的电源,释放钩码,带动重物上升,在纸带上打出一系列点,记录此时传感器的读数F;
③改变钩码的质量,多次重复实验步骤②。
(1)已知打点计时器的打点周期为0.02s,某次实验所得纸带如图乙所示,M、P和P、N间各有4个点未标出,则重物在P点的速度大小为_______(结果保留两位有效数字)。
(2)甲同学在不考虑动滑轮质量的情况下,想利用该装置验证机械能守恒定律,设OP的长度为L,请写出验证机械能守恒的表达式______________________(用m,M,L,v,g表示);实验发现,系统增加动能总小于减少重力势能,其可能原因是_______________________。(只要写出一条即可)
(3)乙同学想测量动滑轮的质量和当地重力加速度大小,实验得到重物的加速度大小a与力传感器示数F的关系如图丙所示,图像的斜率为k、纵截距为,则动滑轮的质量________,重力加速度大小为________。(本问结果均用k、b、m表示)
【答案】(1)0.44
(2) ①. ②. 克服阻力做功或滑轮有质量
(3) ①. ②. b
【解析】
【小问1详解】
打点周期为0.02s,M、P和P、N间各有4个点未标出,则M、P和P、N间的运动时间为
则重物在P点的速度大小为
【小问2详解】
[1]钩码运动的距离是纸带的2倍,速度也是2倍,对系统列机械能守恒
化简可得
[2]系统增加动能总小于减少重力势能,原因可能是克服阻力做功或滑轮有质量;
【小问3详解】
[1] [2]对重物由牛顿第二定律得
可得
则斜率
纵截距为
解得动滑轮的质量为
重力加速度大小
12. 我国计划在2030年前实现载人登月,并探索建造月球科研试验站。假设飞船到达月球前,在月球引力作用下,绕月球做匀速圆周运动,其轨道半径为2倍月球半径,周期为T。已知月球质量分布均匀,月球半径为R,引力常量为G,忽略月球自转。求:
(1)月球的质量;
(2)月球的第一宇宙速度。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)根据题意,由万有引力提供向心力有
解得月球的质量为
(2)根据题意,由万有引力提供向心力有
月球的第一宇宙速度为
13. 如图所示,为等边三角形,电荷量为的点电荷固定在点。先将一电荷量也为的点电荷从无穷远处(电势为0)移到点,此过程中,电场力做功为。
(1)移入之前,点的电势?
(2)再将一电荷量为的点电荷从无穷远处移到点后,系统具有的电势能?
【答案】(1);(2)-3W
【解析】
【详解】(1)将一电荷量也为的点电荷从无穷远处(电势为0)移到点,此过程中电场力做功为,则
解得C点的电势为
(2)+q移到C点之前电势也为,因将+q移到C点后,B点电势变为,则将一电荷量为的点电荷从无穷远处移到点后,电场力做功为
因电场力做功等遇到电势能的减小,则此时系统具有的电势能
14. 如图甲所示,竖直固定轨道由两个倾斜直管道Ⅰ和Ⅱ,水平轨道以及半径R=0.3m的竖直螺旋圆轨道组成,不计螺旋圆轨道间隙距离,铁链可以通过圆轨道,继续向右运动,如图乙所示,轨道转折处皆平滑连接,管道Ⅰ与水平向成37°角,管道Ⅱ与竖直向成37°角,管道内径略大于铁链直径。一根长度L=2.1m的铁链在外力作用下静止在管道Ⅰ上,右端与A平齐,水平轨道BC长度大于L。现由静止释放铁链,不计一切阻力,重力加速度为g=10m/s2。求:
(1)若管道Ⅱ足够长,当有一半铁链从管道Ⅰ滑入管道Ⅱ中时,铁链的加速度大小;
(2)若管道Ⅱ的高度h=3m,铁链全部滑入水平轨道上时的速度大小;
(3)若管道Ⅱ的高度,铁链全部离开管道Ⅱ后的最小速度大小。(取)
【答案】(1);(2);(3)3m/s
【解析】
【详解】(1)对此状态铁链列牛顿第二定律
解得
(2)已知,,则对铁链全部滑入水平轨道上时列动能定理
解得
(3)布满整个圆轨道时,铁链速度最小
解得
15. 如图所示,在粗糙绝缘水平面上放置一个质量为0.1kg的均匀带电板B,板长为0.8m,带电量为0.01C。板的右侧存在竖直向下的匀强电场,质量为0.2kg的绝缘小滑块A以2m/s的速度从左侧滑上带电板,并在水平外力的作用下保持匀速直线运动。当带电板全部进入电场时,带电板速度恰为2m/s,同时撤去外力。已知小滑块与带电板间动摩擦因数,带电板与水平面间动摩擦因数。整个运动过程中带电板电量和电荷分布不变,滑块始终不带电,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2。则:
(1)水平外力大小;
(2)电场强度大小;
(3)带电板从开始运动到停止过程中位移大小;
(4)某同学在计算带电板进入电场的时间时,根据,,请问该同学的做法是否正确?若正确,说明理由;若不正确,请分析判断进入电场时间与0.8s的大小关系。
【答案】(1)0.8N;(2)500V/m;(3)1.55m;(4)不正确,加速度随时间减小的越来越快,小于0.8s
【解析】
【详解】(1)小滑块A匀速运动,根据平衡条件可得
解得
(2)对B,根据动能定理有
其中
解得
(3)在电场中,对AB,根据牛顿第二定律
解得
根据动力学公式
带电板从开始运动到停止的过程中位移大小为
(4)该同学的做法不正确,带电板进入电场的过程不是匀变速直线运动,不能根据求解平均加速度,带电板进入电场的过程做加速度减小的加速运动,则平均加速度大于,根据可知,电场时间小于0.8s。
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