2023鲁科版新教材高中物理选择性必修第二册同步练习-期中学业水平检测

期中学业水平检测

注

悬1.本试卷满分100分，考试用时75分钟。

事2.无特殊说明，本试卷中g取10m/s2.

项

一、单项选择题（本题共8小题,每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求）

1.如图，真空冶炼炉、动圈式扬声器和磁电式电流表都有导线绕制的线圈，关于这三种器件的说法正确的

真空冶炼炉动圈式扬声器磁电式电流表

A.真空冶炼炉线圈中应通入较大的恒定电流，才能使炉中金属容易熔化

B.动圈式扬声器是利用通电线圈受安培力作用的原理进行工作的

C.磁电式电流表在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场

D.动圈式扬声器和磁电式电流表都是根据电磁感应原理进行工作的

2.已知通电长直导线周围激发磁场的磁感应强度大小与导线中的电流大小成正比。有四条垂直于纸面

的长直固定导线，电流方向如图所示，其中a、b、c三条导线到d导线的距离相等，三条导线与d的连线

互成120。角，四条导线中的电流大小都为/，其中a导线对d导线的安培力大小为凡现突然把氏c导

线的电流方向同时改为垂直于纸面向外，电

流大小同时变为原来的2倍，则此时d导线所受安培力的合力（）

A.大小为3F,方向为a—d

B.大小为3F,方向为d—4

C.大小为2F,方向为aid

D.大小为F,方向为d—a

3.如图甲所示，两固定导体线圈a、。在同一平面内,4在内侧力在外侧。现使a接交流电源，规定逆时针

方向为正方向，。中的电流i随时间/按正弦规律变化，图像如图乙所示，以下说法正确的是（）

A.h-a时间内线圈b中有逆时针方向的电流

B.Z2时刻线圈匕中的电流最大

C.A时刻两线圈间的作用力最大

D/52时间内两线圈相互排斥

4.

y

<—

B

益。,

0A%

如图所示，仅在第一象限存在垂直xOy平面的匀强磁场，方向未知。一个质量为“、电荷量为口（4>0）、

不计重力的带电粒子从x轴上的A点以速度u沿与x轴正方向成60。角的方向射入匀强磁场中,并恰好

垂直于），轴射出第一象限。已知OA=a。下列说法正确的是（）

A.匀强磁场方向垂直平面向里

B.改变粒子的电性，粒子在磁场中运动的时间将变短

C.粒子速度变为今方向不变，粒子将能够到达。点

D.该匀强磁场的磁感应强度8=磬

2qa

5.

4

MXXXxN

1

XXXX

F

XXXX

1r

XXXX。

R

如图所示,MMPQ为水平光滑金属导轨（电阻忽略不计）,MMPQ相距L=50cm,导体棒A3在两轨道间

的电阻为片0.5C,且可以在MN、PQ上滑动，定值电阻Ri=3Q/?2=6Q,整个装置放在磁感应强度为

8=2.0T的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面,现用水平外力P拉着A3棒向右以v=4m/s的速

度做匀速运动，则（）

A.导体棒AB产生的感应电动势E=8V

B.导体棒A8两端的电压U.=0.8V

C.导体棒43受到的外力F=1.6N

D.定值电阻Ri和R2的总电功率为6.4W6.

如图1所示，足够长的光滑平行金属导轨倾斜放置,导轨上端接入阻值为R的电阻，其他部分电阻不计，导

轨处在磁感应强度大小为6、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。质量为，小有效电阻为/•的金属

棒从导轨上某一位置由静止释放，下滑过程中始终与导轨垂直且保持良好接触。从金属棒由静止释

放开始计时,关于图2中甲、乙、丙、丁四个图像的说法正确的是)

图2

A.甲图可以用来描述金属棒的速度大小变化

B.乙图可以用来描述重力的功率变化

C.丙图可以用来描述金属棒用N的位移大小变化

D.丁图可以用来描述金属棒MN的加速度大小变化

7.

如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，不同防甯电粒子从圆周上的〃点沿直径〃ON方向射入

磁场。若粒子射入磁场时的速度大小均为％粒子甲离开磁场时速度方向偏转90。,粒子乙离开磁场时速

度方向偏转60。,不计粒子重力，则甲、乙两粒子在磁场中运动时间之比?为（）

A.—B.—C,-D.V3

232

8.某同学研究电磁阻尼效果的实验示意图如图甲所示，虚线MN右侧有垂直于光滑绝缘水平面向下的匀

强磁场，边长为1m、质量为0.1kg、电阻为0.2C的正方形金属线框在水平面上以大小为vo=2m/s的

速度向右滑动并进入磁场，磁场边界MN与线框的右边框平行。从线框刚进入磁场开始计时，线框的速

度u随滑行的距离x变化的规律如图乙所示，下列说法正确的是（）

M

xXX

xXX

XXX

XXX

N

甲乙

A.图乙中xo=O.5m

B.线框进入磁场过程中，线框的加速度先不变再突然减为零

C.线框进入磁场过程中，线框中产生的焦耳热为（）.1J

D.线框进入磁场过程中，通过线框某横截面的电荷量为苧C

二、多项选择题（本题共4小题,每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4

分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

9.如图所示，下列说法正确的是)

丙丁

A.图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，增加电压U即可

B.图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出A极板是发电机的负极,8极板是发电机的正极

C.图丙是速度选择器，能够对从右向左沿中线射入的带电粒子（不计重力且只受电场和磁场的作用）进行

选择

D.图丁是质谱仪的工作原理示意图，粒子打在照相底片上的位置越靠近狭缝S3,粒子的比荷越大

10.法拉第曾提出一种利用河流发电的设想,并进行了实验研究。实验装置的示意图如图所示，两块面积

均为S、平行、正对、竖直的矩形金属板，全部浸在河水中,间距为4,水流速度处处相同,大小为匕方向

水平。金属板与水流方向平行，地磁场磁感应强度的竖直分量为B,水的电阻率为"，水面上方有一阻值

为R的电阻通过绝缘导线和开关K连接到金属板上,忽略边缘效应，以下说法正确的是（）

该装置产生的电动势大小与水中带电离子的浓度有关

B.如果水流方向反向,则通过R的电流反向

C.通过电阻R的电流为粤

pd+SR

D.若电阻R的阻值增大，则R消耗的电功率一定增大

11.

光滑平行不计内阻的U形导轨相距为。倾角为。，一面值为R、长为人质量为机的导体棒在距导轨底

端L处。空间内存在方向竖直向上的变化磁场，大小满足8=&+依Q0）,现在导体棒上加一沿导轨平面

向上的力，使导体棒始终保持静止，则（）

A./时刻穿过导轨与导体棒回路的磁通量为L2s

B.0~f时间内通过导体棒横截面的电荷量为噂cos0

C.f时刻的外力大小为（Bo+&f）段-cos20+mgsinQ

D./时刻导体棒上电动势的大小为2也2cos6

12.匀强磁场磁感应强度大小为方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示,eHcd是边长为2/的正

六边形的一部分，〃与ae、c、d垂直且过正六边形的中心。。一质量均为加、电荷量均为+q的粒子束，在

纸面内从g点垂直于水平边界射入磁场，这些粒子具有不同速率,dg=8/。不计粒子重力和粒子间相互

的作用力，则（）

b

.....—•

.・e•0

A.粒子在磁场中运动的最长时间为普

3qB

B.粒子在磁场中运动的最短时间为千

C.粒子能够打在虚线边界上的任意点

D.从。点打出的粒子在磁场中运动时间比从b点打出的粒子在磁场中运动时间长

三、非选择题（本题共6小题，共60分）

13.（8分）某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨必和〃面固定在同一水平面

内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的S极位于两导轨的正上方,N极位于两导轨的正下方,一金属

棒置于导轨上且与两导轨垂直。

（1）在图中画出连线，完成实验电路;要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后,金属棒沿箭头

所示的方向运动。

（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：

A.适当减小两导轨间的距离

B.换一根更长的金属棒（材料、粗细相同）

C.适当增大金属棒中的电流

其中正确的是（填入正确选项前的字母）。

（3）根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了（填入正确选项前的字母）。

A.回旋加速器B.电磁炮C.质谱仪

14.（6分）小王同学用如图甲所示电路研究电磁感应现象，小李同学用如图乙所示电路研究自感现象。

甲乙

（1）小王同学实验时发现，闭合开关时，电流表指针向左偏转。电路稳定后，若向右移动滑片,此过程中电流

表指针将向（选填“左''或"右”）偏转，实验结束后，未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置,

在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除（选填"A”或"B”）线圈所在电路时发生的。

（2）小李同学用图乙中（1）、（2）两个电路研究通电自感和断电自感现象，图中L是一带铁芯的线圈,直流电

阻忽略不计/、3是额定电压为1.5V的灯泡，直流电源为一节新的干电池。两电路开关S闭合后，会看

到:小灯泡A将（选填“慢慢变亮”“立即变亮”或“立即变亮,然后慢慢熄灭"）；小灯泡B将

（选填“慢慢变亮”“立即变亮”或“立即变亮，然后慢慢熄灭"）；S断开后，小灯泡A将（选填“慢慢熄

灭”“立即熄灭”或“闪亮一下，然后熄灭"）;S断开后，小灯泡B将（选填“慢慢熄灭”“立即熄灭”或

“闪亮一下,然后慢慢熄灭"）。

15.（9分）半径为L的光滑的圆形导体环CDNM处于垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场内，其

左侧留有一小缺口8,右侧与磁场外的电路连接，如图所示。总阻值为R、长为4L、质量为机的金属

棒必在恒力F的作用下从CD位置由静止沿导轨向右运动，经过圆环圆心0时的速度为匕外电路定值

电阻阻值也为R其余电阻不计，电容器的电容为C。求：

（1）金属棒经过。点时，金属棒两端的电势差Uab;

（2）金属棒经过。点时，电容器的电荷量q;

（3）从开始到金属棒经过。点的过程中，金属棒克服安培力做的功

XXXX

X：X人XX

16.(10分)如图所示，两光滑金属导轨间距为1m,固定在绝缘桌面上的导轨部分是水平的,且处在磁感应

强度大小为1T、方向竖直向下的有界匀强磁场中(导轨其他部分所在处无磁场)，电阻R的阻值为2C,

桌面距水平地面的高度为”=1.25m,金属杆ab的质量为0.1kg,有效电阻为1C。现将金属杆必从导轨

上距桌面高度为/?=0.45m的位置由静止释放，其落地点距桌面左边缘的水平距离为x=lmo空气阻力

不计，离开桌面前金属杆ab与金属导轨垂直且接触良好。求:

(1)金属杆刚进入磁场时，切割磁感线产生的感应电动势E；

(2)金属杆刚穿出匀强磁场时的速度大小和克服安培力所做的功;

(3)金属杆穿过匀强磁场的过程中,通过金属杆某一横截面的电荷量。

17.(12分)托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器，如图甲所示，它的中央是一个环形

的真空室，外面缠绕着线圈，在通电的时候托卡马克的内部产生的磁场可以把高温条件下高速运动的离

子约束在小范围内。如图乙为该磁约束装置的简化模型，两个圆心均在。点、半径分别为吊=/?和

&=(2+V5)R(R为已知量)的圆将空间分成圆形区域I和环形区域H,区域I内无磁场，区域H内有方向垂

直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为瓦一不同速率、电荷量均为+分质量均为加的带电粒

子束从。点沿着区域I的半径方向射入环形的匀强磁场,不计一切阻力与粒子重力。

(1)若某粒子从。点沿x轴正方向射出，沿y轴负方向第一次返回区域I,求该粒子的速度大小；

(2)求能约束在此装置内的粒子的最大动能Ekm；

(3)求粒子从射入环形磁场到第一次返回圆形区域I,在区域II中运动的最长时间。

图甲图乙

18.(15分)如图所示，竖直虚线ab的左侧区域存在匀强磁场和竖直向下的匀强电场，电场的电场强度大小

为瓦在外右侧一定距离的某矩形区域内存在匀强磁场(图中未画出)，磁场均垂直于纸面向里、磁感应

强度大小均为人一质量为小带电荷量为+q的带电粒子从c点沿水平线〃向右运动经过4进入必

右侧的矩形匀强磁场区域，当带电粒子再次运动到必线时速度方向与ab或Q60。角，不计粒子的重力，

求:(sin75°=^+^,cos75。=遥一与

44

(1)带电粒子在油右侧的磁场中做匀速圆周运动的半径;

(2)带电粒子在ab右侧的磁场中的运动时间;

(3)右侧的矩形磁场区域的最小面积。

答案与解析

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1.B真空冶炼炉利用的是涡流原理,因此线圈中应通入交变电流，选项A错误;动圈式扬声器是利用通

电线圈受安培力作用的原理进行工作的，选项B正确;磁电式电流表中U形磁铁和铁芯间的磁场是均匀

辐射分布的，特点是大小相等，方向不同，因此不是匀强磁场，选项C错误;动圈式扬声器和磁电式电流表

都是利用通电线圈受安培力作用的原理进行工作的，选项D错误。

2.A把c导线的电流方向同时改为垂直于纸面向外，电流大小同时变为原来的2倍,由于三条导线

与”的连线互成120。角,a导线对4导线的安培力大小为F,方向为“一一,对”进行受力分析可知力、。导

线对d的作用力为2F,方向为“一d,所以此时d导线所受安培力的合力大小为3尸,方向为a-d,B、C、D

错误,A正确。

3.B由图乙可知r3Vl时间内a中的电流i沿顺时针方向且在减小，产生垂直于纸面向里的感应磁场，根

据楞次定律可知，线圈b中有顺时针方向的电流,A错误；f2时刻线圈a中的电流I图像斜率最大，即电流

变化得最快，根据法拉第电磁感应定律可知，此刻b中的电流最大,B正确；八时刻线圈a中电流最大，变化

率为0,故线圈b中电流为（）,两线圈间的作用力为0,C错误油文时间内，线圈a中电流减小，根据楞次定

律可知，线圈人中电流与。中电流同向，两线圈相互吸引,D错误。

4.D根据左手定则可知匀强磁场方向垂直平面向外，故A错误;如图所示，根据几何关系可知，改变粒子

的电性，粒子在磁场中转过的圆心角与原来相同，所以运动的时间将不变，故B错误;若粒子速度变为;，易

知其半径变为:，粒子将从图中的Oi点射出磁场区域，不能够到达。点，故C错误;根据几何关系可知粒子

运动半径为片■根据牛顿第二定律有，解得8=等,故D正确。

V3r2qa

5.C导体棒A8产生的感应电动势E=8前=2.0x0.5x4V=4V,故A错误;并联电阻阻值R*=刍也~=2。，干

路电流/=丁匚=±A=1.6A,导体棒A6两端的电压UAB=IR产1.6X2V=3.2V,故B错误;导体棒AB受到

的安培力/安=8忆=2.0x1.6x0.5N=1.6N,因为导体棒匀速运动，外力与安培力为平衡力，所以外力尸大小

为1.6N,故C正确;定值电阻R和&的总电功率为外电路功率（电源的输出功率）P肝/艮尸外代入数据可

得半出=5.12W,故D错误。故选C。

6.B以金属棒MN为研究对象进行受力分析,根据牛顿第二定律得mg-sin义警刁阳,随着金属棒速度

的增大，加速度减小，最后金属棒做匀速运动，所以速度图像应该是曲线，加速度图展应该是下降的,A、D

错误;重力的功率为P=mgvsin。所W,联立得P=mgatsin&因为加速度减小,所以重力的功率变化图像的

斜率减小,B正确;金属棒后来做匀速运动，位移图像末端应为倾斜的直线,C错误。故选B„

7.A根据题意，甲、乙粒子射入磁场的运动轨迹如图所示

设圆形区域的半径为，，由几何关系可知，轨迹圆的半径分别为4=「,R=舟=旧「

粒子运动的周期一产码1,77=地

VV

甲和乙在磁场中转过的圆心角分别是90。和60。,则时间之比为包=卓至=会，故选A»

t乙/_nJ_Tz

2n乙

8.B线框进入磁场的过程中，穿过线框的磁通量变化，线框中会产生感应电流,线框会受到安培力的作用,

速度会变化，当线框完全进入磁场后，穿过线框的磁通量不变，线框中无感应电流，线框不受安培力速度不

变，即图乙中检=1m,A错误;线框进入磁场过程中，安培力为尸=8忆,其中/备等，由图乙可知，速度减小,

则安培力减小，由牛顿第二定律可知，线框的加速度减小，因此线框做变减速运动,B错误;根据能量守恒定

律可得，减少的动能全部转化为焦耳热，则有0=△反三加诏-步病,代入数据，可得Q=015J,C错误；线框进

入磁场过程中，取水平向右为正方向，根据动量定理可得上誓目加加心解得v=忖受孕，结合图乙可知，当

x=\m时gm/s,代入解得通过线框某横截面的电荷量为g=7r=誓，解得q考C,D正确。

9.BD设回旋加速器D形盒的半径为r,根据带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动

有应田=7若,氏4nH联立得反=嘿；因此最大动能与电压U无关，故A错误;根据左手定则可知，正离

子向下偏套，所以下极板带正电，因0A板是发电机的负极,8板是发电机的正极，故B正确;粒子沿中线从

右向左运动,若粒子带正电，电场力与洛伦兹力方向均向下，粒子向下偏转,若粒子带负电，电场力与洛伦兹

2

力方向均向上，粒子向上偏转，不可能做直线运动，无法选择粒子，故C错误;根据可知5=热，粒子

打在照相底片上的位置越靠近狭缝S3,粒子的比荷越大，故D正确。

10.BC该装置产生的电动势大小E=B小,与水中带电离子的浓度无关，故A错误;根据右手定则，如果水

流方向反向,则通过R的电流反向，故B正确;根据闭合电路欧姆定律E=/（R+r）,其中内阻尸号,通过电阻

R的电流/=萼射故C正确;/?消耗的电功率「=/大=高潦=一^—,观察发现当R=/■时,R消耗的电功率

pd+SR（R+ryR+二十2r

有最大值,故电阻R的阻值增大,R消耗的电功率不一定增大，故D错误。

H.BC磁感线竖直向上，根据磁通量的定义可知J时刻穿过导轨与导体棒回路的磁通量为

0=8S尸（氏+匕）£?cos。，故A错误;07时间内产生的电动势恒定，为氐竽=竽cos4则07时间内

AtAt

通过导体棒横截面的电荷量为q=/u法=生铲，故B正确,D错误;导体棒始终保持静止，则受力平衡，有

RR

F=B1Lcos6+mgsin0,解得F=（&+协_^-+mgsin。，故C正确;故选B、C。

12.AB粒子从g点垂直于水平边界射赢场，根据左手定则知粒子将向左偏转，粒子在磁场中运动轨迹

所对应的圆心角越大，粒子在磁场中运动的时间就越长，粒子运动轨迹的圆心在eg所在直线上，则当粒子

从c点飞出磁场时，轨迹所对应的圆心角最大，设此时轨迹半径为r,由几何知识可得/=尸+（遮/-「产,求

得右手/，则由数学知识可求得运动轨迹所对应的圆心角出180。+60。=240。,所以,粒子在磁场中运动的最

长时间为•牛=空,故A正确;同理,当粒子在磁场中运动轨迹所对应的圆心角最小时，粒子

在磁场中运动的时间最短，由数学知识可知，当粒子从dg部分飞出磁场时,所对应的圆心角最小，均为

180。,则粒子在磁场中运动的最短时间为故B正确;由数学知识可求得eg=3g/,显然当粒子的

轨迹半径满足片子/时，粒子将垂直eg边经过e点，并从虚线ab上某一点飞出磁场，若粒子的轨迹半径

，•夸/,则粒子将从e点左侧垂直eg边飞出磁场，显然此时粒子无法打在ae虚线上，所以粒子并不能够打

在虚线边界上的任意点，故C错误;利用几何知识可知当粒子从b点打出时,可求得此时粒子运动轨迹的

半径为％=手/，粒子运动轨迹对应的圆心角为夕=180。+60°=240。,显然从b点打出的粒子在磁场中运动

时间与从。点打出的粒子在磁场中运动时间相等，均为右霁，故D错误。

3qB

13.答案（1）图见解析（3分）（2）C（3分）（3）B（2分）

解析（1）电路连线如图

⑵根据公式可得，适当增加导轨间的距离或者增大电流,可增大金属棒受到的安培力，根据动能定

理有优则金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大,A错误,C正确;若换用一

根更长的金属棒，但导轨间的距离不变,安培力F不变,棒的质量变大，速度v=J华-2〃gs变小,B借误。

故选C。

（3）根据磁场会对电流产生作用力的原理,人们发明了电磁炮;回旋加速器和质谱仪都是根据带电粒子在

磁场中做圆周运动制成的，故选Bo

14.答案（1）左（1分）A（1分）（2）慢慢变亮（1分）立即变亮,然后慢慢熄灭（1分）立即熄灭（1分）闪

亮一下然后慢慢熄灭（］分）

谭析、由题意端知，电流增大时，穿过线圈的磁通量增大,电流表指针向左偏转，电路稳定后，若向右移

动滑片，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，回路中的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，则电流表指针向

左偏转；

在完成实验后未断开开关,也未把A、B两线圈和铁芯分开放置,在拆除A线圈所在电路时，线圈A中的

电流突然减小，从而出现断电自感现象，线圈中会产生自感电动势，进而突然会被电击了一下。

（2）两电路开关S闭合后，由于线圈中自感电动势阻碍电流增力口，则会看到小灯泡A将慢慢变亮;小灯泡B

将立即变亮,电路稳定后线圈中自感电动势消失，电阻为零，则灯泡B会慢慢被短路而熄灭;S断开后，小灯

泡A立即熄灭;分析题图乙（2）,由于线圈中自感电动势阻碍电流减小，线圈和灯泡8形成回路，使得灯泡B

15.答案（l）yBLv⑵*8八⑶尸6加，

解析⑴闭合电路中的电动势为E=B.23=2BLu（1分）

金属棒在经过。点时接入电路中的电阻为0.5R

分\

l

则通过R的电流/=—（1z

分

必棒两端的电势差为U面=84Lw-/。5A（1

分v

)

解得U=yBLv（1z

ah分

x

)

z

（2）电容器两端的电压为U-UR=IR（1分

电容器的电荷量占R（1

CU分

X

解得（17

分x

2l

⑶由动能定理可得FL-W^mv-0（1z

2分\

解得W=FL-^mv（17

16.答案（1）3V（2）2m/s0.25J（3）0.1C

解析（1）由机械能守恒定律，有mgh-^nv2（1分）

解得v=3m/s

感应电动势E=BLv=3V（2分）

⑵由平抛运动规律，有户四,”=改尸（1分）

联立解得vo=2m/s（l分）

由动能定理得，金属杆穿过匀强磁场的过程中，克服安培力做功^=^^-|^0=0.25J（2分）

⑶由动量定理有-8〃/=加以皿（2分）

BP-BL^=W2（VO-V）

解得4=0.1C（1分）

17.答案⑴晒⑵誓生⑶瞿

m27713qB

解析（1）由题意画出该粒子的运动轨迹如图1所示，根据几何关系可知这种情况下粒子的轨道半径为尺

设该粒子的速度大小为V

2

根据牛顿第二定律有（1分）

解得口四（1分）

m

（2）设粒子在磁场中运动的最大半径为rm,最大速度为Vm,如图2所示，根据几何关系可得

（R2-加）2=唁+账（2分）

解得r=y/3R

m2

根据牛顿第二定律有口，■=管（1分）

根据动能的表达式有Ekm-^rnVm（1分）

联立解得Ekm=誓至

2m