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流体压强与流速关系的实验
流体压强与流速关系的实验
一.选择题(共1小题)
1.(2010秋•太原校级月考)飞机机翼初看象是一个整体,实际上是由几部分组成的,如图甲。
它的襟翼可以绕轴向后下方、后上方偏转。
飞行员在飞机上升、下降等过程中,是通过操纵杆改变襟翼的弯度来改变飞机的升力、阻力的。
下图是简化的机翼截面图,假如飞机在空中要做出横滚动作(飞机水平飞行时以机身为轴旋转),其右侧机翼形状如图乙,则其左侧机翼的形状最可能为( )
A.
B.
C.
D.
二.填空题(共13小题)
2.(2018•安徽模拟)某物理课外小组制作了如图所示的实验装置,打开A阀门,水流入管道,当水稳定后,a管液面高度 于b管液面高度;再打开B阀门,在水向外流的过程中,a管液面高度 于b管液面高度。
3.(2017秋•柯桥区校级期中)物理课上,王老师利用传感器为同学们做“探究流体压强与流速的关系”的演示实验,装置如图甲所示。
装置中A、B、C三节直径不同的塑料管连接在一起,右端与吹风机的尾部相连,当用吹风机抽气时,在同一时间内,通过每个管子的气体量相同,则细管内气体流速比粗管内气体流速 (填“大”或“小”)。
(1)将三个气体压强传感器探头分别插入三节管中,传感器与电脑相连,打开吹风机抽气时,电脑屏幕如图乙所示,已知①②③三条图线分别对应粗细不同的三节管中气体压强随时间变化的情况,由图象可知:
平稳流动的气体,流速大处压强 。
图线③反映的是装置中 塑料管的气体压强随时间变化的情况。
(填“A”、“B”或“C”)
(2)当王老师将抽气的吹风机调换挡位后,图象中①②③三条图线出现了下移,由此可以判断三节管中气体的流速 (填“增大”或“减小”)。
(3)实验后同学们继续研究了飞机机翼的形状,它上表面弯曲,下表面较平直。
当飞机前进时,机翼上、下方气体流速不同,机翼上、下表面就存在着 。
4.(2017•滦南县一模)请你尝试利用家中一些常见的物品,探究流体压强与流速的大小关系。
物品准备:
两个矿泉水瓶盖、一个废注射器、半盆水。
实验方法:
实验现象:
;
实际应用:
如图是实验室中常用的水流抽气机,使用时让自来水流入具有内置喷门的T型管中,即可达到抽气的目的,原因是 。
5.(2016•朝阳区一模)小阳在“探究流体压强与流速的关系”实验中所使用的实验装置如图所示。
当止水阀门关闭时,观察相连细玻璃管A和B中的液柱的高度相同。
当打开止水阀门,观察发现所相连的A和B处细玻璃管中液柱高度不同, 管中液柱低。
该探究实验的自变量应该是 。
6.(2015春•姜堰市期末)某同学用自制的一个机翼模型,探究流体的压强与流速的关系,他把机翼模型固定在一根铁丝上,在铁丝的上、下端各挂一个弹簧测力计,如图甲所示。
当他接通电风扇对机翼模型吹风时,发现两个弹簧测力计的示数变化情况是:
A弹簧测力计示数变小,B弹簧测力计示数变大。
根据该同学观察到的实验现象,请回答下面的问题:
(1)实验时,机翼模型的上表面的空气流速 (大于/小于/等于)机翼模型的下表面的空气流速;
(2)这个实验说明气体的压强与流速的关系是:
流速越大的地方 ;
(3)如图乙是某科研部门设计的实验太阳能汽车,在行驶过程中,这种形状的汽车具有的优点是:
。
(说出一点即可)
7.(2015•松江区一模)物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。
当流体处于流动状态时,其内部各处的压强有什么规律呢?
小李同学将粗细不同的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上,当水在玻璃管中流动时,可以看到两个竖直管中水面的高度并不相同,实验现象如图(a)所示。
接着,小李同学又自制了一个飞机机翼模型,将其固定在托盘测力计上,观察测力计示数,如图(b)所示,在机翼模型正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流,观察到测力计的示数变小了。
①由图(a)所示的实验现象,可得出流体压强与流速之间的关系的初步结论是:
。
②在图(b)所示的实验中,电扇转动后,托盘测力计的示数变小了,原因是:
机翼上凸下平,上方气流速度比下方大,造成机翼上方压强 (选填“大于”或“小于”)下方压强,所以机翼获得向上的升力,使测力计读数变小。
③在下列情形中,能够运用上述结论进行解释的是 。
(选填序号)
A.将氢气球放手后,它会飘向空中
B.大风吹过,未插住插销的窗户向外推开
C.直升飞机能够停在空中一定高度处
D.地铁站台上,人必须在警戒线外候车。
8.(2014•太原二模)如图所示的玻璃装置内放入适量的水,在阀门E、F关闭的情况下,此装置相当于一个 ,将此装置的阀门E打开,接到水流速度稳定的自来水管上,同时打开阀门F,水在流动的过程中,两竖直管中的高度关系是 (选填“C的高”、“D的高”或“一样高”)
9.(2014春•江阴市期中)学习了“流体压强与流速的关系”后,小明知道:
“流速越大,压强 。
”为了解决“H”形地下通道中过道的通风问题,同学们设计了如下几种方案。
如图所示,黑色部分为墙面凸出部分,“
”为安装在过道顶的换气扇,你认为其中既有效又节能的是 。
10.(2013•武进区模拟)王强用三套相同的装置探究气体压强与流速的关系,他把压强计的橡皮管套在玻璃管侧壁的管口上,用吹风机向玻璃管甲、乙、丙分别吹气,且所吹气体的速度v甲>v乙>v丙,实验现象如图所示,橡皮管口a、b、c三点的压强分别为pa、pb、pc,则三点压强从小到大排序是 ,该实验得到的结论是:
气体流速越大,压强越 。
11.(2013•蚌埠校级自主招生)如图,把长10cm左右的饮料吸管A插在盛水的杯子中,另一根吸管B的管口贴靠在A管的上端。
往B管中轻轻吹气,可以看到A管中的水面上升。
(1)这个实验可以说明,流体的压强与流速有关,流速越大,压强越 (选填“大”或“小”)。
(2)请你利用身边的器材再设计一个简单的实验,也能说明流体的压强与流速的关系。
写出你选用的器材、实验步骤及能观察到的现象。
①器材:
。
②实验步骤:
。
③现象:
。
12.(2013•咸宁模拟)如图所示,在水平桌面上放置一个硬币并沿箭头所示方向用不同档位的吹风机吹气,发现有几次“硬币起飞”了,小明思考产生这一现象的原因:
通过硬币上部空气流速大,压强 ;由于硬币下面没有气流通过,从而产生压力差,给硬币一个向上的动力。
(1)“硬币刚好起飞”的条件是:
硬币上、下表面的压力差与硬币的 相等。
(2)查寻规律:
在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下,空气流速v与压强p的关系可表示为ρv2/2+p=C式中C是常量,ρ表示空气密度。
(3)小明同学用如图所示的方法测定硬币上(或下)表面面积。
测得硬币的直径D= cm.
(4)先利用天平称出多个硬币的总质量,然后计算出单个硬币的质量m.(3)(4)两次实验中用了同一种方法测物理量,这样做的目的是 。
(5)请导出刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式 (用字母ρ、D、m、g表示)。
13.(2012•杜集区校级模拟)一次飓风发生时,屋外气压急剧降到9×104Pa,这是因为 ,当时窗户紧闭,可以认为室内气压是标准大气压,粗略取作1×105Pa.若室内屋顶的面积是100m2,这时屋顶所受到的内外压力的差值可达 N,足以将屋顶掀飞。
14.(2010•大兴区一模)如图所示的装置上方为一个粗细不均匀的两头开口的玻璃管,管下连通一个装有红墨水的U形管AB.当用吹风机向玻璃管中吹风时,出现的现象是 。
三.实验探究题(共24小题)
15.(2018春•临沭县期中)为了探究气体流动时压强大小的特点,王平同学将两纸片靠拢,纸片下端自然下垂,如图(a)所示。
然后他向两纸片间慢速吹气,实验现象如图(b)所示,接着他快速吹气,实验现象如图(c)所示。
①分析比较图 可知:
气体流动时,压强会变小。
②分析比较图(b)和(c)可知:
。
16.(2018春•高邮市校级月考)在某兴趣小组的同学观察到:
①飞机在起飞和航行时机翼的仰角不同;
②飞机越大其机翼越大。
他们想探究“机翼获得升力的大小与机翼仰角、机翼面积有什么关系?
”(注:
机翼仰角为机翼下表面与水平面的夹角,机翼面积指机翼在水平面上投影的面积)他们利用塑料泡沫等材料自制了三个质量相同、形状相同、面积不同的机翼模型,把圆柱形空心笔穿过“机翼”并固定在“机翼”上,将一根金属杆从笔杆中穿过并上下固定,确保“机翼”能沿金属杆在竖直方向移动,将“机翼”挂在测力计的下方,实验装置如图所示。
275
395
566
0°(水平)
3.2
3.0
2.6
较小
3.0
2.9
2.4
较大
2.9
2.8
2.3
最大
3.1
2.9
2.7
(1)为了研究“机翼”获得的升力与仰角的关系,他们对同一个“机翼”吹风,并保持风速不变,只改变“机翼” 的大小,观察并记录测力计的示数,在其他条件相同时,更换面积不同的“机翼”重复上述实验,实验记录如表:
(每次吹风前测力计示数均为3.5N)
(2)在上述实验中,吹风前后测力计示数的 即为“机翼”获得升力的大小;
(3)通过分析数据可以得出结论:
当质量、形状、机翼面积和风速相同时,仰角增大,获得的升力 (选填“一定”或“不一定”)增大;当质量、形状、仰角和风速相同时,机翼面积越大,获得的升力越 ;
(4)实验时“机翼”沿金属杆上升,金属杆对笔杆有向 (填“上”或“下”)的摩擦力,因此测得的升力应 “机翼”实际获得的升力(填“大于”“等于”或“小于”)。
17.(2018•温州)飞机在空中飞行时都有一定的迎角(机翼轴线与水平气流的夹角)。
飞机飞行时的升力除了与机翼形状有关外,是否还与迎角大小有关?
为了研究这一问题,在老师的帮助下,小明利用电风扇、升力测力计、飞机模型按图甲方式进行如下实验。
①闭合电风扇的开关,调节档位使其风速最大,并使飞机模型的迎角为0°,记录测力计的示数。
重复5次实验并计算升力平均值。
②改变迎角大小,使其分别为5°、10°、15°、20°,重复步骤①。
③处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图乙。
(1)本实验得出的结论是:
。
(2)小明若要进一步研究“飞机的升力与其飞行速度的关系”。
利用现有器材,如何操作可以模拟飞机不同的飞行速度?
。
(3)资料显示:
本实验结论与实际相符,且飞机迎角一定时,飞行速度越大升力也越大。
若某飞机以500千米/时做水平匀速直线飞行时的迎角为θ1,而以800千米/时做水平匀速直线飞行时的迎角为θ2(θ1、θ2均小于15°)。
请比较θ1、θ2的大小关系:
。
18.(2017秋•柯桥区校级期中)小海发现电脑是利用风扇来降温的。
他想知道风扇产生的空气流动强度与哪些因素有关。
他猜想可能与风扇的扇叶宽度、扇叶长度、扇叶倾斜角度都有关系。
为此他制作了几个不同的小风扇,并用一个转速为300转/分的电机分别带动这几个风扇转动,去吹动同一位置的同一纸片(如图所示)。
下表为实验记录的数据:
序号
扇叶宽度/cm
扇叶长度/cm
扇叶倾斜角度θ
纸片被吹起的角度α
1
3
7
30°
30°
2
2
7
30°
20°
3
3
4
30°
20°
4
3
7
45°
40°
5
(1)他在分析空气流动强度与扇叶宽度的关系时,应选用序号为 的两次实验数据。
(2)实验中可以观测 来判断空气流动快慢。
(3)小海的父亲对他说:
“生活中电风扇转动的速度有快慢,因此空气流动强度应与风扇的转动速度有关。
”针对这个猜想,请你帮助小海设计一个实验方案加以验证 。
19.(2017春•崇文区校级期中)小阳在“探究流体压强与流速的关系”实验中所使用的实验装置如图所示。
当止水阀关闭时,观察相连细玻璃管A和B中的液柱的高度相同。
当打开止水阀门,观察发现所相连的A和B处细玻璃管中液柱高度不同, 管中液柱低。
该探究实验中所选择的自变量应该是 。
20.(2017•河北模拟)小茗同学在家里找到一个漏斗和乒乓球,设计了如图实验装置,他通过漏斗用力吹气,发现无法把乒乓球吹走。
(1)小茗通过查询资料了解到,这是因为乒乓球上下表面气流流速不一样,乒乓球上表面空气流速小,压强 ,使乒乓球上下表面存在 ;
(2)小红对小茗的实验产生疑问,是不是因为乒乓球质量太大,导致乒乓球无法被吹走?
小茗利用以上器材重新设计了实验,消除了小红的疑问。
实验步骤:
;实验现象:
。
21.(2017秋•市南区校级期中)演绎式探究﹣﹣气压与流速的关系。
查阅资料得知:
在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下,空气流速v与压强p的关系可表示为:
.式中C是定值,ρ表示空气密度。
根据上述关系式可知:
(1)其他条件相同时,空气流速越大,压强 。
(2)如图所示,在一枚硬币平放在水平桌面上,其表面积为S、质量为m、空气密度为ρ,在硬币上方,平行于硬币表面以速度v吹气。
气流通过硬币上部,由于硬币下面没有气流通过,从而产生压力差,相当于给硬币一个向上的力,这个压力差刚好等于硬币重力时,硬币刚好“飞起”。
①硬币刚好“飞起”时,硬币上、下表面的压力差△F= ;
②根据上述流速与压强的关系式可知,硬币下方空气压强p下= ;
(3)请导出刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式(写出推导过程)
22.(2017•工业园区校级二模)如图甲所示,在水平桌面上放置一个硬币并沿箭头所示方向吹气,发现有几次“硬币起飞”了,小明思考产生这一现象的原因:
通过硬币上部空气流速大,压强 ;由于硬币下面没有气流通过,从而产生压力差,给硬币一个向上的动力。
“硬币起飞”的条件是什么呢?
(1)查寻规律:
在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下,空气流速v与压强p的关系可表示为1/2ρv2+p=C式中C是常量,ρ表示空气密度。
本研究需要知道硬币的质量m(或重力G)和硬币上(或下)表面面积S。
(2)小明同学用如图乙所示的方法测定硬币上(或下)表面面积。
测得硬币的直径D= cm。
(3)先利用天平称出多个硬币的总质量,然后计算出单个硬币的质量。
(1)
(2)两次实验中用了同一种方法测物理量,这样做的目的是 。
(4)请导出刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式 (用ρ、S、m表示)。
23.(2017•杨浦区一模)物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体,当流体处于流动状态时,其内部各处的压强有什么规律呢?
小李同学将图(a)所示的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上,当水在玻璃管中流动时,可看到两个竖直管中液面的高度并不相同。
从图中可以看出A,B两处管的粗细不同,因而A处流速小,B处流速大,可见流体的压强与流速之间有着一定的关系
接着,小明又自制了一个飞机机翼模型,如图(b)将其固定在托盘测力计上,在模型的正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流。
①由图(a)的实验现象,得出流体压强与流速之间的初步结论是 ;
②在图(b)所示的实验中,电扇没有吹风时,托盘测力计示数等于机翼模型的重力大小,当电扇转动后,发现托盘测力计的示数减小了,请用上述实验结论分析原因 ;
③下列情形中,能够运用上述实验结论进行解释的是 (选填序号)
A、将氢气球放手后,它会飘向空中
B、地铁站台上,人必须在警戒线外候车
C、船舶航行时应避免两艘靠近的船并排前进。
24.(2016秋•萧山区期中)科学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。
当流体处于流动状态时,其内部各处的压强有什么规律呢?
小李同学将粗细不同的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上,当水在玻璃管中流动时,可以看到两个竖直管中水面的高度并不相同,实验现象如图(a)所示。
接着,小李同学又自制了一个飞机机翼模型,将其固定在托盘测力计上,观察测力计示数,如图(b)所示,在机翼模型正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流,观察到测力计的示数变小了。
①由图(a)所示的实验现象,可得出流体压强与流速之间的关系的初步结论是:
。
②在图(b)所示的实验中,电扇转动后,托盘测力计的示数变小了,原因是:
机翼上凸下平,上方气流速度比下方大,造成机翼上方压强 (选填“大于”或“小于”)下方压强,所以机翼获得向上的升力,使测力计读数变小。
③在下列情形中,能够运用上述结论进行解释的是 。
(选填序号)
A.将氢气球放手后,它会飘向空中
B.大风吹过,未插住插销的窗户向外推开
C.直升飞机能够停在空中一定高度处
D.地铁站台上,人必须在警戒线外候车。
25.(2016春•如皋市校级期中)学习了“流体压强”的知识后,小明在家里做了如下的实验:
(1)由图甲所示的实验,可以得出流体的压强与流速之间有什么关系?
答:
。
(2)在图乙所示的实验中,电扇转动后,托盘测力计的示数发生了什么变化?
答:
。
(3)在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住乒乓球(如图丙).然后从漏斗口向下用力吹气,再将手指移开,乒乓球 (选填“会”或“不会”)掉下来。
(4)小明想,能否用压强计探究气体压强与流速关系呢?
他设计了如图A所示的实验装置,小明用嘴向玻璃管中吹气,U形管内液面高度差如图B所示,此时玻璃管内D点的气体压强为p1,速度为v1;小华再次吹气后,U形管内液面高度差如图C所示,此时玻璃管内D点的气体压强为p2,速度为v2.则p1 p2,v1 v2.(选填“<”、“=”或“>”)
(5)城市建设中,为了解决“H”形地下通道中过道的通风问题,工人们设计了如下方案。
黑色部分为墙面凸出部分,“M”为安装在过道顶的电风扇,其中既有效又节能( )
26.(2016春•东城区期末)请设计一个实验,证明:
气体流速越大压强越小。
要求:
列出实验所用器材、写出实验步骤和实验现象。
27.(2016春•武汉校级月考)如图所示,利用传感器“探究液体压强与流速的关系”。
(1)已知①②③三条图线分别对应粗细不同的三节管中气体压强随时间变化的情况。
其中图线③反映的是装置中 塑料管的气体压强随时间变化的情况。
(选填“A”、“B”或“C”)
(2)将抽气的吹风机调换档位后,图象中①②③三条图线出现了下移,由此可以判断三节管中气体的流速 。
(选填“增大”或“减小”)
28.(2016春•泰兴市校级期末)物理课上,王老师利用传感器为同学们做“探究流体压强与流速的关系”的演示实验,装置如图甲所示。
装置中A、B、C三节直径不同的塑料管连接在一起,右端与吹风机的尾部相连,当用吹风机抽气时,在同一时间内,通过每个管子的气体量相同,则细管内气体流速比粗管内气体流速 (选填“大”或“小”)。
(1)将三个气体压强传感器探头分别插入三节管中,传感器与电脑相连,打开吹风机抽气时,电脑屏幕如图乙所示,已知①②③三条图线分别对应粗细不同的三节管中气体压强随时间变化的情况,由图象可知:
平稳流动的气体,流速大处压强 。
图线③反映的是装置中 塑料管的气体压强随时间变化的情况。
(选填“A”、“B”或“C”)
(2)当王老师将抽气的吹风机调换挡位后,图象中①②③三条图线出现了下移,由此可以判断三节管中气体的流速 。
(选填“增大”或“减小”)
(3)实验后同学们继续研究了飞机机翼的形状,它上表面弯曲,下表面较平直。
当飞机前进时,机翼上、下方气体流速不同,机翼上、下表面就存在着 。
29.(2016春•西华县期末)【探究目的】初步了解流体的压强与流速的关系。
【提出问题】气体压强与气体的流速关系?
【设计实验和进行实验】
(1)如图所示,取两张白纸,让其平行地自然下垂,向两纸中间用力吹气;
(2)你观察到的现象是 。
【分析论证】你通过本实验可以得出的初步结论是:
。
【评估与交流】请你联系实际,举出一个生产、生活中与此知识有关的实例:
。
30.(2016春•中山市期末)阅读下列材料,然后回答问题。
物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。
当流体处于流动状态时,其内部各处的压强有什么规律呢?
小明同学将如图甲所示的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上,当水在玻璃管中流动时,可看到两个竖直管中液面的高度并不相同。
从图中可以看出在A、B两处管的粗细不同,因而A处流速小,B处流速大,可见流体的压强与流速之间有着一定的关系。
接着,小明又自制了一个飞机机翼模型(如图乙),将其固定在托盘测力计上,在机翼模型的正前方用电扇迎面吹风,来模拟飞机飞行时的气流,比较机翼上下方气流压强的大小,进一步验证了上面的关系。
(1)由图甲所示的实验,可以得出流体的压强与流速之间有什么关系?
(2)在图乙所示的实验中,电扇转动后,托盘测力计的示数发生了什么变化?
(3)下列四种情形中,哪些现象可以用上述原理解析
A.乒乓球运动员拉出的弧圈球能急速旋转而下沉
B.将氢气球放手后,它会漂向空中
C.直升飞机能够停在空中一定高度处
D.船舶航行时应避免两艘靠近的船并排前进。
31.(2016春•山西校级期中)物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。
当流体处于流动状态时,其内部各处的压强有什么规律呢?
小李同学将粗细不同的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上,当水在玻璃管中流动时,可以看到两个竖直管中水面的高度并不相同,实验现象如图a所示。
接着,小李同学又自制了一个飞机机翼模型,将其固定在托盘测力计上,观察测力计示数,如图b所示,在机翼模型正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流,观察到测力计的示数变小了。
(1)由图a所示的实验现象,可得出流体压强与流速之间的关系的初步结论是:
。
(2)在图b所示的实验中,电扇转动后,托盘测力计的示数变小了,原因是:
机翼上凸下平,相同时间内,上方气流通过机翼的路程 下方气流通过机翼的路程,上方气流速度 下方气流速度,造成机翼上方压强 下方压强,所以机翼获得向上的升力,使测力计读数变小。
(选填“大于”或“小于”)
(3)在下列情形中,能够运用上述结论进行解释的是 。
(选填序号)
A、将氢气球放手后,它会飘向空中B、大风吹过,未插住插销的窗户向外推开
C、直升飞机能够停在空中一定高度处
D、地铁站台上,人必须在警戒线外候车
E、船舶航行时应避免两艘靠近的船并排前进
32.(2016•献县校级模拟)【探究目的】初步了解流体的压强与流速的关系
【提出问题】
气体的压强是不是与气体的流速有关系?
有什么关系?
【设计实验和进行实验】
(1)如图1所示,取两张白纸,让其平行地自然下垂,向两纸中间用力吹气;
(2)你观察到的现象是
【分析和论证】
你通过本实验可以得出的初步结论是:
【评估与交流】
(1)请你联系实际,举出两个生产、生活中与此知识有关的实例:
、 。
(2)图2是喷雾器的原理示意图,请你分析:
当空气从小孔迅速流出,小孔附近空气的流速较大,压强 ,在 的作用下,液体就会沿着细管上升。
33.(2016春•长乐市期中)如图甲所示是小丽用自制的一个飞机机翼模型来探究“液体的压强与流速的关系”。
(1)她将模型固定在托盘测力计上,并在模型的正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流,电扇转动后,托盘测力计的示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)实验现象表明机翼上方空气的流速 机翼下方空气的流速,因而机翼上方气体的压强 机翼下方气体的压强(选填“大于”、“等于”或“小于”);通过本实验可以得出的初步
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