2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng)章末質(zhì)量檢測(cè).doc
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第九章 磁場(chǎng) 章末質(zhì)量檢測(cè)(九) (時(shí)間:50分鐘 滿分:100分) 一、選擇題(本題共9小題,每小題6分,共54分。1~6題為單項(xiàng)選擇題,7~9題為多項(xiàng)選擇題) 1.下列裝置中,沒(méi)有利用帶電粒子在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的物理原理的是( ) 解析 洗衣機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,不是利用帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)制成的,所以選項(xiàng)D正確。 答案 D 2.(2017湖南省五市十校高三聯(lián)考)下列說(shuō)法正確的是( ) A.將通電直導(dǎo)線放在某處,若通電直導(dǎo)線所受安培力為零,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 B.磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,與放在該點(diǎn)的極短的通電導(dǎo)線所受安培力的方向可以成任意夾角 C.磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,與放在該點(diǎn)的小磁針北極受到的磁場(chǎng)力的方向相同 D.給兩平行直導(dǎo)線通以方向相反的電流時(shí),兩通電導(dǎo)線通過(guò)磁場(chǎng)相互吸引 解析 當(dāng)通電直導(dǎo)線電流的方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí),即使該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零,磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線也沒(méi)有作用力,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力方向與磁場(chǎng)方向相互垂直,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,與放在該點(diǎn)的小磁針北極受到的磁場(chǎng)力方向相同,選項(xiàng)C正確;給兩平行直導(dǎo)線通以方向相反的電流時(shí),兩通電導(dǎo)線相互排斥,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 C 3.如圖1所示,在通電螺線管中央的正上方用輕質(zhì)細(xì)線懸掛長(zhǎng)為l的一小段通電直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通入垂直于紙面向里的電流I,力傳感器用來(lái)測(cè)量細(xì)線的拉力大小,導(dǎo)線下方的螺線管與一未知極性的直流電源連接。開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),力傳感器的示數(shù)恰好等于通電直導(dǎo)線的重力G,現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān),則下列說(shuō)法正確的是( ) 圖1 A.通電螺線管在通電直導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向可能豎直向下 B.通電直導(dǎo)線可能受到垂直紙面向里的安培力作用 C.若力傳感器的示數(shù)變大,則電源的右端一定為正極 D.若力傳感器的示數(shù)變?yōu)橥娭睂?dǎo)線重力的一半,則通電直導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小一定為 解析 閉合開(kāi)關(guān)后,通電螺線管在周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng),通電螺線管在通電直導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向水平,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于通電螺線管在通電直導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向水平,故安培力方向一定豎直向上或豎直向下,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;若力傳感器的示數(shù)變大,說(shuō)明通電直導(dǎo)線受到豎直向下的安培力作用,由左手定則可知,此處磁場(chǎng)方向水平向右,由安培定則可知,電源的左端為正極,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若力傳感器的示數(shù)變?yōu)閷?dǎo)線重力的一半,說(shuō)明導(dǎo)線受到的安培力方向豎直向上,且大小等于導(dǎo)線重力的一半,則有BIl=G,可得B=,選項(xiàng)D正確。 答案 D 4.(2017聊城模擬)用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球,讓它處于如圖2所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。由于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng),小球靜止在圖中位置,這時(shí)懸線與豎直方向夾角為α,并被拉緊,則磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度和方向可能是( ) 圖2 A.v=,水平向左 B.v=,豎直向下 C.v=,豎直向上 D.v=,水平向右 解析 根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性,帶電小球相對(duì)于磁場(chǎng)的速度與磁場(chǎng)相對(duì)于小球(相對(duì)地面靜止)的速度大小相等、方向相反。洛倫茲力F=qvB中的v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度。根據(jù)力的平衡條件可以得出,當(dāng)小球相對(duì)磁場(chǎng)以速度v=豎直向下運(yùn)動(dòng)或以速度v=水平向右運(yùn)動(dòng)時(shí),帶電小球都能處于平衡狀態(tài),但題目中要求懸線被拉緊,由此可知只有選項(xiàng)C正確。 答案 C 5.(2017湖南十校共同體聯(lián)考)英國(guó)物理學(xué)家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。若一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖3所示,則下列說(shuō)法正確的是( ) 圖3 A.該束帶電粒子帶負(fù)電 B.速度選擇器的P1極板帶負(fù)電 C.在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子,質(zhì)量越大 D.在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子,比荷越小 解析 通過(guò)粒子在質(zhì)譜儀中的運(yùn)動(dòng)軌跡和左手定則可知該束帶電粒子帶正電,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;帶電粒子在速度選擇器中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到向上的洛倫茲力和向下的電場(chǎng)力,可知速度選擇器的P1極板帶正電,故選B錯(cuò)誤;由洛倫茲力充當(dāng)向心力有qvB=m,得粒子在B2磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑r=,又粒子的運(yùn)動(dòng)速度v大小相等,電荷量q未知,故在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子,質(zhì)量不一定越大,但比荷=越小,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 答案 D 6.如圖4所示,在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,在xOy平面內(nèi),從原點(diǎn)O處沿與x軸正方向成θ角(0<θ<π)以速率v發(fā)射一個(gè)帶正電的粒子(重力不計(jì))。則下列說(shuō)法正確的是( ) 圖4 A.若v一定,θ越大,則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短 B.若v一定,θ越大,則粒子離開(kāi)磁場(chǎng)的位置距O點(diǎn)越遠(yuǎn) C.若θ一定,v越大,則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的角速度越大 D.若θ一定,v越大,則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短 解析 如圖所示,畫(huà)出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡,由幾何關(guān)系得軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角α=2π-2θ,粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=T==,可知若v一定,θ越大,運(yùn)動(dòng)時(shí)間t越短;若θ一定,則運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定,選項(xiàng)A正確,D錯(cuò)誤;設(shè)粒子的軌跡半徑為r,則r=,AO=2rsin θ=,則若v一定,θ是銳角,θ越大,AO越大,若v一定,θ是鈍角,θ越大,AO越小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的角速度ω=,又T=,則得ω=,與速度v無(wú)關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 答案 A 7.如圖5所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下,有一正離子恰能沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域。不計(jì)重力,則( ) 圖5 A.若電子從右向左飛入,電子也沿直線運(yùn)動(dòng) B.若電子從右向左飛入,電子將向上偏轉(zhuǎn) C.若電子從左向右飛入,電子將向下偏轉(zhuǎn) D.若電子從左向右飛入,電子也沿直線運(yùn)動(dòng) 解析 若電子從右向左飛入,電場(chǎng)力向上,洛倫茲力也向上,所以向上偏,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;若電子從左向右飛入,電場(chǎng)力向上,洛倫茲力向下。由題意知電子受力平衡將做勻速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 答案 BD 8.如圖6所示,圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,圓的半徑為R,a、b兩個(gè)完全相同的粒子以相同的速度水平向右射入磁場(chǎng),a粒子的速度方向延長(zhǎng)線過(guò)圓形磁場(chǎng)的圓心O,粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q,速度大小為v=,不計(jì)粒子的重力,則下列說(shuō)法正確的是( ) 圖6 A.兩個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為R B.a粒子一定比b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng) C.兩個(gè)粒子一定在磁場(chǎng)邊界的同一點(diǎn)射出磁場(chǎng) D.兩個(gè)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心和O點(diǎn)一定在半徑為R的同一個(gè)圓弧上 解析 根據(jù)題意可知,粒子進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r==R,選項(xiàng)A正確;由于粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和圓形有界磁場(chǎng)的半徑相等,因此水平射入磁場(chǎng)的粒子,如果帶正電,則從圓心O的正下方磁場(chǎng)邊界射出,在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在以O(shè)點(diǎn)正上方磁場(chǎng)邊界上一點(diǎn)為圓心、半徑為R的圓周上;如果帶負(fù)電,則從O點(diǎn)正上方磁場(chǎng)邊界上射出,在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在以O(shè)點(diǎn)正上方磁場(chǎng)邊界上一點(diǎn)為圓心、半徑為R的圓周上,選項(xiàng)C、D正確;如果從O點(diǎn)正上方磁場(chǎng)邊界射出,b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比a粒子長(zhǎng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤。 答案 ACD 9.(2017四川成都質(zhì)檢)如圖7甲所示,絕緣輕質(zhì)細(xì)繩一端固定在方向相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的O點(diǎn),另一端連接帶正電的小球,小球所帶的電荷量為q=610-7 C,在圖示坐標(biāo)中,電場(chǎng)方向沿豎直方向,坐標(biāo)原點(diǎn)O的電勢(shì)為零。當(dāng)小球以2 m/s的速率繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)繩上的拉力剛好為零。在小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中,軌跡上每點(diǎn)的電勢(shì)φ隨縱坐標(biāo)y的變化關(guān)系如圖乙所示,重力加速度g=10 m/s2。則下列判斷正確的是( ) 圖7 A.勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為3.2106 V/m B.小球重力勢(shì)能增加最多的過(guò)程中,電勢(shì)能減少了2.4 J C.小球做順時(shí)針?lè)较虻膭蛩賵A周運(yùn)動(dòng) D.小球所受的洛倫茲力的大小為3 N 解析 根據(jù)小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中,軌跡上每點(diǎn)的電勢(shì)φ隨縱坐標(biāo)y的變化關(guān)系可得,勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E= V/m=5106 V/m,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于帶電小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,只有重力和電場(chǎng)力做功,則只有重力勢(shì)能和電勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,又由于帶電小球在復(fù)合場(chǎng)(重力場(chǎng)、勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng))中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),且細(xì)繩上的拉力剛好為零,則小球受到的豎直向下的重力與其受到的電場(chǎng)力等大、反向,即qE=mg,因此當(dāng)帶電小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中,是小球重力勢(shì)能增加最多的過(guò)程中,電勢(shì)能減少量為qE2L=2.4 J,選項(xiàng)B正確;由于帶電小球所受的洛倫茲力提供小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,根據(jù)左手定則可知,小球沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第二定律可得F洛=,又qE=mg,解得F洛=3 N,即小球所受的洛倫茲力的大小為3 N,選項(xiàng)D正確。 答案 BD 二、非選擇題(本題共3小題,共46分) 10.(12分)(2017陜西鐵一中十模)如圖8所示,將帶電荷量Q=+0.3 C、質(zhì)量m′=0.3 kg的滑塊放在小車(chē)的水平絕緣板的右端,小車(chē)的質(zhì)量M=0.5 kg,滑塊與絕緣板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4,小車(chē)的絕緣板足夠長(zhǎng),它們所在的空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=20 T的水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(垂直于紙面向里)。開(kāi)始時(shí)小車(chē)靜止在光滑水平面上,一擺長(zhǎng)L=1.25 m、質(zhì)量m=0.15 kg的擺從水平位置由靜止釋放,擺到最低點(diǎn)時(shí)與小車(chē)相撞,碰撞后擺球恰好靜止,g取10 m/s2。求: 圖8 (1)與小車(chē)碰撞前擺球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)對(duì)擺線的拉力; (2)擺球與小車(chē)的碰撞過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能ΔE; (3)碰撞后小車(chē)的最終速度。 解析 (1)擺球下落過(guò)程,由動(dòng)能定理有mgL=mv2, 解得v=5 m/s, 擺球在最低點(diǎn)時(shí),由牛頓第二定律得T-mg=m,解得T=4.5 N,由牛頓第三定律可知擺球?qū)[線的拉力T′=4.5 N,方向豎直向下。 (2)擺球與小車(chē)碰撞瞬間,擺球與小車(chē)組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,以水平向右為正方向,有mv=Mv1+0, 解得v1=1.5 m/s, 由能量守恒定律,有ΔE=mv2-Mv=1.31 J。 (3)假設(shè)滑塊與車(chē)最終相對(duì)靜止, 則有Mv1=(M+m′)v2,解得v2=0.937 5 m/s, 由此得F洛=Qv2B>m′g,故假設(shè)不成立,因此滑塊最終懸浮?;瑝K懸浮瞬間,滿足F洛′=Qv2′B=m′g, 解得v2′=0.5 m/s。 將滑塊與小車(chē)看成一個(gè)系統(tǒng),系統(tǒng)動(dòng)量守恒,有 Mv1=Mv′+m′v2′, 解得v′=1.2 m/s,方向水平向右。 答案 (1)4.5 N 方向豎直向下 (2)1.31 J (3)1.2 m/s 方向水平向右 11.(16分)(2017湖南長(zhǎng)沙市高三統(tǒng)一模擬)如圖9所示,坐標(biāo)系xOy在豎直平面內(nèi),y軸沿豎直方向,第二、三和四象限有沿水平方向,垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。第四象限的空間內(nèi)有沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)為E,一個(gè)帶正電荷的小球從圖中x軸上的M點(diǎn),沿著與水平方向成θ=30角斜向下的直線做勻速運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)y軸上的N點(diǎn)進(jìn)入x<0的區(qū)域內(nèi),在x<0區(qū)域內(nèi)另加一勻強(qiáng)電場(chǎng)E1(圖中未畫(huà)出),小球進(jìn)入x<0區(qū)域后能在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(已知重力加速度為g) 圖9 (1)求勻強(qiáng)電場(chǎng)E1的大小和方向; (2)若帶電小球做圓周運(yùn)動(dòng)通過(guò)y軸上的P點(diǎn)(P點(diǎn)未標(biāo)出),求小球從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用的時(shí)間t; (3)若要使小球從第二象限穿過(guò)y軸后能夠沿直線運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn),可在第一象限加一勻強(qiáng)電場(chǎng),求此電場(chǎng)強(qiáng)度的最小值E2,并求出這種情況下小球到達(dá)M點(diǎn)的速度vM。 解析 (1)設(shè)小球質(zhì)量為m,帶電荷量為q,速度為v,小球在MN段受力如圖甲所示,因?yàn)樵贛N段小球做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以小球受力平衡 甲 有mgtan 30=qE qvBsin 30=qE 解得mg=qE,v= 在x<0的區(qū)域內(nèi),有mg=qE1 聯(lián)立解得E1=E,方向?yàn)樨Q直向上 乙 (2)如圖乙所示,小球在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為 T= 而qvB=m t=T 故小球從N到P經(jīng)歷的時(shí)間為 t= (3)小球從P點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn),當(dāng)電場(chǎng)力與PM垂直時(shí)電場(chǎng)力最小,由受力分析可知 qE2=mgcos 30 解得E2=E 這種情況下,小球從P點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)的加速度為 a=gsin 30=g 由幾何關(guān)系可知,PM的距離為s= 所求vM= 聯(lián)立解得vM= 答案 (1)E 方向?yàn)樨Q直向上 (2) (3)E 12.(18分)如圖10甲所示,在同一平面內(nèi)豎直放置的平行板M、N上加有電壓U1=2103 V,水平放置的平行板P、Q上加有鋸齒波電壓U2(如圖乙所示,P板電勢(shì)比Q板電勢(shì)高),平行板P、Q長(zhǎng)均為L(zhǎng)=10 cm,在豎直板M右側(cè)附近有一個(gè)粒子源,可以不斷地由靜止釋放相同的帶正電的粒子,粒子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),所有粒子均可以經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入P、Q兩板右端虛線右側(cè)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里,粒子的電荷量為q=110-5 C,質(zhì)量為m=110-8 kg,不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用。 圖10 (1)P、Q兩板間的距離d至少為多少? (2)若P、Q兩板間的距離為(1)中所求的值,且所有粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后均能再進(jìn)入P、Q兩板間,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)滿足什么條件? 解析 (1)設(shè)粒子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后的速度為v1,在加速過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理有 qU1=mv 解得v1==2103 m/s 粒子穿過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的時(shí)間t==510-5 s 由于粒子穿過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的時(shí)間遠(yuǎn)小于U2的變化周期,因此粒子穿過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的過(guò)程中,可認(rèn)為電場(chǎng)強(qiáng)度恒定 當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓U2=1103 V時(shí),粒子剛好從板的右側(cè)邊緣飛出,此時(shí)P、Q兩板間的距離為最小,有d=at2 a=,解得d=510-2 m (2)設(shè)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與水平方向的夾角為θ,由于粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度在水平方向的分速度為v1,因此有v= 粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌跡如圖所示,則有 qvB=m,聯(lián)立解得r1= 由幾何關(guān)系可知,粒子在虛線上出磁場(chǎng)的位置與入磁場(chǎng)的位置之間的距離s=2r1cos θ= 由此可知,所有進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子出磁場(chǎng)的位置與進(jìn)磁場(chǎng)的位置間的距離恒定,要使所有粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后均能進(jìn)入P、Q兩板間,則當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為零時(shí)經(jīng)過(guò)P、Q兩板間的粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好進(jìn)入兩板間,此粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r2= 由qv1B=m得B===160 T 因此要使所有的粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后均能進(jìn)入P、Q兩板間,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)滿足的條件為B≥160 T 答案 見(jiàn)解析- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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