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文档简介
2025年高考物理解密之电磁振荡与电磁波
一.选择题(共10小题)
1.(2024•鼓楼区校级模拟)量子雷达是隐身战机的克星,可以捕捉到普通雷达无法探测到的目标。有一
类量子雷达,仍采用发射经典态的电磁波,但在接收机处使用量子增强检测技术以提升雷达系统的性能。
下列说法正确的是()
A.量子就是《粒子
B.隐身战机不向外辐射红外线
C.电磁波在真空中的传播速度与其频率无关
D.量子雷达是利用目标物体发射的电磁波工作的
2.(2024•镇海区校级模拟)如图所示电路中,线圈的直流电阻可忽略不计。闭合开关S,待电路达到稳
定状态后断开开关S,LC电路中将产生电磁振荡。如果规定线圈中的电流方向从。到6为正,则从断开开
关开始线圈中电流,随时间变化的图像是()
3.(2024•香坊区校级四模)如图为理想LC振荡电路工作中的某时刻,电容器两极板间的场强E的方向与
线圈内的磁感应强度的方向如图所示,m是电路中的一点。下列说法中正确的是()
A.电路中的磁场能在增大B.流过M点的电流方向向右
C.电路中电流正在减小D.电容器所带电荷量正在减少
4.(2024•海淀区校级模拟)北斗卫星导航系统(2DS)是我国自行研制的全球卫星导航系统。
80S利用时间测距方法进行导航定位。时间测距是通过定位卫星与用户间发出信号和接受信号的时间差计
算出用户与卫星间的距离,为了准确测定用户的三维空间坐标,这就至少需要3颗定位卫星。而要做到实
时定位,需处理3颗卫星同一时间的信息,这就再需要一颗时间校准卫星。为了获得准确的时间信息,卫
星中会搭载高精度的原子钟,目前中使用的氢原子钟由我国自主研制,其精度可达到3000万年的误
差在1秒以内。
BDS的空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成的
混合导航星座。同时,加入主控站、时间同步和监测站等若干地面站和用户终端实现导航。通常导航信号
传输使用的是频率范围为156GHz~1.59GHz的L波段电磁波。
根据以上材料,下列说法正确的是()
A.只需在时间校准卫星上搭载氢原子钟就可实现对用户实时定位
B.地球静止轨道卫星的质量、轨道半径必须一样
C.为尽可能减少障碍物对信号的遮挡,可更换为频率范围为1x104GHz~lxl05GHz的远红外线波段电
磁波
D.左右(/加=1x10-%)的时间偏差会造成用户和卫星间的距离测量误差达到几米的量级
5.(2024•海淀区校级模拟)关于电磁波,下列说法正确的是()
A.X射线在医院可用于对病房消毒杀菌
B.7射线在工业上可用于检查金属部件内部有无裂缝
C.无线电波从空气进入水中后波速会变大
D.5G电磁通讯信号无法在真空中传输
6.(2024•金东区校级模拟)某物理学习小组成员把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电
路。将电压传感器的两端连在电容器的两个极板上。光把开关置于电源一侧,为电容器充电;稍后再把开
关置于线圈一侧,使电容器通过线圈放电。传感器在电脑上显示的电压波形如图乙所示,则下列说法正确
的是()
u/v
甲电路图乙电脑显示的电压波形
A.若电路中的电阻忽略不计,电压一定随时间等幅振荡
B.若增大C,则G-G的值将减小
C.在6~芍时间段,电流方向为图甲中的逆时针方向
D.在时间段,线圈入中储存的磁场能在逐渐增大
7.(2024•泰州模拟)微波炉是利用微波(高频电磁波)进行工作的。微波能穿透玻璃、陶瓷等容器,遇
到金属炉壁会反射,遇到水和食物等会被吸收,并使食物内水分子剧烈振动而达到加热目的。某次利用微
波炉加热食物时出现了受热不均的情况,造成该现象的主要原因是()
A.电磁波在食物内部发生了干涉
B.电磁波在食物内部发生了折射
C.电磁波在食物表面发生了反射
D.电磁波经过食物时发生了衍射
8.(2024•道里区校级模拟)LC振荡电路如图所示,已知C=2尸、L=2H,开关S断开时电容器极板间
有一带负电油滴恰好处于静止状态,,=0时将开关5闭合,已知油滴始终没有碰到两板,贝1()
A.r=Os时,电容器上极板带负电荷
B.在0~那的时间内电路电流减小
C.在%s~27rs的时间内磁场能不断增大
D.在3万s~4万s的时间内电场能不断增大
9.(2024•海淀区校级三模)在经典核式结构模型中,氢原子的电子围绕原子核做圆周运动。经典的电磁
理论表明电子做加速运动会发射电磁波,同时电子的轨道半径逐渐减小(假设电子的每一圈运动轨道可近
似视为圆周),电磁波的发射功率可表示为(拉莫尔公式):尸=有2,其中。为电子的加速度,c为真
空光速,左为静电力常数,e为电子电荷量。根据经典电磁理论,在电子落到原子核上之前,下列说法正
确是()
A.电磁波发射功率越来越小
B.电子的动能变化量大于电势能的变化量
C.电子发射的电磁波的波长越来越短
D.电子的物质波的波长越来越长
10.(2024•湖南模拟)我国2016年在贵州落成启用的世界最大的500加口径球面射电望远镜(E4ST)如图
所示,它被誉为“中国天眼”,它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电磁波,下列说法正确的是(
)
A.电磁波可以在真空中传播
B.麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波
C.频率越高的电磁波,波长越长
D.电磁波不能传递信息和能量
二.多选题(共6小题)
11.(2024•中山市校级模拟)在超声波悬浮仪中,由LC振荡电路产生高频电信号,通过压电陶瓷转换成
同频率的超声波,利用超声波最终实现小水珠的悬浮。若ZC振荡电路某时刻线圈中的磁场及电容器两极
板所带的电荷如图所示,下列说法正确的是()
B.此时电场能正向磁场能转化
C.在线圈中插入铁芯,LC振荡电路的频率减小
D.增大平行板电容器极板间的距离,LC振荡电路的频率减小
12.(2024•内江模拟)如图,为测量储物罐中不导电液体的高度,有人设计了一个监测液面高度变化的传
感器。将与储物罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容c置于储罐中,电容C可通过开关S与电感或电
源相连,当开关从a拨到6时,由电感L和电容C构成的回路中产生振荡电流。通过检测振荡电流的频率
变化,可以推知液面的升降情况。关于此装置下面说法正确的是()
A.电源电动势越小,则振荡电流的频率越低
B.当电路中电流最大时,电容器两端的电压最小
C.开关。拨向6瞬间,电感L的自感电动势为零
D.检测到振荡电流的频率增加,说明液面高度在降低
13.(2024•青山湖区校级模拟)图中为测量储罐中不导电液体高度的电路,将与储罐外壳绝缘的两块平行
金属板构成的电容C置于储罐中,电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从。拨到。时,由电
感L与电容C构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示。在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一
定的条件下,下列说法正确的是()
A.储罐内的液面高度降低时电容器的电容减小
B.%内电容器放电
C.内LC回路中磁场能逐渐转化为电场能
D.若电感线圈的自感系数变大,则LC回路振荡电流的频率将变小
14.(2024•青羊区校级模拟)物理知识在生活生产中有广泛应用,下列说法正确的是()
A.医学体检所使用的3超检查利用了多普勒效应的原理
B.在电磁波发射技术中,使载波随各种信号而改变的技术叫调制
C.纤维式内窥镜检查人体胃、肠、气管等脏器的内部,利用了光的干涉的原理
D.雷达用的是微波,因为微波传播的直线性好
E.人在沙漠上看到的蜃景是倒立的象,在海上蜃景是正立的像
15.(2024•台州二模)下列说法正确的是()
A.在不同的惯性参考系中,物理规律的形式是不同的
B.在LC振荡电路中,当电流最大时,电容器储存的电场能最小
C.电磁波的波长越长,衍射越明显,有利于电磁波的发射和接收
D.降噪耳机通过发出与噪声振幅、频率相同,相位相反的声波来减噪
16.(2024•湖南模拟)下图甲为超声波悬浮仪,上方圆柱体中,高频电信号(由图乙电路产生)通过压电
陶瓷转换成同频率的高频声信号,发出超声波,下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去。两列超声波
信号叠加后,会出现振幅几乎为零的点——节点,在节点两侧声波压力的作用下,小水珠能在节点处附近
保持悬浮状态,该情境可等效简化为图丙所示情形,图丙为某时刻两列超声波的波形图,尸、。为波源,
该时刻P、。波源产生的波形分别传到了点M(-1.5cm,0)和点N(05cm,0),已知声波传播的速度为
340m/5,LC振荡回路的振荡周期为7=2万辰,则下列说法正确的是()
甲乙丙
A.该超声波悬浮仪是利用干涉原理,且发出的超声波信号频率为340Hz
B.两列波叠加稳定后,波源P、。之间小水珠共有9个悬浮点
C.小水珠在悬浮状态点所受声波压力的合力竖直向下
D.要悬浮仪中的节点个数增加,可拔出图乙线圈中的铁芯
三.填空题(共4小题)
17.(2024•三明模拟)1988年,德国物理学家赫兹对火花放电现象进行深入研究,第一次验证了电磁波的
存在。一小组研究电磁振荡实验,图甲为.时刻的电路状态,此时电容器正在—(选填“充电”或“放
电”);图乙为通过线圈的电流随时间变化的图像,马时刻电场能正在—(选填“增大”、“减小”或
,,不变”);要增大振荡频率,可(选填“增大”、“减小”或“不变”)电容器的电容C。
18.(2024•松江区校级三模)为了测量储罐中不导电液体高度,将与储罐外壳绝缘的平行板电容器C置于
储罐中,先将开关与“相连,稳定后再将开关拨到6,此时可测出由电感L与电容C构成的回路中产生的
振荡电流的频率。已知振荡电流的频率随电感L、电容C的增大而减小,若储罐内的液面高度降低,测得
的LC回路振荡电流的频率将—(选填A:增大;8:减小)不计电磁辐射损失,振荡回路的总能量将
(选填A:增大;3:减小)。
19.(2023•长宁区二模)生活中电磁波的使用非常普遍,医院里常用一对病房和手术室进行消毒,飞
机场常用—对行李进行安全检查。(选填“无线电波”、“红外线”、“紫外线”、“X射线”、“/射线”
)
20.(2022•河南二模)小嘉同学参加科技展时了解到,现今5G技术用于传输的电磁波信号频率更高,传
播数据的带宽更大,则相对而言,5G技术所用电磁波波长更—(填长或短),绕过障碍物的能力更
(填强、弱)。小嘉同学还了解到,为接收信号,都应该有天线,天线的长度应与信号电磁波的波长成
正比,最好为波长的!到上之间,以前的天线伸得很长,现在因为,可以为了美观、方便,将天
410------
线做在了内部。
四.解答题(共5小题)
21.(2024•金山区模拟)燃油汽车是常见的交通工具,它使用的能源是汽油。某燃油车从静止开始做匀加
速直线运动,经5s后速度达到72kmiho
(1)汽油是能源中的不可再生能源。
①以下也属于不可再生能源的是—。
A.风能
A水能
C.天然气
D太阳能
②汽车行驶过程中,汽油的化学能转化为了汽车及环境的内能和汽车的—能。
(2)该汽车在加速过程中的加速度大小为m/s-,5s内运动的距离为m。
(3)若汽车以90如7//z的速度在平直路面上匀速行驶时,输出功率约为9.1内¥,求此时汽车受到的阻力大
小。
(4)余老师驾驶汽车上下班。
①他使用北斗卫星导航系统导航,导航系统传递信息是利用—o
4机械波
R超声波
C.引力波
D无线电波
②余老师家到学校的直线距离为6而7,某次他驾驶汽车行驶了7.2A”到学校,用时10加”,则此次他的平
均速度大小为m/s»
③如图,他上班左转通过某十字路口,路面水平,则提供汽车向心力的是—o
A重力
B.弹力
C.摩擦力
④若他以54初〃/?匀速行驶,发现前方60m处路口交通信号灯是红灯,立即开始刹车做匀减速直线运动,
到路口时恰好停止,则汽车减速的加速度大小约为o
A1.88m/52
B315mls1
C.24.3m/s2
22.(2024•宝山区模拟)微波炉是一种利用微波加热食物的现代化烹调灶具。微波炉由电源、磁控管、控
制电路和烹调腔等部分组成。电源向磁控管提供高压,磁控管在电源激励下,连续产生微波,再经过波导
系统,耦合到烹调腔内。
(1)微波炉加热食物时产生微波的器件是—,微波—(选择:A.是、B.不是)一种电磁波。
(2)有一台微波炉,它是通过电容屏来实现操作的。当手指接触到电容屏时,由于人体—(选择:A.具
有、B.没有)电导性,手指与电容屏之间会形成一个等效电容。电容的定义式是—。
(3)能放在微波炉里进行键康、安全、有效加热的餐具有一。
A.陶瓷餐具
B.玻璃餐具
C.常规塑料餐具
D.金属餐具
(4)当微波辐射到食品上时,食品中的水分子(其中氧原子带有负电,氢原子带有正电)将随微波电场
而运动,这种运动与相邻分子间相互作用而产生了类似摩擦的现象,使水温升高,因此食品的温度也就上
升了。如图所示,一个水分子处在微波的匀强电场中,则其中氧原子所受电场力的方向—(选择:A.向
左、B.向右),电场力的大小是其中一个氢原子所受电场力的一倍。
(5)如表为某品牌微波炉的技术参数,根据相关数据可知,该微波炉所用微波的波长为—m(保留两
位有效数字)。若用该微波炉加热食品,正常工作1分钟,微波炉消耗的电能为—Jo
额定电压/额定电流220V/5A
微波频率/输出功率2450M/fc/800W
内腔容积20L
23.(2024•重庆模拟)电容电池具有无污染、寿命长、充电速度快等诸多优点而广泛应用。某同学想要用
电流传感器探究电容电池特性,探究电路如图甲。
i/mA
(1)第一次探究中,先将开关接1,待电路稳定后再接2。已知电流从上向下流过电流传感器时,电流为
正,则电容器充放电过程中的i-r和图像是
A
D.
(2)第二次探究,该同学先将开关接1给电容器充电,待电路稳定后再接3,探究LC振荡电路的电流变
化规律。
①实验小组得到的振荡电路电流波形图像,选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像,如图乙,根
据图像中A、3点坐标可知,振荡电路的周期7=—s(结果保留两位有效数字)。
②如果使用电动势更小的电源给电容器充电,则LC振荡电路的频率将(填“增大”、“减小”或“不
变”)o
③已知电源电动势线,测得充电过程力-/图像的面积为跖,以及振荡电路的周期T,可以得到电感线圈
的电感表达式L=。(用测得的已知量表示)
24.(2022•海淀区校级三模)如图,对于劲度系数为%的轻质弹簧和质量为机小球组成一维振动系统,我
们可以写出任意时刻振子的能量方程为工机/+1^=£,X为任意时刻小球偏离平衡位置的位移,v为瞬
22
时速度。若将v=号代入能量方程便可得振子简谐运动方程:巩宁了+:^,二口①式)。振子简谐运动的
周期与振子质量的平方根成正比,与振动系统的振动系数的平方根成反比,而与振幅无关,即7=27后。
(1)如图,摆长为L、摆球质量为机的单摆在A、3间做小角度的自由摆动。请你类比弹簧振动系统从
能量守恒的角度类推出单摆的周期公式(重力加速度取g;。很小时,有cosO=l-
(2)如图LC谐振电路,电容大小为C,电感大小为L。现将开关S由1掷到2位置。
a.通过对比发现电路中一些状态描述参量与简谐运动中一些状态描述参量的变化规律类似。请你类比两
者完成下表,并在图中定性画出电容器上的电量随时间变化的“T图线(设LC回路中顺时针电流方向为
正方向)。
简谐运动(弹簧振子)电磁振荡(LC电路)
振子质量加电感L
任意时刻振子偏离平衡位置的位移X—
瞬时速度丫=处—
△t
2
振子动能也线圈磁场能尘
22
振子弹性势能反
—
2
b.通过对比还发现电路中能量的变化规律与力学简谐运动的能量变化规律类似。请你类比①式写出电容
电量q随时间f变化的方程,并类推出LC谐振电路周期公式。
25.(2022•东城区三模)类比是研究问题的常用方法。
(1)情境1:如图1所示光滑水平面上弹簧振子,钢球质量为机、弹簧劲度系数为左,建立如图1中所示
的坐标轴。f=0时,将钢球拉至x=A处由静止释放,小钢球只在弹力作用下往复运动,此过程中弹性势
能与钢球动能相互转化。
求r=0时刻小钢球的加速度a;
情境2:如图2所示为LC振荡电路,回路中电感线圈的自感系数为乙,电容器的电容为C。
如图2所示,t=0时闭合开关,此时电容器两极板带电量分别为+。、-。。忽略电磁辐射与回路电阻的
热损耗,此后LC电路自由振荡。
求f=0时刻电容器两极板间的电势差U;
(2)在情境1中小球做简谐振动过程中位置x⑺随时间》周期性变化,根据速度和加速度的定义v=迪和
t
(迎)
0=此,可得加速度设任意时刻钢球的位置坐标为尤时,由牛顿第二定律-丘=5,将加速
/t
(电)
度代入化简可得〃?•一⑺=0,结合小球初始位置为A,可得情景1钢球随时间变化的函数表达式:
t
x(t)=Acos(,—t)o
Vm
情境2中电容器左极板上的电荷q(f)随时间f周期性变化,根据电流的定义i=幽,自感线圈的自感电动
t
(幽)(夕⑺)
势大小4=小学,可得自感电动势大小EL=L-oLC振荡电路中,任意时刻满足L-寸一+*=0。
类比情境1,请写出情境2中电容器左极板电荷“⑺随时间f变化的函数表达式,并求出LC振荡电路的振
荡频率了。
2025年高考物理解密之电磁振荡与电磁波
参考答案与试题解析
选择题(共10小题)
1.(2024•鼓楼区校级模拟)量子雷达是隐身战机的克星,可以捕捉到普通雷达无法探测到的目标。有一
类量子雷达,仍采用发射经典态的电磁波,但在接收机处使用量子增强检测技术以提升雷达系统的性能。
下列说法正确的是()
A.量子就是a粒子
B.隐身战机不向外辐射红外线
C.电磁波在真空中的传播速度与其频率无关
D.量子雷达是利用目标物体发射的电磁波工作的
【答案】C
【考点】电磁波的波长、频率和波速的关系
【专题】定性思想;归纳法;电磁场理论和电磁波;理解能力
【分析】.量子是现代物理的重要概念;一切物体都在不停地向外辐射红外线;任何频率的电磁波在真空
中的速度都相等;都是雷达发射电磁波的。
【解答】解:A量子是现代物理的重要概念,即一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个
物理量是量子化的,并把最小单位称为量子,故A错误;
R任何物体都会向外发射红外线,故3错误;
C.任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光速c,故C正确;
D依据题意,量子雷达仍采用发射经典态的电磁波,不是目标物体发射的电磁波,故。错误。
故选:Co
【点评】掌握量子的基本概念,知道任何物体都在不停的向外辐射红外线,所有的电磁波在真空中速度都
等于光速,知道雷达的工作原理等,基础题。
2.(2024•镇海区校级模拟)如图所示电路中,线圈的直流电阻可忽略不计。闭合开关S,待电路达到稳
定状态后断开开关S,LC电路中将产生电磁振荡。如果规定线圈中的电流方向从。到6为正,则从断开开
关开始线圈中电流i随时间变化的图像是()
【答案】B
【考点】电磁振荡及过程分析
【专题】定性思想;推理法;电磁场理论和电磁波;推理能力
【分析】对于电容器来说能通交流隔直流,可知S接通达到稳定时,线圈内有电流而电容器上没有电流,
断开S后,结合线圈的自感作用与电容器的充电与放电的特性分析即可。
【解答】解:S接通达到稳定时,线圈内有从。流向6的电流,结合题意可知,此时电流的方向为正方向;
此时电容器上没有电流。当断开开关瞬间,沿正方向的电流要减小,而线圈产生的自感电动势会阻碍电流
减少,则电流方向不变,大小在慢慢减小,同时对电容器充电;当电容器充电完毕时,电流为零。接着电
容器放电,电流方向与之前相反,为负方向,大小在不断增大,直到电容器放电完毕后,电流反向最大;
之后电容器与线圈组成的LC回路重复以上的过程中,在LC回路中形成电磁振荡,回路中出现余弦式电
流。故3正确,ACD错误。
故选:B。
【点评】本题关键明确LC振荡电路的电流是正弦式交变电流,由于自感线圈的作用,电流不能突变。
3.(2024•香坊区校级四模)如图为理想LC振荡电路工作中的某时刻,电容器两极板间的场强E的方向与
线圈内的磁感应强度的方向如图所示,/是电路中的一点。下列说法中正确的是()
A.电路中的磁场能在增大B.流过M点的电流方向向右
C.电路中电流正在减小D.电容器所带电荷量正在减少
【答案】C
【考点】电磁振荡及过程分析
【专题】定性思想;归纳法;电磁场理论和电磁波;理解能力
【分析】根据安培定则判断出电流方向,然后结合电容器中电场线的方向确定振荡电路是处于充电状态,
据此可以分析电路中电流的方向、电场能的变化以及电容器所带电荷量的变化。
【解答】解:根据安培定则可以判断此时电路中通过M点的电流方向为水平向左,因为电容器中电场线的
方向是竖直向下的,所以上极板带正电,则此时是给电容器充电的过程,可知电流是减小的,磁场能转化
为电场能,电容器所带电荷量是增加的,故C正确,ABD错误。
故选:C。
【点评】能够根据安培定则和电场线的方向确定电路是处于充电过程是解题的关键。
4.(2024•海淀区校级模拟)北斗卫星导航系统(3DS)是我国自行研制的全球卫星导航系统。
利用时间测距方法进行导航定位。时间测距是通过定位卫星与用户间发出信号和接受信号的时间差计
算出用户与卫星间的距离,为了准确测定用户的三维空间坐标,这就至少需要3颗定位卫星。而要做到实
时定位,需处理3颗卫星同一时间的信息,这就再需要一颗时间校准卫星。为了获得准确的时间信息,卫
星中会搭载高精度的原子钟,目前血)S中使用的氢原子钟由我国自主研制,其精度可达到3000万年的误
差在1秒以内。
BDS的空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成的
混合导航星座。同时,加入主控站、时间同步和监测站等若干地面站和用户终端实现导航。通常导航信号
传输使用的是频率范围为156GHz~1.59GHz的L波段电磁波。
根据以上材料,下列说法正确的是()
A.只需在时间校准卫星上搭载氢原子钟就可实现对用户实时定位
B.地球静止轨道卫星的质量、轨道半径必须一样
C.为尽可能减少障碍物对信号的遮挡,可更换为频率范围为IxlOaG/iz~1x105Gxz的远红外线波段电
磁波
D.10如左右(〃"=1x10-9$)的时间偏差会造成用户和卫星间的距离测量误差达到几米的量级
【答案】D
【考点】一般卫星参数的计算;电磁波与信息化社会
【专题】电磁场理论和电磁波;推理能力;推理法;定量思想
【分析】根据题意结合卫星特点分析A,地球静止轨道卫星的周期相同,轨道半径必须一样,根据波长与
频率的关系分析C,根据s=以解得
【解答】解:A根据题意,在时间校准卫星上搭载氢原子钟且至少需要3颗定位卫星,才可实现对用户实
时定位,故A错误;
8地球静止轨道卫星的周期相同,轨道半径必须一样,卫星的质量可以不同,故3错误;
C电磁波的波长越长,越容易发生衍射,能减少障碍物对信号的遮挡,根据
/=-
A
可知电磁波的波长越长,电磁波的频率越低,故为尽可能减少障碍物对信号的遮挡,不可更换为频率范围
为1xIO,GHz-IxlO5GHz的远红外线波段电磁波,故C错误;
D10.左右的时间偏差会造成用户和卫星间的距离测量误差约为
s=ct=1x10"x3xl08m=3w
故。正确。
故选:
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