上海罗店中学物理电功率检测题Word版 含答案.docx
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上海罗店中学物理电功率检测题Word版含答案
上海罗店中学物理电功率检测题(Word版含答案)
一、初三物理电功率易错压轴题(难)
1.P2=U额×I额=(U-I额×R)×I额在“测定小灯泡正常发光时的电阻”的实验中,琪琪和航航设计的电路如图甲所示,电源电压恒为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V。
琪琪的实验过程如下:
(1)她调节滑动变阻器,发现当电压表的示数为2.5V时,小灯泡不能正常发光,而航航发现了问题,于是继续向______(选填“左”或“右”)端调节滑动变阻器,使电压表的示数为______V时,小灯泡才正常发光。
若此时通过小灯泡的电流如图乙所示,电流为______A,小灯泡正常发光的电阻为______Ω;
(2)琪琪将导线cd的d端改接到小灯泡a端,重新测量小灯泡正常发光的电阻,闭合开关她发现电压表的指针________,原因是____________________;
(3)她俩重新选择实验器材,不用电压表就测出了I额=0.3A的小灯泡的额定功率,设计的电路图如图丙所示,请你将下列实验步骤补充完整,并计算出小灯泡的额定功率(电源电压恒定且未知,滑动变阻器的最大阻值为30Ω):
①将滑动变阻器的电阻调到最大,开关S闭合,S1________(选填“闭合”或“断开”),读出电流表的示数为0.2A,则电源电压为________V;
②开关S闭合,S1________(选填“闭合”或“断开”),调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数为________A时,小灯泡正常发光;
③开关S、S1均闭合,滑动变阻器的滑片________,读出电流表的示数为0.4A;
④小灯泡额定功率P额=________W。
【答案】左20.46.25反向偏转电压表正负接线柱接反闭合6断开0.3保持不动0.45
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]由图可知,电压表接在了滑动变阻器两端,所以当电压表的示数为2.5V时,小灯泡两端实际电压为
所以不能正常发光,故继续向左移动滑动变阻,使小灯正常发光,则滑动变阻两端电压为
即:
使电压表的示数为2V时,小灯泡正常发光。
[3]由图乙可知此时电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.2A,所以电流表的示数为0.4A。
[4]此时小灯泡正常发光的电阻为
(2)[5][6]琪琪将导线cd的d端改接到小灯泡a端,则电压表正负接线柱接反,电压表的指针反向偏转。
(3)①[7][8]滑动变阻器的电阻调到最大处,该步骤的实验目的为测电源电压,故S1应当闭合,使灯泡短路,滑动变阻器单独接入电路,此时滑动变阻器的电阻最大,所以电源电压为
②[9][10]该步骤使小灯泡正常发光,所以故S1应当断开,使小灯泡接入电路,为了让小灯泡正常发光,应调节滑动变阻器使电路中的电流为0.3A。
③[11]开关S、S1均闭合,再次让滑动变阻器再次接入电路,目的是测量步骤②中滑动变阻器接入电路的阻值,所以滑动变阻器的滑片保持不动。
可知此时滑动变阻器的电阻为
④[12]步骤②③中滑动变阻器阻值不变,则步骤②中,滑动变阻器的电压为
步骤②中小灯泡电压为
即小灯泡的额定电压为1.5V,小灯泡的额定功率为
2.(3)[4]小敏的观点是错误的,原因是小灯泡在不同电压下的电功率是不同的,所以不能取平均值减小误差。
小华用图1所示电路来测量小灯泡的电功率(部分器材的规格已标明)
(1)图1是小华正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。
请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处∶①____;②____。
(2)闭合开关进行实验,小华发现无论怎样调节滑动变阻器,电压表示数始终为3V,而电流表示数始终为零,已知仅导线发生故障,则图1中导线____(选填“①”、“②”或“③”)发生了____(填写故障名称)
(3)小华进行了六次实验,记录实验数据并在U-I图像中描点,得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图2所示,则根据记录的数据和图像可知∶
①小灯泡的额定功率为____W。
②实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为____
A.5Ω2AB.10Ω2AC.20Ω1AD.30Ω1A
(4)实验结束后,小华继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行了探究,则他画出的U-I图像应为图3中的虚线____(选填“①”、“②”或“③”),你选择的依据是____。
【答案】①开关未断开②滑动变阻器滑片未移至阻值最大端左端①断路①0.75②D①“小灯泡和滑动变阻器两端电压之和保持不变”或“小灯泡两端电压变化量和滑动变阻器两端电压变化量始终相等”
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]连接电路时为了保护电路,开关应断开,滑动变阻器滑片要滑到阻值最大处,所以图中在器材操作上存在的两个不妥之处∶①开关未断开;②滑动变阻器滑片未移至最左端(阻值最大处)。
(2)[3][4]闭合开关进行实验,小华发现无论怎样调节滑动变阻器,电压表示数始终为3V,而电流表示数始终为零,已知仅导线发生故障,则图1中导线①发生了断路。
(3)[5][6]根据记录的数据和图像可知∶①当小灯泡两端的电压为额定电压2.5V时,通过小灯泡的电流为0.3A,所以小灯泡的额定功率为
P额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W
②当小灯泡两端的电压为0.5V时,电流为0.1A,所以此时滑动变阻器两端的电压为
U滑=U-U灯=3V-0.5V=2.5V
此时滑动变阻器的阻值为
R=
=
=25Ω
所以实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为D.30Ω1A。
3.P额=U0I额=R0(I−I额)I额小明同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率,设计并接了如图甲所示的实物电路.
(1)为了保护电路,闭合开关S1前,应将滑片P移到动变阻器的_____(“A”或“B”)端.
(2)闭合开关S1,将单刀双掷开关S2扳向“1”,调节滑动变阻器调节电阻箱的阻值使电流表的示数为I1,如图乙所示,I1=_____A;
(3)将开关S2扳向“2”,保待滑动变阻器的阻值不变,调节滑动变阻箱的阻值R,使电流表的示数仍为I1,此时R=5Ω;则步骤
(2)中小灯泡的电阻R1=_____Ω,测量小灯泡电阻的方法是_____(选填“控制变量法”或“等效替代法”);
(4)步骤
(2)小灯泡的实际功率P1=_____W;
(5)若小灯泡的额定电流为I0=2I1,以下关于灯泡额定功率P0与实际功率P1的数值关系,你认为最有可能的是_____.
A.P0=2P1B.P0=3P1C.P0=4P1D.P0=5P1
【答案】B0.25等效替代法0.2D
【解析】
【分析】
(1)为了保护电路,闭合开关S2前,应将滑片P移到动变阻器的阻值最大处;
(2)根据电流表选用的小量定分度值读数;
(3)根据等效替代法求电阻大小;
(4)根据P1=I12RL求小灯泡的实际功率;
(5)由于灯泡的阻值不是定值,会随温度的升高而变大,所以,根据P=I2R分析额定功率P0的变化.
【详解】
(1)为了保护电路,闭合开关S1前,应将滑片P移到动变阻器的阻值最大处的B端.
(2)闭合开关S1,将单刀双掷开关S2扳向“1”,调节滑动变阻器调节电阻箱的阻值使电流表的示数为I1,如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,I1=0.2A;(3)将开关S2扳向“2”,保待滑动变阻器的阻值不变,调节滑动变阻箱的阻值R,使电流表的示数仍为I1,此时R=5Ω;则步骤
(2)中小灯泡的电阻R1=5Ω,测量小灯泡电阻的方法是等效替代法;
(4)步骤
(2)小灯泡的实际功率P1=I12RL=(0.2A)2×5Ω=0.2W;
4.由第(4)问可知,小灯泡正常发光时电路中的电流I=0.3A,将电压表并联在电池组两端,其测量滑动变阻器和灯泡的总电压U′=2.55V,则电池电阻两端的电压:
Ur=U-U′=3V-2.55V=0.45V,所以,所用电池组的电阻:
r=
=1.5Ω。
在测量小灯泡的电功率时,电源电压为3V,小灯泡上标有“2.5V”字样.
(1)在如图甲所示的电路中,闭合开关移动滑片,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,原因是_______,经分析有一根导线链接错误,请在连接错误的导线上打“×”,并补画出一根导线连接成正确的电路.
(_________)
(2)电路连接正确后,从滑动变阻器接入电路的最大阻值开始记录数据,得到小灯泡的I-U图像如图乙所示,则小灯泡的额定功率是____W.由图可知,小灯泡的实际功率随实际电压的增大而______,滑动变阻器的规格应选择_______.
A.10Ω1AB.15Ω1AC.25Ω1AD.30Ω1A
(3)有同学认为利用该电路还可以探究出导体中电流和导体两端电压成正比,你认为这种说法_____(选填“合理”或“不合理”),理由是_____.
【答案】电压表串联在电路中
0.625增大C或(25Ω1A)不合理灯丝电阻是变化的,无法得到电流与电压成正比
【解析】
【分析】
本题考查测量小灯泡功率的实验.
【详解】
(1)根据题图,电压表串联在电路中,所以出现了连接电路后,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数.改正时需要把电压表由串联改成并联在灯泡两端,把滑动变阻器由并联在灯泡两端改成串联在电路中;图如下.
(2)由图中可以看到,当小灯泡两端电压为额定电压2.5V时,通过灯泡的电流为0.25A,所以小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W.由图可知,小灯泡的实际功率随电压的增大而增大.由图可以看出,电路中电流的最小值为0.1A,这时小灯泡灯丝的阻值为R=
=
=5Ω.这时候电路中的总电阻R总=
=
=30Ω.这时候连入电路的是滑动变阻器的最大阻值,Rmax=R总-R=30Ω-5Ω=25Ω,所以滑动变阻器的规格应选择C.
5.(3)灯丝的电阻随着电压的变化而变化,所以不能得出导体中电流和导体两端电压成正比的结论,该同学的说法不合理.在“测量小灯泡的电功率”的实验中,实验室提供如下器材:
电源(电压恒为6V)、电压表和电流表各一个、额定电压为2.5V的待测小灯泡L(电阻约为10Ω)、滑动变阻器两个(R甲:
“10Ω1A”;R乙:
“50Ω0.5A”)、开关S、导线若干。
(1)该实验的原理是电功率P=________;
(2)实验中,应选用的滑动变阻器是________(选填“R甲’或“R乙”);
(3)选用滑动变阻器后,请你根据以上器材设计一个测量小灯泡电功率的实验电路图,并画在图甲的虚线框内;
(_____)
(4)某小组在实验中记录了3组小灯泡的电流随电压变化的情况,如图乙所示,完成实验后小组进一步求得该小灯泡正常发光时的电阻为________Ω(保留到小数点后一位);
(5)另一小组实验时,发现电流表已经损坏,为了测出该小灯泡的额定功率,小组在实验室选了一个10Ω的电阻R0和一个单刀双掷开关,设计了如图丙所示的电路并完成了该实验(电源电压不变);
①闭合开关S,S1接b,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,记录电压表示数U1。
②闭合开关S,滑动变阻器滑片保持不动,S1接a,读出此时电压表示数为U2。
则小灯泡额定功率P额=________(用R0、U1、U2表示)。
【答案】UIR乙
10.4
【解析】
【详解】
(1)该实验的原理是电功率P=UI;
(2)电源(电压恒为6V)、额定电压为2.5V的待测小灯泡L(电阻约为10Ω),由欧姆定律,灯的额定电流为:
,根据串联电路的规律及欧姆定律,变阻器连入电路的电阻:
;故选用滑动变阻器R乙;
(3)滑动变阻器、小灯泡、电流表串联,电压表与小灯泡串联,测量小灯泡电功率的实验电路图如下所示:
(4)由欧姆定律,求得该小灯泡正常发光时的电阻为:
;
(5)①闭合开关S,S1接b,调节滑动变阻器R使小灯泡正常发光,记录电压表示数U1。
②闭合开关S,滑动变阻器滑片保持不动,S1接a,读出此时电压表示数为U2。
在②中,电压表测灯与定值电阻的电压,
因保持滑片位置不动,各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,此时定值电阻的电压为U2﹣U1;由欧姆定律灯的额定电流:
;
6.点睛:
本题考查的是测量灯的功率的实验,考查了电路连接、故障分析、电流表读数、功率计算及数据处理与误差分析.在探究“电流与电阻关系”的实验中,实验器材:
两节新干电池,3个定值电阻(R1=5Ω、R2=10Ω、R3=20Ω),规格为“15Ω1A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关各一个,导线若干。
实验步骤如下:
(1)连接电路时,开关应处于_____(填“闭合”或“断开”)状态。
(2)小明连接了图甲所示的部分电路,请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整,要求滑片向左移动时电流变小。
(______)
(3)连好电路后,按下列步骤进行实验。
①将R1接入电路,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为1.5V,记下电流表的示数I1。
②用R2替换R1接入电路闭合开关后,接下来的操作是_____,记下电流表的示数I2。
③用R3替换R2接入电路,发现无论怎样移动滑片,电压表的示数始终大于1.5V,请写出一种使电压表示数能达到1.5V的办法:
_____。
④问题解决后,小明绘制如图乙所示的I﹣R图象,得出结论:
电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成_____比。
(4)探究完电流与电阻的关系后,小明利用如图丙所示的电路图测小灯泡的额定功率,选取的小灯泡上标有“0.3A”字样,估计它的额定功率为1.5W,电流表的“0~0.6A”和“0~3A”量程完好,电压表的“0~3V”量程完好,“0~15V”量程已损坏,滑动变阻器的铭牌标有“50Ω1A”字样。
连接电路时,小明实验操作正确,闭合开关时,电流表和电压表的示数分别为0.2A和2V;接着他边思考边实验,改进电路后,当将滑动变阻器的滑片P移至中点(连入电路中的电阻为25Ω)时,灯泡正常发光。
小明根据测量的数据算出了灯泡的额定功率。
根据以上的叙述回答下列问题。
①该同学判断小灯泡正常发光的依据是_____。
②请在虚线框内画出小明改进后的电路图。
(______)
③小灯泡的额定功率是_____W。
【答案】断开
移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为1.5V详见解析反电流表的示数为0.3A
1.35
【解析】
【详解】
(1)[1]为了保护电路,连接电路时,开关应断开;
(2)[2]滑片向左移动时电流变小,说明变阻器连入电路的电阻增大,滑动变阻器接右下接线柱,与定值电阻串联;因为电源电压为2节新电池,电源电压为3V,电路的最小电阻为5Ω,电路的最大电流为:
I=
=0.6A,
所以电流表选用0﹣0.6A的量程,且电流表串联在电路中,如下图所示:
(3)①当电路中接入的电阻为R1时,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为1.5V,读出电流表的示数I1;
②[3]用R2替换R1接入电路,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为1.5V,读出电流表的示数I2;
③[4]用R3替换R2接入电路时,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,都无法使电压表的示数达到1.5V,可能是滑动变阻器最大阻值太小,滑动变阻器分压太小,使电阻R两端的电压过大造成的;或是由于控制的定值电阻两端的电压太小造成的;或是电源电压太大。
解决的办法:
换用最大阻值更大的滑动变阻器(或换用电压较低的电源);
④[5]由图乙可知:
电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比;
(4)①[6]当电流表示数等于灯泡额定电流0.3A时,灯泡正常发光;
②[7]灯泡额定电压约为
UL=
=5V>3V,
而电压表0~15V量程已经损坏,因此不能用电压表测灯泡电压,可以把电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表组成串联电路,实验电路图如图所示:
③[8]闭合开关时滑动变阻器接入电路的阻值为其最大阻值50Ω,电源电压
U=UV+IR滑最大=2V+0.2A×50Ω=12V;
灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值是25Ω,灯泡两端电压
UL′=U﹣I′R=12V﹣0.3A×25Ω=4.5V,
灯泡额定功率
7.第六空.实验中发现,灯丝烧断后,小彩灯并没有导通,其原因可能是没有达到一定的电压,金属丝上的绝缘材料仍没有被击穿,故没有导通。
科技小组要测量额定电压为5V的小灯泡的电功率,可用的器材有:
一个电压表和一个电流表(只有0~0.6A量程可用).电源两端的电压恒定.
(1)按如图甲所示电路图确连接电路.闭合开关前,将滑动变阻器滑片移到______端(选填“左”或“右”).
(2)闭合开关,记录电压表、电流表示数:
调节滑动变阻器并记录多组数据.当电流表示数为0.6A时,电压表示数低于5V.根据数据绘制出小灯泡的电流I与电压U的关系图像如图乙所示,由图像可知,灯丝电阻随温度的升高而______。
(3)为测量小灯泡的额定功率,小组同学拆除电流表后再接通电路,调节滑动变阻器直至电压表示数为5V;保持滑动变阻器的滑片位置不变,断开开关,将电压表替换AB间导线接入电路,闭合开关,电压表小数为5.4V,则此时小灯泡亮度比正常发光时______:
将滑动变阻器的滑片移到最左端,电压表示数变为7.2V.则小灯泡的额定功率为______W.
【答案】右变大暗4
【解析】
【详解】
第一空.开始实验前,为保护电路,滑动变阻器接入电路的阻值应该为最大值,如图所示的电路图中,当滑动变阻器移动到最右端时,电阻最大;
第二空.在I-U图像中,图像的斜率表示
的数值,即电阻的倒数
,由图像可知,斜率在逐渐减小,所以电阻的倒数逐渐减小,所以电阻逐渐变大;
第三空.当电压表示数为5V时,滑动变阻器一部分接入电路,当电压表代替导线AB接入电路时,由于电压表相当于断路,所以此时滑动变阻器全部阻值都接入电路,接入电路的总电阻变大,根据串联电路分压的特点,滑动变阻器两端的电压变大,所以小灯泡两端的电压减小,小于5V,小于正常发光时的电压,故亮度变暗;
第四空.由乙图可知,当电压表示数为1.8V时,电路的电流最小,所以此时滑动变阻器全部接入电路,由题意可知,当取下电压表放在AB两点间时,由于电压表相当于断路,所以滑动变阻器接入电路的方式发生了变化,由左端接入变成了全部接入电路,当滑动变阻器全部接入电路时,滑动变阻器两边的电压为7.2V,所以电源电压为9V.如下等效电路图:
由
可知,滑动变阻器最大电阻
;当小灯泡正常发光时,取下电压表放在AB两点间,电压表示数是5.4V,全部滑动变阻器的电压是7.2V,说明此时滑片位于总阻值
处,所以小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值是总阻值的
即5Ω,此时的电流滑动变阻器两边的电压为4V,如下等效电路图:
8.
.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小丹设计了如图甲所示的电路图,已知小灯泡的额定电压为2.5V,滑动变阻器规格为“20Ω1A”,电源是由2节新干电池串联组成。
(1)用笔画线代替导线,帮助小丹按电路图甲将图乙电路连接完整。
(要求导线不交叉)
(_______)
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器滑片置于_____端(填字母)。
(3)连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表有示数,电压表无示数,则电路故障可能是_____。
(4)排除故障后,缓慢移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V,电流表示数如图丙所示为_____A,则小灯泡的额定功率为_____W,此时灯丝的电阻为_____Ω。
(5)小丹继续测量小灯泡两端电压略高于额定电压时的电功率,滑动变阻器的滑片应向_____端调节(填字母),观察到小灯泡变亮。
(6)表是小丹根据实验测得的多组数据,她通过分析数据发现小灯泡灯丝的电阻是变化的,则影响小灯泡灯丝电阻变化的主要因素是_____。
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
电流I/A
0.12
0.16
0.18
0.22
(7)小丹经过思考,发现用两只电流表和一个阻值为R0的定值电阻也可以测出小灯泡的额定功率,她设计的电路如图丁所示,具体操作是:
闭合开关S,调节滑动变阻器使电流表A1的示数为I1时,小灯泡正常发光,此时电流表A2的示数为I2,则小灯泡额定功率的表达式为Pm_____(用I1、I2、R0表示)
【答案】
A灯泡短路0.20.512.5B温度R0I1×(I2﹣I1)
【解析】
【详解】
第一空.根据甲图,应高尔夫变阻器右下接线柱连入电路中,如下所示:
第二空.闭合开关前,应将滑动变阻器滑片置于阻值最大处的A端;
第三空.连接好电路后,闭合开关,电流表有示数,说明电路为通路,发现小灯泡不发光,电压表无示数,则电路故障可能是灯泡短路;
第四空.排除故障后,缓慢移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V,电流表示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.2A;
第五空.小灯泡的额定功率为:
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
第六空.此时灯丝的电阻为:
;
第七空.小丹继续测量小灯泡两端电压略高于额定电压时的电功率,即增大灯的电压,减小变阻器的电压,由分压原理,应减小变阻器的电阻,故滑动变阻器的滑片应向B端调节;
第八空.表是小丹根据实验测得的多组数据,她通过分析数据发现小灯泡灯丝的电阻是变化的,是因为电压越高,电流越大时,灯泡功率增大,灯丝温度升高,电阻变大,故影响小灯泡灯丝电阻变化的主要因素是温度。
第九空.闭合开关S,调节滑动变阻器使电流表A1的示数为I1时,小灯泡正常发光,此时电流表A2的示数为I2,
根据欧姆定律,R0的电压为:
U0=R0I1,
此电压即灯的额定电压;
由并联电路电流的规律,灯的额定电流为:
Im=I2﹣I1,
则小灯泡额定功率的表达式为:
9.(某实验小组的同学在进行“测量小灯泡的额定功率”的实验中,现有器材:
电源(电压恒为6V)、开关、电压表、电流表各一个,导线若干,额定电压为3.8V的待测小灯泡(电阻约为12Ω),滑动变阻器两个(A:
“5Ω2A”;B:
“20Ω0.5A”).
(1)该实验的实验原理是_____;实验中,应选用的滑动变阻器是_____(选填“A”或“B”).
(2)如图甲所示是小田同学连接的实物电路图,图中只有一根导线连接错误,请你在图中用“×”标出这根错接的导线,只改接一根导线使电路成为正确的电路(不能与其他导线交叉).
(______)
(3)小田确认电路连接无误后闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压,则电路的故障是_____.
(4)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图象如图乙所示,则该小灯泡的额定功率为_____W.
(5)该组的另一同学接着实验时,发现电压表0~15V量程已经损坏,0~3V量程还可以正常使用,在不添加器材的情况下,为了测出该小灯泡的额定功率,请你在丙图中的虚线框内画出正确的电路图.
(______)
(6)由图乙推知:
小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为P1,小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为P2,则P1_____P2(选填“大于”、“小于”或“等于”).
【答案】P=UIB
灯泡断路1.14
大于
【解析】
【分析】
(1)该实验的实验原理是P=UI;由欧姆定律求灯
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