精品解析:天津市双菱中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题
2025-04-16
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内容正文:
2024-2025学年度第二学期高二第一次阶段性测试(物理)
一、单选题
1. 路面共振破碎机是一种新型路面破碎机械,用于旧水泥路面破碎。破碎机工作锤头由电脑自动调节振动情况,激发锤头下水泥路面局部范围产生共振。若破除旧的混凝土的同时要保护旧路面的地基,为实现这样的目的,破碎机工作锤头的振动应该( )
A. 振动的频率越大,效果越好
B. 振动的振幅越大,效果越好
C. 振动的频率越接近旧路面地基的固有频率,效果越好
D. 振动的频率越接近要破碎的混凝土的固有频率,效果越好
【答案】D
【解析】
【详解】根据共振现象,当驱动力的频率等于物体的固有频率时物体的振幅达到最大值,所以应使破碎机工作的锤头的振动与要破碎的混凝土的固有频率相接近,从而损坏混凝土,效果好,而与地基频率相差较大,可以不损坏路面的地基。
故选D。
2. 一个水平弹簧振子的振动图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 到内,弹簧振子的动能不断增加
B. 该弹簧振子的振动方程为
C. 时,弹簧振子的加速度沿轴负方向
D. 到内,弹簧振子运动的位移为
【答案】B
【解析】
【详解】A.由题图可知,到内,弹簧振子从平衡位置振动到最大位移,则弹簧振子的动能不断减小,故A错误;
B.由题图可知,弹簧振子的振幅为,周期为,则该弹簧振子的振动方程为
故B正确;
C.由题图可知,时,弹簧振子处于平衡位置,弹簧振子的加速度为0,故C错误;
D.由题图可知,到内,弹簧振子运动的位移为
故D错误。
故选B。
3. 图甲为“魔幻飞碟变形球”,用脚将其踩扁,松开脚一段时间后球会弹起。其简化模型如图乙,两物块A、B拴接在轻弹簧两端。通过物块A向下压缩弹簧至某一位置后由静止释放,则物块B会被弹起离开地面,空气阻力和弹簧的质量忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 松开脚,B离开地面前,A、B以及弹簧组成的系统机械能不守恒
B. 松开脚,B离开地面后,A、B以及弹簧组成的系统动量守恒
C. 松开脚,B离开地面之前,地面对B弹力的冲量大于A动量的变化量
D. 从B离开地面到弹簧第一次恢复原长的过程中,A的动量变化量小于B的动量变化量
【答案】C
【解析】
【详解】A.松开脚后,A、B及弹簧组成的系统只有系统内部弹力做功,则系统机械能守恒,故A错误;
B.B离开地面以后,A、B及弹簧组成的系统在竖直方向合力不为0,所以动量不守恒,故B错误;
C.B离开地面之前,对系统A、B及弹簧组成的系统在竖直方向使用动量定理,选取竖直向上为正方向,可得
显然地面对B的冲量,故C正确;
D.从B离开地面到弹簧第一次恢复原长过程中,对A在竖直方向使用动量定理有
对B有
可得A的动量变化量大于B的动量变化量,故D错误。
故选C。
4. 如图所示,光滑绝缘水平面上的虚线区域存在方向竖直向下的匀强磁场,磁场中有一运动的矩形线圈,当线圈运动到右边长与磁场的右边界重合时,用F的外力将线圈匀速拉出匀强磁场。现改变矩形线圈在磁场中运动的初速度,同样当线圈运动到右边长与磁场的右边界重合时,用3F的外力将线圈匀速拉出匀强磁场,下列说法正确的是( )
A. 线圈离开磁场的过程中,感应电流按逆时针方向流动
B. 线圈先后两次离开磁场所用的时间之比为1∶3
C. 两次通过线圈同一截面的感应电荷量之比为3∶1
D. 先后两次线圈中产生的焦耳热之比为1∶3
【答案】D
【解析】
【详解】A.线圈离开磁场的过程中,线圈的磁通量减小,由楞次定律知,感应电流按顺时针方向流动,故A错误;
B.由平衡条件得,
所以
线圈先后两次离开磁场所用的时间之比为
故B错误;
C.由知,先后两次通过线圈同一截面的感应电荷量之比为1∶1,故C错误;
D.由功能关系知,
先后两次线圈中产生的焦耳热之比为
故D正确。
故选D。
5. 如图,2024年珠海航展上,我国女飞行员驾驶直20悬停在空中。已知直20的质量为m,螺旋桨旋转形成的圆面积为S,空气密度为ρ,重力加速度大小为g。则直20悬停时,螺旋桨向下推动空气,空气获得的速度为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】直20悬停时,螺旋桨向下推动空气获得升力,根据平衡条件有
设时间内空气的质量为
对向下推动的空气由动量定理,有
且
联立解得
故选D。
二、多选题
6. 右端带有光滑圆弧轨道质量为M的小车静置于光滑水平面上,如图所示。一质量为m的小球以速度v0水平冲上小车,关于小球此后的运动情况,以下说法正确的是( )
A. 小球可能离开小车水平向右做平抛运动
B. 小球可能从圆弧轨道上端抛出而不再回到小车
C. 小球不可能离开小车水平向左做平抛运动
D. 小球可能离开小车做自由落体运动
【答案】AD
【解析】
【详解】B.小球和车组成的系统在水平方向上动量守恒,如果小球从小车右端离开小车,小球在离开小车之前在水平方向上速度始终相等,离开小车后小球和车在水平方向上均做匀速直线运动,故小球和小车在水平方向上速度始终相等,小球离开小车在竖直方向上做竖直上抛运动,所以小球一定会落回小车,故B错误;
ACD.若小球从小车左端离开小车,根据动量守恒和机械能守恒有
解得
由此可知m、M质量大小不确定,所以小球离开车时可能没得速度,小球离开车做自由落体运动;可能有水平向左或者向右的速度,小球离开小车可能做向左或向右的平抛运动,故AD正确,C错误。
故选AD。
7. 一振子沿x轴做简谐运动,平衡位置在坐标原点,时振子的位移为,时位移为,则( )
A. 振子在与两处的加速度可能相等
B. 振子在与两处的速度可能不同
C. 若振幅为,振子的周期可能为
D. 若振幅为,振子的周期可能为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.由于振子在与两处相对平衡位置对称,所以振子在与两处的加速度大小相等,方向相反;根据对称性可知,振子在与两处的速度大小相等,方向可能相同,也可能相反,故A错误,B正确;
CD.若振幅为,则时有
可得
可知从平衡位置到位置的最短时间为,根据对称性和周期性可知,从位置到位置所用时间满足
(,,)
或
(,,)
或
(,,)
可得
(,,)
或
(,,)
或
(,,)
当时,可得
或或
当时,可得
或或
故C正确,D错误。
故选BC。
8. 如图所示,长为L、质量为M的木板静置在光滑的水平面上,在木板上放置一质量为m的物块,物块与木板之间的动摩擦因数为μ。物块以速度v0从木板的左端向右端滑动时,若木板固定不动,物块恰好能从木板的右端滑下。若木板不固定时,已知重力加速度为g。下列叙述正确的是( )
A. 物块不能从木板的右端滑下
B. 系统产生的热量Q=μmgL
C. 经过物块与木板保持相对静止
D. 摩擦力对木板所做的功等于物块克服摩擦力所做的功
【答案】AC
【解析】
【详解】A.木板固定不动时,物块减少的动能全部转化为内能。木板不固定时,物块向右减速的同时,木板要向右加速,物块减少的动能转化为系统产生的内能和木板的动能,所以产生的内能必然减小,物块相对于木板滑行的距离要减小,物块不能从木板的右端滑下,故A正确;
B.物块和木板组成的系统产生的热量
Q=Ffx相对=μmgx相对<μmgL
故B错误;
C.设物块与木板最终的共同速度为v,物块和木板组成的系统动量守恒,取向右为正方向,根据动量守恒定律,有
mv0=(m+M)v
对木板,由动量定理得
μmgt=Mv
联立解得
故C正确;
D.由于物块与木板相对于水平面的位移大小不等,物块对地位移较大,而摩擦力大小相等,所以摩擦力对木板所做的功小于物块克服摩擦力所做的功,故D错误。
故选AC。
三、实验题
9. 某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律实验。先让a球从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止,让a球仍从原固定点由静止开始滚下,和b球相碰后两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次。多次实验完成后,应该用一个尽量小的圆把多次落点圈在其中,其圆心为落点的平均位置。图中A、B、C是各自10次落点的平均位置。
(1)本实验必须测量的物理量有以下哪些?________。
A. 小球a、b的半径、
B. 小球a、b的质量分别为、
C. 斜槽轨道末端到水平地面的高度
D. 小球a、b在离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间
E. 记录纸上点到、、各点的距离、、
F. a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差
(2)下列说法中符合本实验要求的是________。
A. 两球相碰时,两球心必须在同一水平面上
B. 需要使用的测量仪器有秒表和刻度尺
C. 安装轨道时,轨道末端必须水平
D. 在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一高度由静止释放
(3)用最小圆的圆心定位小球落点,其目的是减小__________(填“偶然误差”或“系统误差”)。
【答案】(1)BE (2)ACD
(3)偶然误差
【解析】
【小问1详解】
小球离开轨道后做平抛运动,小球在空中的运动时间t相等,如果碰撞过程动量守恒,则有
两边同时乘以时间t得
则有
因此实验需要测量两球的质量,两球做平抛运动的水平位移。
故选BE。
【小问2详解】
A.为了保证碰撞两小球从同一高度做平抛运动,所以要求小球碰撞为对心正碰,两球相碰时,两球心必须在同一水平面上,故A正确;
B.本实验不需要测量量时间,所以不用秒表,故B错误;
C.小球离开轨道后做平抛运动,要确保小球每次都从斜槽末端飞出时速度沿水平方向,斜槽轨道末端必须水平,故C正确;
D.在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一高度由静止释放,保证碰前的速度相同,故D正确。
故选ACD。
【小问3详解】
用最小圆的圆心定位小球落点,其目的是减小测量的偶然误差,即目的是减小偶然误差。
10. 某同学用单摆测量当地的重力加速度,实验装置如图甲所示。
(1)(多选)下列操作合理的是________(填选项前字母代号);
A. 先测摆线的长度L,再将单摆挂在铁架台上
B. 让摆球在同一竖直平面内做小角度摆动
C. 测单摆周期T时应从摆球摆到最高点开始计时
D. 摆球摆到某处开始计时并从1开始计数,若摆球第N次经过该处的时间为t,则单摆的周期为
(2)改变摆长,重复实验,测量出多组单摆的周期T与摆长L的数值。若该同学测摆长时忘记加摆球半径r,则用测量数据画出的图像应为图乙中直线________(选填“A”“B”或“C”)所示;测出图乙中直线的斜率为k,则当地的重力加速度g=_________(用k与常数表示);由此得出重力加速度的测量值将_________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)BD (2) ①. B ②. ③. 不变
【解析】
【小问1详解】
A.实验中应先将单摆挂在铁架台上,再测摆线长度L,故A错误;
B.单摆应在同一竖直平面内做最大摆角小于5°的摆动,故B正确;
C.为减小测量误差,计时起点应选择在摆球经过最低点时,故C错误;
D.摆球摆到某处开始计时并从1开始计数,若摆球第N次经过该处的时间为t,则经历了个周期,则单摆的周期
故D正确。
故选BD。
【小问2详解】
[1]实际摆长等于摆线长加摆球半径r,画出的图像为直线C;若忘记加摆球半径r,在同一周期下摆长偏小,所画出的图像应为B;
[2]根据单摆的周期公式
可得
则图像斜率
解得
可知,没有加摆球半径时直线的斜率不变,故得到的重力加速度的测量值不变。
四、计算题
11. 如图所示,CDE为光滑的轨道,其中ED段是水平的,CD段是竖直平面内的半圆,与ED相切于D点,且半径R=0.5m。质量m=0.2kg的小球B静止在水平轨道上,另一质量M=0.2kg的小球A前端装有一轻质弹簧,以速度v0向左运动并与小球B发生相互作用。小球A、B均可视为质点,若小球B与弹簧分离后滑上半圆轨道,并恰好能过最高点C,弹簧始终在弹性限度内,取重力加速度g=10m/s2,求:
(1)小球B与弹簧分离时的速度vB多大;
(2)小球A的速度v0多大;
(3)弹簧最大的弹性势能EP是多少?
【答案】(1)vB=5m/s;(2)v0=5m/s;(3)EP=1.25J
【解析】
【详解】(1)设小球B恰好过C点时速度为vC,则有
①
②
联立①②解得:vB=5m/s
(2)小球B与弹簧分离前后,小球A、B及弹簧系统:由动量守恒定律及能量守恒定律有
③
④
联立③④解得:v0=5m/s
(3)小球A、B及弹簧系统:当A、B两者速度相同时,弹簧有最大弹性势能Ep,设共同速度为v,由动量守恒定律及能量守恒定律有
⑤
⑥
联立⑤⑥解得:EP=1.25J
12. 如图甲所示,足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,其宽度,导轨M与P之间连接、的电阻,质量为、电阻为、长度为的金属杆ab静置在导轨上,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现用一垂直杆水平向右的恒力拉金属杆ab,使它由静止开始运动,运动中金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直,金属杆ab的速度v随时间t的关系如图乙所示,导轨电阻不计,已知ab与导轨间的动摩擦因数,取(忽略ab杆运动过程中对原磁场的影响),求:
(1)磁感应强度B的大小;
(2)内通过电阻的电荷量;
(3)内电阻上产生的热量。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
后ab导体棒匀速运动,所以
,
又因为
方程联立解得
【小问2详解】
根据动量定理的内容,内,ab导体棒
则代入数据解得
根据并联电路中的电流规律可知
【小问3详解】
根据能量守恒定律,内,整个电路
,
代入题中数据解得
根据串并联电路中的电流和电压关系可知上产生的热量
13. 如图所示,在粗糙水平地面上静止放置着物块B和C,相距x0=1.0m,在物块B的左侧固定有少量炸药。质量为M=2.0kg的物块A(可视为质点)靠在被压缩x1=0.2m的弹簧右端,O点为弹簧原长的位置,A与B相距l=0.8m。现将物块A由静止释放,与B发生碰撞(碰撞时间极短)并导致炸药爆炸,碰撞后A静止,B的速度v1=8m/s;物块B再与C发生正碰,碰后瞬间C的速度v=2.0m/s。已知B的质量为m=1.0kg,C的质量为B质量的k倍,物块与地面间的动摩擦因数均为μ=0.75,碰撞时间极短,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)A释放前弹簧的弹性势能Ep;
(2)B与C碰撞前瞬间,B的速度大小;
(3)要使碰撞后B与C的运动方向相同,求k的取值范围。
【答案】(1)28J;(2)7m/s;(3)≤k<
【解析】
【详解】(1)设A与B碰撞前瞬间速度为v0,对A与B的碰撞过程根据动量守恒定律可得
Mv0=mv1
解得
v0=4m/s
根据能量守恒定律可得
解得
Ep=28J
(2)设B与C碰撞前瞬间B的速度为v2,由动能定理得
联立以上各式解得
v2=7m/s
(3)设B与C发生碰撞后C速度为v3,由动量守恒定律得:
解得
v3=7-2k
根据物理情景可得
v3≤v
即
k≥
根据碰撞过程中动能不能增大可得:
解得
0≤k≤6
要使B的运动方向与C相同则需满足
v3>0
带入可得
k<
综上所述,要使碰撞后B与C的运动方向相同,求k的取值范围是
≤k<
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2024-2025学年度第二学期高二第一次阶段性测试(物理)
一、单选题
1. 路面共振破碎机是一种新型路面破碎机械,用于旧水泥路面破碎。破碎机工作锤头由电脑自动调节振动情况,激发锤头下水泥路面局部范围产生共振。若破除旧的混凝土的同时要保护旧路面的地基,为实现这样的目的,破碎机工作锤头的振动应该( )
A. 振动的频率越大,效果越好
B. 振动的振幅越大,效果越好
C. 振动的频率越接近旧路面地基的固有频率,效果越好
D. 振动的频率越接近要破碎的混凝土的固有频率,效果越好
2. 一个水平弹簧振子的振动图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 到内,弹簧振子的动能不断增加
B. 该弹簧振子的振动方程为
C. 时,弹簧振子的加速度沿轴负方向
D. 到内,弹簧振子运动的位移为
3. 图甲为“魔幻飞碟变形球”,用脚将其踩扁,松开脚一段时间后球会弹起。其简化模型如图乙,两物块A、B拴接在轻弹簧两端。通过物块A向下压缩弹簧至某一位置后由静止释放,则物块B会被弹起离开地面,空气阻力和弹簧的质量忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 松开脚,B离开地面前,A、B以及弹簧组成的系统机械能不守恒
B. 松开脚,B离开地面后,A、B以及弹簧组成的系统动量守恒
C. 松开脚,B离开地面之前,地面对B弹力的冲量大于A动量的变化量
D. 从B离开地面到弹簧第一次恢复原长的过程中,A的动量变化量小于B的动量变化量
4. 如图所示,光滑绝缘水平面上的虚线区域存在方向竖直向下的匀强磁场,磁场中有一运动的矩形线圈,当线圈运动到右边长与磁场的右边界重合时,用F的外力将线圈匀速拉出匀强磁场。现改变矩形线圈在磁场中运动的初速度,同样当线圈运动到右边长与磁场的右边界重合时,用3F的外力将线圈匀速拉出匀强磁场,下列说法正确的是( )
A. 线圈离开磁场的过程中,感应电流按逆时针方向流动
B. 线圈先后两次离开磁场所用的时间之比为1∶3
C. 两次通过线圈同一截面的感应电荷量之比为3∶1
D. 先后两次线圈中产生的焦耳热之比为1∶3
5. 如图,2024年珠海航展上,我国女飞行员驾驶直20悬停在空中。已知直20的质量为m,螺旋桨旋转形成的圆面积为S,空气密度为ρ,重力加速度大小为g。则直20悬停时,螺旋桨向下推动空气,空气获得的速度为( )
A. B.
C. D.
二、多选题
6. 右端带有光滑圆弧轨道质量为M的小车静置于光滑水平面上,如图所示。一质量为m的小球以速度v0水平冲上小车,关于小球此后的运动情况,以下说法正确的是( )
A. 小球可能离开小车水平向右做平抛运动
B. 小球可能从圆弧轨道上端抛出而不再回到小车
C. 小球不可能离开小车水平向左做平抛运动
D. 小球可能离开小车做自由落体运动
7. 一振子沿x轴做简谐运动,平衡位置在坐标原点,时振子的位移为,时位移为,则( )
A. 振子在与两处的加速度可能相等
B. 振子在与两处的速度可能不同
C. 若振幅为,振子的周期可能为
D. 若振幅为,振子的周期可能为
8. 如图所示,长为L、质量为M的木板静置在光滑的水平面上,在木板上放置一质量为m的物块,物块与木板之间的动摩擦因数为μ。物块以速度v0从木板的左端向右端滑动时,若木板固定不动,物块恰好能从木板的右端滑下。若木板不固定时,已知重力加速度为g。下列叙述正确的是( )
A. 物块不能从木板的右端滑下
B. 系统产生的热量Q=μmgL
C. 经过物块与木板保持相对静止
D. 摩擦力对木板所做的功等于物块克服摩擦力所做的功
三、实验题
9. 某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律实验。先让a球从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止,让a球仍从原固定点由静止开始滚下,和b球相碰后两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次。多次实验完成后,应该用一个尽量小的圆把多次落点圈在其中,其圆心为落点的平均位置。图中A、B、C是各自10次落点的平均位置。
(1)本实验必须测量的物理量有以下哪些?________。
A. 小球a、b的半径、
B. 小球a、b的质量分别为、
C. 斜槽轨道末端到水平地面的高度
D. 小球a、b在离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间
E. 记录纸上点到、、各点的距离、、
F. a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差
(2)下列说法中符合本实验要求的是________。
A. 两球相碰时,两球心必须在同一水平面上
B. 需要使用的测量仪器有秒表和刻度尺
C. 安装轨道时,轨道末端必须水平
D. 在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一高度由静止释放
(3)用最小圆的圆心定位小球落点,其目的是减小__________(填“偶然误差”或“系统误差”)。
10. 某同学用单摆测量当地的重力加速度,实验装置如图甲所示。
(1)(多选)下列操作合理的是________(填选项前字母代号);
A. 先测摆线的长度L,再将单摆挂在铁架台上
B. 让摆球在同一竖直平面内做小角度摆动
C. 测单摆周期T时应从摆球摆到最高点开始计时
D. 摆球摆到某处开始计时并从1开始计数,若摆球第N次经过该处的时间为t,则单摆的周期为
(2)改变摆长,重复实验,测量出多组单摆的周期T与摆长L的数值。若该同学测摆长时忘记加摆球半径r,则用测量数据画出的图像应为图乙中直线________(选填“A”“B”或“C”)所示;测出图乙中直线的斜率为k,则当地的重力加速度g=_________(用k与常数表示);由此得出重力加速度的测量值将_________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
四、计算题
11. 如图所示,CDE为光滑的轨道,其中ED段是水平的,CD段是竖直平面内的半圆,与ED相切于D点,且半径R=0.5m。质量m=0.2kg的小球B静止在水平轨道上,另一质量M=0.2kg的小球A前端装有一轻质弹簧,以速度v0向左运动并与小球B发生相互作用。小球A、B均可视为质点,若小球B与弹簧分离后滑上半圆轨道,并恰好能过最高点C,弹簧始终在弹性限度内,取重力加速度g=10m/s2,求:
(1)小球B与弹簧分离时的速度vB多大;
(2)小球A的速度v0多大;
(3)弹簧最大的弹性势能EP是多少?
12. 如图甲所示,足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,其宽度,导轨M与P之间连接、的电阻,质量为、电阻为、长度为的金属杆ab静置在导轨上,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现用一垂直杆水平向右的恒力拉金属杆ab,使它由静止开始运动,运动中金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直,金属杆ab的速度v随时间t的关系如图乙所示,导轨电阻不计,已知ab与导轨间的动摩擦因数,取(忽略ab杆运动过程中对原磁场的影响),求:
(1)磁感应强度B的大小;
(2)内通过电阻的电荷量;
(3)内电阻上产生的热量。
13. 如图所示,在粗糙水平地面上静止放置着物块B和C,相距x0=1.0m,在物块B的左侧固定有少量炸药。质量为M=2.0kg的物块A(可视为质点)靠在被压缩x1=0.2m的弹簧右端,O点为弹簧原长的位置,A与B相距l=0.8m。现将物块A由静止释放,与B发生碰撞(碰撞时间极短)并导致炸药爆炸,碰撞后A静止,B的速度v1=8m/s;物块B再与C发生正碰,碰后瞬间C的速度v=2.0m/s。已知B的质量为m=1.0kg,C的质量为B质量的k倍,物块与地面间的动摩擦因数均为μ=0.75,碰撞时间极短,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)A释放前弹簧的弹性势能Ep;
(2)B与C碰撞前瞬间,B的速度大小;
(3)要使碰撞后B与C的运动方向相同,求k的取值范围。
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