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3.5 二力平衡的条件
一、单选题
1.如图是利用每秒闪光30次的照相机装置拍摄到的4个物体运动的频闪照片，图中箭头表示物体运动方向，其中可能受平衡力作用的物体是( )
A. B. C. D.
2.如图所示，A、B为两个弹簧秤，每个钩码重5牛顿，若不计滑轮摩擦和绳重，当钩码静止时A、B弹簧秤的读数分别为（ ）
A.5牛顿 0牛顿 B.5牛顿 5牛顿 C.0牛顿 5牛顿 D.5牛顿 10牛顿
3.如图是一只竹蜻蜓静止摆放在一个支柱上，下列说法中正确的是（ ）
A. 此时的竹蜻蜓受力不平衡
B. 竹蜻蜓受到的重力和支柱对竹蜻蜓的支持力不在同一直线上
C. 竹蜻蜓对支柱的压力和支柱对竹蜻蜓的支持力是一对相互作用力
D. 若不小心将竹蜻蜓一只翅膀摔断后，竹蜻蜓仍能在如图位置静止
4.小乐用弹簧测力计测物体的重力，当弹簧测力计静止时，如图所示。则下列说法错误的是（ ）
A. 用弹簧测力计测物体重力时，弹簧测力计必须竖直放置
B. 此弹簧测力计的分度值为0.2N，物体受到的重力是2.2N
C. 物体受到的重力和物体对弹簧测力计的拉力是一对相互作用力
D. 物体受到的重力和弹簧测力计对物体的拉力是一对平衡力
5.一只手握住甲、乙两个核桃，逐渐增大握力，发现甲核桃碎裂时乙核桃完好，下列有关两核桃相互挤压时的说法正确的是（ ）
A. 甲对乙的作用力小于乙对甲的作用力
B. 甲对乙的作用力没有使乙核桃发生形变
C. 甲对乙的作用力与乙对甲的作用力是一对相互作用力
D. 甲对乙的作用力与乙对甲的作用力是一对平衡力
6.静止在水平桌面的笔筒，与笔筒受到的重力相互平衡的力是（ ）
A. 桌子的重力 B. 笔筒对桌面的压力 C. 桌面对笔筒的支持力 D. 地面对桌子的支持力
7.如图所示,在探究“二力平衡的条件”时，选质量为 10 g 的卡片作为研究对象。在线的两端分别挂上等质量的重物，对卡片施加两个拉力。为探究这两个力满足什么条件才能平衡，则所挂重物质量合适的是( )
A.5 g B.10 g C.200 g D.任意质量均可
8.在探究“二力平衡条件”的活动中，两边挂等重的钩码，将塑料板扭转一个角度（如图），放手并观察其能不能保持静止，这样的操作是为了探究二力平衡时两个力（ ）
A. 大小是否要相等 B. 方向是否要相反
C. 是否要作用在同一物体上 D. 是否要作用在同一直线上
9.如图所示为研究二力平衡条件的实验装置，下列关于这个实验的叙述错误的是（ ）
A. 为了减小摩擦，应选用尽量光滑的水平桌面
B. 为使实验效果明显，应选用质量较大的小车
C. 调整两边的托盘所放的钩码数量，可以改变力的大小
D. 将小车扭转一个角度，是为了改变力的作用线的位置
10.2020年11月20日，我市举行了第四届美丽乡村骑游大会，倡导“低碳出行、健康骑行、享受生活”的理念。下列有关自行车的说法中，属于一对平衡力的是（ ）
A. 自行车的重力和自行车对地面的压力 B. 自行车的重力和地面对自行车的支持力
C. 自行车对地面的压力和地面对自行车的支持力 D. 自行车对地面的压力和地面对自行车的摩擦力
11.如图所示，两个弹簧秤都在力的作用下处于静止状态，不计弹簧秤的重力和内部摩擦，则弹簧秤甲和乙的示数分别为（ ）
A. 2N，4N B. 2N，0N C. 4N，4N D. 2N，2N
12.如图所示，质量为m的物体静置于水平地面上，受到大小为mg的拉力F的作用后，该物体的运动状态是（ ）
A. 静止在水平地面上 B. 向上作变速运动
C. 在水平地面上向左匀速直线运动 D. 在水平地面上向右匀速直线运动
二、填空题
13.在探究“二力平衡条件“的实验中，实验装置如下图所示。
（1）实验时，向左盘和右盘同时放入等重的砝码，这时木块保持静止，说明物体平衡时，力的________相等；但小明在实验时发现，若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码时木块仍然保持静止状态，则产生这一现象的原因是________。
（2）现保持F1与F2大小相等，将木块换成小车，然后扭转一个角度，松手后，小车将转动回来，设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时的两个力必须________。
（3）如果将木块换成弹簧测力计，左右两盘各放入重5N的砝码，则弹簧测力计的示数为 (填字母)。
A.10N B.5N C.0N
14.利用如图所示器材“探究二力平衡的条件”。
（1）将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上，并在两个线端分别挂上相同的钩码，使作用在卡片，上的两个拉力方向相反，且在一条直线上。当卡片平衡时，从钩码数量看，卡片两边所受的拉力大小 ________。
（2）当小卡片平衡后，小明将小卡片转过一个角度，松手后小卡片________(选填“能”或“不能”)保持平衡。
15.降落伞俗称保险伞，是一种使人或物从空中安全降落到地面的航空工具。某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为700牛，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。
（1）图甲中阴影部分面积表示________。
（2）当t=30秒时，运动员和跳伞设备的总重力________(选填 “大于”、“等于"或“小于”)阻力。
（3）图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图，其中①与图甲曲线中________(用字母表示)阶段对应。
三、实验探究题
16.图甲是小明同学探究二力平衡条件时的实验情景。
（1）小明将系于小卡片(重力可忽略不计)的两根细线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，实验中通过调整________来改变拉力的大小。
（2）当小卡片平衡时，小明将小卡片转过一个角度，松手瞬间小卡片开始旋转，一段时间后恢复静止。此步骤是为了探究________。
（3）保持右侧滑轮的位置不变，降低左侧滑轮的高度，如图乙所示，在两细线上各挂一只钩码时，小卡片________(能/不能)平衡。
（4）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小明下一步的操作是________.
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3.5 二力平衡的条件
一、单选题
1.如图是利用每秒闪光30次的照相机装置拍摄到的4个物体运动的频闪照片，图中箭头表示物体运动方向，其中可能受平衡力作用的物体是( )
A. B. C. D.
【答案】 C
【解析】当物体处于静止或匀速直线运动状态时，它处于平衡状态，受到平衡力，据此分析判断。
【解答】A.小球运动轨迹为直线，但是相邻小球的距离逐渐增大，则小球做加速运动，故A不合题意；
B.小球的运动轨迹为曲线，不处于平衡状态，故B不合题意；
C.小球运动轨迹为直线，且相邻小球的距离相等，则它做匀速直线运动，故C符合题意；
D.小球的运动轨迹为曲线，不处于平衡状态，故D不合题意。
故选C。
2.如图所示，A、B为两个弹簧秤，每个钩码重5牛顿，若不计滑轮摩擦和绳重，当钩码静止时A、B弹簧秤的读数分别为（ ）
A.5牛顿 0牛顿 B.5牛顿 5牛顿 C.0牛顿 5牛顿 D.5牛顿 10牛顿
【答案】 B
【解析】当测力计保持静止状态时，它的示数等于挂钩上受到的拉力。
【解答】根据图片可知，当两个测力计都保持静止状态时，它们挂钩上的拉力都等于测力计的示数。因为挂钩上的拉力都由砝码的重力产生，因此两个测力计的示数都等于砝码的重力5N，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
3.如图是一只竹蜻蜓静止摆放在一个支柱上，下列说法中正确的是（ ）
A. 此时的竹蜻蜓受力不平衡
B. 竹蜻蜓受到的重力和支柱对竹蜻蜓的支持力不在同一直线上
C. 竹蜻蜓对支柱的压力和支柱对竹蜻蜓的支持力是一对相互作用力
D. 若不小心将竹蜻蜓一只翅膀摔断后，竹蜻蜓仍能在如图位置静止
【答案】 C
【解析】（1）当物体处于静止或匀速直线运动状态时，它处于平衡状态；
（2）根据二力平衡的条件分析；
（3）相互作用力的条件：大小相等、方向相反、作用在两个物体和同一直线上；
（4）根据重心的影响因素判断。
【解答】A.竹蜻蜓在支柱上处于静止状态，即处于平衡状态，故A错误；
B.竹蜻蜓的重力和支柱对它的支持力相互平衡，那么二者肯定在同一直线上，故B错误；
C.竹蜻蜓对支柱的压力和支柱对竹蜻蜓的支持力，二者大小相等、方向相反、作用在两个物体上和同一直线上，为一对相互作用力，故C正确；
D.若不小心将竹蜻蜓一只翅膀摔断后，它的重心的位置会发生改变，此时竹蜻蜓不能在如图位置静止，故D错误。
故选C。
4.小乐用弹簧测力计测物体的重力，当弹簧测力计静止时，如图所示。则下列说法错误的是（ ）
A. 用弹簧测力计测物体重力时，弹簧测力计必须竖直放置
B. 此弹簧测力计的分度值为0.2N，物体受到的重力是2.2N
C. 物体受到的重力和物体对弹簧测力计的拉力是一对相互作用力
D. 物体受到的重力和弹簧测力计对物体的拉力是一对平衡力
【答案】 C
【解析】（1）根据测力计的使用方法判断；
（2）根据图片确定测力计的分度值，并根据指针的位置读出示数；
（3）相互作用力的条件：大小相等、方向相反、作用在两个物体和同一直线上；
（4）平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在一个物体和同一直线上。
【解答】A.用弹簧测力计测物体重力时，由于重力的方向竖直向下，为了防止弹簧与外壳摩擦，因此弹簧测力计必须竖直放置，故A正确不合题意；
B. 此弹簧测力计的分度值为0.2N，物体受到的重力是2.2N，故B正确不合题意；
C.物体受到的重力和物体对弹簧测力计的拉力，二者的方向相同，肯定不是相互作用力，故C错误符合题意；
D. 物体受到的重力和弹簧测力计对物体的拉力，二者大小相等、方向相反、作用在一个物体和同一直线上，为平衡力，故D正确不合题意。
故选C。
5.一只手握住甲、乙两个核桃，逐渐增大握力，发现甲核桃碎裂时乙核桃完好，下列有关两核桃相互挤压时的说法正确的是（ ）
A. 甲对乙的作用力小于乙对甲的作用力
B. 甲对乙的作用力没有使乙核桃发生形变
C. 甲对乙的作用力与乙对甲的作用力是一对相互作用力
D. 甲对乙的作用力与乙对甲的作用力是一对平衡力
【答案】 C
【解析】（1）根据相互作用力的原理分析比较；
（2）力的作用效果：①改变物体的形状；② 改变物体的运动状态；
（3）（4）相互作用力和平衡力的相同点：大小相等、方向相反和同一直线上；不同点：平衡力作用在一个物体上，而相互作用力作用在两个物体上。
【解答】甲对乙的作用力和乙对甲的作用力，二者大小相等，方向相反，作用在同一直线和两个物体上，是一对相互作用力，二者大小相等，故A、D错误，C正确；
甲对乙的作用力使乙核桃发生了形变，只是形变程度较小，故B错误。
故选C。
6.静止在水平桌面的笔筒，与笔筒受到的重力相互平衡的力是（ ）
A. 桌子的重力 B. 笔筒对桌面的压力 C. 桌面对笔筒的支持力 D. 地面对桌子的支持力
【答案】 C
【解析】平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一物体和同一直线上，据此分析判断。
【解答】A.桌子的重力作用在桌子上，笔筒的重力作用在笔筒上，二者方向相同且作用在两个物体上，肯定不是平衡力，故A错误；
B.笔筒对桌面的压力作用在桌面上，笔筒的重力作用在笔筒上，二者方向相同且作用在两个物体上，肯定不是平衡力，故B错误；
C.桌面对笔筒的支持力和笔筒的重力都作用在笔筒上，二者方向相反、大小相等且在同一直线上，肯定为平衡力，故C正确；
D.地面对桌子的支持力作用在桌子上，笔筒的重力作用在笔筒上，二者作用在两个物体上，肯定不是平衡力，故D错误。
故选C。
7.如图所示,在探究“二力平衡的条件”时，选质量为 10 g 的卡片作为研究对象。在线的两端分别挂上等质量的重物，对卡片施加两个拉力。为探究这两个力满足什么条件才能平衡，则所挂重物质量合适的是( )
A.5 g B.10 g C.200 g D.任意质量均可
【答案】 C
【解析】根据探究二力平衡条件的实验分析判断。
【解答】卡片本身有重力，用细线悬空后有向下垂的趋势。如果卡片的重力较大，下垂幅度较大，那么左右两个拉力就不在同一直线上，从而严重影响二力平衡条件的判断。为了减小卡片重力的影响，那么两边钩码产生的拉力要远远大于卡片的重力才行，故C符合题意，而A、B、D不合题意。
故选C。
8.在探究“二力平衡条件”的活动中，两边挂等重的钩码，将塑料板扭转一个角度（如图），放手并观察其能不能保持静止，这样的操作是为了探究二力平衡时两个力（ ）
A. 大小是否要相等 B. 方向是否要相反
C. 是否要作用在同一物体上 D. 是否要作用在同一直线上
【答案】 D
【解析】二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在同一直线和同一物体上，根据题目描述分析哪个因素发生改变即可。
【解答】将塑料板扭转一个角度后，它两侧受到的拉力就不在同一直线上了，因此这样的操作是为了探究二力平衡时两个力是否要作用在同一直线上，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
9.如图所示为研究二力平衡条件的实验装置，下列关于这个实验的叙述错误的是（ ）
A. 为了减小摩擦，应选用尽量光滑的水平桌面
B. 为使实验效果明显，应选用质量较大的小车
C. 调整两边的托盘所放的钩码数量，可以改变力的大小
D. 将小车扭转一个角度，是为了改变力的作用线的位置
【答案】 B
【解析】（1）探究二力平衡条件时，采用尽量光滑的水平面，可以减小摩擦对实验的影响．（2）实验时为了使实验效果明显，应选择质量小的小车，可以减小摩擦对实验的影响．（3）调整两边的托盘所放的钩码数量，可以改变力的大小．（4）将小车扭转一个角度，是为了改变力的作用线的位置，探究二力平衡时，二力是否在同一条直线上．探究二力平衡条件时，是用静止的物体进行探究的，匀速直线运动物体的二力平衡条件是推理得到的．
【解答】解：A、为了减小摩擦，应选用尽量光滑的水平桌面，可以减小摩擦对实验的影响．选项正确，不符合题意．
B、质量较大的小车对桌面的压力大，小车受到的摩擦力大，对实验影响较大．选项错误，符合题意．
C、调整两边的托盘所放的钩码数量，可以改变力的大小，可以探究二力平衡时两个力的大小关系．选项正确，不符合题意．
D、将小车扭转一个角度，是为了改变力的作用线的位置，探究二力平衡时两个力的是否在同一直线上．选项正确，不符合题意．
故选B．
10.2020年11月20日，我市举行了第四届美丽乡村骑游大会，倡导“低碳出行、健康骑行、享受生活”的理念。下列有关自行车的说法中，属于一对平衡力的是（ ）
A. 自行车的重力和自行车对地面的压力 B. 自行车的重力和地面对自行车的支持力
C. 自行车对地面的压力和地面对自行车的支持力 D. 自行车对地面的压力和地面对自行车的摩擦力
【答案】 B
【解析】平衡力的条件：大小相等，方向相反，作用在同一物体和同一直线上，据此分析判断。
【解答】A.自行车的重力和自行车对地面的压力，都是竖直向下的，二者方向相同，肯定不是平衡力，故A错误；
B.自行车的重力和地面对自行车的支持力，二者大小相等，方向相反，作用在同一物体和同一直线上，肯定为平衡力，故B正确；
C.自行车对地面的压力作用在地面上，而地面对自行车的支持力作用在自行车上，二者没有作用在同一物体上，肯定不是平衡力，故C错误；
D.自行车对地面的压力在竖直方向上，地面对自行车的摩擦力在水平方向上，二者没有在同一直线上，肯定不是平衡力，故D错误。
故选B。
11.如图所示，两个弹簧秤都在力的作用下处于静止状态，不计弹簧秤的重力和内部摩擦，则弹簧秤甲和乙的示数分别为（ ）
A. 2N，4N B. 2N，0N C. 4N，4N D. 2N，2N
【答案】 D
【解析】根据二力平衡的条件分析判断。
【解答】无论甲图，还是乙图，弹簧测力计都保持静止状态，那么它受到平衡力，即向左的拉力等于向右的拉力。因为弹簧测力计的示数就是挂钩上拉力的大小，所以弹簧测力计甲和乙的示数都是2N，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
12.如图所示，质量为m的物体静置于水平地面上，受到大小为mg的拉力F的作用后，该物体的运动状态是（ ）
A. 静止在水平地面上 B. 向上作变速运动
C. 在水平地面上向左匀速直线运动 D. 在水平地面上向右匀速直线运动
【答案】 A
【解析】对物体进行受力分析，根据二力平衡的知识分析。
【解答】质量为m的物体受到的重力为：G=mg；当它受到大小为mg的拉力F作用后，两个力大小相等，方向相反，作用在同一物体和同一直线上，即二者相互平衡，那么物体肯定处于平衡状态，即静止在水平地面上，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
二、填空题
13.在探究“二力平衡条件“的实验中，实验装置如下图所示。
（1）实验时，向左盘和右盘同时放入等重的砝码，这时木块保持静止，说明物体平衡时，力的________相等；但小明在实验时发现，若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码时木块仍然保持静止状态，则产生这一现象的原因是________。
（2）现保持F1与F2大小相等，将木块换成小车，然后扭转一个角度，松手后，小车将转动回来，设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时的两个力必须________。
（3）如果将木块换成弹簧测力计，左右两盘各放入重5N的砝码，则弹簧测力计的示数为 (填字母)。
A.10N B.5N C.0N
【答案】 （1）大小相等；木块与桌面之间存在摩擦力
（2）在同一直线上
（3）B
【解析】（1）木块受到的拉力由砝码的重力产生，砝码的重力相等，则木块受到的拉力大小相等。当左右两边的拉力不等时，木块有向一侧运动的趋势，于是它会受到桌面施加的摩擦力，此时两个拉力、摩擦力，共三力平衡。
（2）扭转小车后，小车左右两个拉力就不在同一直线上了，据此分析解答；
（3）弹簧测力计的示数等于拉环上受到的拉力。
【解答】（1）实验时，向左盘和右盘同时放入等重的砝码，这时木块保持静止，说明物体平衡时，力的大小相等；但小明在实验时发现，若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码时木块仍然保持静止状态，则产生这一现象的原因是：木块与桌面之间存在摩擦力。
（2）现保持F1与F2大小相等，将木块换成小车，然后扭转一个角度，松手后，小车将转动回来，设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时的两个力必须在同一直线上。
（3）当测力计静止时，它的拉环上受到的拉力等于砝码的重力5N，则测力计的示数为5N，故选B。
14.利用如图所示器材“探究二力平衡的条件”。
（1）将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上，并在两个线端分别挂上相同的钩码，使作用在卡片，上的两个拉力方向相反，且在一条直线上。当卡片平衡时，从钩码数量看，卡片两边所受的拉力大小 ________。
（2）当小卡片平衡后，小明将小卡片转过一个角度，松手后小卡片________(选填“能”或“不能”)保持平衡。
【答案】 （1）相等 （2）不能
【解析】（1）绳子上的拉力由砝码的重力产生，因此砝码的个数越多，则绳子上的拉力越大；
（2）根据二力平衡的条件判断。
【解答】（1）当卡片平衡时，两边的钩码数量相等，则卡片两边所受的拉力大小相等。
（2） 当小卡片平衡后，小明将小卡片转过一个角度，此时两个拉力没有作用在同一直线上，松手后小卡片肯定不能保持平衡。
15.降落伞俗称保险伞，是一种使人或物从空中安全降落到地面的航空工具。某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为700牛，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。
（1）图甲中阴影部分面积表示________。
（2）当t=30秒时，运动员和跳伞设备的总重力________(选填 “大于”、“等于"或“小于”)阻力。
（3）图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图，其中①与图甲曲线中________(用字母表示)阶段对应。
【答案】 （1）运动员在50- -70 秒内下降的高度 （2）等于 （3）BC
【解析】（1）根据长方形的面积公式和速度公式s=vt分析解答；
（2）根据甲图确定t=30s时运动员的运动状态，然后根据二力平衡分析判断；
（3）当合力的方向与运动方向一致时，物体做加速运动；当合力的方向与运动方向相反时，物体做减速运动，据此结合图甲分析判断。
【解答】（1）根据图甲可知，阴影部分为长方形，它的面积S=ab。横轴表示时间，纵轴表示速度，根据s=vt=ab可知，阴影部分的面积表示运动员在50~70s内下降的高度。
（2）根据图甲可知，t=30s时运动员和设备一起做匀速直线运动，此时处于平衡状态，即运动员和跳伞设备的总重力等于阻力。
（3）根据图1可知，此时运动员和设备受到向上的阻力1100N，向下的重力700N，那么f>G。此时合力向上，与运动方向相反，因此它们一起做减速运动，则①与图甲曲线中BC阶段对应。
三、实验探究题
16.图甲是小明同学探究二力平衡条件时的实验情景。
（1）小明将系于小卡片(重力可忽略不计)的两根细线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，实验中通过调整________来改变拉力的大小。
（2）当小卡片平衡时，小明将小卡片转过一个角度，松手瞬间小卡片开始旋转，一段时间后恢复静止。此步骤是为了探究________。
（3）保持右侧滑轮的位置不变，降低左侧滑轮的高度，如图乙所示，在两细线上各挂一只钩码时，小卡片________(能/不能)平衡。
（4）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小明下一步的操作是________.
【答案】 （1）钩码的数量 （2）不在同一直线上的两个力能否平衡
（3）能 （4）用剪刀将小纸片剪开
【解析】（1）纸片上受到的拉力由砝码的重力产生，砝码的数量越多，重力越大，纸皮受到的拉力越大；
（2）分析二力平衡中哪个条件发生改变即可；
（3）根据定滑轮的特点分析绳子上的拉力大小是否相等即可；
（4）将纸片剪开，就变成两个物体，此时每个纸片上都只受一个拉力，观察纸片是否能够保持平衡状态即可。
【解答】（1）小明将系于小卡片(重力可忽略不计)的两根细线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，实验中通过调整钩码的数量来改变拉力的大小。
（2）当小卡片平衡时，小明将小卡片转过一个角度，此时纸片上的两个拉力没有作用在同一直线上，则此步骤是为了探究不在同一直线上的两个力能否平衡。
（3）保持右侧滑轮的位置不变，降低左侧滑轮的高度，如图乙所示，在两细线上各挂一只钩码。根据定滑轮的特点可知，它不能改变力的大小只能改变力的方向，则此时纸片上的两个拉力大小相等、方向相反、然作用在同一物体、同一直线上，即小卡片能平衡。
（4）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小明下一步的操作是：用剪刀将小纸片剪开。
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