北师大版九年级年级全一册 第十章 机械能、内能及其转化
一、单选题
1.如图所示,跳伞运动员在空中匀速降落。关于他在匀速降落的过程中能量变化的情况,下列说法中正确的是( )
A.动能增加 B.机械能增加 C.机械能保持不变 D.重力势能减小
2.下列关于温度、热量、内能的说法正确的是( )
A.一个物体内能越多,它含有的热量越多
B.热量总是由内能大的物体传递给内能小的物体
C.物体的温度相同,其内能也相同
D.质量相等的100℃的水比100℃的水蒸气的内能小
3.下列实例,通过做功改变物体内能的是( )
A.晒太阳 B.搓手取暖 C.用电褥子取暖 D.向双手哈气取暖
4.用两个完全相同的电加热器分别给质量相同的A、B两种液体加热,加热过程中,温度随时间变化的图像如图所示,从图中看出( )
A.液体A的比热容大 B.两种液体的比热容相等
C.液体B的比热容大 D.无法比较
5.下列实例中,通过做功来改变物体内能的是
A.冰箱内,饮料的温度降低
B.冬天里,两手互搓变温暖
C.阳光下,柏油马路被晒热
D.发烧时,冷毛巾给头降温
6.下列物体具有动能的是( )
A.悬挂在天花板上的吊灯 B.静止在山顶上的大石头
C.飞行的飞机 D.拉开的弹弓
7.如图所示,在光滑的水平台面上,一轻弹簧左端固定.右端连接一金属小球,O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置,然后释放小球,小球就在AB间做往复运动(已知AO=OB)。小球从A位置运动到B位置的过程中,下列判断不正确的是( )
A.小球的动能先增大后减小
B.弹簧的弹性势能先减小后增大
C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等
D.任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
8.两台汽油机,甲的效率为,乙的效率为,这两个数据都表明
A.甲机比乙机做的功多
B.甲机比乙机的功率大
C.甲机比乙机消耗的汽油少
D.甲机用来做有用功的能量与完全燃烧所放出的能量的比值比乙机的大
9.小华在家学做菜,厨房里菜香四溢,这个现象说明( )
A.分子间存在空隙 B.分子间存在引力
C.分子间存在斥力 D.分子不停地做无规则运动
10.质量相等的甲、乙两种液体吸收相同的热量后,甲升高的温度高于乙升高的温度。由此可知( )
A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B.降低相同的温度,质量相等的甲液体放出的热量比乙液体放出的热量多
C.甲、乙两种液体相比较,乙液体更适合作冷却剂
D.甲物质的熔点高于乙物质的熔点
11.“长征五号”系列运载火箭,为“天问一号”、“嫦娥五号”等多项重要航天器发射任务立下了汗马功劳。下面关于“长征五号”涉及的物理知识,说法正确的是( )
A.应选择比热容大的燃料
B.火箭发射产生的白雾是扩散现象
C.火箭升空时,燃气的内能转化为火箭的机械能
D.火箭穿过大气层时是通过热传递的方式改变了防护罩的内能
12.关于四冲程汽油机,下列说法中正确的是( )
A.在吸气冲程,吸入气缸内的是空气
B.在压缩冲程,燃料燃烧,化学能转化为内能
C.在做功冲程,内能转化为机械能
D.在排气冲程,进气门和排气门都打开
二、填空题
13.如图所示,为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放,最高到达右侧圆弧槽B点处;然后再次滑下,最高到达左侧圆弧槽C点处。其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h(忽略空气阻力)
(1)物体从A点滑到水平面时,重力所做的功为 ______。
(2)物体从A点滑到B点的过程中,损失的机械能转化为物体内能的效率为η,则物体到达B点时温度升高了 ______。(物体比热容用c表示)
(3)C点距离水平面的高度为 ______。
14.一台单杠四冲程内燃机正常工作时的转速为1800r/min,该内燃机每秒共经历了________冲程。如图所示,某单缸四冲程汽油机正处于________冲程,此冲程将________能转化为________能,接下来它应该处于________冲程,汽油机是汽车的“心脏”,气缸外面有“水套”,汽车行驶时水的温度会升高,水的内能会增大,这是通过________方式改变水的内能。
15.生活中人们常说饺子很烫,肉馅含有的“热量多”,从物理学的角度看,这里“很烫”的含义应该是___________,“热量多”的含义应该是___________(填“温度高”“内能多”或“水分多”)。
16.人类发展史也是利用燃料的历史,干木柴、煤的放热本领不同,是因为它们的_______(选填“热值”“热量”或“温度”)不同,完全燃烧0.28m2的天然气可放出_______J的热量,这些热量若全部被水吸收,可让_______kg的水温度升高20°C[已知天然气热值q=3.0×107J/m3,水的比热容c=4.2×103]/(kg.°C)]。
三、综合题
17.阅读短文,回答问题。
汽车防冻液
汽车在行驶时,发动机的温度会升得很高。为了确保安全,可用水循环进行冷却。实际上,水中往往还要加入不易挥发的防冻液(原液),加入防冻液后的混合液冬天不容易凝固,长时间开车也不容易沸腾。
有关资料表明,防冻液与水按不同的比例混合,混合液的凝固点、沸点不同,具体数值参见下表(表中防冻液含量是指防冻液在混合液中所占体积的百分比)。
防冻液含量/% 30 40 50 60 70 80 90
混合液的凝固点/℃ -17 -28 -37 -49 -48 -46 -28
混合液的沸点/℃ 103 104 107 111 117 124 141
在给汽车水箱中加防冻液时,宜使混合液的凝固点比本地常年最低气温低℃,考虑到混合液比热容的减小会影响散热效果,因此,混合液中防冻液的含量不宜过高。
(1)在混合液中,如果防冻液含量由逐渐增大到,则混合液凝固点的变化情况是______。
A.逐渐升高 逐渐降低 先升高后降低 先降低后升高
(2)若某地常年最低气温为,对该地区汽车来说,在下列不同防冻液含量的混合液中,宜选______。
A.
(3)由表格可以推知,防冻液的含量达到时,混合液的沸点大约是_______。
(4)长时间使用后,汽车水箱中的混合液会减少。与原来相比,混合液的沸点_______(选填“升高”、“降低”或“不变”),其原因是______。
18.新冠病毒
2019新型冠状病毒是2019年在人体中发现的冠状病毒新毒株。这种病毒呈圆形或椭圆形、颗粒状,直径大概在100nm左右,这种病毒的传染力比较强,可以在人与人之间互相传染,并且通过飞沫、空气在人的呼吸道内存活。该病毒症状一般为发热、乏力、干咳、逐渐出现呼吸困难,严重者表现为急性呼吸窘迫综合征、脓毒症休克、代谢性酸中毒和凝血功能障碍。
疫情期间尽量减少外出活动,外出佩戴口罩,从公共场所返回、咳嗽手捂之后、饭前便后,用洗手液或香皂流水洗手,避免用手接触口鼻眼;减少到人员密集的公共场所活动,尤其是相对封闭、空气流动差的场所。由于新型冠状病毒对于医用酒精、含氯消毒剂比较敏感,所以很多家庭购买了酒精消毒液,学校、社区、医院等公共场所每天用消毒液进行多次消杀。为了充分做好开学前准备,学校配备了非接触式测量体温工具 额温枪,要求实行晨午检、日报告制度。并且学校通过定期对教室、门窗等进行消毒,定期通风等一系列的措施保障疫情期间同学们正常的学习环境。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)新冠状病毒的直径大概在___________ m左右。
(2)感染新冠状病毒的人一般会有发热症状,确定发热的体温一般为___________(选填:A或B)。
A.高于36℃
B.高于37℃
(3)人员密集处使用非接触式测量体温的工具体温枪和热成像仪,它们利用的是___________ (选填“红外线”、“紫外线”)。
(4)在公共场所遇到工作人员使用喷雾器喷洒含氯消毒剂时,我们能闻到刺鼻的气味,这一种是典型的___________现象。喷雾器的原理是高速气流通过吸管上方时,气体流速越大的地方压强越___________ (选填“大”、“小”),大气压会把液体压入气压小的地方从而被气流吹散。
(5)学校餐厅要对水杯、碗筷、餐具等进行加热消毒,把餐具清洗过后,直接煮沸消毒,至少需要15分钟时间,在沸腾过程中,需要持续加热,水的温度___________ (选填“持续升高”或“保持不变”)。
19.随着经济水平的不断提高,小汽车越来越多地走进了我市普通百姓人家。如表为小明同学家小汽车的有关数据:
小汽车的总质量1500kg 百公里耗油量8L
小汽车的额定功率50kW 水箱中装满水质量2.5kg
汽车轮胎与地面接触的总面积0.1m2 汽油的密度0.71×103kg/m3
求:
(1)小汽车在行驶的过程中,水箱里水的内能是通过_______的方式增加的;
(2)某次行驶中,若水箱中水温度升高20℃,则水吸收多少热量_______?
(3)假若小汽车发动机的效率为30%,该小汽车在水平路面上以额定功率匀速直线行驶0.5h,此过程中小汽车消耗的汽油质量是多少_______?(结果保留一位小数)【汽油的热值为4.6×107J/kg,g=10N/kg,水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)】
20.阅读短文,回答问题:
2021年6月17日9时22分,中国在酒泉卫星发射中心用“长征二号”F遥十二火箭将“神舟十二号”载人飞船成功发射升空(如图甲)。“长征二号”F遥十二火箭通过燃烧固态氢燃料,喷出高压燃气从而使火箭获得推力。“神舟十二号”载人飞船在火箭的顶部,火箭由于高速行驶与大气发生剧烈的摩擦而产生高温,所以“神舟十二号”外部用整流罩包住,以防因温度过高而损坏,当离开大气,整流罩与“神舟十二号”分离(如图乙),最后整流罩坠落在陕西省境内。
(1)火箭利用固态氢作为燃料,主要是利用了它的_______大(选填“比热容”“密度”或“热值”)的特性;
(2)火箭升空获得的机械能来自燃料燃烧所产生的_______能;
(3)整流罩与“神舟十二号”分离至坠落地面的过程中,它的机械能_______(选填“增大”“减小”或“不变”);
(4)高压燃气把火箭推向太空的过程中,其内能会_______(选填“增大”“减小”或“不变”),其原理与热机的_______冲程相同。
21.请阅读《热机的发展》
热机的发展
热机发明后,一直在持续的改进和发展中。所谓热机,就是一种将内能转换为机械能的机械,我国南宋出现的走马灯是世界上较早的热机(涡轮机)的雏形。在近代科技发展中,热机扮演了非常重要的角色——被称为第一次工业革命的动力源的蒸汽机就属于热机中的外燃机,而在汽车上广泛使用的汽油发动机、柴油发动机则属于热机中的内燃机。
1862年,法国工程师德罗夏在本国科学家卡诺研究热力学的基础上,提出了四冲程内燃机工作原理:活塞下移、进燃料;活塞上移,压缩气体;点火,气体迅速燃烧膨胀,活塞下移做功;活塞上移,排出废气。四个冲程周而复始,推动机器不停地运转。德罗夏只是天才地提出了四冲程的内燃机理论,而将这一理论变为现实的是德国发明家奥托。1876年,他设计制成了第一台四冲程内燃机(以煤气为燃料)。它具有体积小、转速快等优点。后来这种机械常常用汽油作燃料,所以又叫汽油机。它常应用在汽车、飞机、摩托车和小型农业机械上。随后德国人狄塞尔提出压燃式内燃机原理,1897年成功制造了以柴油为燃料的柴油机。
19世纪末,随着电力工业的发展,中心发电站迅速兴起。汽轮机因之产生和发展。20世纪初,美国人柯蒂斯制成多个速度级的汽轮机,改进了性能,并一直使用到现在。燃气轮机是发展较晚的热机。1920年德国人霍尔茨瓦兹制成第一台能实用的燃气轮机,热效率为13%,但因仍存在许多缺点而被放弃。1939年瑞士制成4兆瓦的燃气轮机发电机组,效率达18%。同年,在德国制造的喷气式飞机试飞成功,使用He-S3B涡轮喷气发动机。从此燃气轮机步入实用阶段,并开始迅速发展。
目前,在航空上普遍应用燃气轮机,有涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机等。
(1)在热机的发展过程中,出现了多种类型的热机,请写出2种热机______;
(2)四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由图中的______冲程实现。
A.B.C.D.
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.D
【详解】
跳伞运动员受平衡力作用,在空中匀速降落时,质量不变,速度不变,所处的高度越来越小,则跳伞运动员的动能不变,重力势能减少,故机械能减小。
故选D。
2.D
【详解】
A.热量是一个过程量,只能说吸收热量或放出热量,不能说物体含有的热量,故A错误;
B.热量总是由温度高的物体传递给温度低的物体,故B错误;
C.内能的大小与温度、质量和状态有关,温度相同的物体其内能不一定相等,故C错误;
D.物质在由液态变为气态的过程中要吸热(即汽化吸热),所以质量相等的100℃的水蒸气比100℃的水的内能大,故D正确;
故选D。
3.B
【详解】
A.改变物体内能的两种方法是做功和热传递,晒太阳是通过热传递的方法改变物体内能的,故A不符合题意;
B.搓手取暖,此时克服摩擦力做功,故是通过做功的方法改变物体内能的,故B符合题意;
C.用电褥子取暖是通过热传递的方法改变物体内能的,故C不符合题意;
D.向双手哈气取暖是通过热传递的方法改变物体内能的,故D不符合题意。
故选B。
4.C
【详解】
根据可知,质量相同时,吸收相同的热量,比热容大的,温度升高的较少,比热容小的,温度升高的多。根据题意,两种液体质量相等,使用完全相同的电加热器加热两分钟,两种液体吸收的热量相等,从图像中可以看出,A液体温度升高的较多,液体B的较少,所以液体A的比热容较小,B的比热容较大。
故选C。
5.B
改变物体内能的方式有两种:做功和热传递,热传递过程是能量的转移过程,而做功过程是能量的转化过程.
【详解】
A、冰箱内,饮料的温度降低,是通过热传递的方式改变牛奶的内能,故A不符合题意;
B、冬天两手相互摩擦,手感到暖和,克服摩擦做功,是通过做功的方式改变手的内能,故B符合题意;
C、柏油马路被阳光晒热,是通过热传递的方式改变物体的内能,故C不符合题意;
D、发烧时,冷毛巾给头降温,是通过热传递的方式改变物体的内能,故D不符合题意.
故选B.
【点睛】
本题考查改变物体内能的方式,要知道做功和热传递虽然都能改变物体内能,但热传递是内能的转移,而做功是内能与机械能的转化,两者的实质不一样.
6.C
【详解】
A.悬挂在天花板上的吊灯处于静止状态,不具有动能,故A不符合题意;
B.静止在山顶上的大石头处于静止状态,不具有动能,故B不符合题意;
C.飞行的飞机处于运动状态,具有动能,故C符合题意;
D.拉开的弹弓具有弹性势能,故D不符合题意。
故选C。
7.C
【详解】
由题知,O点是弹簧保持原长时小球的位置,则小球位于A点时弹簧处于压缩状态,位于B点时弹簧处于拉伸状态;①小球从A运动到O的过程中,弹簧逐渐恢复原状,弹性形变程度变小,弹性势能变小,水平台面光滑,则小球不受摩擦力;该过程中小球所受弹力方向向右,其速度不断增大,动能变大,所以此过程中弹性势能转化为动能;②到达O点时,弹簧恢复原长,弹性势能为零,小球所受弹力为零,此时小球的速度最大,动能最大;③小球从O运动到B的过程中,弹簧被拉长,弹性形变程度变大,弹性势能变大,该过程中小球所受弹力方向向左,其速度不断减小,动能变小,所以此过程中动能转化为弹性势能;则小球从A位置运动到B位置的过程中:
A.小球的动能先增加后减少,在B点时小球的动能最小,弹簧的弹性势能最大,故A正确,不符合题意;
B.弹簧的弹性势能先减少后增大,故B正确,不符合题意;
C.小球运动到O点时的动能(最大)与此时弹簧的弹性势能(为零)不相等,故C错误,符合题意;
D.由于整体的机械能守恒,所以任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变,故D正确,不符合题意。
故选C。
8.D
热机的效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,效率高则比值大.功率是表示物体做功快慢的物理量,与效率没有关系.
【详解】
A、做功的多少与功率和做功的时间有关系,与其效率无关,故A错误;
B、功率是指机器做功的快慢,与热机的效率没有关系,故B错误;
C、甲汽油机的效率高于乙汽油机的效率,说明做相同的有用功,甲消耗的汽油少,故C错误;
D、甲汽油机的效率高于乙汽油机的效率,说明甲机用来做有用功的能量与完全燃烧所放出的能量的比值比乙机的大,故D正确.
故选D.
【点睛】
此题主要考查了对热机效率的理解,并且考查了热机效率与、功、功率的区别.热机效率是表示热机性能好坏的,功率是表示热机做功快慢的,不要把二者混淆在一起.
9.D
【详解】
分子在永不停息的做无规则运动,这是分子的扩散现象,小华在家学做菜,厨房里菜香四溢,这个现象说明分子不停地做无规则运动,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
10.C
【详解】
A.根据Q吸=cm t,甲乙吸收热量相同,质量相等, t甲> t乙,所以甲的比热容小于乙的比热容,故A不符合题意;
B.甲的比热容小于乙的比热容,根据Q放=cm t,降低相同的温度,质量相等,所以甲放出热量小于乙放出热量,故B不符合题意;
C.甲的比热容小于乙的比热容,说明乙的吸热本领强,用乙液体作冷却剂更合适,故C符合题意;
D.比热容跟物质的熔点没有关系,根据比热容关系不能判熔点高低,故D不符合题意。
故选C。
11.C
【详解】
A.燃料的热值是燃料的本身的特性,只与燃料的种类有关,热值大的燃料,在相同条件下,完全燃烧放出的热量更多,所以火箭应选择热值大的燃料,故A错误;
B.火箭发射产生的白雾是水蒸气遇冷液化成的小水珠,故B错误;
C.火箭升空时,燃料燃烧获取的内能转化为火箭的机械能,故C正确;
D.火箭穿过大气层时与空气摩擦,通过做功的方式改变了防护罩的内能,故D错误。
故选C。
12.C
【详解】
A.在汽油机的吸气冲程中,吸入气缸内的是空气和汽油的混合物,故A错误;
B.在汽油机的压缩冲程中,活塞压缩气缸内的混合气体,对混合气体做功,将机械能转化为内能,故B错误;
C.在汽油机的做功冲程中,高温高压的燃气对活塞做功,将内能转化为机械能,故C正确;
D.在汽油机的排气冲程中,进气门关闭和排气门打开,故D错误。
故选C。
13. mgH 2h-H
【详解】
(1)[1]质量为m的物体的重力为:G=mg,物体从A点滑到水平面时,重力所做的功为
W=GH=mgH
(2)[2]A、B两点距离水平面的高度分别为H、h,物体从A点滑到B点的过程中,损失的机械能(重力势能的减少量)为
机械能转化为物体内能的效率为η,则物体增加的内能(吸收的热量)为
物体到达B点时升高的温度为
(3)[3]再次滑下的过程,水平面的粗糙程度不变,长度也不变,即物体克服摩擦力做的功不变,即损失的机械能不变,所以达到C点时物体的机械能(此时只有重力势能)为
由W=Gh可得C点距离水平面的高度为
14. 60 做功 内 机械 排气 热传递
【详解】
[1]内燃机正常工作时的转速为1800r/min=30r/s,即每秒完成15个工作循环,完成60个冲程。
[2][3][4]如图,进气门和排气门都是关闭的,火花塞放出电火花,活塞下行,可以判断是做功冲程,做功冲程中内能转化为机械能。
[5]接下来应该将燃烧后的废气排出,所以接下来应该处于排气冲程。
[6]气缸外有一个水套,气缸被水包围着,水从气缸吸收热量,温度升高,水的内能会增大,这是通过热传递的方式改变水的内能。
15. 温度高 内能多
【详解】
[1]饺子“很烫”是因为饺子的温度较高。
[2]平常说肉馅含有“热量多”则应该是指它的内能多。
16. 热值 100
【详解】
[1] 单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值,它表示燃料的放热本领强弱,干木柴、煤的放热本领不同,是因为它们的热值不同。
[2]完全燃烧0.28m2的天然气可放出的热量
[3]水的质量
17. D B 120 升高 水由于汽化而减少,防冻液的含量增大
【详解】
(1)[1]观察表格中的数据,防冻液含量由30%增到60%时,混合液凝固点一直在降低,防冻液含量由60%增到90%时,混合液凝固点一直在升高,所以可以看出混合液凝固点先降低后升高。
(2)[2]因为给汽车水箱中加防冻液时,宜使混合液的凝固点比本地常年最低气温低℃,而某地常年最低气温为,结合表格数据可知混合液凝固点为-28℃即可满足题意,所以防冻液含量为40%。
(3)[3] 利用描点法作出混合液的沸点与防冻液含量的关系图像,由图像可以找出当防冻液的含量达到时,混合液的沸点大约是120℃。
(4)[4][5] 长时间使用后,汽车水箱中的混合液会减少就会导致防冻液的含量增大,而混合液的沸点会随含量增大而升高,所以沸点会升高。
18. B 红外线 扩散 小 保持不变
【详解】
(1)[1]由于
所以新冠状病毒的直径大约是
(2)[2]人正常体温大约是37℃,感染新冠状病毒的人一般会有发热症状,确定发热的体温一般高于37℃,故选B。
(3)[3]红外线具有热效应,体温枪和热成像仪都是利用红外线。
(4)[4]我们能闻到刺鼻的气味属于扩散现象,说明分子不停地做无规则运动。
[5]喷雾器的原理:流体在流速大的地方压强小,当高速气流通过吸管上方时,气体流速越大的地方压强越小,外界大气压会把液体压入气压小的地方从而被气流吹散。
(5)[6]由液体沸腾的特点可知,水在沸腾过程中不断吸热,但温度保持不变。
19. 热传递 2.1×105J 6.5kg
【详解】
解:(1)改变物体内能的方式包括热传递和做功,小汽车在行驶的过程中,发动机温度升高,由于存在温度差,水箱里的水从发动机吸热,通过热传递的方式增加水箱中水的内能。
(2)由吸热公式可知,水吸收的热量为
Q吸=cmt=4.2×103J/(kg ℃)×2.5kg×20℃=2.1×105J
(3)由可得,小汽车以额定功率匀速直线行驶0.5h牵引力所做的功
W=Pt=5×104W×0.5×3600s=9×107J
由可得,消耗汽油完全燃烧释放的热量
由Q放=mq可得,需要消耗的汽油
答:(1)水箱里水的内能是通过热传递的方式增加的;
(2)水吸收热量为2.1×105J;
(3)此过程中小汽车消耗的汽油质量是6.5kg。
20. 热值 内 减小 减小 做功
【详解】
(1)[1]固态氢的热值大,完全燃烧相同质量的固态氢和其他物质,固态氢放出的热量多,故火箭利用固态氢作为燃料,主要是利用了它的热值大的特性。
(2)[2]火箭升空获得的机械能来自燃料燃烧所产生的内能。
(3)[3]整流罩与“神舟十二号”分离至坠落地面的过程中,会与空气摩擦,将部分机械能转化为内能,故机械能减小。
(4)[4][5]高压燃气把火箭推向太空的过程中,内能转化为机械能,因此内能会减小,其原理与热机的做功冲程相同。
21. 蒸汽机、汽油机、柴油机等 C
【详解】
(1)[1]由材料可知,热机有蒸汽机、汽油机、柴油机等。
(2)[2]在四冲程内燃机中,提供动力的是做功冲程;由图可知,A中进气门打开,活塞下行,为吸气冲程;B中两个气门关闭,活塞上行,为压缩冲程;C中两个气门关闭,活塞下行,为做功冲程;D中排气门打开,活塞上行,为排气冲程;故“巨大爆发力”由C冲程实现。
答案第1页,共2页
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