高考物理力学实验题模拟题七含答案与解析.docx
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高考物理力学实验题模拟题七含答案与解析
1探究加速度与物体质量、物体受力的关系(高考物理力学实验)
组卷老师:
莫老师
评卷人
得分
一.实验题(共50小题)
1.某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与质量的关系。
(1)下列操作中必要的是 (填字母代号)
A.调节滑轮的高度,使牵引小车的细线与长木板保持平行
B.为减小系统误差,应使砝码与砝码盘的质量远小于小车质量
C.调节木板的倾斜度以平衡摩擦力
D.实验时,先放开小车再接通打点计时器的电源
(2)在纸带上选取0、1、2、3四个计数点,测得的部分数据如图甲所示。
已知打点计时器使用的交流点频率为50Hz,则计数点2对应的小车速度为 m/s,小车运动的加速度大小为 m/s2.(计算结果均保留两位有效数字)
(3)某同学根据实验数据画出
图线如图乙所示,可知细线的拉力为 N.(保留两位有效数字)
2.某实验小组设计了如图甲所示实验装置,探究滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系.在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了多组实验,将位移传感器和力传感器得到的多组数据输入计算机进行处理,得到了两条a﹣F图线①、②,如图乙所示.
(1)在轨道水平的情况下得到的a﹣F图线是 (选填“①“或“②);
(2)实验时,一定要进行的一项操作是 ;
A.滑块在轨道水平和倾斜的两种情况下必须在同一位置由静止释放
B.用天平测出托盘的质量
C改变托盘中砝码的个数
D.为减小误差,实验中一定要保证托盘和砝码的质量远小于滑块的质量
(3)滑块和轨道间的动摩擦因数μ= (重力加速度g取10m/s2.
3.某同学“探究加速度与物体合力的关系”的实验装置如图1所示,图中A为小车,质量为m1,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的固定长木板上,P的质量为m2,C为弹簧测力计,实验时改变P的质量,读出测力计的示数F,不计轻绳与滑轮,滑轮与轮轴的摩擦,滑轮的质量.
①下列说法正确的是
A.实验中m2应远小于m1
B.长木板必须保持水平
C.实验时应先接通电源后释放小车
D.小车运动过程中测力计的读数为
②图2是实验过程中得到的一条纸带,O、A、B、C、D为选取的计数点,相邻的两个计数点之间有四个点没有画出,各计数点到O点的距离分别为:
8.00cm、17.99cm、30.00cm、44.01cm,若打点计时器的打点频率为50Hz,则由该纸带可知小车的加速度大小为 m/s2(结果保留三位有效数字).
③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3中的图线
4.某研究性学习小组采用如图所示甲的装置来验证物体的加速度与合外力的关系.实验室提供的器材有:
气垫导轨、滑块(左端装有遮光板,总质量为m)、光电门(配接数字计时器)、米尺、游标卡尺、铁架台.实验中,用米尺测得导轨顶端A与光电门所在位置B的距离为L,A、B之间的高度为h.
(1)用游标卡尺测量遮光板的宽度d,如图乙所示,则d= cm
(2)接通气源,让滑块从A端由静止开始沿气垫导轨向下运动,读出遮光板通过光电门的时间为t,若遮光板的宽度用d表示,则滑块运动到B点时的速度v= ,下滑过程的加速度a= ,所受合外力F= (用题目所给物理量的字母表示).
(3)实验中,保持滑块质量不变,而且保证滑块每次都从导轨的顶点A由静止释放,改变木板左端的高度,重复上面的实验,可得到多组h和t的测量值,做出 (选填h﹣t2或h﹣
)的图象,如果图象是线性的,便可验证质量一定时,加速度与合外力成正比.
5.为了探究质量一定时加速度与力的关系,一同学设计了如图甲所示的实验装置。
其中M为带滑轮的小车的质量,m为砂和砂桶的质量。
(滑轮质量不计)
(1)实验时,一定要进行的操作是 。
A.用天平测出砂和砂桶的质量。
B.先挂上砂桶但不放砂子,然后将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力。
C.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数。
D.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M。
E.改变砂和砂桶的质量,打出几条纸带
(2)该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带(两计数点间还有两个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为 m/s2,(结果保留两位有效数字)若实验时电源的频率为49HZ,则加速度的测量值偏 。
(填“大”或“小”)。
(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标,加速度为纵坐标,画出的a﹣F图象是一条直线,图线与横坐标的夹角为θ,求得图线的斜率为k,则小车的质量为 。
A.2tanθB.
C.kD.
。
6.某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。
使用的器材有:
斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。
实验步骤如下:
①如图甲,将光电门固定在斜面下端附近:
将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开始下滑;
②当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间△t;
③用△x表示挡光片沿运动方向的长度(如图乙所示),
表示滑块在挡光片遮住光线的△t时间内的平均速度大小,求出
;
④将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同,令滑块由静止开始下滑,重复步骤②、③;
⑤多次重复步骤④
⑥利用实验中得到的数据作出
﹣△t图象,如图丙所示
完成下列填空:
(1)用a表示滑块下滑的加速度大小,用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小,则a与vA、
和△t的关系式为a= 。
(2)由图丙可求得,vA= m/s,a= m/s2.(结果保留三位有效数字)
7.某组同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验,实验开始时器材摆放如图所示,其中错误或不合理的是(写出其中三处):
; ; 。
8.为了探究质量一定时加速度与力的关系,一同学设计了如图甲所示的实验装置.其中M为带滑轮的小车的质量,m为砂和砂桶的质量.(滑轮质量不计)
(1)实验时,一定要进行的操作是
A.用天平测出砂和砂桶的质量
B.将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力
C.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数
D.改变砂和砂桶的质量,打出几条纸带
E.减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
(2)该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带(两计数点间还有两个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为 m/s2(结果保留三位有效数字).
(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标,加速度a为纵坐标,画出的图丙a﹣F图象是一条直线,图线与横坐标的夹角为θ,求得图线的斜率为k,则小车的质量为 .
9.为了探究质量一定时加速度与力的关系,一同学设计了如图所示的实验装置,其中M为带滑轮的小车的质量,m为沙和沙桶的质量,(滑轮质量不计)
(1)实验时,一定要进行的操作是 。
A.用天平测出砂和砂桶的质量。
B.先挂上砂桶但不放砂子,然后将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力。
C.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数。
D.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M。
E.用砂和砂桶改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是可以更方便地获取多组实验数据。
(2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带(两计数点间还有一个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为 m/s2(结果保留两位有效数字)。
(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标,加速度为纵坐标,画出的图a﹣F图象是一条直线,图线与横坐标的夹角为θ,求得图线的斜率为k,则小车的质量为 。
A.2tanθB.
C.kD.
10.小明利用如图所示的实验装置来研究加速度与质量的关系,保持钩码质量不变(质量未知),改变小车上叠加的砝码个数来改变小车的质量(总质量为M),完成下列问题。
(1)如果用钩码的重力代替小车所受的合外力,需要满足的条件是
A.钩码质量远小于M
B.钩码质量远大于M
C.平衡小车所受到的摩擦力
(2)某次实验得到的一条纸带某段如图乙,其中O、A、B、C、D、E、F为计数点,相邻计数点的时间间隔为T=0.2s,则打计数点B时小车的速度大小为 m/s,小车运动的加速度大小为 m/s2;(计算结果保留2位有效数字)
(3)小明完成实验后,小华利用小明的实验数据绘制了
﹣M函数图象如图丙,若图象的斜率为k,截距为b,则当地的重力加速度大小为g= 。
11.如图甲所示是研究小车加速度与力关系的实验装置。
木板置于水平桌面上,一端系有砂桶的细绳通过滑轮与拉力传感器相连,拉力传感器可显示所受的拉力大小F,改变桶中砂的质量多次实验。
完成下列问题:
(1)实验中需要 。
A.测量砂和砂桶的总质量
B.保持细线与长木板平行
C.保持小车的质量不变
D.满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
(2)实验中得到一条纸带,相邻计数点间有四个点未标出,各计数点到A点的距离如图乙所示。
电源的频率为50HZ,则打B点时小车速度大小为 m/s,小车的加速度大小为 m/s2。
(3)实验中描绘出a﹣F图象如图丙所示,图象不过坐标原点的原因是 。
12.如图所示为探究“加速度与物体受力的关系”实验装置。
长木板放在水平桌面上,小车通过绕定滑轮的细线在钩码拉动下运动,其中,在长木板上相距为L=48.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器,记录小车通过A、B时的速率vA、vB,与小车相连的拉力传感器记录小车受到的拉力F大小。
(1)关于使用操作,下列说法正确的是 。
A.要调整长木板的倾斜角度,平衡小车受到的摩擦力
B.A、B两点间距离应尽可能近一些可减小误差
C.改变所挂钩码的数量时,要使所挂钩码的质量应远小于小车质量
D.不必用天平测出小车和车上拉力传感器的总质量
(2)某同学在表中记录并处理了实验所得的几组数据,依据表格内容计算第4次实验的加速度数值是 m/s2(结果保留三位有效数字);
次数
F/N
(vB2﹣vA2)m2•s﹣2
a/m•N2
1
0.60
0.77
0.80
2
1.04
1.61
1.68
3
1.42
2.34
2.44
4
2.00
3.48
5
2.62
4.65
4.84
6
3.00
5.49
5.72
(3)分析表中数据发现a与F并不成正比,这是由于 (选填“平衡摩擦力不足”或“平衡摩擦力过度”)造成的。
13.某课外活动小组用如图甲所示的装置做“探究加速度与物体受力的关系”的实验,图中A为小车,质量为m1,连接在小车后面的纸带穿过电火花计时器B,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮C的足够长的木板上,物块P的质量为m2,D为弹簧测力计,实验时改变P的质量,读出对应的弹簧测力计示数F,不计绳子与滑轮间的摩擦.
(1)下列有关实验的操作步骤和实验方法的说法中正确的是 .
A.长木板和A、C间的绳子都必须保持水平
B.电火花计时器应用工作电压为4~6V的低压交流电源,实验时应先接通电源后释放小车
C.长木板的左端应适当垫高,以平衡摩擦力
D.实验中P的质量m2不必远小于小车A的质量m1,拉力直接由弹簧测力计测得,且始终为
m2g
(2)按照正确的方法调整好实验装置后,某同学改变P的质量做了五次实验,并读出对应的弹簧测力计示数F和每次实验中打出的纸带上第1个点到第10个点的距离L,记录在下表中,已知电火花计时器所接交流电源的频率为f.
L/m
0.051
0.099
0.149
0.201
0.250
F/N
1.01
1.99
2.98
4.01
5.00
根据该同学的实验,请在图乙中做出L随F变化的图象,如果L﹣F图线是一条 ,则说明小车的加速度与小车受到的合外力成正比,图线的斜率的表达式k= .
14.某课外实验小组利用如图1所示的装置来探究拉力F不变时加速度a与小车质量m之间的关系.
(1)甲同学根据测得的实验数据作出的a﹣
图象如图2所示,则图线弯曲的原因是 .
A.小车与长木板之间有摩擦
B.没有平衡摩擦力
C.打点计时器打点的周期小于0.02s
D.小车和砝码的总质量没有一直远大于砂和砂桶的总质量
(2)乙同学利用在实验中打出的一条纸带测量小车运动的加速度,纸带上的数据如图3所示.已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,A、B、C、D、E、F、G为计数点,且相邻计数点间均有一个点没有画出,则打点计时器打D点时小车的速度大小为 m/s;小车运动的加速度大小为 m/s2.
15.在研究加速度和力的关系时,同学们设计了如图实验装置,M为滑块的质量,m为沙桶和沙子的总质量,轻滑轮不计摩擦,该实验已经平衡摩擦力。
(1)实验中,一定要进行的操作是 ;
A.用天平测出m的大小
B.滑块靠近打点计时器(图中未画出),先接通电源,后释放滑块
C.改变沙桶和沙子的质量,打出几条纸带
D.为减小误差,要保证m远远小于M。
(2)以力传感器的示数F为横坐标,通过纸带计算出的加速度为纵坐标,画出的a﹣F图象是一条直线,求得图线的斜率为K,则滑块的质量M= 。
16.某同学利用如罔所示的装置欲探究小车的加速度与合外力的关系。
具体实验步骤如下:
①按照如图所示安装好实验装置,并测出两光电小车门之间的距离L
②平衡摩擦力即调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车沿长木板向下运动,且通过两个光电门的时间相等
③取下细绳和沙桶,测量沙子和沙桶的总质量并记录
④把小车置于靠近滑轮的位置,由静止释放小车,并记录小车先后通过光电门甲和乙的时间,并计算出小车到达两个光电门时的速度和运动的加速度
⑤重新挂上细绳和沙桶,改变沙桶中沙子的质量,重复②〜④的步骤
(1)用游标卡尺测得遮光片的宽度为a某次实验时通过光电门中和乙的时间分别为△t1,和△t2.则小车加速度的表达式为a= 。
(2)关于本实验的说法,正确的是 。
A.平衡摩擦力时需要取下细绳和沙桶
B.平衡摩擦力时不需要取下细绳和沙桶
C.沙桶和沙子的总质量必须远远小于小车的质量
D.小车的质量必须远远小于沙桶和沙子的总质量
(3)若想利用该装置测小车与木板之间的动摩擦因数,某次实验中。
该同学测得平衡摩擦力后斜面的倾角&沙和沙桶的总质量m,以及小车的质量M,则可推算出动摩擦因数的表达式μ= (表达式中含有m、M、θ)
17.某实验小组用如图所示的装置,做探究“加速度与质量的关系”的实验
(1)调节装置时,通过调节 使细线与长木板平行;平衡摩擦力时,小车应 (填
“连接”或“不连接”)悬挂钩码的细线。
(2)实验需要用到的测量工具有 、 。
(3)为使小车所受合力约等于钩码所受的总重力。
应满足的条件是 。
(4)改变小车的质量,测得多组小车的质量与加速度的值。
以小车的加速度的倒数
为纵轴,小车和车上砝码的总质量M为横轴,捕绘出
图象,下图中正确的是 。
18.某同学利用图1所示的装置探究“外力一定时,加速度与质量的关系”。
图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源,小车的质量未知。
(1)实验之前要平衡小车所受的阻力,具体的步骤是,吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列 的点。
(2)按住小车,在吊盘中放入适当质量的物块,并在小车中放入质量已知的砝码,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉链近似不变,吊盘和盘中物块的质量和应满足的条件是 。
(3)打开打点计时器电源,释放小车,得到如图2所示的纸带,图示为五个连续点之间的距离(单位:
cm),则小车的加速度a= m/s2.(结果保留两位小数)
(4)改变小车中的砝码质量多次试验,得到不同的纸带,记录砝码的质量m,并根据纸带求出不同的m对应的加速度a,以m为横坐标,
为纵坐标,做出
关系图线如图3所示,设图中直线的斜率为k,纵轴上的截距为b,若牛顿第二定律成立,则小车的质量为 。
19.某同学探究钩码的加速度与合力的关系,其实验装置如图所示。
一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上,用轻绳绕过定滑轮及光滑的动滑轮将滑块与弹簧测力计相连。
实验中保持钩码的质量不变,在滑块上增加砝码进行多次测量,每一次滑块均从同一位置P由静止开始释放,在钩码带动下滑块向右运动,此过程中,记录弹簧测力计的示数F和光电门遮光时间t,用弹簧测力计测出钩码所受的重力G,用刻度尺测出P与光电门间的距离s,用螺旋测微器测出滑块上窄片的宽度d。
(1)实验中 (填“需要”或“不需要”)平衡滑块受到的滑动摩擦力。
(2)钩码的加速度大小a= (用含有d、t、s的表达式表示)。
(3)根据实验数据绘出的下列四幅图象中,最符合本实验实际情况的是 。
(填选项前的字母)
20.一同学用如图甲所示实验装置(打点计时器、纸带图中未画出)探究在水平固定的长木板上物体加速度随着外力变化的关系.分别用不同的重物P挂在光滑的轻质滑轮上,使平行于长木板的细线拉动长木板上的物体A,由静止开始加速运动(纸带与打点计时器之间的阻力及空气阻力可忽略).实验后将物体A换成物体B重做实验,进行数据处理,分别得到了物体A、B的加速度a与轻质弹簧秤弹力F的关系图象如图丙A、B所示.
(1)由图甲判断下列说法正确的是
A.实验时应先接通打点计时器的电源,后释放物体P
B.弹簧秤的读数F即为物体A或B受到的合外力
C.实验中物体A或B的质量应远大于重物P的质量
D.弹簧秤的读数始终是重物P的重力的一半
(2)该同学实验时将打点计时器接到频率为50HZ的交流电源上,某次得到一条纸带,打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出).s1=3.61cm,s2=4.41cm,s3=5.19cm,s4=5.97cm,s5=6.78cm,s6=7.58cm.则小车的加速度a= m/s2(结果保留两位有效数字).
(3)该同学研究得到的两物体的a﹣F的关系图象,发现两个物体的质量不等,且mA mB(选填“大于”或“小于”)
21.如图所示为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”实验装置。
用拉力传感器记录小车受到拉力的大小,在长木板上相距为L的A、B两点各安装一个速度传感器,分别记录小车到达A、B时的速率。
(1)实验主要步骤如下:
①将拉力传感器固定在小车上;
②应该平衡摩擦力,让小车做 直线运动(填“匀速”或“匀变速”);
③把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;为保证绳子的拉力不变,必须调节滑轮的高度使细线与长木板 。
④接通电源后自C点释放小车,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB;
⑤改变所挂钩码的数量,重复④的操作。
(2)记录了实验测得的几组数据,则计算加速度的表达式为a= ;
22.某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”,已知小车的质量为M,砝码及砝码盘的总质量为m,所使用的打点计时器所接的交流电的频率为50Hz.实验步骤如下:
a.按图所示安装好实验装置,其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直;
b.调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下匀速运动;
c.挂上砝码盘,接通电源后,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求出小车的加速度;
d.改变砝码盘中砝码的质量,重复步骤c,求得小车在不同合力作用下的加速度.
根据以上实验过程,回答以下问题:
(1)对于上述实验,下列说法正确的是 .
A.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行
B.小车运动过程中砝码盘处于失重状态
C.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量
D.弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半
(2)小车的加速度a1与砝码盘的加速度a2大小定量关系是 .
23.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,某学习小组所使用的装置如图甲所示。
设沙和沙桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为M.实验中用沙和沙桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。
(1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,下面的操作最合理的是 。
A.将长木板水平放置,让小车在沙和沙桶的牵引下带着已经穿过打点计时器的纸带在木板上运动,调节沙的质量,多次重复,直到目测小车做匀速直线运动。
B.将长木板水平放置,让小车在沙和沙桶的牵引下带着已经穿过打点计时器的纸带在木板上运动,接通打点计时器的电源,轻推小车,调节小车上砝码的质量,多次重复,直到打出的纸带上的点迹均匀。
C.将长木板的一端垫起适当的高度,去掉细线和沙桶,不连接纸带,轻推小车,改变木板垫起的高度,多次重复,直到目测小车做匀速直线运动。
D.将长木板的一端垫起适当的高度,去掉细线和沙桶,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,接通打点计时器的电源,轻推小车,改变木板垫起的高度,多次重复,直到打出的纸带上的点迹均匀。
(2)在
(1)最合理的方案下,接通打点计时器的电源,让小车在沙和沙桶的牵引下带着已经穿过打点计时器的纸带在木板上由静止开始运动,图乙是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E为5个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。
量出相邻的计数点之间的距离分别为:
xAB=2.25cm、xBC=3.86cm、xCD=5.45cm、xDE=7.05cm.已知打点计时器的工作频率为50Hz,则小车的加速度a= m/s2.(结果保留三位有效数字)
(3)若某同学利用图甲所示的装置,在未通过
(1)中操作的情况下,研究加速度a与拉力F的关系时,得到图丙所示图线。
已知图线与横轴的交点为F0,与纵轴的交点为﹣a0,重力加速度为g,在运动过程中小车及车上砝码受到的阻力与重力之比为 。
24.在学习牛顿第二定律后,某同学在“验证加速度与力、质量的关系的实验”时,采用了如图1所示的实验装置,操作如下:
(1)平衡摩擦力时,按操作流程进行,若第一次打出的纸带如图2所示,则应 (填“减小”、“增大”或“符合要求不必调节”)木板的倾角,知道纸带上打出的点迹 为止.
(2)已知小车的质量为m0,砝码盘和砝码的总质量为m=30g,实验时将砝码从砝码盘中逐渐调节到小车上,则实验时砝码及砝码盘的总质量 小车的质量.
A.远小于B.远大于D.不必远小于
(3)如图3所示是根据实验数据描绘的小车加速度a与砝码盘及其中砝码的总质量m之间的关系图象,若牛顿第二定律成立,重力加速度g=10m/s2,则小车的质量m0= g.
25.某实验小组做“探究加速度与力的关系”实验,实验的探究对象是铝块(质量小于砂桶)装置如图甲所示,保持铝块的质量m不变,通过在砂桶中添加砂来改变对铝块的拉力,每次释放轻绳,由力传感器可测得拉力的大小F,由纸带上打出的点可算出对应的加速度大小a,已知重力加速度为g,电源频率为50Hz。
(1)该同学根据多组实验数据画出如
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