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2013年高考物理备考复习卷B15:力学实验(解析版)
一、填空题
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1. 难度:中等
某同学利用打点计时器研究做匀加速直线运动小车的运动情况.图示为该同学实验时打出的一条纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔是0.1s.从刻度尺中可以得到SAB=    cm、SCD=    cm,由这两个数据得出小车的加速度大小a=    m/s2,打点计时器打B点时小车的速度v=    m/s.
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2. 难度:中等
在研究匀变速直线运动的实验中,打点计时器使用的交流电的频率为50Hz.
(1)某同学在实验过程中得到了在不同拉力作用下的A、B、C、D等几条较为理想的纸带,并在纸带上每5个点取一个计数点,将每条纸带上的计数点都记为0…1 2 3、4、5…图甲是A纸带的一部分,图乙、丙、丁三段纸带分别是从三条不同的纸带上撕下的.
①在图乙、丙、丁三段纸带中,属于纸带4的是   
②打纸带4时,小车的加速度大小是    m/s2
③打点计时器打纸带A中的l号计数点时小车的速度为    m/s.
(2)该同学在打A纸带时,不知道所使用的交流电源的实际频率已超过50Hz,那么,他计算出来的加速度值    真实值(填“大于”、“小于”或“等于”).
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二、解答题
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3. 难度:中等
在探究弹力和弹簧伸长的关系实验中,小明同学用甲、乙两根规格不同的弹簧进行实验,由实验得到弹簧伸长X与弹簧受到拉力F关系如图a所示,由图求得弹簧乙的劲度系数______N/m.若要在两根弹簧中选用一个来制作精确程度较高的弹簧秤,应选弹簧______;用制作好的弹簧秤来测量物体的重力,如图b所示,物体重______N.
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4. 难度:中等
某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验.
(1)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持______状态.
(2)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线,由此图线可得该弹簧的原长x=______cm,劲度系数k=______N/m.
(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤,当弹簧秤上的示数如图(c)所示时,该弹簧的长度x=______cm.manfen5.com 满分网
三、填空题
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5. 难度:中等
某同学用如图所示的实验装置验证“力的平行四边形定则”.弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置.分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向.
(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中A的示数为    N.
(2)下列不必要的实验要求是    (请填写选项前对应的字母).
A.应测量重物M所受的重力
B.弹簧测力计应在使用前校零
C.拉线方向应与木板平面平行
D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置
(3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,请您提出两个解决办法       
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四、选择题
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6. 难度:中等
某同学在家中用三根相同的橡皮筋(遵循胡克定律)来探究求合力的方法,如图所示,三根橡皮筋在O点相互连接,拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点.在实验中,可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小,并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向,从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法.在实验过程中,下列说法正确的是( )
A.实验需要测量橡皮筋的长度以及橡皮筋的原长
B.为减小误差,应选择劲度系数尽量大的橡皮筋
C.以OB、OC为两邻做平行四边形,其对角线必与OA在一条直线上且长度相等
D.多次实验中O点不必固定
五、解答题
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7. 难度:中等
某同学设计了如图1所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧秤固定在一块合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线MN、PQ,并测出间距d.开始时将木板置于MN处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧秤的示数F,以此表示滑动摩擦力的大小.再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧秤的示数F1,然后释放木板,并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.
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①木板的加速度可以用d、t表示为a=______
②(单选题)改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系.如图2所示图象能表示该同学实验结果的是______
③(多选题)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是______
A.可以改变滑动摩擦力的大小
B.可以更方便地获取多组实验数据
C.可以比较精确地测出摩擦力的大小
D.可以获得更大的加速度以提高实验精度.
六、填空题
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8. 难度:中等
冬奥会期间,某探究小组为了测量运动员的滑雪板在水平雪面上正常滑行时,板面与雪面间的动摩擦因数,利用数码相机的连拍功能,得到了一张运动员的组合照片,如图.图中格子为小方格,已知滑雪板在水平面上的投影长度是160cm,相机的连拍周期是1.0s,g取10m/s2,则
(1)运动员滑行的加速度大小是   
(2)所求的动摩擦因数是   
(3)引起该实验误差的原因有    (填以下序号).
A.运动员的体重
B.雪面的平整程度
C.拍摄动景照片时的虚边效应
D.确定距离时的读数误差.
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七、解答题
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9. 难度:中等
某学习小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用了下面左图所示的实验装置.
数字计时器
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(1)将气垫导轨接通气泵,通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平,检查是否调平的方法是______
(2)如图所示,游标卡尺测得遮光条的宽度△d=______cm;实验时,将橡皮条挂在滑块的挂勾上,向后拉伸一定的距离,并做好标记,以保证每次拉伸的距离恒定.现测得挂一根橡皮条时,滑块弹离橡皮条后,经过光电门的时间为△t,则滑块最后匀速运动的速度表达式为______(用字母表示).
(3)逐条增加橡皮条,记录每次遮光条经过光电门的时间,并计算出对应的速度.则画出的W-v2图象应是______
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10. 难度:中等
某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系.图中A为小车,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上,C为弹簧测力计,不计绳与滑轮的摩擦.实验时,先接通电源再松开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点.
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(1)该同学在一条比较理想的纸带上,依次选取0、1、2、3、4、5共六个计数点,分别测量后5个计数点与计数点0之间的距离,并计算出它们与0点之间的速度平方差△v2(△v2=v2-v2),填入下表:
计数点s/cm△v 2/m2•s-2
计数点0//
11.600.04
23.600.09
36.000.15
47.000.19
59.200.23
请以△v2为纵坐标,以s为横坐标在方格纸中作出△v2-s图象.若测出小车质量为0.2kg,结合图象可求得小车所受合外力的大小为______N.(结果保留两位有效数字)
(2)该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数,明显超出实验误差的正常范围.你认为主要原因是______,实验操作中改进的措施是______
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11. 难度:中等
某同学利用验证机械能守恒定律的实验装置来测定当地的重力加速度,该同学在通过实验得到的纸带上选取6个点,每相邻两个点之间的时间间隔均为T,其中1、2、3点相邻,4、5、6点也相邻.3、4点之间还有几个不清楚的点.若测得1、3距离为s1,4、6之间的距离为s2,2、5之间的距离为s3.则第2点速度的表达式v=______,重力加速度的表达式是g=______
2
-
s
2
1
8s3T2
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12. 难度:中等
现要通过实验验证机械能守恒定律.实验装置如图1所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到导轨低端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A,B 两点的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度.用g表示重力加速度.完成下列填空和作图;
(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为______.动能的增加量可表示为______.若在运动过程中机械能守恒,manfen5.com 满分网与s的关系式为manfen5.com 满分网______
(2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值,结果如下表所示:
12345
s(m)0.6000.8001.0001.2001.400
t(ms)8.227.176.445.855.43
manfen5.com 满分网(×104s-21.481.952.412.923.39
以s为横坐标,manfen5.com 满分网为纵坐标,在答题卡上对应图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点;根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k=______×104m-1.•s-2(保留3位有效数字).
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由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出manfen5.com 满分网直线的斜率ko,将k和ko进行比较,若其差值在试验允许的范围内,则可认为此试验验证了机械能守恒定律.
八、填空题
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13. 难度:中等
实验室利用打点计时器研究小滑块的运动情况,打出如图所示的纸带,其中纸带B端与滑块相连接,计时器接在频率为50Hz的交流电源上.请回答下列问题:
(1)纸带中AB段运动的时间为   
(2)根据纸带请判断该滑块的运动属于(填“匀速”、“匀加速”或“匀减速”)直线运动.
(3)从纸带可以测出A、B两点问的距离为    ,滑块的加速度大小为    (计算结果保留三位有效数字).
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九、解答题
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14. 难度:中等
manfen5.com 满分网某同学用如图1所示的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度.实验过程如下:在斜面上铺上带有刻度的纸带,用图钉钉住;把滴水计时器固定在小车的末端,在小车上固定一平衡物;调节滴水计时器的滴水速度,使其每1s滴一滴(以滴水计时器内盛满水为准);在斜面顶端放置一浅盘,把小车放在斜面顶端,把调好的滴水计时器盛满水,使水滴能滴入浅盘内;随即在撤去浅盘的同时放开小车,于是水滴在纸带上留下标志小车运动规律的点迹,如图2所示;小车到达斜面底端时立即将小车移开.由于某种原因,其中位置4处被污损.
(1)滴水计时器的原理与课本上介绍的______原理类似;
(2)小车的加速度a=______m/s2,由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度v4=______m/s.(结果均保留2位有效数字)
十、填空题
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15. 难度:中等
(1)如图(1),做“探索弹力与弹簧伸长量关系”的实验步骤如下:
A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组数据(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来
B.记下弹簧不挂钩码时.其下端在刻度尺上的刻度L
C.将铁架台固定在桌子上(也可在横梁的另一端挂上一定的配重),并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一刻度尺
D.依次在弹簧下端挂上2个、3个、4个…钩码,并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度,并记录在表格内,然后取下钩码
E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与伸长量的关系式.首先尝试写成一次函数,不行再写成二次函数
F.解释函数表达式中常数的物理意义
G.整理仪器
①请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来,为:   
②某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时,作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图(2)所示.该实验始终在弹簧的弹性限度内进行.由图(2)可知:该弹簧的自然长度为    cm;该弹簧的劲度系数为    N/m.(后一空保留三位有效数字)
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16. 难度:中等
为了测定木块A与木板之间的动摩擦因数,某实验小组设计了如图所示的实验:将木板放在水平桌面上,木块A通过木板上的定滑轮用细线系一小物块B,开始用手拿着物块B使其静止且细线被张紧,松手后A、B一起运动,当B到达地面后停止运动,而木块A继续在木板上运动一段距离后停止运动.本实验除了用天平测出木块A的质量m1和物块B的质量m2外,还需要测量的物理量是        .则动摩擦因数的表达式为μ=    .为了减小实验误差,m1和m2应满足的关系是   
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17. 难度:中等
(1)在做“验证力的平行四边形定则”实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的0点,则下列说法中错误的是
A.同一次实验中,O点位置允许变动
B.实验中,只需要记录弹簧测力计的读数和0点的位置
C.实验中,把橡皮条的另一端拉到0点时,两个弹簧测力计之间的夹角必须取90°
D.实验中,要始终将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程,然后调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到0点
(2)某同学在家中尝试验证力的平行四边形定则,他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干个小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下实验:将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上,另一端与第三条橡皮筋连接,结点为0,将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物,如图所示.
①设计本实验的原理是   
②为完成实验,下述操作中必需的是   
A.测量细绳的长度
B.测量橡皮筋的原长
C.测量悬挂重物后橡皮筋的长度
D.记录悬挂重物后结点0的位置
③钉子位置固定,欲利用现有器材,改变条件再次实验验证,可采用的方法是   
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十一、解答题
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18. 难度:中等
图1为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置图.图中A为小车,B为砝码及砝码盘,C为一端带有定滑轮的长木板,小车通过纸带与电火花打点计时器相连,计时器接50Hz交流电.小车A的质量为m1,砝码及砝码盘B的质量为m2
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①下列说法正确的是______
A.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力
B.实验时应先释放小车后接通电源
C.本实验m2应远小于m1
D.在用图象探究加速度与质量关系时,应作manfen5.com 满分网图象
②实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a-F图象,可能是图2中的______(选填“甲”、“乙”、“丙”)
③图3为某次实验得到的纸带,纸带中相邻计数点间的距离已标出,相邻计数点间还有四个点没有画出.由此可求得小车的加速度大小______m/s2.(结果保留二位有效数字)
十二、填空题
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19. 难度:中等
如图甲所示的光电门传感器是测定瞬时速度大小的仪器,其原理是发射端发出一束很细的红外线到接收端,当固定在运动物体上的一个已知宽度为d的挡光板通过光电门挡住红外线时,和它连接的数字计时器可记下挡光的时间△t,则可以求出运动物体通过光电门时的瞬时速度大小.manfen5.com 满分网
(1)为了减小测量瞬时速度的误差,应该选择宽度比较    (选填“宽”或“窄”)的挡光板.
(2)如图乙所示是某同学利用光电门传感器探究小车加速度与力之间关系的实验装置,他将该光电门固定在水平轨道上的B点,用不同重物通过细线拉同一小车,小车每次都从同一位置A点由静止释放.
①如图丙所示,用游标卡尺测出挡光板的宽度d=    mm,实验时将小车从图乙中的A点由静止释放,由数字计时器记下挡光板通过光电门时挡光的时问间隔△t=0.02s,则小车通过光电门时的瞬时速度大小为    m/s;
②实验中设小车的质量为m1,重物的质量为m2,则在m1与m2满足关系    时可近似认为细线对小车的拉力大小与重物的重力大小相等;
③测出多组重物的质量m2和对应挡光板通过光电门的时间血,并算出小车经过光电门时的速度△t,通过描点作出线性图象,研究小车的加速度与力之间的关系.处理数据时应作出    (选填“v-m2”或“v2-m2,”)图象;
④某同学在③中作出的线性图象不过坐标原点,其可能的原因是   
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20. 难度:中等
气垫导轨工作时,空气从导轨表面的小孔喷出,在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层,使滑块不与导轨表面直接接触,故滑块运动时受到的阻力大大减小,可以忽略不计.为了探究做功与物体动能之间的关系,在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块,滑块的一端与轻弹簧相接,弹簧另一端固定在气垫导轨的一端,将一光电门P固定在气垫导轨底座上适当位置(如图1),使弹簧处于自然状态时,滑块上的遮光片刚好位于光电门的挡光位置,与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门时的挡光时间.实验步骤如下:
①用游标卡尺测量遮光片的宽度d;
②在气垫导轨上适当位置标记一点A(图中未标出,AP间距离远大于d),将滑块从A点由静止释放.由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t;
③利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度v;
④更换劲度系数不同而自然长度相同的弹簧重复实验步骤②③,记录弹簧劲度系数及相应的速度v,如下表所示:
弹簧劲度系数k2k3k4k5k6k
v (m/s)0.711.001.221.411.581.73
v2 (m2/s20.501.001.491.992.492.99
v3 (m3/s30.361.001.822.803.945.18
(1)测量遮光片的宽度时游标卡尺读数如图2所示,读得d=    m;
(2)用测量的物理量表示遮光片通过光电门时滑块的速度的表达式v=   
(3)已知滑块从A点运动到光电门P处的过程中,弹簧对滑块做的功与弹簧的劲度系数成正比,根据表中记录的数据,可得出弹簧对滑块做的功W与滑块通过光电门时的速度v的关系是   
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21. 难度:中等
为了“探究动能改变与合外力做功”的关系,某同学设计了如下实验方案:
A.第一步他把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起,把质量为M的滑块通过细绳与质量为m的带夹重锤相连,然后跨过定滑轮,重锤夹后连一纸带,穿过打点计时器,将打点计时器固定好.调整木板倾角,直到轻推滑块后,滑块沿木板匀速运动如图1所示
B.第二步保持长木板的倾角不变,将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处,取下细绳和重锤,将滑块与纸带相连,使其穿过打点计时器,然后接通电源释放滑块,使之从静止开始加速运动,打出纸带,如图2所示
打出的纸带如图3:
试回答下列问题:
①已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数的时间间隔为△t,根据纸带求滑块速度,当打点计时器打A点时滑块速度VA=    ,打点计时器打B点时滑块速度VB=   
②已知重锤质量m,当地的重加速度g,要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块    (写出物理名称及符号),合外力对滑块做功的表达式W=   
③测出滑块运OA段、OB段、OC段、OD段、OE段合外力对滑块所做的功,VA、VB、VC、VD、VE以v2为纵轴,以W为横轴建坐标系,描点作出v2-W图象,可知它是一条过坐标原点的倾斜直线,若直线斜率为k,则滑块质量M=   
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十三、解答题
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22. 难度:中等
manfen5.com 满分网用如图实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒.m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.下图给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图1中未标出),计数点间的距离如图所示.已知m1=50g、m2=150g,则(g取9.8m/s2,结果保留两位有效数字)
(1)在纸带上打下记数点5时的速度v=______m/s;
(2)在打点0~5过程中系统动能的增量△EK=______J,
系统势能的减少量△EP=______J,由此得出的结论是______
(3)若某同学作出manfen5.com 满分网图象如图2,则当地的实际重力加速度g=______m/s2
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十四、填空题
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23. 难度:中等
(1)某学习小组在“研究匀变速直线运动”的实验中,用如图所示的气垫导轨装置来测滑块的加速度,由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L,窄遮光板的宽度为d,窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为t1、t2,则滑块的加速度可以表示为a=    (用题中所给物理量表示).
(2)该学习小组在测出滑块的加速度后,经分析讨论,由于滑块在气垫导轨上运动时空气阻力很小,可用上述实验装置来验证机械能守恒定律,为此还需测量的物理量是    ,机械能守恒的表达式为   
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