2026年高考物理二轮复习讲练测(广东)题型07 动量定理 动量守恒定律 力学三大观点(原卷版)_第1页
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文档简介

题型07动量定理动量守恒定律力学三大观点

目录

第一部分题型解码高屋建瓴,掌握全局

第二部分考向破译微观解剖,精细教学

典例引领方法透视变式演练

考向01动量定理

考向02动量守恒定律【重难】

考向03碰撞、爆炸和反冲【重难】

考向04力学三大观点的综合应用

第三部分综合巩固整合应用,模拟实战

动量定理、动量守恒定律、力学三大观点是高中物理力学的重要知识,也是高考中的压轴题的

高频必考点。尤其是动量守恒定律,可以在选择题、实验题、计算题等形式考查。本题型的命题常

与物体的运动、多过程的问题等知识结合考查。解题的关键和核心能力在于灵活运用功和能能力与

动量的观点解题。

考向01动量定理

【例1-1】1.(2025·佛山禅城·供题训练)悬浮床是一种基于气体流动悬浮原理设计的医疗设备,通过向床

内充入高压气体,使重症烧伤患者的身体悬浮在空中,从而减少创面受压,促进创面愈合。人体下方的床

板源源不断的往上喷出气体,设气体遇到人体后速度大小变为原本的十分之一,方向向下。已知人体质量

为M,喷出气体的速率为v,重力加速度为g,则t时间内喷出气体的质量为()

11Mgt10Mgt11Mgt10Mgt

A.B.C.D.

10vgt11vgt10v11v

【例1-2】(2025·广东·5月联考)蹴鞠最早出现在我国春秋时期,蹴鞠的球门称为“鞠城”。如图,现将鞠在

鞠城中央的正前方O点斜向上踢出,第一次击中横梁中央A点,第二次击中A点右侧的B点,两次击中时

速度均沿水平方向,忽略空气对鞠的作用力,下列说法正确的是()

A.第一次的踢出速度比第二次的大

B.第一次踢出时的速度与水平方向的夹角比第二次小

C.鞠从踢出到击中A点的动能变化量比从踢出到击中B点的大

D.鞠从踢出到击中、两点的动量变化量相同

��

应用技巧

①研究对象可以是单个物体,也可以是多个物体组成的系统。

②表达式是矢量式,需要规定正方向。

③匀变速直线运动,如果题目不涉及加速度和位移,用动量定理比用牛顿第二定律求解更简捷。

④在变加速运动中F为Δt时间内的平均力。

⑤电磁感应问题中,利用动量定理可以求解时间、电荷量或导体棒的位移。

应用“柱体微元”模型求解“流体类”冲击力问题的思路

应用动量定理求解“流体类”冲击力,关键是建立“柱体微元”模型,具体思路如下:

1.在极短的时间Δt内,取一段小柱体作为研究对象。

2.求小柱体的体积:ΔV=SvΔt。

3.求小柱体的质量:Δm=ρΔV=ρSvΔt。

4.求小柱体的动量变化:Δp=Δmv=ρSv2Δt。

5.应用动量定理:FΔt=Δp。

【变式1-1】(2025·广东深圳·二调)处于关闭状态的三扇推拉门,质量均为20kg。第一扇门在沿水平轨道

方向的2.0N推力作用下匀速运动,与第二扇门即将重合时发生碰撞,碰撞时间0.5s,碰后两扇门结为一体,

此后两扇门滑行0.4m后速度减为零,未与第三扇门接触。推力始终存在且保持不变,轨道对两扇门的滑动

摩擦力相同。不正确的说法是()

A.两扇门结为一体后的加速度为0.05m/s2

B.两扇门结为一体瞬间共同速度为0.2m/s

C.与第二扇门碰撞前,第一扇门速度为0.4m/s

D.两扇门碰撞过程中产生的平均冲击力大小为10N

【变式1-2】(2025·广东清远·二模)鹰眼系统是应用于网球等球类赛事的电子裁决系统,其三维轨迹重建

技术可精确判定球体落点。某次比赛中,运动员沿水平方向将球击向边线,图为其运动轨迹的鹰眼重建图

像,运动员击球点离地高度为2.5m,网球着地时速度方向与地面夹角为14°,空气阻力忽略不计,g取10m/s2,

已知tan140.25,则下列说法正确的是()

A.网球被击出后的速度大小为20m/s

B.网球落地过程速率-时间图像为一条倾斜的直线

C.网球落地过程中动量变化量的方向为竖直向下

D.若网球与地面发生弹性碰撞,则其动量是不变的

【变式1-3】(2026·广东肇庆·一模)如图甲所示为滑雪运动员的一种训练设施,足够长的滑道倾角37,

滑道上有一名质量m60kg的运动员(含滑板)通过轻绳与电动机相连,轻绳对运动员的拉力F随时间变

化的关系如图乙所示。t0时刻,运动员由静止出发,沿滑道做直线运动,已知运动员的滑板与滑道间的

动摩擦因数0.25,重力加速度g取10m/s2,sin37°0.6,cos37°0.8。求:

(1)t11s时,运动员的速度大小;

(2)1~3s内拉力F的冲量大小;

(3)运动员从开始运动到最低点所用的时间。

考向02动量守恒定律

【例2-1】(2025·广东广州·省实·适应性考试)2022年2月5日,北京冬奥会短道速滑比赛在首都体育馆举

行,中国队以2分37秒348夺得混合团体接力冠军。比赛中“接棒”运动员在前面滑行,“交棒”运动员从后

面用力推前方“接棒”运动员完成接力过程,如图所示,假设交接棒过程中两运动员的速度方向均在同一直线

上,忽略运动员与冰面之间的摩擦,对于两运动员交接棒的过程,下列说法正确的是()

A.两运动员相互作用力的冲量之和一定大于零

B.两运动员的动量变化一定不相同

C.两运动员相互作用力的功之和一定不等于零

D.两运动员组成的系统动量和机械能均守恒

【例2-2】(2025·广东广州·广州一中·一测)如图所示,甲、乙两人质量分别为m1、m2(m1m2),在水

平冰面上滑冰,阻力忽略不计。初时两者静止挨着,乙用力推甲至两者分离,各自获得反向速度。则下列

分析正确的是()

A.甲、乙之间的相互作用力等大、反向

B.甲对乙做正功,乙对甲也做正功,且等大

C.甲、乙系统的动量不守恒

D.从两者静止到分离过程中甲运动位移比乙运动的位移小

动量守恒定律的理解及其“三个性质”

【变式2-1】(2025·广东·三模)在游乐场的水平地面上,小明和小红各自驾驶碰碰车相向运动,小明与碰

碰车的总质量m160kg,小红与碰碰车的总质量m240kg。碰撞前瞬间,小明驾驶的碰碰车的速度大小

v14m/s,方向向右,小红驾驶的碰碰车的速度大小v23m/s,方向向左,两车发生正碰后瞬间通过挂钩

锁在一起,碰后两车立即刹车共同滑行一段距离后停下。已知两碰碰车所受地面阻力大小与重力大小的比

值均为0.1,取重力加速度大小g10m/s2,不计空气阻力。求:

(1)碰后瞬间两车的共同速度大小v以及方向;

(2)碰撞过程中两碰碰车损失的总机械能E;

(3)碰后两车共同滑行的时间t以及距离s。

【变式2-2】(2026·广东清远·一模)弹棋是中国古代棋类游戏,晋人徐广《弹棋经》曰,“二人对局,黑白

各六枚,先列棋相当,下呼上击之”。弹射过程简化如下:在水平桌面上放置两个质量、大小、材料都相同

的棋子,其中A为黑棋、B为白棋(均可视为质点),将黑棋A从左侧以某一初速度快速弹出,两棋子发

L

生正碰(碰撞时间极短),测得两棋子从碰后到停止滑行的距离分别为、L,下列说法正确的是()

4

A.两棋子发生的是弹性碰撞

B.碰撞过程中A、B两棋子所受冲量大小之比为1:2

C.碰后瞬间A、B两棋子的动量大小之比为1:2

D.碰撞过程损失的机械能与碰撞前瞬间A棋子的动能之比为1:4

【变式2-3】(2025·广东省·部分学校10月联考)如图所示,倾角为30°的光滑斜面固定在水平面上,轻质

弹簧一端固定在光滑斜面的底部,另一端连接质量为m的木块处于静止状态,质量为3m的小孩从距离木

块L处由静止开始沿斜面下滑,随后与木块碰撞后抱着木块一起压缩弹簧,碰撞时间忽略不计,碰后一起

L

下滑的最大距离为,弹簧始终处于弹性限度内,且人的运动方向始终与弹簧的轴线在同一直线上,人和

4

1

木块均可视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g,弹簧的弹性势能Ekx2,其中k为劲度系数,x

p2

为形变量,求:

(1)人与木块碰撞过程系统损失的机械能E;

(2)人与木块碰后一起下滑到最低点的过程中,人对木块做的功W;

(3)弹簧的劲度系数k。

考向03碰撞、爆炸和反冲

【例3-1】(2025·广东江门·一模)在冰壶比赛中,某队员利用红壶去碰撞对方的蓝壶,两者在大本营中心

发生对心碰撞如图(a)所示,碰撞前后两壶运动的vt图线如图(b)中实线所示,其中红壶碰撞前后的

图线平行,两冰壶质量相等,下列说法正确的是()

A.碰后蓝壶速度为0.8m/s

B.两壶发生的碰撞是弹性碰撞

C.碰后蓝壶移动的距离为2m

D.碰后红壶所受的摩擦力大于蓝壶所受的摩擦力

【例3-2】(2025·广东佛山顺德·二模)如图是碰球游戏的示意图,在水平桌面上固定一个内壁光滑的半径

为R的管形圆轨道,a、b、c为圆上三个点,且构成等边三角形。在内部放置质量分别为m和2m的A、B

两个发光弹力球(球径略小于管径,管径远小于R),开始时B球静止于a点,A球以一定的初速度向右与

B球发生弹性碰撞,已知两球只有碰撞时才发光,则第二次发光点在()

A.b、c之间B.b点

C.c点D.a、b之间

能量守恒定律解题的两条基本思路

(1)当涉及摩擦力做功,机械能不守恒时,一般应用能量守恒定律。

(2)确定初、末状态,分析状态变化过程中的能量变化,利用ΔE减=ΔE增列式求解。

【变式3-1】(2025·广东揭阳·揭阳一中·热身)建筑工地上有一种老式打桩机,如左图所示,它通过类似于

柴油机压缩可燃气体做功和撞击,一点点把混凝土柱子打入土壤。将打桩机工作的过程简化成如右图所示

的模型,物体A为打桩机上方的重锤、物体B为下方置于水平地面上的混凝土柱子,A的下端是汽缸,B的

上端是活塞(其长度可忽略不计),A、B中心在同一竖直线上。A从静止释放后自由下落,活塞恰好能进

入汽缸并瞬间压缩内部气体,使A、B发生碰撞后立刻向汽缸内喷射燃油并点火使之爆燃做功,将内能转化

成A、B的机械能,转化效率为50%,这一过程A、B相互作用的时间极短。第一次爆燃后,A恰好返回到

了初始位置,下次碰撞前物体B已经停止运动。已知A的质量为mA1000kg,B的质量为mB9000kg,

初始时A与B间的高度差为H1.25m,混凝土柱子B长度为L4.5m(不计初始处于地面下的深度)。已

0.8h

知B进入地面后所受的阻力与B进入地面的深度h满足f1mBg。不计空气阻力,不计压缩气体时

L

对气体做功和喷射燃油时做功。其中g10m/s2,617.81。

(1)求第一次爆燃产生的内能E和爆燃后瞬间混凝土柱子B的速率;

(2)在第二次碰撞前混凝土柱子B停止运动时进入地面的深度;

(3)如果第一次爆燃后不再喷射燃油,在第二次碰撞后的足够长时间里混凝土柱子B进入地面的最大深度(保

留3位有效数字);如果每次碰撞后都喷射燃油,并且爆燃转化的机械能相同,要使混凝土柱子B全部进

入地面,求需要爆燃的最少次数(不喷射燃油时A、B相互碰撞不计其能量的损失);

【变式3-2】(2025·广东清远·11月联考)如图,超市中静置于水平地面的n辆手推车沿一直线排列,质量

均为m,人在极短的时间内给第一辆车一水平冲量I使其向右运动,运动一段距离后与第二辆车相碰,以共

同速度向右运动,运动一段距离后又与第三辆车相碰,……直到碰完第n辆车,整个过程仅考虑碰撞时的相

互作用力,忽略地面摩擦力和空气阻力。则n辆车最终的速度大小为()

InII12I

A.B.C.D.

mmnmnm

【变式3-3】(2025·广东广州荔湾·统测)冰壶运动是冬季的热门项目。如图所示,在某次推击冰壶过程中,

质量为m的白壶以速度v与静止的黑壶进行碰撞,P、Q为碰撞前同一时刻两壶位置,M、N为两壶静止后

所处的位置。两壶除了颜色外,质量、大小、形状等其余属性均相同。下列说法正确的是()

A.两壶碰撞过程系统近似动量守恒

B.碰后两壶的速度大小之比为1∶3

5

C.两壶因碰撞而损失的机械能约为mv2

16

D.碰撞过程中,白壶对黑壶的冲量与黑壶对白壶的冲量相同

考向04力学三大观点

【例4-1】滑板运动是青少年喜欢的运动之一,某滑板运动场地如图1所示,水平面BC与斜面AB和圆弧

CD平滑连接,滑板爱好者站在滑板甲上由静止从A点滑下,同时另一完全相同的滑板乙从圆弧上的D点

由静止释放。两滑板在水平面上互相靠近时,滑板爱好者跳到滑板乙上,并和滑板乙保持相对静止,此后

两滑板沿同一方向运动且均恰好能到达D点,被站在D点的工作人员接收。已知斜面AB长l=1.225m,

倾角为θ=30°,圆心O与D点的连线与竖直方向的夹角α=60°,滑板质量m=5kg,滑板爱好者的质量M

=55kg,不计空气阻力及滑板与轨道之间的摩擦,滑板爱好者与滑板均可视为质点,取g=10m/s2。求:

图1

(1)圆弧CD的半径;

(2)滑板乙在下滑过程中经过圆弧最低点时,对C点压力的大小。

【例4-2】(2022·高考广东卷)某同学受自动雨伞开伞过程的启发,设计了如图所示的物理模型。竖直放置

在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块,初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度v0为10m/s向上

滑动时,受到滑杆的摩擦力f为1N,滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞,带动滑杆离开桌面一起竖

直向上运动。已知滑块的质量m=0.2kg,滑杆的质量M=0.6kg,A、B间的距离l=1.2m,重力加速度g

取10m/s2,不计空气阻力。求:

(1)滑块在静止时和向上滑动的过程中,桌面对滑杆支持力的大小N1和N2;

(2)滑块碰撞前瞬间的速度大小v;

(3)滑杆向上运动的最大高度h。

力学问题三种观点的选取原则

【变式4-1】(2024·广东高考)(多选)如图所示,光滑斜坡上,可视为质点的甲、乙两个相同滑块,

分别从甲、乙高度同时由静止开始下滑。斜坡与水平面在处平滑相接,滑块与水平面间的动摩擦因数为

,乙�在水平�面上追上甲时发生弹性碰撞。忽略空气阻力。�下列说法正确的有()

A.甲在斜坡上运动时与乙相对静止

B.碰撞后瞬间甲的速度等于碰撞前瞬间乙的速度

C.乙的运动时间与乙无关

D.甲最终停止位置与处相距

��

【变式4-2】(2024·广州综合测试二)图(a)是水平放置的“硬币弹射器”装置简图,图(b)是其俯视图.滑

槽内的撞板通过两橡皮绳与木板相连,其厚度与一个硬币的相同.滑槽出口端的“币仓”可叠放多个相同

的硬币.撞板每次被拉动至同一位置后静止释放,与底层硬币发生弹性正碰;碰后,撞板立即被锁定,底

层硬币被弹出,上一层硬币掉下补位.底层硬币被撞后在摩擦力作用下减速,最后平抛落到水平地面上.已

知每个硬币质量为m,撞板质量为3m;每次撞板从静止释放到撞击硬币前瞬间,克服摩擦力做功为W,两

橡皮绳对撞板做的总功为4W;忽略空气阻力,硬币不翻转.

(1)求撞板撞击硬币前瞬间,撞板的速度v的大小.

1

(2)当“币仓”中仅有一个硬币时,硬币被撞击后到抛出过程,克服摩擦力做功Wf为其初动能的,

20

求Wf.

(3)已知“币仓”中有n(n≤10)个硬币时,底层硬币冲出滑槽过程中克服摩擦力做功为(2n-1)Wf;试讨

论两次“币仓”中分别叠放多少个硬币时,可使底层硬币平抛的水平射程之比为1∶3?

图(a)

图(b)

1.(2023·广东卷)某同学受电动窗帘的启发,设计了如图所示的简化模型,多个质量均为1kg的滑块可在

水平滑轨上滑动,忽略阻力。开窗帘过程中,电机对滑块1施加一个水平向右的恒力F,推动滑块1以0.40

m/s的速度与静止的滑块2碰撞,碰撞时间为0.04s,碰撞结束后瞬间两滑块的共同速度为0.22m/s,关

于两滑块的碰撞过程,下列说法正确的有()

A.该过程动量守恒

B.滑块1受到合外力的冲量大小为0.18N·s

C.滑块2受到合外力的冲量大小为0.40N·s

D.滑块2受到滑块1的平均作用力大小为5.5N

2.(2025·广东·真题)如图所示,光滑水平面上,小球M、N分别在水平恒力F1和F2作用下,由静止开始

沿同一直线相向运动在t1时刻发生正碰后各自反向运动。已知F1和F2始终大小相等,方向相反。从开始运

动到碰撞后第1次速度减为0的过程中,两小球速度v随时间t变化的图像,可能正确的是()

A.B.

C.D.

3.(2025·河南·真题)两小车P、Q的质量分别为mP和mQ,将它们分别与小车N沿直线做碰撞实验,碰撞

前后的速度v随时间t的变化分别如图1和图2所示。小车N的质量为mN,碰撞时间极短,则()

A.mPmNmQB.mNmPmQC.mQmPmND.mQmNmP

4.(2025·天津·高考)一种名为“飞椅”的游乐设施如图所示,该设施中钢绳一端系着座椅,另一端系在悬臂

边缘。绕竖直轴转动的悬臂带动座椅在水平面内做匀速圆周运动,座椅可视为质点,则某座椅运动一周的

过程中()

A.动量保持不变B.所受合外力做功为零

C.所受重力的冲量为零D.始终处于受力平衡状态

5.(2025·江西·高考)如图所示,在竖直平面内一轻质弹力绳的一端固定于P点,另一端经光滑孔钉Q连

接质量为m的小球A,该球穿过与水平直杆OM(足够长)成30角的直杆ON,两杆平滑连接。点P、Q

和O在同一竖直线上,PQ间距为弹力绳原长。将小球A拉至与Q等高的位置由静止释放。当小球A首次

运动到斜杆底端O点后,在水平方向与穿在直杆OM且静止于O点、质量为3m的小球B发生弹性碰撞。小

3

球A、B与杆间的动摩擦因数均为,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。弹力绳始终在弹性限度内且

3

1

满足胡克定律,劲度系数为k,其弹性势能E与伸长量x的关系为Ekx2。已知重力加速度为g,OQ间

Pp2

2mg

距为。

k

(1)求小球A下滑过程中滑动摩擦力的大小;

k

若从碰撞后开始计时,小球第一次上滑过程中离点的距离与时间关系为(为

(2)AOxtxA0sintA0

m

常数),求小球A第一次速度为零时,小球B与O点的距离。

6.(2025·广东·真题)如图所示,无人机在空中作业时,受到一个方向不变、大小随时间变化的拉力。无

人机经飞控系统实时调控,在拉力、空气作用力和重力作用下沿水平方向做匀速直线运动。已知拉力与水

平面成30°角,其大小F随时间t的变化关系为F=F0-kt(F≠0,F0、k均为大于0的常量),无人机的

质量为m,重力加速度为g。关于该无人机在0到T时间段内(T是满足F>0的任一时刻),下列说法正

确的有()

A.受到空气作用力的方向会变化

1

B.受到拉力的冲量大小为F0kTT

2

1

C.受到重力和拉力的合力的冲量大小为mgTF0kTT

2

2

2

.时刻受到空气作用力的大小为3F0kT

DTF0kTmg

42

7.(2025·河北·高考真题)如图,一长为2m的平台,距水平地面高度为1.8m。质量为0.01kg的小物块以

3m/s的初速度从平台左端水平向右运动。物块与平台、地面间的动摩擦因数均为0.2。物块视为质点,不考

虑空气阻力,重力加速度g取10m/s2。

(1)求物块第一次落到地面时距平台右端的水平距离。

(2)若物块第一次落到地面后弹起的最大高度为0.45m,物块从离开平台到弹起至最大高度所用时间共计1s。

求物块第一次与地面接触过程中,所受弹力冲量的大小,以及物块弹离地面时水平速度的大小。

8.(2024·辽宁卷)如图所示,高度h=0.8m的水平桌面上放置两个相同物块A、B,质量mA=mB=0.1kg.A、

B间夹一压缩量Δx=0.1m的轻弹簧,弹簧与A、B不拴接.同时由静止释放A、B,弹簧恢复原长时A恰好

从桌面左端沿水平方向飞出,水平射程xA=0.4m;B脱离弹簧后沿桌面滑行一段距离xB=0.25m后停止.A、

B均视为质点,取g=10m/s2.求:

(1)脱离弹簧时A、B的速度大小vA和vB.

(2)物块与桌面间的动摩擦因数μ.

(3)整个过程中,弹簧释放的弹性势能ΔEp.

9.(多选)“娱乐风洞”是一项新型娱乐项目,在一个特定的空间内通过风机制造的气流把人“吹”起来,使

人产生在天空翱翔的感觉。其简化模型如图所示,一质量为m的游客恰好静止在直径为d的圆柱形竖直风

洞内,已知气流密度为ρ,游客受风面积(游客在垂直风力方向的投影面积)为S,风洞内气流竖直向上“吹”

出且速度恒定,重力加速度为g。假设气流吹到人身上后速度变为零,则下列说法正确的是()

A.气流速度大小为

𝑚

𝜌

B.单位时间内流过风洞内某横截面的气体体积为

𝑚�

C.单位时间内风机做的功为

233

�

3

8𝜌

D.若风速变为原来的,游客开始运动时的加速度大小为g

11

22

10.(多选)2023年1月22日,我国“奋斗者”号潜水器下滑至蒂阿蔓蒂那海沟最深点完成深潜作业后成功

回收,这是人类历史上首次抵达该海沟的最深点。“奋斗者”号下潜后,能够拍摄海底地形地貌、海洋生

物等影像资料,同时利用机械手对海洋生物、底层海水、海底沉积物和岩石进行采样。科研人员为此做了

大量实验,以保证“奋斗者”号能够圆满完成任务。由于岩石表面光滑,机械手臂在抓取岩石时容易滑落,

假设岩石滑落后在海底做匀速直线运动(忽略水和海底的阻力影响),某次模拟水下采集岩石的实验过程中,

A、B两块岩石在光滑水平面上沿同一直线运动,B在前,A在后,发生碰撞前后A、B的v-t图像如图乙

所示,由此可以判断()

A.A、B的质量之比为3∶2

B.碰撞前后A的速度变化量为4m/s

C.A、B两岩石的碰撞为弹性碰撞

D.A、B两岩石的碰撞为非弹性碰撞

11.粗糙倾斜轨道与水平轨道通过圆滑曲面连接,如图1所示,在水平轨道最左边放一质量为的弹性小球

,现从倾斜轨道上的点由静止释放一直径与球相同的弹性小球(均可视为质点),与球�发生弹性正

�碰后返回倾斜轨道,速�度减为0时拴定,使球�静止,该过程中,球�的动能随位移变化的关�系如图2所示,

已知到水平轨道的高度为,、与轨道之�间的动摩擦因数相等�,重力加速度为,图中和均未知。

������k0�0

(1)求球的质量。(6分)

(2)求全�过程中摩擦力对所做的总功。(8分)

(3)球静止后,解除球�拴定,试判断球能否与球相撞。若能,调整倾斜轨道的倾角,使球恰好

与球不�相撞;若不能,�调整倾斜轨道的倾�角,使�球恰好能与球相撞;并求调整后的倾�角与调�整前倾

角的�余弦值之比。(8分)���

12.(改编自2023·全国高考乙卷)如图所示,高度ℎ的直圆管竖直固定,在管的顶端塞有一质

量的小球。从正上

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