專題:點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)分布特點(diǎn)_第1頁
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文檔簡介

1、等量的同種電荷形成的電場(chǎng)的特點(diǎn)等量的同種電荷形成的電場(chǎng)的特點(diǎn)(以正電荷形成的場(chǎng)為例)(以正電荷形成的場(chǎng)為例)1.1.場(chǎng)強(qiáng)特點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)特點(diǎn)中點(diǎn)中點(diǎn)O O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)E Eo o: :0ABOEEE設(shè)兩點(diǎn)電荷設(shè)兩點(diǎn)電荷的帶電量均的帶電量均為為q q,間距為,間距為R R,向右為正,向右為正方向方向兩點(diǎn)電荷連線上任意一點(diǎn)兩點(diǎn)電荷連線上任意一點(diǎn)P P處的場(chǎng)強(qiáng)處的場(chǎng)強(qiáng)E EP P: :22()ABAAPqqEEEkkrR r總結(jié):在兩個(gè)等量正電荷的連線上,總結(jié):在兩個(gè)等量正電荷的連線上,由由A A點(diǎn)向點(diǎn)向B B點(diǎn)方向,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小先點(diǎn)方向,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小先減后增,在減后增,在r rA A=R/2=

2、R/2(即中點(diǎn)(即中點(diǎn)O O處)場(chǎng)強(qiáng)處)場(chǎng)強(qiáng)最小為零;場(chǎng)強(qiáng)的方向先向右再向左最小為零;場(chǎng)強(qiáng)的方向先向右再向左即除中點(diǎn)即除中點(diǎn)O O外,場(chǎng)強(qiáng)方向指向中點(diǎn)外,場(chǎng)強(qiáng)方向指向中點(diǎn)O O。兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上任意一點(diǎn)兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上任意一點(diǎn)Q Q處的場(chǎng)強(qiáng)處的場(chǎng)強(qiáng)E EQ Q: :22242sin2sin(2sin cos)()2cosABAQqkqEEEEkRR 解析方程可得:當(dāng)解析方程可得:當(dāng)=35.26=35.26 時(shí)出現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)最大值時(shí)出現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)最大值R42x總結(jié):在兩個(gè)等量正電荷連線的中垂線上,由總結(jié):在兩個(gè)等量正電荷連線的中垂線上,由O O點(diǎn)向點(diǎn)向N N(M M)點(diǎn)方向,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小先增后

3、減,)點(diǎn)方向,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小先增后減,當(dāng)當(dāng)=35.26=35.26時(shí)出現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)最大值;時(shí)出現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)最大值;場(chǎng)強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)的方向的方向由由O O點(diǎn)指向點(diǎn)指向N N(M M)。)。29316maxRkqE結(jié)論:結(jié)論:在兩個(gè)等量負(fù)電荷的在兩個(gè)等量負(fù)電荷的連線上連線上,由,由A A點(diǎn)點(diǎn)向向B B點(diǎn)方向,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小點(diǎn)方向,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小先減后增先減后增,在,在r rA A=R/2=R/2(即(即中點(diǎn)中點(diǎn)O O處)場(chǎng)強(qiáng)最小為零處)場(chǎng)強(qiáng)最小為零;場(chǎng)強(qiáng);場(chǎng)強(qiáng)的方向先向左再向右(除中點(diǎn)的方向先向左再向右(除中點(diǎn)O O外)。在其外)。在其連線的連線的中垂線上中垂線上,由,由O O點(diǎn)向點(diǎn)向N N(M M)點(diǎn)方向,)點(diǎn)方向

4、,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小電場(chǎng)強(qiáng)度的大小先增后減,當(dāng)先增后減,當(dāng)=35.26=35.26時(shí)出現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)最大值時(shí)出現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)最大值;場(chǎng)強(qiáng)的方向由;場(chǎng)強(qiáng)的方向由 N N(M M)指向指向O O點(diǎn)。點(diǎn)。等量的兩個(gè)負(fù)等量的兩個(gè)負(fù)電荷形成的場(chǎng)電荷形成的場(chǎng)外外推推EOx+Q+Q等量同種正電荷形成的電場(chǎng)等量同種正電荷形成的電場(chǎng)兩電荷的連線和延長線上兩電荷的連線和延長線上E-x圖象圖象 yEO圖5 在中垂線上,隨距離增大,在中垂線上,隨距離增大,場(chǎng)強(qiáng)大小先增后減,場(chǎng)強(qiáng)方場(chǎng)強(qiáng)大小先增后減,場(chǎng)強(qiáng)方向相反;在兩電荷連線中點(diǎn)向相反;在兩電荷連線中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零。場(chǎng)強(qiáng)為零。 E-Y圖象圖象 例題分析例題分析(2010江蘇物理江蘇物理5)空間

5、有一沿)空間有一沿x軸對(duì)稱分布的電場(chǎng),軸對(duì)稱分布的電場(chǎng),其電場(chǎng)強(qiáng)度其電場(chǎng)強(qiáng)度E隨隨x變化的圖像如圖所示下列說法正確變化的圖像如圖所示下列說法正確的是的是(A)O點(diǎn)的電勢(shì)最低點(diǎn)的電勢(shì)最低(B)x2點(diǎn)的電勢(shì)最高點(diǎn)的電勢(shì)最高(C)x1和和x1兩點(diǎn)的電勢(shì)相等兩點(diǎn)的電勢(shì)相等(D)x1和和x3兩點(diǎn)的電勢(shì)相等兩點(diǎn)的電勢(shì)相等【解析】由以上規(guī)律判斷可知等量正(負(fù))點(diǎn)電荷或均勻帶正(負(fù))電圓環(huán)的中垂線上符合題目所給的E-x圖像。由等量正點(diǎn)電荷中垂線上電勢(shì)的規(guī)律可知A錯(cuò),因?yàn)镺點(diǎn)電勢(shì)可能最高;x2點(diǎn)的電勢(shì)不是最高,而是場(chǎng)強(qiáng)最大;x1和x3兩點(diǎn)的電勢(shì)不相等,可能x1高于x3,也可能相反;由對(duì)稱性可知C正確。等量的異種

6、電荷形成的電場(chǎng)的特點(diǎn)等量的異種電荷形成的電場(chǎng)的特點(diǎn)1.1.場(chǎng)強(qiáng)特點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)特點(diǎn)中點(diǎn)中點(diǎn)O O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)E Eo o: :2282()2ABOqkqEEEkRR 設(shè)兩點(diǎn)電荷的帶電設(shè)兩點(diǎn)電荷的帶電量均為量均為q q,間距為,間距為R R,向右為正方向向右為正方向兩點(diǎn)電荷連線上任意一點(diǎn)兩點(diǎn)電荷連線上任意一點(diǎn)P P處的場(chǎng)強(qiáng)處的場(chǎng)強(qiáng)E EP P: :22()ABAAPqqEEEkkrR r 總結(jié):在兩個(gè)等量異種電荷的連線上,總結(jié):在兩個(gè)等量異種電荷的連線上,由由A A點(diǎn)向點(diǎn)向B B點(diǎn)方向,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小先減點(diǎn)方向,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小先減小后增大,在小后增大,在r rA A=R/2=R/2(即中點(diǎn)(即中

7、點(diǎn)O O處)場(chǎng)處)場(chǎng)強(qiáng)最??;場(chǎng)強(qiáng)的方向指向負(fù)電荷。強(qiáng)最??;場(chǎng)強(qiáng)的方向指向負(fù)電荷。32282cos2coscos()2cosABAQqkqEEEEkRR 總結(jié):在兩個(gè)等量異種電荷的連線的中垂線上,由總結(jié):在兩個(gè)等量異種電荷的連線的中垂線上,由O O點(diǎn)向點(diǎn)向N N(M M)點(diǎn)方向,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小一直在減小;場(chǎng)強(qiáng)的方)點(diǎn)方向,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小一直在減??;場(chǎng)強(qiáng)的方向平行于向平行于ABAB連線指向負(fù)電荷一端。連線指向負(fù)電荷一端。兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上任意一點(diǎn)兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上任意一點(diǎn)Q Q處的場(chǎng)強(qiáng)處的場(chǎng)強(qiáng)E EQ Q: :等量異種電荷形成的電場(chǎng)等量異種電荷形成的電場(chǎng)-QQXE+QO 關(guān)于兩電荷連線的中

8、點(diǎn)關(guān)于兩電荷連線的中點(diǎn)O對(duì)稱的對(duì)稱的 任意兩點(diǎn),任意兩點(diǎn),場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相同,越靠近兩電荷的場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相同,越靠近兩電荷的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大;在兩電荷連線中,中點(diǎn)地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大;在兩電荷連線中,中點(diǎn)O 處場(chǎng)強(qiáng)最小,但不為零。處場(chǎng)強(qiáng)最小,但不為零。E-x圖象圖象 EOy圖圖2 在兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上,場(chǎng)強(qiáng)方向在兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上,場(chǎng)強(qiáng)方向處處相同,關(guān)于處處相同,關(guān)于O 點(diǎn)對(duì)稱的任意兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)點(diǎn)對(duì)稱的任意兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等,大小相等,O 點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大 E-y圖象圖象 例題分析例題分析如圖所示,如圖所示,a.ba.b帶等量異種電荷帶等量異種電荷,MN,MN為為abab中垂線,現(xiàn)

9、中垂線,現(xiàn)有一個(gè)帶電粒子從有一個(gè)帶電粒子從M M點(diǎn)以一定的初速度點(diǎn)以一定的初速度V V0 0射入,開始射入,開始時(shí)時(shí) 的一段軌跡如圖中實(shí)線所示,不計(jì)重力,則在的一段軌跡如圖中實(shí)線所示,不計(jì)重力,則在該粒子飛越該電場(chǎng)的整個(gè)過程中該粒子飛越該電場(chǎng)的整個(gè)過程中A A該粒子帶負(fù)電該粒子帶負(fù)電 B B該粒子的動(dòng)能先增后減該粒子的動(dòng)能先增后減 C C該粒子的電勢(shì)能先增后減該粒子的電勢(shì)能先增后減 D D該粒子運(yùn)動(dòng)到無窮遠(yuǎn)處時(shí)速度大小一定仍為該粒子運(yùn)動(dòng)到無窮遠(yuǎn)處時(shí)速度大小一定仍為V V0 0如圖所示,在兩個(gè)等量的異種電荷連線的中垂如圖所示,在兩個(gè)等量的異種電荷連線的中垂線上,有線上,有ACAC兩點(diǎn),將一個(gè)帶正

10、電兩點(diǎn),將一個(gè)帶正電q q的電荷分別由的電荷分別由A A、C C兩點(diǎn)移動(dòng)到兩點(diǎn)移動(dòng)到B B點(diǎn),下列說法正確的有點(diǎn),下列說法正確的有A.A.從從A A沿連線移動(dòng)到沿連線移動(dòng)到B B,電場(chǎng)力對(duì)電荷不做功,電場(chǎng)力對(duì)電荷不做功 B.B.將電荷從將電荷從A A移動(dòng)到移動(dòng)到B B電場(chǎng)力做功小于從電場(chǎng)力做功小于從C C沿連線移動(dòng)到沿連線移動(dòng)到B B電場(chǎng)力做功電場(chǎng)力做功C.C.兩種情況電場(chǎng)力均做正功兩種情況電場(chǎng)力均做正功 D.D.兩種情況電荷的電勢(shì)能均增加兩種情況電荷的電勢(shì)能均增加孤孤立立的的正正點(diǎn)點(diǎn)電電荷荷電場(chǎng)線直線,起于正電荷,終止于無窮遠(yuǎn)。場(chǎng)強(qiáng)離場(chǎng)源電荷越遠(yuǎn),場(chǎng)強(qiáng)越??;與場(chǎng)源電荷等距的各點(diǎn)組成的球面上場(chǎng)

11、強(qiáng)大小相等,方向不同。電勢(shì)離場(chǎng)源電荷越遠(yuǎn),電勢(shì)越低;與場(chǎng)源電荷等距的各點(diǎn)組成的球面是等勢(shì)面,每點(diǎn)的電勢(shì)為正。等勢(shì)面以場(chǎng)源電荷為球心的一簇簇不等間距的球面,離場(chǎng)源電荷越近,等勢(shì)面越密。孤孤立立的的負(fù)負(fù)點(diǎn)點(diǎn)電電荷荷電場(chǎng)線直線,起于無窮遠(yuǎn),終止于負(fù)電荷。場(chǎng)強(qiáng)離場(chǎng)源電荷越遠(yuǎn),場(chǎng)強(qiáng)越小;與場(chǎng)源電荷等距的各點(diǎn)組成的球面上場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向不同。電勢(shì)離場(chǎng)源電荷越遠(yuǎn),電勢(shì)越高;與場(chǎng)源電荷等距的各點(diǎn)組成的球面是等勢(shì)面,每點(diǎn)的電勢(shì)為負(fù)。等勢(shì)面以場(chǎng)源電荷為球心的一簇簇不等間距的球面,離場(chǎng)源電荷越近,等勢(shì)面越密。等量等量同種同種負(fù)點(diǎn)負(fù)點(diǎn)電荷電荷電場(chǎng)線大部分是曲線,起于無窮遠(yuǎn),終止于負(fù)電荷;有兩條電場(chǎng)線是直線。電勢(shì)每點(diǎn)

12、電勢(shì)為負(fù)值。連線上場(chǎng)強(qiáng)以中點(diǎn)最小為零;關(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱的任意兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相反,都是背離中點(diǎn);由連線的一端到另一端,先減小再增大。電勢(shì)由連線的一端到另一端先升高再降低,中點(diǎn)電勢(shì)最高不為零。中垂線上場(chǎng)強(qiáng)以中點(diǎn)最小為零;關(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱的任意兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相反,都沿著中垂線指向中點(diǎn);由中點(diǎn)至無窮遠(yuǎn)處,先增大再減小至零,必有一個(gè)位置場(chǎng)強(qiáng)最大。電勢(shì)中點(diǎn)電勢(shì)最低,由中點(diǎn)至無窮遠(yuǎn)處逐漸升高至零。等等量量同同種種正正點(diǎn)點(diǎn)電電荷荷電場(chǎng)線大部分是曲線,起于正電荷,終止于無窮遠(yuǎn);有兩條電場(chǎng)線是直線。電勢(shì)每點(diǎn)電勢(shì)為正值。連線上場(chǎng)強(qiáng)以中點(diǎn)最小為零;關(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱的任意兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相反,都是指向中點(diǎn);由

13、連線的一端到另一端,先減小再增大。電勢(shì)由連線的一端到另一端先降低再升高,中點(diǎn)電勢(shì)最低不為零。中垂線上場(chǎng)強(qiáng)以中點(diǎn)最小為零;關(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱的任意兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相反,都沿著中垂線指向無窮遠(yuǎn)處;由中點(diǎn)至無窮遠(yuǎn)處,先增大再減小至零,必有一個(gè)位置場(chǎng)強(qiáng)最大。電勢(shì)中點(diǎn)電勢(shì)最高,由中點(diǎn)至無窮遠(yuǎn)處逐漸降低至零。等等量量異異種種點(diǎn)點(diǎn)電電荷荷電場(chǎng)線大部分是曲線,起于正電荷,終止于負(fù)電荷;有三條電場(chǎng)線是直線。電勢(shì)中垂面有正電荷的一邊每一點(diǎn)電勢(shì)為正,有負(fù)電荷的一邊每一點(diǎn)電勢(shì)為負(fù)。連線上場(chǎng)強(qiáng)以中點(diǎn)最小不等于零;關(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱的任意兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相同,都是由正電荷指向負(fù)電荷;由連線的一端到另一端,先減小再增大。電

14、勢(shì)由正電荷到負(fù)電荷逐漸降低,中點(diǎn)電勢(shì)為零。中垂線上場(chǎng)強(qiáng)以中點(diǎn)最大;關(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱的任意兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相同,都是與中垂線垂直,由正電荷指向負(fù)電荷;由中點(diǎn)至無窮遠(yuǎn)處,逐漸減小。電勢(shì)中垂面是一個(gè)等勢(shì)面,電勢(shì)為零2.2.電勢(shì)特點(diǎn)電勢(shì)特點(diǎn)中點(diǎn)中點(diǎn)O O點(diǎn)處的電勢(shì)點(diǎn)處的電勢(shì)o o: :40ABOkqR兩點(diǎn)電荷連線上任意一點(diǎn)兩點(diǎn)電荷連線上任意一點(diǎn)P P處的電勢(shì)處的電勢(shì)P P: :設(shè)兩點(diǎn)電荷的帶電設(shè)兩點(diǎn)電荷的帶電量均為量均為q q,間距為,間距為R R。()()ABAAAAPqqkqRkkrRrr Rr總結(jié):在兩個(gè)總結(jié):在兩個(gè)等量正等量正電荷的連線上,由電荷的連線上,由A A點(diǎn)點(diǎn)向向B B點(diǎn)方向,電勢(shì)先

15、減后增,在點(diǎn)方向,電勢(shì)先減后增,在r rA A=R/2=R/2(即(即中點(diǎn)中點(diǎn)O O處)電勢(shì)最小,但電勢(shì)總為正。處)電勢(shì)最小,但電勢(shì)總為正。兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上任意一點(diǎn)兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上任意一點(diǎn)Q Q處的電勢(shì)處的電勢(shì)Q Q: :4cos202cosABQqkqkRR總結(jié):在兩個(gè)總結(jié):在兩個(gè)等量正等量正電荷的連線的中垂線電荷的連線的中垂線上,由上,由O O點(diǎn)向點(diǎn)向N N(M M)點(diǎn)方向,電勢(shì)一直減)點(diǎn)方向,電勢(shì)一直減小且大于零,即小且大于零,即O O點(diǎn)最大,點(diǎn)最大,N(M)N(M)點(diǎn)為零。點(diǎn)為零。等量的兩個(gè)負(fù)等量的兩個(gè)負(fù)電荷形成的場(chǎng)電荷形成的場(chǎng)外外推推結(jié)論:結(jié)論:在兩個(gè)等量負(fù)電荷在兩個(gè)等量

16、負(fù)電荷連線上連線上,由,由A A點(diǎn)向點(diǎn)向B B點(diǎn)方向,電勢(shì)點(diǎn)方向,電勢(shì)先增后減先增后減,在,在r rA A=R/2=R/2(即(即中點(diǎn)中點(diǎn)O O處)電勢(shì)最大但電勢(shì)總為處)電勢(shì)最大但電勢(shì)總為負(fù)負(fù);在兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線的;在兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線的中垂線上中垂線上,由,由O O點(diǎn)向點(diǎn)向N N(M M)點(diǎn))點(diǎn)方向,電勢(shì)方向,電勢(shì)一直增大且小于零一直增大且小于零,即,即O O點(diǎn)最小,點(diǎn)最小,N(M)N(M)點(diǎn)為零。點(diǎn)為零。2.2.電勢(shì)特點(diǎn)電勢(shì)特點(diǎn)中點(diǎn)中點(diǎn)O O點(diǎn)處的電勢(shì)點(diǎn)處的電勢(shì)o o: :022ABOqqkkRR( ) ( )設(shè)兩點(diǎn)電荷的帶電設(shè)兩點(diǎn)電荷的帶電量均為量均為q q,間距為,間距為R R。兩點(diǎn)電荷

17、連線的中垂線上任意一點(diǎn)兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上任意一點(diǎn)Q Q處的電勢(shì)處的電勢(shì)Q Q: :02cos2cosABQqqkkRR總結(jié):總結(jié):等量異種等量異種電荷連線的中垂線上電荷連線的中垂線上任意一點(diǎn)電勢(shì)均為零即等量異種電荷任意一點(diǎn)電勢(shì)均為零即等量異種電荷的連線的中垂線(面)是零勢(shì)線(面)的連線的中垂線(面)是零勢(shì)線(面)兩點(diǎn)電荷連線上任意一點(diǎn)兩點(diǎn)電荷連線上任意一點(diǎn)P P處的電勢(shì)處的電勢(shì)P P: :()ABAAPqqkkrRr總結(jié):在兩個(gè)等量異種電荷的連線上,總結(jié):在兩個(gè)等量異種電荷的連線上,由由A A點(diǎn)向點(diǎn)向B B點(diǎn)方向,電勢(shì)一直在減小,在點(diǎn)方向,電勢(shì)一直在減小,在r rA A=R/2=R/2(即

18、中點(diǎn)(即中點(diǎn)O O處)電勢(shì)為零,正電處)電勢(shì)為零,正電荷一側(cè)為正勢(shì),荷一側(cè)為正勢(shì),負(fù)電荷一側(cè)為負(fù)勢(shì)負(fù)電荷一側(cè)為負(fù)勢(shì)。 等量同種正電荷形成的電場(chǎng),若取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)都大于零;關(guān)于兩電荷連線的中點(diǎn)O 對(duì)稱的任意兩點(diǎn)電勢(shì)相等,在兩電荷連線上,越接近中點(diǎn),電勢(shì)越低,中點(diǎn)是連線上電勢(shì)的最低點(diǎn),但不為零。在連線的延長線上,關(guān)于某電荷對(duì)稱的兩點(diǎn)電勢(shì)不相等,連線上的電連線上的電勢(shì)高于延長線上的電勢(shì)(疊加)勢(shì)高于延長線上的電勢(shì)(疊加)。若以兩電荷連線中點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O,兩電荷連線所在線為 x軸,以縱軸為電勢(shì),作出的x 圖象如圖6所示。xO+Q+Q圖6yO圖7 在兩電荷連線中垂線上,中點(diǎn)電勢(shì)最高,根據(jù)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。若以電荷連線中點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O,中垂線方向?yàn)闄M軸y ??v軸為電勢(shì) ,作出的 y圖象如圖7所示。 等量同種負(fù)電荷形成的電場(chǎng)與上述相反yO 關(guān)于正電荷對(duì)稱的兩點(diǎn),根據(jù)等

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