常州市高二物理寒假作业含答案 5.docx
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常州市高二物理寒假作业含答案5
常州市高二物理寒假作业
一、单选题(本大题共10小题,共40.0分)
1.关于磁场和磁感线的描述,正确的说法是( )
A.磁感线从磁体的N极出发,终止于S极
B.磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向
C.沿磁感线方向,磁场逐渐减弱
D.在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小
2.关于安培力和洛伦兹力,下列说法中正确的是( )
A.带电粒子在磁场中运动时,一定受到洛伦兹力作用
B.放置在磁场中的通电导线,一定受到安培力作用
C.洛伦兹力对运动电荷一定不做功
D.洛伦兹力可以改变运动电荷的速度大小
3.如图所示的四种情况,通电导体均置于匀强磁场中,其中通电导线不受安培力的是( )
A.
B.
C.
D.
4.如图所示是一个正弦式交变电流的图象,下列说法正确的是( )
A.周期是0.2 s,电流的峰值是10 A
B.周期是0.15 s,电流的峰值是10 A
C.频率是5 Hz,电流的有效值是10 A
D.频率是0.2 Hz,电流的有效值是7.07 A
5.
如图所示,一束带电粒子沿水平方向的虚线飞过小磁针上方,并与小磁针方向平行,能耐使小磁针N极转向读者,那么这束带电粒子( )
A.一定是向右飞的正离子B.一定是向左飞的负离子
C.一定是向左飞的正离子D.可能是向右飞的负离子
6.
如图所示,A,B是两个完全相同的灯泡,L是自感系数很大的线圈,其直流电阻忽略不计。
当电键K闭合时,电源内阻不能忽略,下列说法正确的是( )
A.A比B先亮,然后A熄灭
B.AB一起亮,然后A熄灭
C.A、B一起亮,然后A逐渐变亮,B的亮度不变
D.B比A先亮,然后B逐渐变暗,A逐渐变亮
7.
-矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动,线圈中的感应电动势e随时间的变化如图3所示。
下面说法中正确的是( )
A.t1时刻通过线圈的磁通量为零
B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C.t1 时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D.每当e变换方向时,通过线圈的磁通量绝对值都为最大
8.闭合开关S后,小磁针静止时N极指向如图所示,那么图中电源的正极( )
A.一定在a端B.一定在b端
C.在a端或b端均可D.无法确定
9.
一个用于加速质子的回旋加速器,其核心部分如图所示,D形盒半径为R,垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B,两盒分别与交流电源相连.下列说法中正确的是( )
A.质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大
B.质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大
C.只要R足够大,质子的速度可以被加速到任意值
D.不需要改变任何量,这个装置也能用于加速α粒子
10.
一个矩形线圈匀速地从无磁场的空间先进入磁感应强度为B1的匀强磁场,然后再进入磁感应强度为B2的匀强磁场,最后进入没有磁场的右边空间,如图所示。
若B1=2B2,方向均始终和线圈平面垂直,则在下图所示图中能定性表示线圈中感应电流i随时间t变化关系的是(电流以逆时针方向为正)( )
A.
B.
C.
D.
二、多选题(本大题共4小题,共20.0分)
11.
无线电力传输目前取得重大突破,在日本展出了一种非接触式电源供应系统。
这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力。
两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置,原理示意图如图所示,下列说法正确的是( )
A.若A线圈中输入电流,B线圈中就会产生感应电动势
B.只有A线圈中输入变化的电流,B线圈中才会产生感应电动势
C.A中电流越大,B中感应电动势越大
D.A中电流变化越快,B中感应电动势越大
12.下图所示的4种电流随时间变化的图中,属于交变电流的有( )
A.
B.
C.
D.
13.
如图,在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,有一面积为S的矩形单匝闭合导线abcd,ab边与磁场方向垂直,线框的电阻为R.使线框以恒定角速度ω绕过ad、bc中点的轴旋转。
下列说法正确的是( )
A.线框abcd中感应电动势的最大值是BSω
B.线框abcd中感应电动势的有效值是BSω
C.线框平面与磁场方向平行时,流经线框的电流最大
D.线框平面与磁场方向垂直时,流经线框的电流最大
14.
如图所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时,线圈c中将有感应电流产生( )
A.向右做匀速运动B.向左做匀速运动
C.向右做减速运动D.向右做加速运动
三、填空题(本大题共3小题,共16.0分)
15.
如图所示,线圈内有理想边界的磁场,当磁感应强度均匀增加时,有一带电粒子静止于水平放置的平行板电容器中间,则此粒子电性是______,若增大磁感应强度的变化率,则带电粒子将______(填“向上运动”“向下运动”或静止”)
16.沿竖直方向安放两条比较靠近并且相互平行的直导线,当两导线通以同向电流时,两导线相互______,通以反向电流时,两导线相互______(填“吸引”或“排除”).
17.有一合金制成的圆柱体。
为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度。
螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和图乙所示。
由甲图读得圆柱体的直径为______mm,乙图长度为______cm。
四、实验题(本大题共1小题,共6.0分)
18.某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值.
现有电源(4V,内阻可不计)、滑动变阻器(0~50Ω,额定电流2A),开关和导线若干,以及下列电表:
A.电流表(0~3A,内阻约0.025Ω)
B.电流表(0~0.6A,内阻约0.125Ω)
C.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)
D.电压表(0~15V,内阻约15kΩ)
(1)为减小测量误差,在实验中,电流表应选用______,电压表应选用______(选填器材前的字母);
(2)图1为该实验电路图的一部分,请将其补画完整.
(3)接通开关,改变滑动变阻器阻值,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图2所示,可得该电阻的测量值Rx=
=______Ω(保留两位有效数字).由于电表是非理想仪表,实验中电阻的测量值略______(选填“大于”或“小于”)真实值.
五、计算题(本大题共3小题,共18.0分)
19.磁感应强度B=0.8T垂直的单匝线圈面积为0.5m2,线圈的磁通量有多大?
若这个线圈有50匝,磁通量又为多少?
线圈位置转过53°时,磁通量为多少?
sin53°=0.8cos53°=0.6
20.
如图宽0.5m的匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面向里,B=1T,一边长为0.2m的正方形线框位于纸面内以垂直于磁场边界的恒定速率v=0.2m/s通过磁场区域,线框电阻为1Ω,请计算线框进入磁场时的感应电动势和感应电流的大小.
21.
如图所示,在与水平方向成θ角的光滑金属导轨间连一电源,在相距L的平行导轨上放一质量为m的金属棒ab,棒上通过的电流为I,磁场方向竖直向上,这时金属棒恰好静止,则:
(1)匀强磁场的磁感强度为多大?
(2)欲使导体棒静止在导轨上,求外加的匀强磁场的磁感应强度的最小值及方向.
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:
A、磁感线分布特点:
在磁体外部磁感线从N极出发进入S极,在磁体内部从S极指向N极。
故A错误。
B、磁场的方向与通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向垂直。
故B错误。
C、磁场的强弱看磁感线的疏密,与磁感线方向无关,沿磁感线方向,磁场不一定减弱。
故C错误。
D、根据安培力公式F=BILsinα,可见,在B大的地方,F不一定大。
故D正确。
故选:
D。
在磁体外部磁感线从N极出发进入S极,在磁体内部从S极指向N极.磁场的方向与通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向垂直.磁感线的疏密表示磁场的强弱.安培力的大小取决于四个因素:
B、I、L,及导线与磁场的夹角,在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小.
本题考查对磁场基本知识的理解和掌握程度,基础题.注意安培力与电场力不同:
安培力方向与磁场方向垂直,而电场力方向与电场强度方向相同或相反.
2.【答案】C
【解析】解:
A、当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时,带电粒子不受洛伦兹力作用,故A错误;
B、当通电导线电流方向与磁场方向平行时,通电导线不受安培了,故B错误;
C、由左手定则可知,洛伦兹力与粒子的运动方向垂直,即与位移方向垂直,在洛伦兹力方向上,带电粒子没有位移,洛伦兹力对带电粒子不做功,故C正确;
D、洛伦兹力只能改变运动电荷的速度方向,不会改变速度大小,故D错误。
故选:
C。
根据安培力公式、洛伦兹力公式及左手定则分析答题,知道导线或粒子方向沿电场线时均不受磁场力。
本题考查磁场力的性质,要注意安培力、洛伦兹力的产生、方向是初学者很容易出错的地方,在学习中要加强这方面的练习,提高对知识的理解。
3.【答案】C
【解析】解:
根据左手定则来确定安培力的方向,其内容:
伸开左手,大拇指与四指在同一平面,且与四指垂直,让磁感线穿过掌心,四指向为电流的方向,则大拇指向为安培力的方向。
A选项受到到安培力方向水平向左;B选项受到安培力方向水平向右;D选项受到安培力方向垂直纸面向里。
而C选项,由于通电导线与磁感线平行,所以没有磁场力。
故选:
C。
通电导线在磁场中的受到安培力作用,由公式F=BIL求出安培力大小,由左手定则来确定安培力的方向.
学会区分左手定则与右手定则,前者是判定安培力的方向,而后者是判定感应电流的方向.
4.【答案】A
【解析】【分析】
本题很简单直接从图象中即可求出交流电的峰值及周期,从而可以求频率,峰值与有效值的关系为
倍.
明确交流电图象的物理意义,正确根据图象获取有关交流电的信息是对学生的基本要求,平时要加强练习.
【解答】
解:
AB.由图象知周期是T=0.2s,电流的峰值是Im=10A,A正确,B错误;
CD.频率是f=
=5Hz,电流有效值为I=
A=7.07A,CD错误;
故选A。
5.【答案】D
【解析】解:
带电粒子沿水平方向沿虚线飞过磁针上方,并与磁针方向平行,能使磁针N极转向读者。
则知电流的磁场在小磁针所在处是垂直于纸面指向读者的。
依据安培定则可得,电流的方向水平向左。
因此,如果这束带电粒子是正离子,则向左飞行;如果是负离子,则向右飞行,故只有D正确,ABC错误。
故选:
D。
小磁针N极受力方向与磁场方向相同。
电流方向与正电荷定向移动方向相同,与负电荷定向移动方向相反。
根据安培定则进行分析明确离子可能的电性和飞行方向。
本题考查电流以及通电导线的磁场分布规律,要注意明确正电荷的运动方向等效为电流方向,而负电荷的运动方向与等效电流方向相反。
6.【答案】D
【解析】解:
灯B与电阻R串联,当电键K闭合时,灯B立即发光。
通过线圈L的电流增大时,穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反,阻碍电流的增大,电路的电流只能逐渐增大,A逐渐亮起来。
所以B比A先亮。
由于线圈直流电阻忽略不计,当电流逐渐稳定时,感应电动势减小,A灯电流逐渐增大,A灯逐渐变亮,外电路电流变大时,路端电压U=E-Ir减小,B灯变暗。
故ABC错误,D正确
故选:
D。
当电键K闭合时,通过线圈L的电流实然增大,穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律判断感应电动势的方向和作用,分析哪个灯先亮。
对于自感现象,是特殊的电磁感应现象,应用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行理解。
7.【答案】D
【解析】解:
A、t1时刻感应电动势为零,线圈通过中性面时,磁通量最大。
故A错误。
B、由图t2时刻,感应电动势为最大值,通过线圈的磁通量为零。
故B错误。
C、t3时刻感应电动势为零,磁通量的变化率为零。
故C错误。
D、每当e转换方向时,线圈与磁场垂直,线圈通过中性面时,磁通量最大。
故D正确。
故选:
D。
矩形线圈中产生正弦式电流,当线圈通过中性面时,磁通量最大,感应电动势为零,电动势方向发生改变。
而当线圈与磁场平行时,磁通量为零,感应电动势最大,磁通量的变化率最大
本题考查交变电流产生过程中,感应电动势与磁通量、磁通量变化率的关系,关键抓住两个特殊位置:
线圈与磁场垂直位置,及线圈与磁场平行位置。
8.【答案】A
【解析】解:
当小磁针自由静止时,根据磁极间的作用规律,可以确定,相互靠近的一定是异名磁极。
因此螺线管的左端为N极,右端为S极;
根据螺线管的NS极,再结合螺线管的线圈绕向,利用安培定则可以确定螺线管中的电流方向是从螺线管的左端流入,右端流出。
电流是从电源的正极流出回到负极,所以电源的左端即a端为正极。
故A正确BCD错误。
故选:
A。
根据小磁针的NS极,利用磁极间的作用规律可以确定螺线管的NS极。
再利用安培定则可以确定螺线管中的电流方向,进而可以确定电源的正负极。
此题考查了安培定则和磁极间的作用规律;安培定则共涉及三个方向:
磁场方向,电流方向,线圈绕向,告诉其中的两个可以确定第三个。
在此题中就是告诉磁场方向和线圈绕向来确定电流方向。
9.【答案】A
【解析】解:
A、由T=
得v=
=2πfr.当r=R时,v最大,此v=2πfR,故A正确;
B、由qvB=m
得v=
,当r=R时,v最大,v=
,由此可知质子的最大速度只与粒子本身的荷质比,加速器半径,和磁场大小有关,与加速电压无关,故B错误;
C、考虑到狭义相对论,任何物体速度不可能超过光速,故C错误;
D、此加速器加速电场周期T=
,加速α粒子时T=
,两个周期不同,不能加速α粒子。
故D错误;
故选:
A。
粒子在磁场中运动时,洛伦兹力提供向心力,满足qvB=m
,运动周期T=
=
(电场中加速时间忽略不计).对公式进行简单推导后,便可解此题.
理解回旋加速器工作原理,熟练运用相关公式,便可解出此题.
10.【答案】C
【解析】解:
线圈进入B1时,右边切割磁感线产生感应电动势E=B1Lv,由右手定则可得出电流方向沿逆时针,故电流为正;
当线圈全部进入时,磁通量不再发生变化,故线圈中没有电流;
当右边进入B2时,两端同时切割磁感线,左边产生的感应电动势为B1Lv,右边产生的电动势为B2Lv,因两电动势方向相反,故总电动势为B1Lv-B2Lv=B2Lv;方向沿逆时针;
当线圈离开磁场区域时,只有左边切割B2,电动势为B2Lv,方向为顺时针;
故只有C正确;
故选:
C。
由E=BLv可知线圈在磁场中的感应电动势的大小,由右手定则可得出电流的方向;再由欧姆定律即可得出电流的大小及方向变化。
本题中因无法确定磁场宽度及线圈的宽度,故只能得出大致的电流-时间图象。
11.【答案】BD
【解析】解:
A、根据感应电流产生的条件,若A线圈中输入恒定的电流,则A产生恒定的磁场,B中的磁通量不发生变化,则B线圈中就会不产生感应电动势,但在图输入过程中,A线圈中的电流从无到有,因此B线圈中会产生感应电动势,然而不是总会有的,故A错误;
B、若A线圈中输入变化的电流,根据法拉第电磁感应定律:
E=
可得,则B线圈中就会产生感应电动势,故B正确;
C、根据法拉第电磁感应定律:
E=
可得,A线圈中电流变化越快,A线圈中电流产生的磁场变化越快,B线圈中感应电动势越大。
故C错误;D正确。
故选:
BD。
根据法拉第电磁感应定律与感应电流产生的条件即可解答。
该题的情景设置虽然新颖,与日常的生活联系也密切,但抓住问题的本质,使用电磁感应的规律即可正确解答。
12.【答案】CD
【解析】解:
只要电流的大小和方向均随时间做周期性变化,才为交流电,故只有CD是交流电;AB中电流大小虽然在周期性变化,但方向不变;故AB均为直流电;故CD正确,AB错误。
故选:
CD。
根据交流电的定义进行分析:
交流电的大小和方向均随时间做周期性变化
本题考查交流电的性质,判断的主要依据是交流电的方向在做周期性变化,和大小是否变化无关。
13.【答案】AC
【解析】解:
AB、线框abcd绕垂直于磁场的轴转动,产生的感应电动势的最大值是Em=BSω,故A正确,B错误;
CD、线框平面与磁场方向平行时,此时线圈处于与中性面垂直位置,故此时产生的感应电动势最大,流经线框的电流最大,故C正确,D错误;
故选:
AC。
线圈在磁场中转动产生感应电动势,明确中性面的特点,知道在中性面位置磁通量最大,感应电动势最小,在与中性面垂直位置,磁通量最小,感应电动势最大即可
本题主要考查了线圈转动过程中产生的感应电动势的最大值和位置,明确中性面的特点即可判断
14.【答案】CD
【解析】解:
A、B导体棒ab向右做匀速运动时,ab中产生的感应电流不变,螺线管产生的磁场是稳定的,穿过c的磁通量不变,c中没有感应电流。
故A错误。
B、导体棒ab向左做匀速运动时,根据右手定则判断得到,感应电流不变,螺线管产生的磁场不变,穿过c的磁通量不变;C中不会产生感应电流;故B错误;
C、导体棒ab向右做减速运动时,根据右手定则判断得到,感应电流减小,螺线管产生的磁场减弱,穿过c的磁通量减小,根据楞次定律得知,c中产生感应电流。
故C正确。
D、导体棒ab向右做加速运动时,根据右手定则判断得到,感应电流增大,螺线管产生的磁场增强,穿过c的磁通量增大,根据楞次定律得知,c中产生感应电流。
故D正确。
故选:
CD。
导体棒ab在匀强磁场中沿导轨运动时,根据右手定则判断感应电流方向,感应电流通过螺线管时,由安培定则判断磁场方向,根据楞次定律判断线圈c中感应电流方向,再确定c是否被螺线管吸引.
本题运用右手定则、安培定则和楞次定律按步就班进行分析的,并掌握感应电流的产生条件.
15.【答案】负电 向上运动
【解析】解:
当磁场均匀增加时,由楞次定律可判断上极板带正电。
所以平行板电容器的板间的电场方向向下,带电粒子受重力和电场力平衡,所以粒子带负电。
若增大磁感应强度的变化率,感应电动势增大,粒子受的电场力增大,则带电粒子将向上运动。
故答案为:
负,向上运动
带电粒子受重力和电场力平衡,由楞次定律可判断极板带电性质,由法拉第电磁感应定律可得出感应电动势变化,从而知道电场力的变化。
本题关键是电容器两端电压的表达,它是联系电磁感应定律和粒子受力情况的桥梁。
16.【答案】吸引 排除
【解析】解:
当导线通上同向的电流时,它们会相互吸引,可见通以互为反向的电流时,会相互排斥,是磁体之间的相互作用,不是同种电荷相互排斥的结果.
故答案为:
吸引,排除.
通入电流后,每根导线都能在周围产生磁场,他们彼此在对方的磁场中都会受到安培力的作用,
本题考查了电流的磁场、磁场对电流的作用,只是要求灵活运用所学知识,平行的通电导线间会出现相互吸引或排斥的现象,要明白这种现象的原因是安培力的作用.
17.【答案】1.843 4.240
【解析】解:
由图甲所示可知,螺旋测微器固定刻度示数为1.5mm,游标尺示数为34.3×0.01mm=0.343mm,螺旋测微器示数为1.5mm+0.343mm=1.843mm;
由图乙所示可知,游标卡尺主尺示数为4.2cm,游标尺示数为8×0.05mm=0.40mm,游标卡尺示数为42mm+0.40mm=42.40mm=4.240cm。
故答案为:
1.843;4.240
游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数;螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数。
游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数;螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数;游标卡尺不需要估读,螺旋测微器需要估读,对游标卡尺读数时,要注意游标尺的精度。
18.【答案】B C 5.2 小于
【解析】解:
(1):
由于电源电动势为4V,所以电压表应选C(因为若选择电压表D时,电动势3V还不到电压表量程的
);
根据欧姆定律可知,通过待测电阻的最大电流为:
=
,所以电流表应选B;
(2):
由于待测电阻满足
,所以电流表应用外接法,电路如图所示:
;
(3):
电流表读数为:
I=0.50A,电压表读数为:
U=2.60V,所以待测电阻阻值为:
=5.2Ω;
若考虑电压表内阻影响,待测电阻真实值应为:
=
,与
=
比较可知
,即电阻测量值小于真实值.
故答案为:
(1)B,C
(2)如图
(3)5.2,小于
本题
(1)的关键是根据电源电动势大小选择电压表量程,再根据欧姆定律和电压表量程求出通过待测电阻的最大电流来选择电流表量程;题
(2)的关键是根据待测电阻满足
可知电流表应用外接法;题(3)的关键是根据欧姆定律写出考虑电压表内阻影响时待测电阻的真实值,然后再与测量值比较即可.
应明确:
①应根据电动势大小或待测电阻的额定电压大小来选择电压表量程,根据通过待测电阻的最大电流来选择电流表量程;②当待测电阻满足
时,电流表应用外接法,满足
时,电流表应用内接法;③分析待测电阻误差大小时,列出测量值与真实值表达式,然后比较即可.
19.【答案】解:
线圈与磁场垂直时,磁通量为:
Φ1=B•S=0.8×0.5Wb=0.4Wb;
若这个线圈绕有50匝时,不影响单匝线圈中的磁通量,所以线圈的磁通量仍然是0.4Wb;
当线圈从图中位置转过53°的瞬间,线圈在垂直于磁场方向投影的面积为Scos53°。
则磁通量为:
Φ2=B•Scos53°=0.24Wb
答:
线圈的磁通量是0.4Wb;若这个线圈绕有50匝时,磁通量是0.4Wb;线圈位置如转过53°时磁通量是0.24Wb。
【解析】在匀强磁场中,当线圈与磁场垂直时,穿过线圈的磁通量为Φ=BS,图中S有磁感线穿过线圈的面积,即为有效面积。
当线圈以ab为轴从图中位置转过53°的瞬间,线圈在垂直于磁场方向投影的面积。
本题考查对于匀强磁场中磁通量的求解能力。
对于公式Φ=BScosα,Scosα为线圈在在垂直于磁场方向投影的面积。
且磁通量大小与线圈匝数无关。
20.【答案】解:
线框切割产生的感应电动势E=BLv=1×0.2×0.2V=0.04V.
感应电流的大小I=
.
答:
线框进入磁场的感应电动势为0.04V,感应电流的大小为0.04A.
【解析】根据切割产生的感应电动势公式求出感应电动势大小,结合欧姆定律求出感应电流的大小.
本题考查了电磁感应与电路的基本综合,知道切割产生的感应电动势公式,结合欧姆定律进行求解.
21.【答案】解:
(1)由力的平衡条件可得:
BIL=mgtanθ
解得:
B=
(2)当磁感应强度垂直于斜面向上时,磁感应强度最小
BmIL=mgsinθ
解得Bm=
答:
(1)匀强磁场的磁感强度为
(2)欲使导体棒静止在导轨上,求外加的匀强磁场的磁感应强度的最小值为
及方向为垂直于斜面向上.
【解析】
(1)根据共点力平衡,运用合成法求出支持力的大小,从而得出对导轨的压力.
(2)当安培力平行斜面向上时,F有最小值,即磁感应强度具有最小值.
解决本题的关键会运用合成法处理共点力平衡问题,掌握运用平行四边形定则求出力的最小值.
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