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2020屆高考物理機(jī)械能及其守恒定律(通用型)練習(xí)及答案*機(jī)械能及其守恒定律*一、選擇題1、(2019?唐山模擬)如圖所示,輕質(zhì)彈簧勁度系數(shù)為k,一端與固定在傾角為。的光滑斜面底端的傳感器連接,另一端與木塊連接,木塊處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)傳感器示數(shù)為F。。若在木塊的上端加一沿斜面向上的恒力F,當(dāng)傳感器示數(shù)再次為F。時(shí)。下面說(shuō)法正確的是()2F0A.木塊上升的高度為卜B.木塊的機(jī)械能增加量為卜2F0C.木塊的動(dòng)能增加量為((F-F)5 。D.木塊的質(zhì)量為〃2、(2019-龍巖質(zhì)檢)如圖所示,固定的傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)與一根輕質(zhì)彈性橡皮繩相連,橡皮繩的另一端固定在地面上的A點(diǎn),橡皮繩豎直且處于原長(zhǎng),原長(zhǎng)為h,現(xiàn)讓圓環(huán)沿桿從靜止開(kāi)始下滑,滑到桿的底端時(shí)速度為零。則在圓環(huán)下滑過(guò)程中(整個(gè)過(guò)程中橡皮繩始終處于彈性限度內(nèi)),下列說(shuō)法中正確的是()KA.圓環(huán)的機(jī)械能守恒B.圓環(huán)的機(jī)械能先增大后減小C.圓環(huán)滑到桿的底端時(shí)機(jī)械能減少了mghD.橡皮繩再次恰好恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),圓環(huán)動(dòng)能最大3、(2019?蕪湖模擬)一起重機(jī)的鋼繩由靜止開(kāi)始勻加速提起質(zhì)量為m的重物,當(dāng)重物的速度為v1時(shí),起重機(jī)的功率達(dá)到最大值P,之后起重機(jī)保持該功率不變,繼續(xù)提升重物,最后重物以最大速度v2勻速上升,不計(jì)鋼繩重力。則整個(gè)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()PA.鋼繩的最大拉力為vPv2mv2B.重物勻加速過(guò)程的時(shí)間為-――P—mgV1Pc.重物勻加速過(guò)程的加速度為mvv+vD.速度由v1增大至v2的過(guò)程中,重物的平均速度v<二『4、(多選)如圖所示,重球用細(xì)繩跨過(guò)輕小光滑滑輪與小球相連,細(xì)繩處于水平拉直狀態(tài).小球由靜止釋放運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)過(guò)程中,重球始終保持靜止,不計(jì)空氣阻力.下列說(shuō)法正確的有()A.細(xì)繩偏離豎直方向成0角時(shí),細(xì)繩拉力為mgcosOB.地面對(duì)重球的摩擦力一直增大C.上述過(guò)程中小球重力的功率先增大后減小D.細(xì)繩對(duì)小球不做功5、(2019-全國(guó)卷HI)從地面豎直向上拋出一物體,物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中除受到重力外,還受到一大小不變、方向始終與運(yùn)動(dòng)方向相反的外力作用。距地面高度h在3m以內(nèi)時(shí),物體上升、下落過(guò)程中動(dòng)能Ek隨h的變化如圖所示。重力加速度取10m/s2。該物體的質(zhì)量為()GL2 3揖mA.2kgB.1.5kgC.1kgD.0.5kg6、(雙選)如圖所示,下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的判斷正確的是()甲乙 丙丁A.甲圖中,物體A將彈簧壓縮的過(guò)程中,物體A的機(jī)械能守恒B.乙圖中,物體A固定,物體B沿斜面勻速下滑,物體B的機(jī)械能守恒C.丙圖中,不計(jì)任何阻力和定滑輪質(zhì)量時(shí),A加速下落,B加速上升過(guò)程中,A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D.T圖中,小球沿水平面做勻速圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí),小球的機(jī)械能守恒7、(2019-煙臺(tái)測(cè)試)質(zhì)量為m的物體在豎直向上的恒定拉力F的作用下,由靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)H高度,所受空氣阻力恒為f,g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。則此過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.物體的動(dòng)能增加了(F—mg)HB.物體的重力勢(shì)能增加了mgHC.物體的機(jī)械能減少了fHD.物體的機(jī)械能增加了FH8、如圖甲所示,某同學(xué)用拖把直行拖地,沿推桿方向?qū)ν习咽┘油屏,此時(shí)推力與水平面的夾角為。1,且拖把剛好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。從某時(shí)刻開(kāi)始,拖把推桿與水平方向的夾角變?yōu)椤?,如圖乙所示,保持拖把的速度大小和方向不變,則()甲 乙A.推力F變大 B.推力F的功率增大C.地面對(duì)拖把的支持力變小 D.地面對(duì)拖把的摩擦力變小9、在如圖所示的物理過(guò)程示意圖中,甲圖一端固定有小球的輕桿,從右偏上30°角釋放后繞光滑支點(diǎn)擺動(dòng);乙圖為末端固定有小球的輕質(zhì)直角架,釋放后繞通過(guò)直角頂點(diǎn)的固定軸O無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng);丙圖為輕繩一端連著一小球,從右偏上30°角處自由釋放;丁圖為置于光滑水平面上的帶有豎直支架的小車,把用細(xì)繩懸掛的小球從圖示位置釋放,小球開(kāi)始擺動(dòng),則關(guān)于這幾個(gè)物理過(guò)移空氣阻力A.甲圖中小球機(jī)械能守恒B.乙圖中小球A機(jī)械能守恒C.丙圖中小球機(jī)械能守恒D.T圖中小球機(jī)械能守恒10、(2019-吉林五地六校合作體聯(lián)考)一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動(dòng),在前5s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),5s末達(dá)到額定功率,之后保持以額定功率運(yùn)動(dòng),其v-t圖象如圖所示。已知汽車的質(zhì)量為m=1X103kg,汽車受到地面的阻力為車重的0.1倍,g取10m/s2,則以下說(shuō)法正確的是()研rrr「)A.汽車在前5s內(nèi)的牽引力為5X102NB.汽車速度為25m/s時(shí)的加速度為5m/s2C.汽車的額定功率為100kWD.汽車的最大速度為80m/s二、非選擇題1、(2019?信陽(yáng)模擬)如圖所示AB和CDO都是處于豎直平面內(nèi)的光滑圓弧形軌道,OA處于水平位置。AB是半徑為R=1m的;圓周軌道,CDO是半徑為r=0.5m的半圓軌道,最高點(diǎn)O處固定一個(gè)豎直彈性擋板(可以把小球彈回,不損失能量,圖中沒(méi)有畫(huà)出),D為CDO軌道的中點(diǎn)。BC段是水平粗糙軌道,與圓弧形軌道平滑連接。已知BC段水平軌道長(zhǎng)L=2m,與小球之間的動(dòng)摩擦因數(shù)四=0.2?,F(xiàn)讓一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的小球從A點(diǎn)的正上方距水平線OA高H的P處自由落下。(g取10m/s2)(1)當(dāng)H=2m時(shí),求此時(shí)小球第一次到達(dá)D點(diǎn)對(duì)軌道的壓力大?。虎茷槭剐∏騼H僅與彈性擋板碰撞一次,且小球不會(huì)脫離CDO軌道,求H的取值范圍。思路點(diǎn)撥:解此題可按以下思路(1)小球由P到D全過(guò)程,由動(dòng)能定理列方程求小球第一次到達(dá)D點(diǎn)的速度。⑵小球僅僅與彈性擋板碰撞一次且剛好不脫離CDO軌道的兩個(gè)臨界條件是在O點(diǎn)重力提供向心力,碰后再返回最高點(diǎn)恰能上升到D點(diǎn)。2、(2019年天一大聯(lián)考)如圖所示,傾角a=37°的斜面固定在水平面上,質(zhì)量為m=1kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))由斜面上最低點(diǎn)P以初動(dòng)能Ek0=20J沿斜面向上運(yùn)動(dòng),當(dāng)其向上經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)動(dòng)能EkA=8J,機(jī)械能的變化量AE機(jī)=-3J.重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,求:(1)物塊所受摩擦力的大小;⑵物塊回到P點(diǎn)時(shí)速度的大小.2020屆高考物理機(jī)械能及其守恒定律(通用型)練習(xí)及答案*機(jī)械能及其守恒定律*一、選擇題1、(2019?唐山模擬)如圖所示,輕質(zhì)彈簧勁度系數(shù)為k,一端與固定在傾角為。的光滑斜面底端的傳感器連接,另一端與木塊連接,木塊處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)傳感器示數(shù)為F。。若在木塊的上端加一沿斜面向上的恒力F,當(dāng)傳感器示數(shù)再次為F。時(shí)。下面說(shuō)法正確的是()2F0A.木塊上升的高度為“2FF0B.木塊的機(jī)械能增加量為上2F0C.木塊的動(dòng)能增加量為((F-F)0D.木塊的質(zhì)量為〃【解析】選B、C。木塊原來(lái)靜止時(shí)有F0=kxj當(dāng)傳感器示數(shù)再次為F。時(shí)有F「kx2,2f°01 0 02木塊上升的高度h=(xi+x2)sin0=ksin。,故A錯(cuò)誤;由于初末狀態(tài)彈簧的彈性勢(shì)能相等,由功能關(guān)系知,木塊的機(jī)械能增加量等于F做的功,則AE增2FF0=F(x1+x2)=k,故B正確;在此過(guò)程中,彈簧的彈力做功為0,由動(dòng)能定理得AEk=F(X]+x2)-mg(X]+x2)sin。,初狀態(tài)時(shí)有Fjmgsin。,聯(lián)立解得木塊的動(dòng)k12 2 ° F。能增加量為AEjk(F-F。),故C正確;由F0=mgsin。得m=g5m/故D錯(cuò)誤。 ° °2、(2019-龍巖質(zhì)檢)如圖所示,固定的傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)與一根輕質(zhì)彈性橡皮繩相連,橡皮繩的另一端固定在地面上的A點(diǎn),橡皮繩豎直且處于原長(zhǎng),原長(zhǎng)為h,現(xiàn)讓圓環(huán)沿桿從靜止開(kāi)始下滑,滑到桿的底端時(shí)速度為零。則在圓環(huán)下滑過(guò)程中(整個(gè)過(guò)程中橡皮繩始終處于彈性限度內(nèi)),下列說(shuō)法中正確的是B.圓環(huán)的機(jī)械能先增大后減小C.圓環(huán)滑到桿的底端時(shí)機(jī)械能減少了mghD.橡皮繩再次恰好恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),圓環(huán)動(dòng)能最大【答案】C[圓環(huán)沿桿滑下,滑到桿的底端的過(guò)程中有兩個(gè)力對(duì)圓環(huán)做功,即環(huán)的重力和橡皮繩的拉力,所以圓環(huán)的機(jī)械能不守恒,如果把圓環(huán)和橡皮繩組成的系統(tǒng)作為研究對(duì)象,則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,因?yàn)橄鹌だK的彈性勢(shì)能先不變?cè)僭龃?,所以圓環(huán)的機(jī)械能先不變后減小,故A、B錯(cuò)誤;圓環(huán)滑到桿的底端時(shí)動(dòng)能為零,重力勢(shì)能減小了mgh,即圓環(huán)的機(jī)械能減少了mgh,故C正確;在圓環(huán)下滑過(guò)程中,橡皮繩再次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),該過(guò)程中圓環(huán)動(dòng)能一直增大,但不是最大,沿桿方向合力為零的時(shí)刻,圓環(huán)加速度為零,圓環(huán)的速度最大,故D錯(cuò)誤。]3、(2019?蕪湖模擬)一起重機(jī)的鋼繩由靜止開(kāi)始勻加速提起質(zhì)量為m的重物,當(dāng)重物的速度為v1
時(shí),起重機(jī)的功率達(dá)到最大值P,之后起重機(jī)保持該功率不變,繼續(xù)提升重物,最后重物以最大速度v2勻速上升,不計(jì)鋼繩重力。則整個(gè)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()PA.鋼繩的最大拉力為vPv2B.B.mv2重物勻加速過(guò)程的時(shí)間為"Pc.重物勻加速過(guò)程的加速度為出v.+vD.速度由v1增大至v2的過(guò)程中,重物的平均速度v<~1寸【答案】B[勻加速過(guò)程物體處于超重狀態(tài),鋼繩拉力較大,勻加速運(yùn)動(dòng)階段P鋼繩的拉力為F=v,故A錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第二定律可知F—mg=ma,結(jié)合vP
at解得P
at解得a=mv-g,t-p—i,故B正確,C錯(cuò)誤;在速度由%增大至vv.+v...…一的過(guò)程中,重物做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng),平均速度v>-Ly-2,故D錯(cuò)誤。]4、(多選)如圖所示,重球用細(xì)繩跨過(guò)輕小光滑滑輪與小球相連,細(xì)繩處于水平拉直狀態(tài).小球由靜止釋放運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)過(guò)程中,重球始終保持靜止,不計(jì)空氣阻力.下列說(shuō)法正確的有()A.細(xì)繩偏離豎直方向成0角時(shí),細(xì)繩拉力為mgcosOB.地面對(duì)重球的摩擦力一直增大C.上述過(guò)程中小球重力的功率先增大后減小D.細(xì)繩對(duì)小球不做功【參考答案】BCD小球向下擺動(dòng)的過(guò)程中,沿繩子方向的合力充當(dāng)向心力,v2 v2根據(jù)牛頓第二定律得,F(xiàn)—mgcos0=m"L,解得,F(xiàn)-mgcosO+m^,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;隨著0減小,v增大,繩子拉力不斷增大,地面對(duì)重球的摩擦力一直增大,B選項(xiàng)正確;小球豎直方向的分速度先增大后減小,重力瞬時(shí)功率為P-mgvy,重力的功率先增大后減小,C選項(xiàng)正確;細(xì)繩的拉力始終與小球的速度垂直,對(duì)小球不做功,D選項(xiàng)正確.5、(2019-全國(guó)卷HI)從地面豎直向上拋出一物體,物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中除受到重力外,還受到一大小不變、方向始終與運(yùn)動(dòng)方向相反的外力作用。距地面高度h在3m以內(nèi)時(shí),物體上升、下落過(guò)程中動(dòng)能Ek隨h的變化如圖所示。重力加速度取10m/s2。該物體的質(zhì)量為()0I2 3hJraA.2kgB.1.5kgC.1kgD.0.5kg【答案】C[設(shè)物體的質(zhì)量為m,則物體在上升過(guò)程中,受到豎直向下的重力mg和豎直向下的恒定外力F,由動(dòng)能定理結(jié)合題圖可得一(mg+F)X3m=(36-72)J;物體在下落過(guò)程中,受到豎直向下的重力mg和豎直向上的恒定外力F,再由動(dòng)能定理結(jié)合題圖可得(mg—F)X3m=(48-24)J,聯(lián)立解得m=1kg、F=2N,選項(xiàng)C正確,A、B、D均錯(cuò)誤。]6、(雙選)如圖所示,下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的判斷正確的是()甲乙 丙丁A.甲圖中,物體A將彈簧壓縮的過(guò)程中,物體A的機(jī)械能守恒B.乙圖中,物體A固定,物體B沿斜面勻速下滑,物體B的機(jī)械能守恒C.丙圖中,不計(jì)任何阻力和定滑輪質(zhì)量時(shí),A加速下落,B加速上升過(guò)程中,A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D.T圖中,小球沿水平面做勻速圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí),小球的機(jī)械能守恒【答案】CD[甲圖中重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功,物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,但物體A的機(jī)械能不守恒,A錯(cuò)誤。乙圖中物體B除受重力外,還受到彈力和摩擦力作用,彈力不做功,但摩擦力做負(fù)功,物體B的機(jī)械能不守恒,B錯(cuò)誤。 丙圖中繩子張力對(duì)A做負(fù)功,對(duì)B做正功,代數(shù)和為零,A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,C正確。丁圖中小球的動(dòng)能不變,勢(shì)能不變,機(jī)械能守恒,D正確。]7、(2019-煙臺(tái)測(cè)試)質(zhì)量為m的物體在豎直向上的恒定拉力F的作用下,由靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)H高度,所受空氣阻力恒為f,g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。則此過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.物體的動(dòng)能增加了(F—mg)HB.物體的重力勢(shì)能增加了mgHC.物體的機(jī)械能減少了fHD.物體的機(jī)械能增加了FH【答案】B[物體受到重力、拉力以及空氣的阻力,由動(dòng)能定理有AEk=(F—mg—f)H,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;重力的功為一mgH,所以物體的重力勢(shì)能增加了mgH,選項(xiàng)B正確;除重力外物體受到拉力和阻力,所以物體的機(jī)械能增加AE=(F—f)H,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。]8、如圖甲所示,某同學(xué)用拖把直行拖地,沿推桿方向?qū)ν习咽┘油屏,此時(shí)推力與水平面的夾角為。1,且拖把剛好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。從某時(shí)刻開(kāi)始,拖把推桿與水平方向的夾角變?yōu)椤?,如圖乙所示,保持拖把的速度大小和方向不變,則()甲 乙A.推力F變大B.推力F的功率增大C.地面對(duì)拖把的支持力變小D.地面對(duì)拖把的摩擦力變小【解析】選A、B。設(shè)拖把與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為口,則拖把勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),處于平衡狀態(tài),受力如圖所示,由平衡條件得,水平方向FcosOi-Ff=0,豎直jimg方向Fsino1+mg=FN,聯(lián)立解得f=C'.7心切"i=又有tana==口,拖把與水平方向的夾角變?yōu)閛2,因?yàn)?2>01,保持拖把的速度大小和方向不變,由以上分析,推力F變大,故A正確;推力F的功率P=Fvcoso1=fimgvcosd^^pmgv"i"=17H山i。.,拖把與水平方向的夾角變?yōu)閛2,因?yàn)閛2>o工,所以推力F的功率增大,故B正確;地面對(duì)拖把的支持力FN=mg+Fsin0『mg+匚。^.-凡保持拖把的速度大小和方向不變,因?yàn)?/0^則拖把對(duì)地面的壓力增大,滑動(dòng)摩擦力增大,故C、D錯(cuò)誤。9、在如圖所示的物理過(guò)程示意圖中,甲圖一端固定有小球的輕桿,從右偏上30°角釋放后繞光滑支點(diǎn)擺動(dòng);乙圖為末端固定有小球的輕質(zhì)直角架,釋放后繞通過(guò)直角頂點(diǎn)的固定軸O無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng);丙圖為輕繩一端連著一小球,從右偏上30°角處自由釋放;丁圖為置于光滑水平面上的帶有豎直支架的小車,把用細(xì)繩懸掛的小球從圖示位置釋放,小球開(kāi)始擺動(dòng),則關(guān)于這幾個(gè)物理過(guò)移空氣阻力忽略不計(jì)),下列判斷中正確的是()甲乙甲乙丙 丁A.甲圖中小球機(jī)械能守恒B.乙圖中小球A機(jī)械能守恒C.丙圖中小球機(jī)械能守恒D.T圖中小球機(jī)械能守恒【答案】A[甲圖過(guò)程中輕桿對(duì)小球不做功,小球的機(jī)械能守恒,A項(xiàng)正確;乙圖過(guò)程中輕桿對(duì)小球A的彈力不沿桿的方向,會(huì)對(duì)小球做功,所以小球A的機(jī)械能不守恒,但兩個(gè)小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,B項(xiàng)錯(cuò)誤;丙圖中小球在繩子繃緊的瞬間有動(dòng)能損失,機(jī)械能不守恒,C項(xiàng)錯(cuò)誤;丁圖中小球和小車組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,但小球的機(jī)械能不守恒,這是因?yàn)閿[動(dòng)過(guò)程中小球的軌跡不是圓弧,細(xì)繩會(huì)對(duì)小球做功,D項(xiàng)錯(cuò)誤。]10、(2019-吉林五地六校合作體聯(lián)考)一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動(dòng),在前5s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),5s末達(dá)到額定功率,之后保持以額定功率運(yùn)動(dòng),其v-t圖象如圖所示。已知汽車的質(zhì)量為m=1X103kg,汽車受到地面的阻力為車重的0.1倍,g取10m/s2,則以下說(shuō)法正確的是()A.汽車在前5s內(nèi)的牽引力為5X102NB.汽車速度為25m/s時(shí)的加速度為5m/s2C.汽車的額定功率為100kWD.汽車的最大速度為80m/sAv20 C[由圖象可知?jiǎng)蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)的加速度為a="At=wm/s2=4m/s2,根據(jù)牛頓第二定律得F—f=ma,解得牽引力為F=f+ma=0.1X1X104N+1X103X4N=5X103N,故A錯(cuò)誤。額定功率為P=Fv=5000X20W=100kW,故C正確。當(dāng)車的速度是25m/s時(shí),牽引力壽=1=嗎;00N=4000N,此時(shí)車的上、士+ F'—f4000-0.1X1X104加速度a'= = m/s2=3m/s2,故B錯(cuò)誤。當(dāng)牽引力與阻m 1X103力相等時(shí),速度最大,最大速度為vm=p=P=#009m/s=100m/s,故D錯(cuò)誤。]二、非選擇題1、(2019?信陽(yáng)模擬)如圖所示AB和CDO都是處于豎直平面內(nèi)的光滑圓弧形軌道,OA處于水平位置。AB是半徑為R=1m的;圓周軌道,CDO是半徑為r=0.5m的半圓軌道,最高點(diǎn)O處固定一個(gè)豎直彈性擋板(可以把小球彈回,不損失能量,圖中沒(méi)有畫(huà)出),D為CDO軌道的中點(diǎn)。BC段是水平粗糙軌道,與圓弧形軌道平滑連接。已知BC段水平軌道長(zhǎng)L=2m,與小球之間的動(dòng)摩擦因數(shù)四=0.2。現(xiàn)讓一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的小球從A點(diǎn)的正上方距水平線OA高H的P處自由落下。(g取10m/s2)(1)當(dāng)H=2m時(shí),求此時(shí)小球第一次到達(dá)D點(diǎn)對(duì)軌道的壓力大小;⑵為使小球僅僅與彈性擋板碰撞一次,且小球不會(huì)脫離CDO軌道,求H的取值范圍。思路點(diǎn)撥:解此題可按以下思路(1)小球由P到D全過(guò)程,由動(dòng)能
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