【新教材原创】人教2019版高一物理必修二第七章7.4宇宙航行同步训练（含答案）
文档属性
| 名称 | 【新教材原创】人教2019版高一物理必修二第七章7.4宇宙航行同步训练（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1020.6KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-01-31 15:37:49 | ||
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文档简介
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第七章7.4宇宙航行同步训练
一、单选题
1．我国于2018年11月1日成功发射了第四十一颗北斗导航卫星，是地球静止轨道卫星星，此轨道的高度约36000km，地球半径约6400km。2020年，我国将发射首颗“人造月亮”，部 署“人造月亮”在地球低轨道上运行，其亮度是月球亮度的8倍，可为城市提供夜间照明。 假设“人造月亮”在距离地球表面约384km高度处绕地球做圆周运动，则“人造月亮”运行的( )
A．线速度小于同步卫星
B．周期大于同步卫星
C．向心加速度大于同步卫星
D．向心力大于同步卫星
2．近期世界上掀起了一股火星探测热潮，不过，人类现有的探测器登陆火星后还不具备有足够的能量返回地球.探测器要脱离火星速度不能小于第二宇宙速度，第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2=v1.已知地球和火星的质量之比约为9：1，半径之比约为2：1 ，地球表面重力加速度为g、地球的半径为R，则火星的第二宇宙速度最接近( )
A． B． C． D．
3．随着太空技术的飞速发展，人类登陆其它星球成为可能。假设未来的某一天，宇航员登上某一星球后，测得该星球质量是地球质量的8倍，而该星球的平均密度与地球的相等，则该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的（ ）
A．0.5倍 B．2倍 C．4倍 D．8倍
4．两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，轨道半径之比2：1，则它们速度之比等于( )
A．1：2 B．2：1 C．1： D．：1
5．据报道“嫦娥一号”和“嫦娥二号”飞行器工作时绕月球做匀速圆周运动，轨道半径分别为1900 km和1800 km，运行速率分别为和。那么和的比值为( )
A． B． C． D．
6．宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至因为万有引力的作用而吸引到一起.如图所示，某双星系统中A、B两颗天体绕0点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比rA：rB=l：2，则两颗天体的( )
A．质量之比mA：mB=2：1
B．角速度之比的ωA：ωB=1：2
C．线速度大小之比vA：vB=2：1
D．向心力大小之比FA：FB=2：1
7．如图所示，a、b、c是环绕地球圆形轨道上运行的3颗人造卫星，它们的质量关系是ma＝mb＜mc，则( )
A．b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度
B．b、c的周期相等，且小于a的周期
C．b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度
D．a所需向心力最小
8．如图为某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动示意图，若A星的轨道半径大于B星的轨道半径，双星的总质量M,双星间的距离为L,其运动周期为T,则( )
A．A的线速度一定大于B的线速度 B．A的质量一定大于B的质量
C．L 一定，M越大，T越大 D．M —定，L越大，T越小
9．2019年4月10日人类史上第一张黑洞照片在全球六地同步发布。如图所示，该图像的许多特征与爱因斯坦广义相对论的预言完全一致，在强引力极端环境下进一步验证了广义相对论。黑洞是宇宙空间内存在的一种超高密度的天体，它产生的引力场极强，以至于它的逃逸速度大于光速，光都不能逃逸。已知逃逸速度是近地卫星环绕速度的倍，光在真空中的传播速度，地球的质量，引力常量，若地球能收缩成黑洞，则地球半径大约要收缩到( )
A．9mm B．9m C．9km D．90km
二、多选题
10．我国正在建设的北斗卫星导航系统进展顺利，计划于2020年向全球提供服务。“北斗”卫星导航定位系统由5颗同步卫星和30颗非静止轨道卫星组成，则( )
A．同步卫星绕行方向和地球的绕行方向一致且位于赤道正上方
B．同步卫星的周期小于轨道在地球表面附近的卫星的周期
C．同步卫星的向心加速度比赤道上随地球自转物体的向心加速度大
D．至少5颗同步卫星同时正常工作才能实现全球通讯
11．2019年10月诺贝尔物理学奖授予两位天文学家MichelMayor和DidierQueloz，1995年他们首次探测到太阳系外行星的存在，从而开始了人类大规模的太阳系外行星搜寻。2016年8月欧洲南方天文台曾宣布在离地球最近的恒星“比邻星”附近发现宜居行星“比邻星b”。“比邻星b”的质量约为地球质量的1.3倍，半径约为地球半径的2.2倍，若不考虑星球的自转效应，则( )
A．“比邻星b”表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
B．“比邻星b”表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度
C．“比邻星b”的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
D．“比邻星b”的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度
12．2019年1月3日，嫦娥四号实现人类首次月球背面软着陆．已知月球表面的重力加速度约是地球上的重力加速度的，地球与月球间的距离约是地球半径的60倍，地球上的人永远只能看到月球的正面而看不到背面．对于月球以及嫦娥四号，下列说法中正确的有( )
A．月球的自转周期与月球的公转周期相同
B．月球的自转周期与地球的公转周期相同
C．嫦娥四号在月球上受到地球的引力约是其在地球上重力的
D．嫦娥四号在月球近地轨道运行时的速度大于7.9 km/s小于11.2 km/s
13．2017年9月29日，世界上首条量子保密通信与“墨子号”科学实验卫星进行天地链接，成功实现了洲际量子保密通信设“墨子号”卫星在高度为h的圆周轨道上绕半径为R的地球运行，经过时间t，绕过的角度为θ。如果万有引力常量为G，那么，下列说法中正确的是( )
A．“墨子号”的运行速率为(R+h) B．“墨子号”的向心加速度为 (R+h)2
C．“墨子号”的运行周期为 D．“墨子号”的质量为 (R+h)3
14．地球赤道上的重力加速度为，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为，卫星甲、乙、丙在如图所示三个椭圆轨道上绕地球运行，卫星甲和乙的运行轨道在P点相切，以下说法中正确的是( )
A．如果地球自转的角速度突然变为原来的倍，那么赤道上的物体将会“飘”起来
B．卫星甲、乙经过P点时的加速度大小相等
C．卫星甲的周期最大
D．三个卫星在远地点的速度可能大于第一宇宙速度
15．如图，发射地球同步卫星时，先将卫星发射到近地圆轨道Ⅰ，然后在Q点点火，使卫星沿椭圆轨道Ⅱ运行，到达P点时再次点火，将卫星送入同步圆轨道Ⅲ。轨道Ⅰ、Ⅱ相切于Q点，轨道Ⅱ、Ⅲ相切于P点。则当卫星分别在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上正常运行时，下列说法中正确的是( )
A．卫星在轨道Ⅲ上的速率大于在轨道Ⅰ上的速率
B．卫星在轨道Ⅲ上的角速度大于在轨道Ⅰ上的角速度
C．卫星在轨道Ⅲ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期
D．卫星在轨道Ⅲ上经过P点时的加速度等于它在轨道Ⅱ上经过P点时的加速度
16．设宇宙中某一小行星自转较快，但仍可近似看作质量分布均匀的球体，半径为R.宇航员用弹簧测力计称量一个相对自己静止的小物体的重量，第一次在极点处，弹簧测力计的读数为F1=F0；第二次在赤道处，弹簧测力计的读数为。假设第三次在赤道平面内深度为的隧道底部，示数为F3；第四次在距星表高度为R处绕行星做匀速圆周运动的人造卫星中，示数为F4。已知均匀球壳对壳内物体的引力为零，则以下判断正确的是( )
A． B． C． D．
17．如图所示，a、b、c是地球大气层外圆开轨道上运动的三颗卫星，a和b质量相等且小于c的质量，则说法正确的是( )
A．a所需向心力最小
B．b、c的周期相同且大于a的周期
C．b、c向心力加速度大小相等，且大于a的向心加速度
D．b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度
18．发射卫星的过程可以简化成如图所示的情景：为节约能源，卫星发射到较低圆轨道Ⅰ上，然后再A点瞬间点火使卫星进入椭圆轨道Ⅱ，在椭圆轨道的远地点B点再次瞬间点火让卫星进入更高的轨道Ⅲ作周期与地球自转周期相同的匀速圆周运动，整个过程不计空气阻力。则（ ）
A．该卫星一定是地球同步卫星
B．从A到B运动过程中速度逐渐减小
C．从轨道Ⅰ到轨道Ⅲ的过程中，卫星的机械能增大了
D．卫星在Ⅲ轨道上的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间
三、解答题
19．地球赤道上的物体重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a，要使赤道上的物体“飘”起来，则地球的转速应为原来的几倍？（用g和a表示）
20．火星的半径是地球半径的一半，其质量是地球质量的，一宇航员的质量是，则他在火星上所受的重力是多大？（重力加速度g取）
21．2003年10月15日，我国神舟五号载人飞船成功发射．飞船在绕地球飞行5?圈后进行变轨，由原来的椭圆轨道变为距地面高度为h的圆形轨道，已知地球半径为R，地面处的重力加速度为g．求：
（1）飞船在上述圆形轨道上运行的速度v；
（2）飞船在上述圆形轨道上运行的周期T．
22．一飞船绕某星球转动，星球半径R，飞船在离该星球表面高度为h处，受星球引力作用而绕其做匀速圆周运动的速率为，已知引力常量为G。试求：
(1)该星球的质量；
(2)该星球表面重力加速度；
(3)该星球第一宇宙速度。
23．已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响。
(1)推导第一宇宙速度v1的表达式；
(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T。
(3)在距地球表面高度恰好等于地球半径时，探测卫星上的观测仪器某一时刻能观测到的地球表面赤道的最大弧长。（此探测器观测不受日照影响，不考虑空气对光的折射）
24．2016年8月16日，我国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射，并进入预定圆轨道．已知“墨子号”卫星的质量为m，轨道离地面的高度为h，绕地球运行的周期为T，地球半径为R，引力常量为G．求：
（1）“墨子号”卫星的向心力大小；
（2）地球的质量；
（3）第一宇宙速度．
25．某行星的质量为地球质量的 ，半径为地球半径的。现向该行星发射探测器，并在其表面实现软着陆。探测器在离行星表面 h 高时速度减小为零，为防止发动机将行星表面上的尘埃吹起，此时要关闭所有发动机，让探测器自由下落实现着陆。已知地球半径 R0=6400km，地球表面重力加速度 g=10m/s2，不计自转的影响（结果保留两位有效数字。你可能用到的数据有：=1.41, =1.73, = 2.24, = 3.16）。
（1）若题中 h=4m，求探测器落到行星表面时的速度大小；
（2）若在该行星表面发射一颗绕它做圆周运动的卫星，发射速度至少多大；
（3）由于引力的作用，行星引力范围内的物体具有引力势能．若取离行星无穷远处为Mm引力势能的零势点，则距离行星球心为 r 处的物体引力势能，式中 G 为万有 r引力常量，M 为行星的质量，m 为物体的质量．求探测器从行星表面发射能脱离行星引力范围所需的最小速度．
参考答案
1．C 2．B 3．B 4．C 5．D 6．A 7．C 8．A 9．A
10．AC 11．BD 12．AC 13．AC 14．BC 15．CD 16．AC
17．BD 18．BC
19．
20．320N
21．（1） （2）
22．(1) (2) (3)
23．(1)(2) (3)
24．（1）（2）（3）
25．(1)4m/s(2)1.8km/h(3)2.5km/h
答案第10页，总10页
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第七章7.4宇宙航行同步训练
一、单选题
1．我国于2018年11月1日成功发射了第四十一颗北斗导航卫星，是地球静止轨道卫星星，此轨道的高度约36000km，地球半径约6400km。2020年，我国将发射首颗“人造月亮”，部 署“人造月亮”在地球低轨道上运行，其亮度是月球亮度的8倍，可为城市提供夜间照明。 假设“人造月亮”在距离地球表面约384km高度处绕地球做圆周运动，则“人造月亮”运行的( )
A．线速度小于同步卫星
B．周期大于同步卫星
C．向心加速度大于同步卫星
D．向心力大于同步卫星
2．近期世界上掀起了一股火星探测热潮，不过，人类现有的探测器登陆火星后还不具备有足够的能量返回地球.探测器要脱离火星速度不能小于第二宇宙速度，第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2=v1.已知地球和火星的质量之比约为9：1，半径之比约为2：1 ，地球表面重力加速度为g、地球的半径为R，则火星的第二宇宙速度最接近( )
A． B． C． D．
3．随着太空技术的飞速发展，人类登陆其它星球成为可能。假设未来的某一天，宇航员登上某一星球后，测得该星球质量是地球质量的8倍，而该星球的平均密度与地球的相等，则该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的（ ）
A．0.5倍 B．2倍 C．4倍 D．8倍
4．两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，轨道半径之比2：1，则它们速度之比等于( )
A．1：2 B．2：1 C．1： D．：1
5．据报道“嫦娥一号”和“嫦娥二号”飞行器工作时绕月球做匀速圆周运动，轨道半径分别为1900 km和1800 km，运行速率分别为和。那么和的比值为( )
A． B． C． D．
6．宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至因为万有引力的作用而吸引到一起.如图所示，某双星系统中A、B两颗天体绕0点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比rA：rB=l：2，则两颗天体的( )
A．质量之比mA：mB=2：1
B．角速度之比的ωA：ωB=1：2
C．线速度大小之比vA：vB=2：1
D．向心力大小之比FA：FB=2：1
7．如图所示，a、b、c是环绕地球圆形轨道上运行的3颗人造卫星，它们的质量关系是ma＝mb＜mc，则( )
A．b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度
B．b、c的周期相等，且小于a的周期
C．b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度
D．a所需向心力最小
8．如图为某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动示意图，若A星的轨道半径大于B星的轨道半径，双星的总质量M,双星间的距离为L,其运动周期为T,则( )
A．A的线速度一定大于B的线速度 B．A的质量一定大于B的质量
C．L 一定，M越大，T越大 D．M —定，L越大，T越小
9．2019年4月10日人类史上第一张黑洞照片在全球六地同步发布。如图所示，该图像的许多特征与爱因斯坦广义相对论的预言完全一致，在强引力极端环境下进一步验证了广义相对论。黑洞是宇宙空间内存在的一种超高密度的天体，它产生的引力场极强，以至于它的逃逸速度大于光速，光都不能逃逸。已知逃逸速度是近地卫星环绕速度的倍，光在真空中的传播速度，地球的质量，引力常量，若地球能收缩成黑洞，则地球半径大约要收缩到( )
A．9mm B．9m C．9km D．90km
二、多选题
10．我国正在建设的北斗卫星导航系统进展顺利，计划于2020年向全球提供服务。“北斗”卫星导航定位系统由5颗同步卫星和30颗非静止轨道卫星组成，则( )
A．同步卫星绕行方向和地球的绕行方向一致且位于赤道正上方
B．同步卫星的周期小于轨道在地球表面附近的卫星的周期
C．同步卫星的向心加速度比赤道上随地球自转物体的向心加速度大
D．至少5颗同步卫星同时正常工作才能实现全球通讯
11．2019年10月诺贝尔物理学奖授予两位天文学家MichelMayor和DidierQueloz，1995年他们首次探测到太阳系外行星的存在，从而开始了人类大规模的太阳系外行星搜寻。2016年8月欧洲南方天文台曾宣布在离地球最近的恒星“比邻星”附近发现宜居行星“比邻星b”。“比邻星b”的质量约为地球质量的1.3倍，半径约为地球半径的2.2倍，若不考虑星球的自转效应，则( )
A．“比邻星b”表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
B．“比邻星b”表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度
C．“比邻星b”的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
D．“比邻星b”的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度
12．2019年1月3日，嫦娥四号实现人类首次月球背面软着陆．已知月球表面的重力加速度约是地球上的重力加速度的，地球与月球间的距离约是地球半径的60倍，地球上的人永远只能看到月球的正面而看不到背面．对于月球以及嫦娥四号，下列说法中正确的有( )
A．月球的自转周期与月球的公转周期相同
B．月球的自转周期与地球的公转周期相同
C．嫦娥四号在月球上受到地球的引力约是其在地球上重力的
D．嫦娥四号在月球近地轨道运行时的速度大于7.9 km/s小于11.2 km/s
13．2017年9月29日，世界上首条量子保密通信与“墨子号”科学实验卫星进行天地链接，成功实现了洲际量子保密通信设“墨子号”卫星在高度为h的圆周轨道上绕半径为R的地球运行，经过时间t，绕过的角度为θ。如果万有引力常量为G，那么，下列说法中正确的是( )
A．“墨子号”的运行速率为(R+h) B．“墨子号”的向心加速度为 (R+h)2
C．“墨子号”的运行周期为 D．“墨子号”的质量为 (R+h)3
14．地球赤道上的重力加速度为，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为，卫星甲、乙、丙在如图所示三个椭圆轨道上绕地球运行，卫星甲和乙的运行轨道在P点相切，以下说法中正确的是( )
A．如果地球自转的角速度突然变为原来的倍，那么赤道上的物体将会“飘”起来
B．卫星甲、乙经过P点时的加速度大小相等
C．卫星甲的周期最大
D．三个卫星在远地点的速度可能大于第一宇宙速度
15．如图，发射地球同步卫星时，先将卫星发射到近地圆轨道Ⅰ，然后在Q点点火，使卫星沿椭圆轨道Ⅱ运行，到达P点时再次点火，将卫星送入同步圆轨道Ⅲ。轨道Ⅰ、Ⅱ相切于Q点，轨道Ⅱ、Ⅲ相切于P点。则当卫星分别在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上正常运行时，下列说法中正确的是( )
A．卫星在轨道Ⅲ上的速率大于在轨道Ⅰ上的速率
B．卫星在轨道Ⅲ上的角速度大于在轨道Ⅰ上的角速度
C．卫星在轨道Ⅲ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期
D．卫星在轨道Ⅲ上经过P点时的加速度等于它在轨道Ⅱ上经过P点时的加速度
16．设宇宙中某一小行星自转较快，但仍可近似看作质量分布均匀的球体，半径为R.宇航员用弹簧测力计称量一个相对自己静止的小物体的重量，第一次在极点处，弹簧测力计的读数为F1=F0；第二次在赤道处，弹簧测力计的读数为。假设第三次在赤道平面内深度为的隧道底部，示数为F3；第四次在距星表高度为R处绕行星做匀速圆周运动的人造卫星中，示数为F4。已知均匀球壳对壳内物体的引力为零，则以下判断正确的是( )
A． B． C． D．
17．如图所示，a、b、c是地球大气层外圆开轨道上运动的三颗卫星，a和b质量相等且小于c的质量，则说法正确的是( )
A．a所需向心力最小
B．b、c的周期相同且大于a的周期
C．b、c向心力加速度大小相等，且大于a的向心加速度
D．b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度
18．发射卫星的过程可以简化成如图所示的情景：为节约能源，卫星发射到较低圆轨道Ⅰ上，然后再A点瞬间点火使卫星进入椭圆轨道Ⅱ，在椭圆轨道的远地点B点再次瞬间点火让卫星进入更高的轨道Ⅲ作周期与地球自转周期相同的匀速圆周运动，整个过程不计空气阻力。则（ ）
A．该卫星一定是地球同步卫星
B．从A到B运动过程中速度逐渐减小
C．从轨道Ⅰ到轨道Ⅲ的过程中，卫星的机械能增大了
D．卫星在Ⅲ轨道上的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间
三、解答题
19．地球赤道上的物体重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a，要使赤道上的物体“飘”起来，则地球的转速应为原来的几倍？（用g和a表示）
20．火星的半径是地球半径的一半，其质量是地球质量的，一宇航员的质量是，则他在火星上所受的重力是多大？（重力加速度g取）
21．2003年10月15日，我国神舟五号载人飞船成功发射．飞船在绕地球飞行5?圈后进行变轨，由原来的椭圆轨道变为距地面高度为h的圆形轨道，已知地球半径为R，地面处的重力加速度为g．求：
（1）飞船在上述圆形轨道上运行的速度v；
（2）飞船在上述圆形轨道上运行的周期T．
22．一飞船绕某星球转动，星球半径R，飞船在离该星球表面高度为h处，受星球引力作用而绕其做匀速圆周运动的速率为，已知引力常量为G。试求：
(1)该星球的质量；
(2)该星球表面重力加速度；
(3)该星球第一宇宙速度。
23．已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响。
(1)推导第一宇宙速度v1的表达式；
(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T。
(3)在距地球表面高度恰好等于地球半径时，探测卫星上的观测仪器某一时刻能观测到的地球表面赤道的最大弧长。（此探测器观测不受日照影响，不考虑空气对光的折射）
24．2016年8月16日，我国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射，并进入预定圆轨道．已知“墨子号”卫星的质量为m，轨道离地面的高度为h，绕地球运行的周期为T，地球半径为R，引力常量为G．求：
（1）“墨子号”卫星的向心力大小；
（2）地球的质量；
（3）第一宇宙速度．
25．某行星的质量为地球质量的 ，半径为地球半径的。现向该行星发射探测器，并在其表面实现软着陆。探测器在离行星表面 h 高时速度减小为零，为防止发动机将行星表面上的尘埃吹起，此时要关闭所有发动机，让探测器自由下落实现着陆。已知地球半径 R0=6400km，地球表面重力加速度 g=10m/s2，不计自转的影响（结果保留两位有效数字。你可能用到的数据有：=1.41, =1.73, = 2.24, = 3.16）。
（1）若题中 h=4m，求探测器落到行星表面时的速度大小；
（2）若在该行星表面发射一颗绕它做圆周运动的卫星，发射速度至少多大；
（3）由于引力的作用，行星引力范围内的物体具有引力势能．若取离行星无穷远处为Mm引力势能的零势点，则距离行星球心为 r 处的物体引力势能，式中 G 为万有 r引力常量，M 为行星的质量，m 为物体的质量．求探测器从行星表面发射能脱离行星引力范围所需的最小速度．
参考答案
1．C 2．B 3．B 4．C 5．D 6．A 7．C 8．A 9．A
10．AC 11．BD 12．AC 13．AC 14．BC 15．CD 16．AC
17．BD 18．BC
19．
20．320N
21．（1） （2）
22．(1) (2) (3)
23．(1)(2) (3)
24．（1）（2）（3）
25．(1)4m/s(2)1.8km/h(3)2.5km/h
答案第10页，总10页
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