内容正文:
2024年高二年级10月学情调研测试物理试卷
一、单选题:共11题,每题4分,共44分.每题只有一个选项最符合题意。
1. 在体育课进行的投铅球训练中,小明将铅球沿斜向上投掷出去,则铅球在空中运动过程中(不计空气阻力)( )
A. 动能一直在变大 B. 动量一直在变大
C. 动量的变化率不变 D. 重力的瞬时功率一直在变大
【答案】C
【解析】
【详解】AB.铅球从被投掷出去到落地过程中,重力先做负功后做正功,铅球的动能先减小后增大,速度先减小后增大,根据
p=mv
可知动量先减小后增大,故AB错误;
C.根据动量定理
可得
所以动量的变化率不变,故C正确;
D.由上分析可知铅球在竖直方向上的速度先减小后增大,根据
可知重力的瞬时功率先减小后变大,故D错误。
故选C。
2. 如图所示,对其中包含的物理知识说法正确的是( )
A. 图甲,导体棒A端因感应带负电,B端因感应带正电
B. 图乙,A、B两点与中心电荷的距离相等,故A、B两点的电场强度相同
C. 图丙,停在高压线上的小鸟没电死,是因为小鸟的安全电压很高
D. 图丁,接有高压电源的静电除尘设备中,距离金属圆筒越近的地方,场强越小
【答案】D
【解析】
【详解】A.图甲,根据静电感应原理可知,导体棒A端因感应带负电,由于导体棒A端接地,所以B端不带电,故A错误;
B.图乙,A、B两点与中心电荷的距离相等,故A、B两点的电场强度大小相等,方向不同,故B错误;
C.图丙,停在高压线上的小鸟没电死,是因为小鸟双脚落在同一条导线上,两脚间的距离很小,电压很低,几乎没有电流流过小鸟的身体,故C错误;
D.图丁,接有高压电源的静电除尘设备中,距离金属圆筒中心越近的地方,场强越大;距离金属圆筒壁越近的地方,场强越小,故D正确。
故选D。
3. 两个完全相同的金属小球,所带异种电荷的电量之比为3:5,当它们相距L(L远大于小球大小)时,相互作用力为F,现将两球接触后放到相距为2L的两点,这时两球相互作用力大小是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设两球的带电量大小分别为3q、5q,根据库仑定律得,相距L时的相互作用力为
由于两球带异种电荷,所以接触后再分离,两球的带电量大小各为q,根据库仑定律得
故选D。
4. 如图所示,在一半径为R的光滑绝缘竖直半圆弧槽ABC的圆心处固定一电荷量为+Q的带电小球,现将一质量为m、电荷量为+q的光滑小球从A点由静止释放,则小球到达最低点B时对槽的压力大小为( )
A. 3mg B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设小球到达B点时的速度为v,槽对小球的支持力为N,小球从A到B的过程中,库仑力与速度方向始终垂直,库仑力不做功,由机械能守恒定律得
在B点,重力、支持力、库仑力三力的合力提供向心力,有
解得
由牛顿第三定律得小球到达最低点B时对槽的压力大小为,方向竖直向下。故选C。
5. 如图所示,在某静电除尘器产生的电场中,带等量负电荷的两颗微粒只受电场力作用,分别从p点沿虚线pm、pn运动,被吸附到金属圆筒上。下列说法正确的是( )
A. p点的电势高于n点的电势
B. 该金属圆筒对圆心处负电荷所产生的电场有屏蔽作用
C. 微粒从p到n的电势能变化量大于从p到m的电势能变化量
D. 微粒从p到n的动能变化量等于从p到m的动能变化量
【答案】D
【解析】
【详解】A.因为n点靠近正电荷,p点靠近负电荷,所以n点的电势高于p点的电势,故A错误;
B.当负电荷放在金属圆筒内时由于静电感应,使圆筒内壳带正电荷,外壳带负电荷,导致出现感应电场没起到屏蔽的作用,故B错误;
CD.根据题意可知,mn两点的电势相等,则pn的电势差和pm的电势差相等,微粒运动过程中电场力做的功也相等,电势能变化量和动能变化量都相等,故C错误,D正确;
故选D。
6. 如图,两个电荷量均为的正点电荷,位于M、N两点上,另一电荷量为的负点电荷位于E点,E、F是MN连线中垂线上的两点,O为EF、MN的中点且。某带负电的点电荷q在O点由静止释放,到达F点时速度达到最大值。下列说法正确的是( )
A. O点的电势为零
B. 由O到F点过程中,点电荷q在F点所受静电力最大
C. 由O到F点过程中,点电荷q电势能先减小后增大
D. 和的电量关系为
【答案】D
【解析】
【详解】A.电势与零电势点的选取有关,O点的电势不一定为零,故A错误;
B.负电的点电荷q在O点由静止释放,到达F点时速度达到最大值,说明电场力先向下,后向上,在F点电场力反向,则此处的电场力最小为零,故B错误;
C.由O到F点过程中,速度逐渐增大,则电场力一直做正功,点电荷q电势能一直减小,故C错误;
D.因F点的电场力为零,即场强为零,设
则三个点电荷的场强合成可得
解得
故D正确。
故选D。
7. 某同学设计了一款河水水位监测器,如图,平行板电容器、电流表和电源组成一电路,绝缘细杆一端连接漂浮在水面上的浮子,另一端与电容器极板P连接(极板Q固定),上下移动就带动P上下移动(初始时,极板P的高度低于极板Q),监测人员通过电流表指针偏转情况就可以远距离得知河水水位的变化。已知电流从左侧进入电流表,其指针左偏;电流从右侧进入电流表,其指针右偏。若监测人员发现电流表指针右偏,可以得出( )
A. 河水水位在上升
B. Q极板的电荷量在减少
C. 平行板电容器的电容在减小
D. P、Q间的电场强度在变大
【答案】A
【解析】
【详解】B.监测人员发现电流表指针右偏,说明电流从电流表右侧进入,又由于Q板与电源正极连接,说明电容器在充电,P、Q极板的电荷量在增加,故B错误;
D.由于与电源相连,所以电压U不变,板间距d也没有变化,由
可得,E不变,故D错误;
C.由于与电源相连,所以电压U不变,由
而电荷量在增加,可得平行板电容器的电容在增加,故C错误;
A.由
可得P、Q极板的正对面积增大,说明水位在上升,故A正确。
故选A。
8. 均匀带电绝缘圆环电荷量为,半径为。现使圆环绕如图所示过圆心的轴以线速度匀速转动,则圆环转动产生的等效电流为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】圆环转动的周期
圆环转动产生的等效电流
故选D。
9. 如图某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路。当汽车启动时,开关S闭合,电机工作,车灯突然变暗,此时( )
A. 路端电压变大 B. 车灯的电流变大
C. 电路的总电流变小 D. 电源的总功率变大
【答案】D
【解析】
【详解】S闭合,车灯变暗,则车灯电流减小,由可知,路端电压减小,由闭合电路欧姆定律可知,电路中的总电流增大,则
电源的总功率变大,故D正确,ABC错误。
故选D。
10. 在光滑水平地面上放一个质量为2kg、内侧带有光滑弧形凹槽的滑块,凹槽的底端切线水平,如图所示。质量为1kg的小物块以的水平速度从滑块的底端沿槽上滑,恰好能到达滑块的顶端,随后下滑至底端二者分离。重力加速度取,不计空气阻力。在小物块沿滑块滑行的整个过程中,下列说法正确的是( )
A. 地面对滑块的冲量为零
B. 小物块沿滑块上滑的最大高度为0.6m
C. 滑块对小物块做的功为
D. 合力对滑块的冲量大小为16Ns
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据冲量公式
地面对滑块的作用力不为零,可知地面对滑块的冲量不为零,A错误;
B.当物块与凹槽二者速度相等时,小物块沿滑块上滑的高度最大,设最大高度为,系统水平方向动量守恒,以的方向为正方向,有
由机械能守恒可得
解得
B错误;
C.设小物块返回滑块的底端时,小物块与滑块的速度分别为、,系统水平方向动量守恒,有
机械能守恒
解得
对在全过程中,应用动能定理可得
C正确;
D.根据动量定理,合力对滑块M的冲量大小为
D错误。
故选C。
11. 如图所示为两个质量分别为m、M的小球在光滑水平冰面上发生对心正碰前后的图像,则下列说法正确的是( )
A. m:M=3:1
B. 碰撞过程中两小球所受合外力相同
C. 两小球发生的是弹性碰撞
D. 碰撞前后质量为m的小球动量的变化量大小为
【答案】C
【解析】
【详解】A.图像斜率代表速度,由题图可知m、M碰撞前后的速度分别为
对两小球组成的系统,根据动量守恒定律有
代入数据解得
m∶M=1∶3
故A错误;
B.碰撞过程中两小球所受合外力均为相互间的作用力,由牛顿第三定律可知,碰撞过程中两小球所受合外力方向相反,故B错误;
C.两小球碰撞前的总动能
碰撞后的总动能
则
两小球发生的是弹性碰撞,C正确;
D.碰撞前后质量为m的小球动量的变化量
即动量的变化量大小为,故D错误。
故选C。
二、非选择题:共5题,共56分.其中第13题~第16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.
12. 如图甲所示,18650可充电锂电池广泛应用于充电宝、锂电钻、电动车等领域,其直径为18mm,长度为65mm(不含电极),合格出厂标准为:额定电压3.7V,满电电压4.2V,放电截止电压2.5V,内阻20~100mΩ。某同学网购了1节18650锂电池,为测量该电池的电动势与内阻是否合格,该同学用家中的以下器材进行测量:一个多用电表、一个电阻箱、一个阻值未知的定值电阻(小于10Ω)、开关、导线若干。实验步骤如下:
(1)把该18650锂电池提前充满电。
(2)测量的阻值:将多用电表选择开关置于直流电流挡合适挡位作为直流电流表使用,按图乙连接电路,先只闭合,调节电阻箱,当电阻箱的阻值为时,电流表示数为I;接着闭合,调节电阻箱,当电阻箱的阻值为时,电流表示数仍为I,则的阻值为___________Ω。
(3)测量电动势与内阻:因该电池内阻较小,为了方便测量,将多用电表选择开关置于直流电压10V挡作为直流电压表使用,按图丙连接电路;闭合S,多次调节电阻箱的阻值,记录每次调节后电阻箱的阻值R及多用电表直流电压挡的示数U,某次测量时多用电表指针如图戊所示,该读数为___________V;以为纵轴,为横轴作出了如图丁所示的图像,若该锂电池的电动势为E,内阻为r,写出与的函数式________(用E、R、和r表示)。
(4)结合以上步骤与图丁,可求得该18650锂电池的电动势,____________V,内阻r=___________Ω。(结果均保留2位有效数字)
【答案】 ①. ②. ③. ④. 4.0 ⑤. 0.25
【解析】
【详解】(2)[1]只闭合时,根据闭合电路欧姆定律
再闭合时,根据闭合电路欧姆定律
解得
(3)[2]由图戊可知,读数为
[3]根据闭合电路欧姆定律
整理得
(4)[4][5]根据可知,图线的斜率为
纵截距为
解得
13. 如图所示,电源电动势为E,内阻为r,定值电阻的阻值为R,电容器的电容为C。闭合开关S,电容器开始充电。
(1)当电容器充电结束时,求电容器所带电荷量Q;
(2)在电容器充电过程中,某时刻电流传感器示数为,求此时电阻R中的电流.
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)当电容器充电结束时,电容器支路无电流,根据闭合电路欧姆定律可得,电阻R的电流为
则电容器此时的电压为
则电容器所带电荷量为
(2)当电流传感器示数为时,根据闭合电路欧姆定律可得
解得,此时电阻R中的电流为
14. 安全气囊是有效保护乘客的装置,如图甲所示,在安全气囊的性能测试中,可视为质点的头锤从离气囊表面高度为H处做自由落体运动。与正下方的气囊发生碰撞。以头锤到气囊表面为计时起点,气囊对头锤竖直方向作用力F随时间t的变化规律,可近似用图乙所示的图像描述。已知头锤质量M = 30 kg,H = 3.2 m,重力加速度大小取g = 10 m/s2。求
(1)碰撞过程中F的冲量大小和方向
(2)碰撞结束后头锤上升的最大高度
【答案】(1)330 N∙s,方向竖直向上
(2)0.2 m
【解析】
【小问1详解】
F − t图像与坐标轴围成的面积表示冲量,由图像可知碰撞过程中F的冲量大小为
方向与F的方向相同,均为竖直向上。
【小问2详解】
设头锤落到气囊上时的速度大小为v0,由自由落体运动公式得
以竖直向上为正方向,头锤与气囊作用过程,由动量定理得
设上升的最大高度为h,由动能定理得
解得
15. 如图甲,在平面直角坐标系xOy的第一象限内,虚线AB上方有沿y轴负方向的匀强电场,AB与x轴负方向夹角为,A点在y轴上,离O点距离为d,B点在x轴上,在第二象限内有平行于y轴的平行板M、N,板间加的电压随时间变化的规律如图乙所示。在M板附近有一粒子源,不断地由静止释放质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,粒子经加速电场加速后,以垂直于y轴的方向从y轴上的A点进入第一象限。粒子在M、N间运动的时间远小于T,可以认为每个粒子在M、N间运动的时间内都是稳定的匀强电场。从时刻释放的粒子进入第一象限后经电场偏转后刚好从AB的中点离开电场,不计粒子的重力及一切阻力,求:
(1)时刻释放的粒子到达A点时速度的大小;
(2)第一象限内的匀强电场电场强度的大小;
(3)x轴上有粒子经过的区域长度。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)设时刻释放的粒子到达A点时速度的大小为v0,由动能定理可得
解得
(2)依题意,从时刻释放的粒子进入第一象限的电场偏转后刚好从AB的中点离开电场,粒子做类平抛运动,则可得
又
根据几何关系有
联立解得
(3)从时刻释放的粒子离开电场后运动轨迹如图,其中到达接收屏的位置设为C
由粒子做类平抛运动,则
解得
此位置为粒子打到接收屏的左边界。由乙图可知,加速电场的电压最大值为,粒子进入第一象限的最大速度为
设粒子进入第一象限的速度为v时,恰好运动到B点,则有
联立解得
所以速度为的粒子到达接收屏的位置为接受粒子区域的右边界,有
综上所述,x轴上有粒子经过的区域长度为
16. 如图所示,长方形盒A静止在光滑的水平面上,盒内底面正中间有一小滑块B,盒的质量与滑块质量相等,滑块与盒内底面间的动摩擦因数为μ=0.1。突然使滑块获得一向左的初速度v0=10 m/s,滑块与盒的左、右壁发生多次快速的弹性碰撞后,最终相对于盒静止。盒的内底面长为L=3 m。取重力加速度g=10 m/s2。
(1)求滑块最终与盒左壁的距离;
(2)求从滑块开始运动到滑块相对盒静止所经历的时间;
(3)求从滑块开始运动到滑块相对盒静止的过程中,盒的位移大小。
【答案】(1)0.5m
(2)5s (3)24.5m
【解析】
【小问1详解】
长方形盒A和小滑块B组成的系统动量守恒,最后A和B保持相对静止,由动量守恒有
解得
整个过程损耗的能量为摩擦生热,根据能量守恒有
代入数据解得
则滑块最终与盒左壁的距离
【小问2详解】
小滑块B和长方形盒A的左、右壁发生多次快速的弹性碰撞后,且二者质量相等,则根据碰撞过程动量和能量守恒可知,二者碰撞过程中一直在交换速度,可以认为长方形盒A一直在做匀加速直线运动,加速度
又
解得
【小问3详解】
因为长方形盒A一直向左走与滑块B发生弹性碰撞,每次相碰都交换速度,所以可以认为A参与了两个运动,一个是一直加速运动,有
一个是一直减速运动,减速运动的位移比加速运动的位移少0.5m,则
所以从滑块开始运动到滑块相对盒静止的过程中,盒的位移大小
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2024年高二年级10月学情调研测试物理试卷
一、单选题:共11题,每题4分,共44分.每题只有一个选项最符合题意。
1. 在体育课进行的投铅球训练中,小明将铅球沿斜向上投掷出去,则铅球在空中运动过程中(不计空气阻力)( )
A. 动能一直在变大 B. 动量一直在变大
C. 动量的变化率不变 D. 重力的瞬时功率一直在变大
2. 如图所示,对其中包含的物理知识说法正确的是( )
A. 图甲,导体棒A端因感应带负电,B端因感应带正电
B. 图乙,A、B两点与中心电荷的距离相等,故A、B两点的电场强度相同
C. 图丙,停在高压线上的小鸟没电死,是因为小鸟的安全电压很高
D. 图丁,接有高压电源的静电除尘设备中,距离金属圆筒越近的地方,场强越小
3. 两个完全相同的金属小球,所带异种电荷的电量之比为3:5,当它们相距L(L远大于小球大小)时,相互作用力为F,现将两球接触后放到相距为2L的两点,这时两球相互作用力大小是( )
A. B. C. D.
4. 如图所示,在一半径为R的光滑绝缘竖直半圆弧槽ABC的圆心处固定一电荷量为+Q的带电小球,现将一质量为m、电荷量为+q的光滑小球从A点由静止释放,则小球到达最低点B时对槽的压力大小为( )
A. 3mg B. C. D.
5. 如图所示,在某静电除尘器产生的电场中,带等量负电荷的两颗微粒只受电场力作用,分别从p点沿虚线pm、pn运动,被吸附到金属圆筒上。下列说法正确的是( )
A. p点的电势高于n点的电势
B. 该金属圆筒对圆心处负电荷所产生的电场有屏蔽作用
C. 微粒从p到n的电势能变化量大于从p到m的电势能变化量
D. 微粒从p到n的动能变化量等于从p到m的动能变化量
6. 如图,两个电荷量均为的正点电荷,位于M、N两点上,另一电荷量为的负点电荷位于E点,E、F是MN连线中垂线上的两点,O为EF、MN的中点且。某带负电的点电荷q在O点由静止释放,到达F点时速度达到最大值。下列说法正确的是( )
A. O点的电势为零
B. 由O到F点过程中,点电荷q在F点所受静电力最大
C. 由O到F点过程中,点电荷q电势能先减小后增大
D. 和的电量关系为
7. 某同学设计了一款河水水位监测器,如图,平行板电容器、电流表和电源组成一电路,绝缘细杆一端连接漂浮在水面上的浮子,另一端与电容器极板P连接(极板Q固定),上下移动就带动P上下移动(初始时,极板P的高度低于极板Q),监测人员通过电流表指针偏转情况就可以远距离得知河水水位的变化。已知电流从左侧进入电流表,其指针左偏;电流从右侧进入电流表,其指针右偏。若监测人员发现电流表指针右偏,可以得出( )
A. 河水水位在上升
B. Q极板的电荷量在减少
C. 平行板电容器的电容在减小
D. P、Q间的电场强度在变大
8. 均匀带电绝缘圆环电荷量为,半径为。现使圆环绕如图所示过圆心的轴以线速度匀速转动,则圆环转动产生的等效电流为( )
A. B. C. D.
9. 如图某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路。当汽车启动时,开关S闭合,电机工作,车灯突然变暗,此时( )
A. 路端电压变大 B. 车灯的电流变大
C. 电路的总电流变小 D. 电源的总功率变大
10. 在光滑水平地面上放一个质量为2kg、内侧带有光滑弧形凹槽的滑块,凹槽的底端切线水平,如图所示。质量为1kg的小物块以的水平速度从滑块的底端沿槽上滑,恰好能到达滑块的顶端,随后下滑至底端二者分离。重力加速度取,不计空气阻力。在小物块沿滑块滑行的整个过程中,下列说法正确的是( )
A. 地面对滑块的冲量为零
B. 小物块沿滑块上滑的最大高度为0.6m
C. 滑块对小物块做的功为
D. 合力对滑块的冲量大小为16Ns
11. 如图所示为两个质量分别为m、M的小球在光滑水平冰面上发生对心正碰前后的图像,则下列说法正确的是( )
A. m:M=3:1
B. 碰撞过程中两小球所受合外力相同
C. 两小球发生的是弹性碰撞
D. 碰撞前后质量为m的小球动量的变化量大小为
二、非选择题:共5题,共56分.其中第13题~第16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.
12. 如图甲所示,18650可充电锂电池广泛应用于充电宝、锂电钻、电动车等领域,其直径为18mm,长度为65mm(不含电极),合格出厂标准为:额定电压3.7V,满电电压4.2V,放电截止电压2.5V,内阻20~100mΩ。某同学网购了1节18650锂电池,为测量该电池的电动势与内阻是否合格,该同学用家中的以下器材进行测量:一个多用电表、一个电阻箱、一个阻值未知的定值电阻(小于10Ω)、开关、导线若干。实验步骤如下:
(1)把该18650锂电池提前充满电。
(2)测量的阻值:将多用电表选择开关置于直流电流挡合适挡位作为直流电流表使用,按图乙连接电路,先只闭合,调节电阻箱,当电阻箱的阻值为时,电流表示数为I;接着闭合,调节电阻箱,当电阻箱的阻值为时,电流表示数仍为I,则的阻值为___________Ω。
(3)测量电动势与内阻:因该电池内阻较小,为了方便测量,将多用电表选择开关置于直流电压10V挡作为直流电压表使用,按图丙连接电路;闭合S,多次调节电阻箱的阻值,记录每次调节后电阻箱的阻值R及多用电表直流电压挡的示数U,某次测量时多用电表指针如图戊所示,该读数为___________V;以为纵轴,为横轴作出了如图丁所示的图像,若该锂电池的电动势为E,内阻为r,写出与的函数式________(用E、R、和r表示)。
(4)结合以上步骤与图丁,可求得该18650锂电池的电动势,____________V,内阻r=___________Ω。(结果均保留2位有效数字)
13. 如图所示,电源电动势为E,内阻为r,定值电阻的阻值为R,电容器的电容为C。闭合开关S,电容器开始充电。
(1)当电容器充电结束时,求电容器所带电荷量Q;
(2)在电容器充电过程中,某时刻电流传感器示数为,求此时电阻R中的电流.
14. 安全气囊是有效保护乘客的装置,如图甲所示,在安全气囊的性能测试中,可视为质点的头锤从离气囊表面高度为H处做自由落体运动。与正下方的气囊发生碰撞。以头锤到气囊表面为计时起点,气囊对头锤竖直方向作用力F随时间t的变化规律,可近似用图乙所示的图像描述。已知头锤质量M = 30 kg,H = 3.2 m,重力加速度大小取g = 10 m/s2。求
(1)碰撞过程中F的冲量大小和方向
(2)碰撞结束后头锤上升的最大高度
15. 如图甲,在平面直角坐标系xOy的第一象限内,虚线AB上方有沿y轴负方向的匀强电场,AB与x轴负方向夹角为,A点在y轴上,离O点距离为d,B点在x轴上,在第二象限内有平行于y轴的平行板M、N,板间加的电压随时间变化的规律如图乙所示。在M板附近有一粒子源,不断地由静止释放质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,粒子经加速电场加速后,以垂直于y轴的方向从y轴上的A点进入第一象限。粒子在M、N间运动的时间远小于T,可以认为每个粒子在M、N间运动的时间内都是稳定的匀强电场。从时刻释放的粒子进入第一象限后经电场偏转后刚好从AB的中点离开电场,不计粒子的重力及一切阻力,求:
(1)时刻释放的粒子到达A点时速度的大小;
(2)第一象限内的匀强电场电场强度的大小;
(3)x轴上有粒子经过的区域长度。
16. 如图所示,长方形盒A静止在光滑的水平面上,盒内底面正中间有一小滑块B,盒的质量与滑块质量相等,滑块与盒内底面间的动摩擦因数为μ=0.1。突然使滑块获得一向左的初速度v0=10 m/s,滑块与盒的左、右壁发生多次快速的弹性碰撞后,最终相对于盒静止。盒的内底面长为L=3 m。取重力加速度g=10 m/s2。
(1)求滑块最终与盒左壁的距离;
(2)求从滑块开始运动到滑块相对盒静止所经历的时间;
(3)求从滑块开始运动到滑块相对盒静止的过程中,盒的位移大小。
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