内容正文:
靖远二中2024-2025学年高二下期末
物理试题
一、单选题(每小题4分,共28分)
1. 在赤道附近沿东西方向放置一根导线。若导线中通以由东向西的电流,则它所受地磁场安培力的方向为( )
A. 向上 B. 向下 C. 向南 D. 向北
【答案】B
【解析】
【详解】因为赤道上方的磁场方向平行地面由南向北,当导线中通以由东向西的电流,根据左手定则,导体所受安培力的方向向下。
故选B。
2. 物理课上,老师做了一个“神奇”的实验:如图所示,将30cm长的铝管竖直放置,一磁性很强的磁铁从上管口由静止释放,观察到磁铁用较长时间才从下管口落出.对于这个实验现象同学们经分析讨论做出相关的判断,你认为正确的是(下落过程中不计空气阻力,磁铁与管壁没有接触).则( )
A. 如果磁铁的磁性足够强,磁铁会停留在铝管中,永远不落下来
B. 磁铁在铝管中运动的过程中,由于不计空气阻力,所以机械能守恒
C. 如果磁铁的磁性足够强,磁铁在铝管中运动时间更长,但一定会落下来
D. 如果将铝管换成塑料管,磁铁从塑料管中出来也会用较长时间
【答案】C
【解析】
【详解】如果磁铁的磁性足够强,磁铁在铝管中运动受到阻力更大,原因:当磁铁运动时才会导致钢管的磁通量发生变化,才出现感应磁场阻碍原磁场的变化,所以运动时间变长,但一定会落下,故A错误,C正确;磁铁在铝管中运动的过程中,虽不计空气阻力,但在过程中,产生了感应电流,机械能转化电能,所以机械能不守恒,故B错误;如果将铝管换成塑料管,磁铁不会受到安培力阻力,因此出来的时间将会变短,故D错误.
3. 在匀强磁场B中一带电粒子做匀速圆周运动半周后又顺利进入另一磁感应强度是2B的匀强磁场中,B的方向如图所示,下列说法正确的是( )
A. 粒子速率加倍,周期减半
B. 粒子的半径加倍,周期加倍
C. 粒子的半径减半,周期减半
D. 粒子在磁感应强度为2B的匀强磁场中仍沿逆时针方向运动
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】ABC.粒子在磁场中运动,洛伦兹力不做功,故粒子进入另一磁感应强度是2B的匀强磁场中速率不变;
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
带电粒子进入2B的磁场中时,洛伦兹力加倍,但速度不变,可得粒子的半径减为原来的一半、周期减半,选项AB错误,C正确;
D.根据左手定则可判断粒子带负电,进入磁感应强度为2B的匀强磁场中将沿顺时针方向运动,选项D错误。
故选C。
4. 如图甲为远距离输电示意图,变压器均为理想变压器。升压变压器的原、副线圈匝数比为,其输入电压如图乙所示,远距离输电线的总电阻为。降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中为一定值电阻,用半导体热敏材料制成的传感器,当温度升高时其阻值变小。电压表 显示加在报警器上的电压(报警器未画出)。未出现火警时,升压变压器的输入功率为。下列说法中正确的有( )
A. 降压变压器副线圈输出的交流电频率为
B. 远距离输电线路损耗功率为
C. 当传感器所在处出现火警时,电压表 的示数变大
D. 当传感器所在处出现火警时,输电线上的电流变大
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图乙知交流电周期为,则频率为
故A错误;
B.升压变压器输入端的有效值为
则
升压变压器的输入功率为,则远距离输电线路上的电流为
所以损失的功率为
故B错误;
C.当传感器所在处出现火警时,温度升高,阻值变小。原副线圈匝数比不变,电压不变。所以副线圈电流变大,电阻的分压变大,上的分压变小,即电压示数变小,故C错误;
D.由C项的分析可知,当传感器所在处出现火警时,副线圈的电流变大,因为电流与匝数成反比,副线圈电流变大,原线圈电流也变大,故D正确。
故选D。
5. 如图为同种电荷在同一有界磁场中运动的四条轨迹,那么可以判断()
A. 运动速率v1>v2>v3>v4 B. 运动速率v1<v2<v3<v4
C. 运动时间t1>t2>t3>t4 D. 运动时间t1<t2<t3<t4
【答案】B
【解析】
【详解】AB.粒子受到洛伦兹力的作用,洛伦兹力提供向心力,则:
可得:
由图可知粒子做圆周运动的轨道半径关系:
又由于粒子是同种电荷,比荷相同,则有:
故A错误,B正确;
CD.粒子受到洛伦兹力的作用做圆周运动,粒子在磁场中运动的时间为:
由图可知粒子做圆周运动的圆心角关系为:
所以粒子在磁场中运动的时间关系为:
故C、D错误;
故选B。
6. 下列关于交流电的几种说法中,正确的是( )
A. 交流电气设备上所标的电压、电流值是峰值 B. 交流电流表和交流电压表测得的值是瞬时值
C. 我国民用交电流的照明电压为220 V是有效值 D. 交电流的有效值即为一个周期内的平均值
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.交流电气设备上所标的电压、电流值是有效值,故A错误;
B.交流电流表和交流电压表测得的值是有效值,故B错误;
C.我国民用交电流的照明电压为220 V是有效值,故C正确;
D.交电流的有效值为一个周期内所产生的热量与同样时间内对同一电阻产生相等热量的直流等效值叫交流有效值,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈,沿线圈中轴线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时,线圈始终保持不动。设线圈在此过程中受到的支持力为FN,摩擦力为。以下判断正确的是( )
A. 先向右,后向左 B. 一直大于mg
C. 先大于mg,后小于mg D. 线圈中感应电流的方向始终不变
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】ABC.当磁铁靠近线圈时,穿过线圈的磁通量增加,线圈中产生感应电流,线圈受到磁铁的安培力作用,根据楞次定律“来拒去留”可知,线圈受到的安培力斜向右下方,则线圈对桌面的压力增大,即大于mg;线圈相对桌面有向右运动趋势,受到桌面向左的静摩擦力;
当磁铁远离线圈时,穿过线圈的磁通量减小,线圈中产生感应电流,线圈受到磁铁的安培力作用,根据楞次定律“来拒去留”可知,线圈受到的安培力斜向右上方,则线圈对桌面的压力减小,即小于mg;线圈相对桌面有向右运动趋势,受到桌面向左的静摩擦力。
选项AB错误,C正确;
D.磁铁靠近线圈的过程中穿过线圈的磁通量增大,远离线圈的过程中穿过线圈的磁通量减小,磁通量的变化相反,所以产生的感应电流的方向也一定相反,选项D错误。
故选C。
二、多选题(每小题5分,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错或不选的得0分)
8. 如图所示,长为l的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,板间距离也为l,极板不带电。现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力),从两极板间边界中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采用的办法是( )
A. 使粒子的速度v<
B. 使粒子的速度v>
C. 使粒子的速度v>
D. 使粒子的速度<v<
【答案】AB
【解析】
【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即
可得粒子的半径公式
当粒子从左边射出磁场时,不打在极板上,其圆周运动的半径,则有
当粒子从极板右边射出时,不打在极板上,设粒子打在极板上的最大半径为R,由几何关系可得
可得粒子打在极板上最大半径
则要粒子从右边极板飞出,不打在极板上,应满足,即
欲使粒子不打在极板上,粒子的速度v满足v<或v>。
故选AB。
9. 半径分别为r和2r的同心半圆粗糙导轨MN、PQ固定在同一水平面内,一长为r、电阻为2R、质量为m且质量分布均匀的导体棒AB置于半圆轨道上面,BA的延长线通过导轨的圆心O,装置的俯视图如图所示。整个装置位于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。在N、Q之间接有一阻值为R的电阻。导体棒AB在水平外力作用下,以角速度ω绕O顺时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨间的动摩擦因数为µ,导轨电阻不计,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A. 导体棒AB两端的电压为
B. 电阻R中的电流方向从Q到N,大小为
C. 外力的功率大小为
D. 若导体棒不动,要产生同方向的感应电流,可使竖直向下的磁场的磁感应强度均匀增加
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.导体棒AB在匀强磁场中切割磁感线产生的感应电动势
电路中的感应电流
导体棒AB两端的电压为
由右手定则可知,电阻R中的电流方向从Q到N,A错误,B正确;
C.由电功率公式可得电路中的电功率有
摩擦力的功率
由能量守恒定律可得
C正确;
D.电阻R中的电流方向从Q到N,若导体棒不动,要产生同方向的感应电流,由楞次定律可知,可使竖直向下的磁场的磁感应强度均匀减小,D错误。
故选BC。
10. 如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置示意图。速度选择器(也称滤速器)极板长度为L,宽度为d,电场强度为E,方向竖直向下,磁感应强度B1方向垂直纸面向里,分离器中磁感应强度B2的方向垂直纸面向外,小孔A在速度选择器的中线上,其孔大小可以忽略。在S处有带电量为、质量为m的大量同种正离子向右以不同速率沿中线入射,有些粒子做匀速直线运动经过A孔、B2区域后打在接收板PQ上。下列说法正确的是( )
A. 这些粒子在右侧磁场B2中运动的时间一定相同
B. 这些粒子在右侧磁场B2中运动半径一定不同
C. 粒子要在B1区域做匀速直线运动,速度必须满足
D. 速度的粒子可能在B1区域做匀速直线运动
【答案】AC
【解析】
【详解】CD.粒子要在B1区域做匀速直线运动,则有
可得
即粒子要在B1区域做匀速直线运动,速度必须满足,故C正确,D错误;
B.这些粒子在右侧磁场B2中做匀速圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力有
可得
由于这些粒子进入磁场B2中的速度v相同,q和m也相同,所以这些粒子在右侧磁场B2中运动半径一定相同,故B错误;
A.这些粒子在右侧磁场做匀速圆周运动,运动时间都是半个周期,而粒子做匀速圆周的周期为
由于m、q都相同,则周期相同,所以这些粒子在右侧磁场B2中运动的时间一定相同,故A正确。
故选AC。
三、实验题(第11题6分,第12题9分)
11. 温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家电产品中,它是利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性工作的.如图甲中,电源的电动势E=9.0 V,内电阻可忽略不计;G为灵敏电流表,内阻Rg保持不变;R为热敏电阻,其电阻值与温度的变化关系如图乙的Rt图线所示,闭合开关,当R的温度等于20 ℃时,电流表示数I1=2 mA。
(1) 电流表G的内阻Rg=________Ω;
(2) 当电流表的示数I2=3.6 mA时,热敏电阻R的温度是________℃.
【答案】 ①. 500 ②. 120
【解析】
【详解】(1)[1]由乙图可知当R的温度等于20 ℃时,阻值为4kΩ。由欧姆定律
解得
Rg=500Ω
(2)[2]当电流表的示数I2=3.6 mA时,则根据
解得
R=2 kΩ
由图中读出热敏电阻R的温度是120℃.
考点:热敏电阻及全电路欧姆定律.
12. 如图甲所示,G为没有电流通过时,指针指在中央的灵敏电流表,连接在直流电路中时的偏转情况,磁铁旁的箭头表示运动方向。现用该灵敏电流表完成如图乙、丙、丁的电磁感应实验,则图乙中灵敏电流表的指针将向_________(选填“左”或“右”)偏转;图丙中的条形磁铁的运动方向为__________(选填“向上”或“向下”);图丁中的条形磁铁下端为__________(“S”或“N”)极。
【答案】 ①. 左 ②. 向上 ③. N
【解析】
【详解】[1]图甲说明,当电流从灵敏电流表左侧接线柱流入灵敏电流表时,灵敏电流表指针向右偏;图乙中磁铁的N极靠近线圈时,线圈中磁通量是向下的增加,据楞次定律可得,线圈中产生的感应电流会从灵敏电流表的右侧接线柱流入灵敏电流表,则灵敏电流表指针向左偏;
[2]图丙中灵敏电流表指针向左偏,说明线圈中电流会从灵敏电流表的右侧接线柱流入,线圈中感应电流的磁场向上,磁铁在线圈中磁场方向向上,则条形磁铁的运动方向是向上(导致线圈中磁通量减小);
[3]图丁中灵敏电流表指针向右偏,说明线圈中电流会从灵敏电流表的左侧接线柱流入,线圈中感应电流的磁场向下,条形磁铁的运动方向是向上,导致线圈中磁通量减小,所以磁铁在线圈中磁场方向向下,即图丁中的条形磁铁下端为N极。
四、解答题(第13题12分,第14题12分,第15题18分)
13. 一台发电机,输出功率为1100kW,所用输电导线的电阻为,当发电机接到输电线路的电压为11kV时,请计算:
输电导线上的电流;
输电导线上损失的热功率。
【答案】(1)100A(2)100000W
【解析】
【分析】
【详解】(1)由可知,输电导线上的电流为
(2)由可知在导输电线上损失的热功率为
14. 如图,两根光滑金属导轨水平平行放置,间距L=0.5m,左端接有电阻R=3Ω,匀强磁场分布在虚线ab(与导轨垂直)右侧空间内,磁场方向竖直向下,磁感应强度大小B=4T。质量m=0.2kg、电阻r=1Ω的导体棒PQ垂直导轨放置,现给它v=8m/s的初速度向右运动,进入磁场后,最终停在轨道上,导轨电阻不计,求:
(1)导体棒PQ刚进磁场的瞬间,流过导体棒PQ的电流大小和方向;
(2)整个过程中,电阻R上产生的焦耳热;
(3)最终停下时,导体棒PQ距虚线ab的距离。
【答案】(1)4A,方向由Q指向P;(2)4.8J;(3)1.6m
【解析】
【详解】(1)导体棒PQ刚进磁场的瞬间,感应电动势为
由闭合电路欧姆定律得
方向由Q指向P;
(2)由能量守恒知
解得
由电路阻值关系得整个过程中,电阻R上产生的焦耳热
(3)整个过程中流过的电荷量为
整个过程由动量定理得
联立得
解得
15. 如图所示,在足够长的水平边界 下方充满匀强电场(图中未画出),同时该区域上、下部分分别充满方向垂直于纸面向外和向内的匀强磁场,磁感应强度大小均为B, 为上下磁场的水平分界线,间距离为d。一个质量为m、电荷量为的小球,由 上方的O点静止释放,小球向下穿过 进入电磁场区域后做圆周运动(已知重力加速度为g)。求:
(1)电场强度的大小和方向;
(2)带电小球第一次穿出边界所围的区域,电场力所做的功;
(3)若从某高度释放小球后,小球能回到O点,小球经过多长时间返回O点。
【答案】(1),方向竖直向下;(2)0或;(3)(,,)
【解析】
【详解】(1)带电小球进入场区后,恰能做匀速圆周运动,则合力为洛伦兹力,重力与电场力平衡,则有
解得电场强度的大小为
由于小球带负电,可知电场方向竖直向下。
(2)当释放点O距 的高度h较小时,带电小球进入磁场Ⅰ区域的速度较小,由磁场上边界 第一次穿出磁场Ⅰ区域,不经过磁场Ⅱ区域,此过程中电场力做功为
当释放点O距 的高度h较大时,带电小球进入磁场Ⅰ区域后由下边界 第一次穿出磁场Ⅰ区域,此过程中电场力做功为
(3)设距 的高度为时释放带电小球,带电小球能回到释放点O,如图所示
带电小球在进入磁场前做自由落体运动,设下落时间为,则有
,
带电小球在磁场中做匀速圆周运动,设半径为R,周期为T,则有
,
根据几何关系可得
,
联立解得
,,,
由于带电小球在Ⅰ、Ⅱ两个区域运动过程中、、 、 的大小不变,故三段圆周运动的半径相同,由几何关系知
带电小球第一次回到释放点O的时间为
解得
带电小球回到释放点O的时间为
则有
(,,)
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靖远二中2024-2025学年高二下期末
物理试题
一、单选题(每小题4分,共28分)
1. 在赤道附近沿东西方向放置一根导线。若导线中通以由东向西的电流,则它所受地磁场安培力的方向为( )
A. 向上 B. 向下 C. 向南 D. 向北
2. 物理课上,老师做了一个“神奇”的实验:如图所示,将30cm长的铝管竖直放置,一磁性很强的磁铁从上管口由静止释放,观察到磁铁用较长时间才从下管口落出.对于这个实验现象同学们经分析讨论做出相关的判断,你认为正确的是(下落过程中不计空气阻力,磁铁与管壁没有接触).则( )
A. 如果磁铁的磁性足够强,磁铁会停留在铝管中,永远不落下来
B. 磁铁在铝管中运动的过程中,由于不计空气阻力,所以机械能守恒
C. 如果磁铁的磁性足够强,磁铁在铝管中运动时间更长,但一定会落下来
D. 如果将铝管换成塑料管,磁铁从塑料管中出来也会用较长时间
3. 在匀强磁场B中一带电粒子做匀速圆周运动半周后又顺利进入另一磁感应强度是2B的匀强磁场中,B的方向如图所示,下列说法正确的是( )
A. 粒子速率加倍,周期减半
B. 粒子的半径加倍,周期加倍
C. 粒子的半径减半,周期减半
D. 粒子在磁感应强度为2B的匀强磁场中仍沿逆时针方向运动
4. 如图甲为远距离输电示意图,变压器均为理想变压器。升压变压器的原、副线圈匝数比为,其输入电压如图乙所示,远距离输电线的总电阻为。降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中为一定值电阻,用半导体热敏材料制成的传感器,当温度升高时其阻值变小。电压表 显示加在报警器上的电压(报警器未画出)。未出现火警时,升压变压器的输入功率为。下列说法中正确的有( )
A. 降压变压器副线圈输出的交流电频率为
B. 远距离输电线路损耗功率为
C. 当传感器所在处出现火警时,电压表 的示数变大
D. 当传感器所在处出现火警时,输电线上的电流变大
5. 如图为同种电荷在同一有界磁场中运动的四条轨迹,那么可以判断()
A. 运动速率v1>v2>v3>v4 B. 运动速率v1<v2<v3<v4
C. 运动时间t1>t2>t3>t4 D. 运动时间t1<t2<t3<t4
6. 下列关于交流电的几种说法中,正确的是( )
A. 交流电气设备上所标的电压、电流值是峰值 B. 交流电流表和交流电压表测得的值是瞬时值
C. 我国民用交电流的照明电压为220 V是有效值 D. 交电流的有效值即为一个周期内的平均值
7. 如图所示,质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈,沿线圈中轴线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时,线圈始终保持不动。设线圈在此过程中受到的支持力为FN,摩擦力为。以下判断正确的是( )
A. 先向右,后向左 B. 一直大于mg
C. 先大于mg,后小于mg D. 线圈中感应电流的方向始终不变
二、多选题(每小题5分,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错或不选的得0分)
8. 如图所示,长为l的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,板间距离也为l,极板不带电。现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力),从两极板间边界中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采用的办法是( )
A. 使粒子的速度v<
B. 使粒子的速度v>
C. 使粒子的速度v>
D. 使粒子的速度<v<
9. 半径分别为r和2r的同心半圆粗糙导轨MN、PQ固定在同一水平面内,一长为r、电阻为2R、质量为m且质量分布均匀的导体棒AB置于半圆轨道上面,BA的延长线通过导轨的圆心O,装置的俯视图如图所示。整个装置位于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。在N、Q之间接有一阻值为R的电阻。导体棒AB在水平外力作用下,以角速度ω绕O顺时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨间的动摩擦因数为µ,导轨电阻不计,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A. 导体棒AB两端的电压为
B. 电阻R中的电流方向从Q到N,大小为
C. 外力的功率大小为
D. 若导体棒不动,要产生同方向的感应电流,可使竖直向下的磁场的磁感应强度均匀增加
10. 如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置示意图。速度选择器(也称滤速器)极板长度为L,宽度为d,电场强度为E,方向竖直向下,磁感应强度B1方向垂直纸面向里,分离器中磁感应强度B2的方向垂直纸面向外,小孔A在速度选择器的中线上,其孔大小可以忽略。在S处有带电量为、质量为m的大量同种正离子向右以不同速率沿中线入射,有些粒子做匀速直线运动经过A孔、B2区域后打在接收板PQ上。下列说法正确的是( )
A. 这些粒子在右侧磁场B2中运动的时间一定相同
B. 这些粒子在右侧磁场B2中运动半径一定不同
C. 粒子要在B1区域做匀速直线运动,速度必须满足
D. 速度的粒子可能在B1区域做匀速直线运动
三、实验题(第11题6分,第12题9分)
11. 温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家电产品中,它是利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性工作的.如图甲中,电源的电动势E=9.0 V,内电阻可忽略不计;G为灵敏电流表,内阻Rg保持不变;R为热敏电阻,其电阻值与温度的变化关系如图乙的Rt图线所示,闭合开关,当R的温度等于20 ℃时,电流表示数I1=2 mA。
(1) 电流表G的内阻Rg=________Ω;
(2) 当电流表的示数I2=3.6 mA时,热敏电阻R的温度是________℃.
12. 如图甲所示,G为没有电流通过时,指针指在中央的灵敏电流表,连接在直流电路中时的偏转情况,磁铁旁的箭头表示运动方向。现用该灵敏电流表完成如图乙、丙、丁的电磁感应实验,则图乙中灵敏电流表的指针将向_________(选填“左”或“右”)偏转;图丙中的条形磁铁的运动方向为__________(选填“向上”或“向下”);图丁中的条形磁铁下端为__________(“S”或“N”)极。
四、解答题(第13题12分,第14题12分,第15题18分)
13. 一台发电机,输出功率为1100kW,所用输电导线的电阻为,当发电机接到输电线路的电压为11kV时,请计算:
输电导线上的电流;
输电导线上损失的热功率。
14. 如图,两根光滑金属导轨水平平行放置,间距L=0.5m,左端接有电阻R=3Ω,匀强磁场分布在虚线ab(与导轨垂直)右侧空间内,磁场方向竖直向下,磁感应强度大小B=4T。质量m=0.2kg、电阻r=1Ω的导体棒PQ垂直导轨放置,现给它v=8m/s的初速度向右运动,进入磁场后,最终停在轨道上,导轨电阻不计,求:
(1)导体棒PQ刚进磁场的瞬间,流过导体棒PQ的电流大小和方向;
(2)整个过程中,电阻R上产生的焦耳热;
(3)最终停下时,导体棒PQ距虚线ab的距离。
15. 如图所示,在足够长的水平边界 下方充满匀强电场(图中未画出),同时该区域上、下部分分别充满方向垂直于纸面向外和向内的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,为上下磁场的水平分界线,间距离为d。一个质量为m、电荷量为的小球,由 上方的O点静止释放,小球向下穿过 进入电磁场区域后做圆周运动(已知重力加速度为g)。求:
(1)电场强度的大小和方向;
(2)带电小球第一次穿出边界所围的区域,电场力所做的功;
(3)若从某高度释放小球后,小球能回到O点,小球经过多长时间返回O点。
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