黑龍江省大慶市喇中高考物理材料 大題集練 牛頓運(yùn)動(dòng)定律與電磁學(xué)綜合(通用)
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1、 高中物理大題集練——牛頓運(yùn)動(dòng)定律與電磁學(xué)綜合 1、在xOy平面內(nèi),直線OP與y軸的夾角α=45°。第一、第二象限內(nèi)存在方向分別為豎直向下和水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小均為E=1.0×105 N/C;在x軸下方有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T,如圖所示。現(xiàn)有一帶正電的粒子從直線OP上某點(diǎn)A(-L, L)處?kù)o止釋放。設(shè)粒子的比荷=4.0×107 C/kg,粒子重力不計(jì)。求: (1)若L="2" cm,粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)與x軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)及粒子速度的大小和方向; (2)如果在直線OP上各點(diǎn)釋放許多個(gè)上述帶電粒子(粒子間的相互作用力不計(jì)
2、),試證明各帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心點(diǎn)的集合為一拋物線。 2、如右圖甲所示,間距為d的平行金屬板MN與一對(duì)光滑的平行導(dǎo)軌相連,平行導(dǎo)軌間距L=d/2,一根導(dǎo)體棒ab以一定的初速度向右勻速運(yùn)動(dòng),棒的右側(cè)存在一個(gè)垂直紙面向里,大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。棒進(jìn)入磁場(chǎng)的同時(shí),粒子源P釋放一個(gè)初速度為0的帶電粒子,已知帶電粒子質(zhì)量為m,電量為q.粒子能從N板加速到M板,并從M板上的一個(gè)小孔穿出。在板的上方,有一個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在大小也為B,垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。已知外圓半徑為2d, 里圓半徑為d.兩圓的圓心與小孔重合(粒子重力不計(jì)) (1)判斷帶電粒子的正負(fù),并求當(dāng)ab棒的速度為v
3、0時(shí),粒子到達(dá)M板的速度v; (2)若要求粒子不能從外圓邊界飛出,則v0的取值范圍是多少? (3)若棒ab的速度v0只能是,則為使粒子不從外圓飛出,則可以控制導(dǎo)軌區(qū)域磁場(chǎng)的寬度S(如圖乙所示),那該磁場(chǎng)寬度S應(yīng)控制在多少范圍內(nèi) 3、如圖所示,真空中有以(r,0)為圓心,半徑為r的圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向里,在y=r的實(shí)線上方足夠大的范圍內(nèi),有方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E,從O點(diǎn)向不同方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子,質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡均在紙面內(nèi),設(shè)質(zhì)子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r,已知質(zhì)子的電量為e,質(zhì)量為m,不計(jì)重力及阻力的作用,求
4、: (1)質(zhì)子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小。 (2)速度方向沿x軸正方向射入磁場(chǎng)的質(zhì)子,到達(dá)y軸所需的時(shí)間。 (3)速度方向與x軸正方向成30°角(如圖所示)射入磁場(chǎng)的質(zhì)子,到達(dá)y軸的位置坐標(biāo)。 4、如圖甲所示,MN、PQ是固定于同一水平面內(nèi)相互平行的粗糙長(zhǎng)直導(dǎo)軌,間距L=2.0m;R是連在導(dǎo)軌一端的電阻,質(zhì)量m=1.0kg的導(dǎo)體棒ab垂直跨在導(dǎo)軌上,電壓傳感器與這部分裝置相連。導(dǎo)軌所在空問(wèn)有磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。從t=0開(kāi)始對(duì)導(dǎo)體棒ab施加一個(gè)水平向左的外力F,使其由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向左運(yùn)動(dòng),電壓傳感器測(cè)出R兩端的電壓隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所
5、示,其中OA段是直線,AB段是曲線、BC段平行于時(shí)間軸。假設(shè)在從1.2s開(kāi)始以后,外力F的功率P=4.5W保持不變。導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒ab的電阻均可忽略不計(jì),導(dǎo)體棒ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直,且接觸良好。不計(jì)電壓傳感器對(duì)電路的影響(g=10m/s2)。求 (1)導(dǎo)體棒ab做勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中最大速度的大小;??? (2)在1.2s~2.4s的時(shí)間內(nèi),該裝置產(chǎn)生的總熱量Q; (3)導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ和電阻R的值。 5、如圖所示,真空中有以O(shè)1為圓心,r為半徑的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓形磁場(chǎng)邊界上的一點(diǎn)。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為
6、B,方向垂直于紙面向外。x=r的虛線右側(cè)足夠大的范圍內(nèi)有方向豎直向下、大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)。從O點(diǎn)在紙面內(nèi)向各個(gè)不同方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子,設(shè)質(zhì)子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r,已知質(zhì)子的電荷量為e,質(zhì)量為m。求: (1)質(zhì)子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小; (2)速度方向沿y軸正方向射入磁場(chǎng)的質(zhì)子到達(dá)x軸所需的時(shí)間; (3)速度方向與y軸正方向成37°角且與x軸正方向成127°角射入磁場(chǎng)的質(zhì)子到達(dá)x軸時(shí)的位置坐標(biāo)。(已知sin37°=0.6,cos37°="0.8)" 6、如圖所示,在xOy坐標(biāo)系第二象限內(nèi)有一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,半徑為,圓心O′坐標(biāo)為(-?, ?),磁
7、場(chǎng)方向垂直xOy平面。在x軸上有坐標(biāo)(- ?,0)的P點(diǎn),兩個(gè)電子a、b以相同的速率v沿不同方向從P點(diǎn)同時(shí)射入磁場(chǎng),電子的入射方向?yàn)閥軸正方向,b的入射方向與y軸正方向夾角為。電子a經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從y軸上的 Q(0,?)點(diǎn)進(jìn)入第一象限,在第一象限內(nèi)緊鄰y軸有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為,勻強(qiáng)電場(chǎng)寬為。已知電子質(zhì)量為、電荷量為,不計(jì)重力及電子間的相互作用。求: (1)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小 (2)b電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 (3)a、b兩個(gè)電子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)后到達(dá)x軸的坐標(biāo)差Δx 7、如圖,光滑斜面的傾角= 30°,在斜面上放置一矩形線框abcd,ab邊的
8、邊長(zhǎng)l1 =" l" m,bc邊的邊長(zhǎng)l2=" 0.6" m,線框的質(zhì)量m =" 1" kg,電阻R = 0.1Ω,線框通過(guò)細(xì)線與重物相連,重物質(zhì)量M =" 2" kg,斜面上ef線(ef∥gh)的右方有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B =" 0.5" T,如果線框從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),進(jìn)入磁場(chǎng)最初一段時(shí)間是勻速的,ef線和gh的距離s =" 11.4" m,(取g = 10m/s2),求: (1)線框進(jìn)入磁場(chǎng)前重物M的加速度; (2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度v; (3)ab邊由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到gh線處所用的時(shí)間t; (4)ab邊運(yùn)動(dòng)到gh線處的速度
9、大小和在線框由靜止開(kāi)始到運(yùn)動(dòng)到gh線的整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱。 8、如圖所示,一電子(其重力不計(jì),質(zhì)量為m、電荷量為e,由靜止開(kāi)始,經(jīng)加速電場(chǎng)加速后,水平向右從兩板正中間射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng).偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)由兩塊水平平行放置的長(zhǎng)為l相距為d的導(dǎo)體板組成,當(dāng)兩板不帶電時(shí),電子通過(guò)兩板之間的時(shí)間均為t0,當(dāng)在兩板間加電壓為U0時(shí),電子可射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),并射入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),最后打在磁場(chǎng)右側(cè)豎直放置的熒光屏上.磁場(chǎng)的水平寬度為s,豎直高度足夠大。求: (1)加速電場(chǎng)的電壓; (2)電子在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的側(cè)向位移; (3)要使電子能垂直打在熒光屏上,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度
10、為多大? 9、abcd是質(zhì)量為m,長(zhǎng)和寬分別為b和l的矩形金屬線框,有靜止沿兩條平行光滑的傾斜軌道下滑,軌道平面與水平面成θ角。efmn為一矩形磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向豎直向上。已知da=an=ne=b,線框的cd邊剛要離開(kāi)磁區(qū)時(shí)的瞬時(shí)速度為v,整個(gè)線框的電阻為R,試用題中給出的物理量(m、b、l、B、θ、v、R)表述下列物理量。 (1)ab剛進(jìn)入磁區(qū)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì); (2)此時(shí)線框的加速度; (3)線框下滑中共產(chǎn)生的熱量。 10、如圖,一個(gè)質(zhì)量為m=2.0×10-11kg,電荷量q=+1.0×10-5C的帶電微粒(重力忽略不計(jì)),從靜止
11、開(kāi)始經(jīng)U1 =100V電壓加速后,水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中。金屬板長(zhǎng)L=20cm,兩板間距d=10cm。求: ⑴微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度v是多大??? ⑵若微粒射出電場(chǎng)過(guò)程的偏轉(zhuǎn)角為θ=30°,并接著進(jìn)入一個(gè)方向垂直與紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū),則兩金屬板間的電壓U2是多大? ⑶若該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為D=10cm,為使微粒不會(huì)由磁場(chǎng)右邊射出,該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少多大? 11、如圖所示,與導(dǎo)軌等寬的導(dǎo)體棒ab放在水平的導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒的質(zhì)量為2㎏,導(dǎo)軌的寬度L=0.5m,放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面,當(dāng)導(dǎo)體棒中通過(guò)
12、5A的電流時(shí),ab剛好向右做勻速運(yùn)動(dòng)。求: ⑴導(dǎo)體棒受到的安培力有多大? ⑵導(dǎo)體棒受到的摩擦力有多大? (3)若導(dǎo)體棒中通過(guò)的電流為10A時(shí),導(dǎo)體棒獲得的加速度多大? 12、如圖所示,一個(gè)長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣板固定在水平面上.整個(gè)空間有一個(gè)水平的勻強(qiáng)電場(chǎng).板的右半部分有一個(gè)垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一質(zhì)量為m,帶電量為q的小物體(視為質(zhì)點(diǎn)),在電場(chǎng)力的作用下,從板的左端P處由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)。小物體與絕緣板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后小物體恰好做勻速運(yùn)動(dòng).在小物體碰到絕緣板右端的擋板Q后被彈回.若在碰撞瞬間撤去電場(chǎng),物體返回過(guò)程在磁場(chǎng)中仍能做勻速運(yùn)動(dòng),離開(kāi)
13、磁場(chǎng)后則做勻減速運(yùn)動(dòng),并停在C點(diǎn),已知PC=L/4。 求:⑴ 小物體與擋板碰撞前后的速率v1和v2; ⑵ 磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。? ⑶ 電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向。 13、如圖所示,在直角坐標(biāo)系內(nèi),有一質(zhì)量為,電荷量為的粒子A從原點(diǎn)O沿y 軸正方向以初速度射出,粒子重力忽略不計(jì),現(xiàn)要求該粒子能通過(guò)點(diǎn)P(a, -b),可通過(guò)在粒子運(yùn)動(dòng)的空間范圍內(nèi)加適當(dāng)?shù)摹皥?chǎng)”實(shí)現(xiàn)。 (1) 若只在整個(gè)I、II象限內(nèi)加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),使粒子A在磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng),并能到達(dá)P點(diǎn),求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??; (2) 若只在x軸上某點(diǎn)固定一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷Q, 使粒子
14、A在Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng),并能到達(dá)P點(diǎn),求點(diǎn)電荷Q的電量大??; (3) 若在整個(gè)I、II象限內(nèi)加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),并在第IV象限內(nèi)加平行于x軸,沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),也能使粒子A運(yùn)動(dòng)到達(dá)P點(diǎn)。如果此過(guò)程中粒子A在電、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小 14、如圖,空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)方向?yàn)閥軸正方向,磁場(chǎng)方向垂直于xy平面(紙面)向外,電場(chǎng)和磁場(chǎng)都可以隨意加上或撤除,重新加上的電場(chǎng)或磁場(chǎng)與撤除前的一樣.一帶正電荷的粒子從P(x=0,y=h)點(diǎn)以一定的速度平行于x軸正向入射.這時(shí)若只有磁場(chǎng),粒子將做半徑為R0的圓周運(yùn)動(dòng);若同時(shí)
15、存在電場(chǎng)和磁場(chǎng),粒子恰好做直線運(yùn)動(dòng).現(xiàn)在,只加電場(chǎng),當(dāng)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到x=R0平面(圖中虛線所示)時(shí),立即撤除電場(chǎng)同時(shí)加上磁場(chǎng),粒子繼續(xù)運(yùn)動(dòng),其軌跡與x軸交于M點(diǎn).不計(jì)重力.求: ⑴粒子到達(dá)x=R0平面時(shí)速度方向與x軸的夾角以及粒子到x軸的距離; ⑵M點(diǎn)的橫坐標(biāo)xM. 15、如圖所示,在x軸的上方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E;在x軸的下方等腰三角形CDM區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,C、D在x軸上,它們到原點(diǎn)O的距離均為a,θ=30°,現(xiàn)將一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶正電粒子,從y軸上的P點(diǎn)由靜止釋放,不計(jì)重力作用和空氣阻力的影響
16、. (1)若粒子第一次進(jìn)入磁場(chǎng)后恰好垂直CM射出磁場(chǎng),求P、O間的距離; (2)P、O間的距離滿足什么條件時(shí),可使粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中各運(yùn)動(dòng)3次? 16、真空中有如圖l裝置,水平放置的金屬板A、B中間開(kāi)有小孔,小孔的連線沿豎直放置的金屬板C、D的中間線,一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(初速不計(jì)、重力不計(jì))P進(jìn)入A、B間被加速后,再進(jìn)入金屬板C、D間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn),并恰能從D板下邊緣射出。已知金屬板A、B間電勢(shì)差為UAB=+U0,C、D板長(zhǎng)度均為L(zhǎng),C、D板間距為。在金屬板C、D下方有如圖l所示的、有上邊界的、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng),該磁場(chǎng)上邊界與金屬板C、D下端重
17、合,其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖象如圖2,圖2中的B0為已知,但其變化周期T未知,忽略偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的邊界效應(yīng)。 (1)求金屬板C、D間的電勢(shì)差UCD; (2)求粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度; (3)已知垂直紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较颍摿W釉趫D2中t=時(shí)刻進(jìn)入磁場(chǎng),并在t=T0時(shí)刻的速度方向恰好水平,求該粒子從射入磁場(chǎng)到離開(kāi)磁場(chǎng)的總時(shí)間t總。 17、如圖甲所示,兩塊長(zhǎng)為L(zhǎng)(L未知)的平行金屬板M、N,彼此正對(duì),板間距亦為L(zhǎng)?,F(xiàn)將N板接地,M上電勢(shì)隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。兩平行金屬板左邊緣的中線處放置一個(gè)粒子源,能沿中線方向連續(xù)不斷地放出一定速度的帶正電粒子。已知帶
18、電粒子的荷質(zhì)比,粒子的重力和粒子之間的作用力均可忽略不計(jì)。若某時(shí)刻粒子源放出的粒子恰能從平行金屬板右邊緣離開(kāi)電場(chǎng)(設(shè)在每個(gè)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間內(nèi),可以把板間的電場(chǎng)看作是恒定的),同時(shí)進(jìn)入金屬板右方磁感強(qiáng)度為T(mén),方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一段時(shí)間后正粒子垂直打在屏PQ上,屏PQ與金屬板右邊緣的距離為d=0.5m。 求 ①粒子在磁場(chǎng)中的速度? ②為完成以上運(yùn)動(dòng)帶電粒子應(yīng)在哪個(gè)時(shí)刻進(jìn)入電場(chǎng)? 18、如圖所示,一個(gè)質(zhì)量m=2.0×10-11kg、電荷量q=1.0×10-5C的帶電粒子(重力忽略不計(jì)),從靜止開(kāi)始經(jīng)U1=100V電場(chǎng)加速后,沿兩平行金屬板間中線水平進(jìn)
19、入電壓U2=100V的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),帶電粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出后,進(jìn)入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的左右邊界均與偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的金屬板垂直。已知偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)金屬板長(zhǎng)L=20cm、兩板間距,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度D=10cm。求: (1)帶電粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度v0; (2)帶電粒子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度v的大小和方向; (3)為了使帶電粒子不從磁場(chǎng)右邊界射出,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值B。 19、如圖所示,在XOY直角坐標(biāo)系中,OQ與OP分別與X軸正負(fù)方向成450,在POQ區(qū)域中存在足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E,其余區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),一帶電量為+q的質(zhì)量為m粒子在Y軸上A點(diǎn)(0
20、,-L)以平行于X軸速度v0進(jìn)入第四象項(xiàng),在QO邊界垂直進(jìn)入電場(chǎng),后又從PO邊界離開(kāi)電場(chǎng),不計(jì)粒子的重力. 求(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小? (2)粒子從PO進(jìn)入磁場(chǎng)的位置坐標(biāo)? 20、如圖所示,在鉛板A上放一個(gè)放射源C可向各個(gè)方向射出速率為的射線,B為金屬網(wǎng),A、B連接在電路上,電源電動(dòng)勢(shì)為,內(nèi)阻為,滑動(dòng)變阻器總阻值為,圖中滑動(dòng)變阻器滑片置于中點(diǎn),A、B間距為d,M為熒光屏(足夠大),它緊挨者金屬網(wǎng)外側(cè),已知粒子的質(zhì)量為,不計(jì)射線所形成的電流對(duì)電路的影響,求: (1)閉合開(kāi)關(guān)S后,AB間的場(chǎng)強(qiáng)的大小是多少? (2)粒子到達(dá)金屬網(wǎng)B的最長(zhǎng)時(shí)間? (3)切斷開(kāi)關(guān)S,并撤去金屬網(wǎng)B,加上垂直紙面向內(nèi)、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,設(shè)加上B后粒子仍能到達(dá)熒光屏。這時(shí)在豎直方向上能觀察到熒光屏亮區(qū)的長(zhǎng)度是多少? 答案 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18、 19、 20、
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