高考物理二轮复习专项练3热点情境问题专练.docx
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高考物理二轮复习专项练3热点情境问题专练
专项练3 热点情境问题专练
情境1 与生产生活实际相关的情境问题
一、单项选择题
1.
[2021·河北邯郸1月质检]荡秋千是人们非常喜欢的一项运动,既能强身健体,还能娱乐身心.如图所示,一位爱好者站立在秋千板上,通过不断下蹲和起立逐渐将秋千荡高,若不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.该爱好者在向下摆动过程中身体需要从直立变为下蹲,上升过程中身体需要从下蹲变为直立
B.该爱好者在向下摆动过程中身体需要从下蹲变为直立,上升过程中身体需要从直立变为下蹲
C.由于空气阻力不计,所以荡秋千的过程中秋千与该爱好者组成的系统机械能守恒
D.秋千板以相同的速度经过最低点时,秋千绳的拉力在人直立状态下比在下蹲状态下大
2.有一种“电磁动力小火车”玩具,一节干电池与两钕铁硼强磁铁紧密相连置于裸铜导线(表面没有绝缘层)绕成的螺线管内部,两块磁铁与铜导线接触良好,实验发现如果干电池的“+”“-”极与两块磁铁的“N”“S”极排布如图所示,则干电池与磁铁组成的“小火车”就会按照图中“运动方向”在螺线管内运动起来,关于小火车的运动,下列判断正确的是( )
A.驱动“小火车”运动的动力来自于两块磁铁之间的相互排斥力
B.其他材料不变,只将干电池的“+”“-”极左右对调,则“小火车”运动方向变为向右运动
C.其他材料不变,改用旧的干电池,则“小火车”运动速度一定变大
D.其他材料不变,只增加两端磁铁数量(两端“N”“S”极排布方向不变),则“小火车”运动速度一定变大
3.[2021·湖北名校11月联考]交通运输部发出通知部署ETC推广安装.如图是小车分别经过收费站的人工通道和ETC通道的vt图像(v0、v1、Δt已知),已知小车加速、减速时加速度大小均为a,小车分别通过人工通道和ETC通道时从开始减速到恢复到原速度所行驶的距离s1、s2一样,则在小车通过两种通道从开始减速到恢复到原速度这一过程中,与走人工通道相比,走ETC通道节省的时间为( )
A.
B.
+Δt
C.
+ΔtD.
二、多项选择题
4.[2021·山东济南二模]雨雪天气时路面湿滑,汽车在紧急刹车时的刹车距离会明显增加.如图所示为驾驶员驾驶同一辆汽车在两种路面紧急刹车时的vt图像,驾驶员的反应时间为1s.下列说法正确的是( )
A.从t=0到停下,汽车在湿滑路面的平均速度大于在干燥路面的平均速度
B.从t=1s到停下,汽车在湿滑路面的平均速度大于在干燥路面的平均速度
C.从t=0到停下,汽车在湿滑路面的行驶距离比在干燥路面的行驶距离多15m
D.从t=1s到停下,汽车在湿滑路面的加速度是在干燥路面的加速度的0.75
5.如图(a),为家用燃气灶点火装置的电路原理图,转换器将直流电压转换为图(b)所示的正弦交流电压,并加在理想变压器的原线圈上,电压表为交流电表,设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.当变压器副线圈输出电压的瞬时值大于5000V时,就会在点火针两端间引发火花进而点燃燃气,则( )
A.闭合开关S,加在变压器原线圈上正弦交流电压的有效值为50V
B.某交流发电机要产生与图(b)相同频率的交流电,其线圈在磁场中的转速为100转/秒
C.闭合开关S,电压表的示数为25
V
D.变压器原、副线圈的匝数n1、n2需满足n2>100n1时,才能实现点火
三、非选择题
6.[2021·四川阆中中学开学考试]A车在直线公路上以20m/s的速度匀速行驶,因大雾天气能见度低,当司机发现正前方有一辆静止的B车时,两车距离仅有76m,A车司机立即刹车(不计反应时间)做匀减速直线运动,加速度大小为2m/s2(两车均视为质点).
(1)通过计算判断A车能否会撞上B车?
若能,求A车从刹车开始到撞上B车的时间(假设B车一直静止).
(2)为了避免碰撞,A车刚开始刹车时,立即向B车发出信号,B车经Δt=2s的反应时间才开始匀加速向前行驶,问:
B车加速度a2至少为多大才能避免事故.
7.2022年第24届冬季奥运会将在北京和张家口举行.冰壶运动是冬季运动项目之一,深受观众喜爱.图1为我国运动员在训练时投掷冰壶的镜头.冰壶的一次投掷过程可以简化为如图2所示的模型:
在水平冰面上,运动员将冰壶甲推到A点放手,冰壶甲以速度v0从A点沿直线ABC滑行,之后与静止在B点的冰壶乙发生正碰.已知两冰壶的质量均为m,冰面与两冰壶间的动摩擦因数均为μ,AB=L,重力加速度为g,冰壶可视为质点.不计空气阻力.
(1)求冰壶甲滑行到B点时的速度大小v;
(2)若忽略两冰壶发生碰撞时的能量损失.请通过计算,分析说明碰后两冰壶最终停止的位置将如图3所示:
甲停在B点,乙停在B点右侧某点D.
(3)在实际情景中,两冰壶发生碰撞时有一定的能量损失.如果考虑了它们碰撞时的能量损失,请你在图4中画出甲、乙两冰壶碰后最终停止的合理位置.
情境2 与科学技术相关的情境问题
一、单项选择题
1.[2021·宁波适应性考试]中国自主研发的万米载人潜水器“奋斗者”号,于2020年11月10日8时12分在马里亚纳海沟深度10909m处成功坐底,并停留6h进行了一系列的深海探测科考活动.下列关于潜水器说法正确的是( )
A.下潜时经过的路程一定为10909m
B.下潜平均速度约为0.51m/s
C.“8时12分”指的是时间间隔
D.采集海底矿物时,不能视为质点
2.[2021·宁波适应性考试]2021年3月的两会上,“5G+北斗”成为社会各界高度关注的热词,其将成为智能时代最重要的基础设施之一.5G网络使用的无线电波通信频率是3.0GHz以上的超高频段和极高频段,比目前通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段的4G网络拥有更大的带宽和更快的传输速率,5G网络的传输速率是4G网络的50~100倍.关于5G网络使用的无线电波,下列说法正确的是( )
A.衍射的本领比4G更强
B.在真空中的传播速度比4G更快
C.会与真空中传播的4G信号发生干涉
D.相同时间传递的信息量比4G更大
3.[2021·宁波适应性考试]2020年12月17日凌晨1时59分,嫦娥五号月球采样返回器成功着陆于内蒙古四子王旗主着陆场,我国首次月球无人采样返回任务圆满完成.本次返回采用“半弹道跳跃式”再入返回技术,形象地说就是以“打水漂”方式两度进入大气层,其运动轨迹的示意图如图所示.下列说法正确的是( )
A.在减速下降阶段的E点返回器处于失重状态
B.在C点返回器受到的合力方向可能沿轨迹的切线方向
C.在A点返回器对大气层的作用力小于大气层对返回器的作用力
D.返回器在进入A点的机械能大于其最后进入大气层D点的机械能
4.[2021·山东临沂一模]2019年8月我国已经建成了新托卡马克(EAST)装置——中国环流器二号M装置(HL-2M),为“人造太阳”创造了条件,其等离子温度有望超过2亿摄氏度,将中国的聚变堆技术提升到了新的高度.设该热核实验反应前氘核(
H)的质量为m1,氚核(
H)的质量为m2,反应后氦核(
He)的质量为m3,中子(
n)的质量为m4.关于聚变的说法正确的是( )
A.核裂变比核聚变更为安全、清洁
B.由核反应过程质量守恒可知m1+m2=m3+m4
C.两个轻核结合成质量较大的核,比结合能较聚变前减小
D.HL-2M中发生的核反应方程式是
H+
H―→
He+
n
5.
[2021·武汉部分学校测试]为探讨磁场对脑部神经组织的影响及其在临床医学的应用,某小组查阅资料得知,“将金属线圈放置在头部上方几厘米处,给线圈通以历时约几毫秒的脉冲电流,电流流经线圈产生脉冲磁场,磁场穿过头颅在脑部特定区域产生感应电场及感应电流,进而对脑神经产生电刺激作用,其装置如图所示,”同学们讨论得出的下列结论正确的是( )
A.脉冲电流流经线圈,会产生脉冲磁场是电磁感应现象
B.脉冲磁场在线圈周围空间产生感应电场是电流的磁效应
C.若将脉冲电流改为恒定电流,可持续对脑神经产生电刺激作用
D.若脉冲电流最大强度不变,但缩短脉冲电流时间,则在脑部产生的感应电场及感应电流均增强
6.[2021·吉林长春一模]据报道,我国计划到2022年初步发射三颗“人造月亮”.“人造月亮”是一种携带大型空间反射镜的人造空间照明卫星,将部署在距离地球表面500km以内的轨道上运行,这三颗“人造月亮”工作起来将会为我国减少数亿元的夜晚照明电费开支,其亮度最大是月球亮度的8倍,可为城市提供夜间照明,这一计划将首先从成都开始,假设“人造月亮”绕地球做匀速圆周运动,其在轨道上运动时,下列说法正确的是( )
A.“人造月亮”的线速度大于第一宇宙速度
B.“人造月亮”绕地球运行的周期小于月球绕地球运行的周期
C.“人造月亮”的向心加速度大于地球表面的重力加速度
D.“人造月亮”绕地球运行的角速度小于月球绕地球运行的角速度
7.[2021·福建莆田质检]2020年5月,中国第一艘国产航空母舰“山东舰”在某海域执行训练任务,如图所示,假设某次在静止的舰上进行飞机起飞训练,质量为m=2×104kg的飞机在弹射系统作用下经过t1=0.2s以某一初速度进入甲板跑道,之后在甲板(假设甲板水平)上做匀加速直线运动,再经过t2=4.0s在跑道上运动s=120m后成功起飞,且飞机的起飞速度为v=50m/s,不计空气阻力,只考虑水平方向的速度.下列说法正确的是( )
A.飞机在弹射系统作用下获得的动量大小为1×105kg·m/s
B.弹射系统作用于飞机的平均作用力大小F为1×106N
C.飞机在甲板跑道上的加速度大小为12.5m/s2
D.弹射系统对飞机所做的功为2.5×105J
8.[2021·山东青岛一模]某实验小组要测量金属铝的逸出功,经讨论设计出如图所示实验装置,实验方法是:
把铝板平放在桌面上,刻度尺紧挨着铝板垂直桌面放置,灵敏度足够高的荧光板与铝板平行,并使整个装置处于垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中;让波长为λ的单色光持续照射铝板表面,将荧光板向下移动,发现荧光板与铝板距离为d时,荧光板上刚好出现辉光.已知普朗克常量为h,光在真空中传播速度为c,电子电荷量为e,质量为m.下列说法正确的是( )
A.金属铝的逸出功为
-
B.从铝板逸出的光电子最大初动能为
C.将荧光板继续向下移动,移动过程中荧光板上的辉光强度可能保持不变
D.将荧光板继续向下移动到某一位置,并增大入射光波长,板上的辉光强度一定增强
二、多项选择题
9.[2021·安徽皖江名校第三次联考]“天问一号”已于2020年7月23日在中国文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空,成功进入预定轨道.“天问一号”将完成“环绕”“着陆”“巡视”火星这三大任务.已知日地间距约为1.5亿公里,火星直径约为地球的一半,质量约为地球的11%.将火星和地球绕太阳的运动均视为圆周运动,两者每隔26.3个月相遇(相距最近)一次,不考虑火星和地球间的万有引力.下列说法正确的是( )
A.“天问一号”的发射速度必须大于第一宇宙速度,小于第二宇宙速度
B.火星表面的“重力加速度”大于地球表面的重力加速度
C.由上述材料和天文学常识可以估算出火星公转的周期
D.由上述材料和天文学常识可以估算出火星到太阳之间的距离
10.[2021·4月稽阳联考]如图所示,新安江水库发电站是我国最早自行设计建设的水电站,水库年径流量113亿立方米(1亿=1×108),年发电量为18.6亿千瓦时,上下游高度差约73m,里面装有九台水电机组,装机总容量(即九台机组一起工作时的功率)662.5兆瓦(1兆=1×106),只有在用电高峰期才会开启九台机组.设每户人家平均每月用电为200度,我们平时所说的一度电即为1千瓦时的电能,根据以上信息,以下分析正确的是( )
A.一度电的能量约为10立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能
B.新安江水力发电站可以为7.75×105户家庭供电
C.一年平均开启的发电机组约3台
D.水电站是将水的机械能转化为电能,该发电站的转化效率约为32%
情境3 与社会热点相关的情境问题
一、单项选择题
1.[2021·江苏泰州1月期末/高空抛物]高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”.如图所示,是一幅关于高空抛物的漫画,若画中被抛下的苹果质量为200g,从20m高的六楼由静止落下,不计空气阻力,苹果落地时与地面的作用时间为0.1s,取g=10m/s2,则( )
A.苹果落地时速度大小为1m/s
B.苹果落地时对地面的作用力为42N
C.苹果下落的过程中重力做功的平均功率为40W
D.苹果落地时对地面的作用力大于地面对苹果的作用力
2.[2021·吉林模拟]2022年北京冬奥会跳台滑雪比赛将在张家口举办滑雪跳台由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成,如图所示.跳台滑雪运动员在助滑路段获得高速后从起跳区水平飞出,不计空气阻力,起跳后的飞行路线可以看作是抛物线的一部分,用Δv、E、Ek、P表示运动员在空中运动的速度变化量、机械能、动能、重力的瞬时功率大小,用t表示运动员在空中的运动时间,下列图像中可能正确的是( )
3.[2021·广州联考]“低头族”在社会安全中面临越来越多的潜在风险,若司机也属于低头一族,出事概率则会剧增.若高速公路(可视为平直公路)同一车道上两小车的车速均为108km/h,车距为105m,前车由于车辆问题而紧急刹车,而后方车辆的司机由于低头看手机,4s后抬头才看到前车刹车,经过0.4s的反应时间后也紧急刹车,假设两车刹车时的加速度大小均为6m/s2,则下列说法正确的是( )
A.两车不会相撞,两车间的最小距离为12m
B.两车会相撞,相撞时前车车速为6m/s
C.两车会相撞,相撞时后车车速为18m/s
D.条件不足,不能判断两车是否相撞
二、多项选择题
4.疫情中某新建病房的供电系统可简化为如图所示的电路图,图中a、b所接的电源的内阻为r=1Ω,电动势E随时间的变化关系为E=325sin100πt(V);Ⅰ等效为病房中的照明电路,其等效电阻为22Ω;Ⅱ等效为病房中的紫外线消毒电路,其等效电阻为10.5Ω;Ⅲ等效为医护人员使用的生活区照明电路,其等效电阻为44Ω.下列说法正确的是( )
A.当S1、S2、S3都断开时,电压表读数为220V
B.当S1闭合,S2、S3都断开时,电流表读数为10A
C.当S2闭合,S1、S3都断开时,电压表读数为210V
D.当S1、S3都闭合,S2断开时,电流表读数为20A
三、非选择题
5.新型冠状病毒肺炎疫情发生后,全国人民踊跃捐款捐物.为了与时间赛跑,运送抗疫物资的某运输车以恒定功率P启动后以最大速度vm行驶.已知运输车总质量为m.
(1)求运输车速度为
vm时的加速度;
(2)假设运输车启动后经过时间t1,达到最大速度vm求时间t1内运输车行驶的距离;
(3)假设运输车启动后行驶距离s到达目的地,运输车刹车时所受合外力等于正常行驶时阻力的2倍,求运输车行驶的总时间.
专项练3 热点情境问题专练
情境1 与生产生活实际相关的情境问题
1.解析:
秋千下摆过程人从直立变为下蹲,可使重力势能减少量尽量大,转化得到的动能尽量多,上摆过程中人从下蹲变为直立,动能转化为势能,同时人自身内力做功增加了重力势能,这样秋千将越荡越高,A正确,B错误;整体过程中人的内力做功,系统机械能增大,C错误;秋千板以相同的速度经过最低点时,对应的角速度相等,人以下蹲状态通过最低点时重心较低,对应的运动轨迹半径较大,根据2FT-mg=mω2r可知,半径越大,绳的拉力越大,所以D错误.
答案:
A
2.解析:
根据安培定则可知,螺线管产生的磁场的方向向右,因为小火车是放在螺线管里面的.内部磁场方向自左向右,小火车左侧磁铁的N极被螺线管左侧磁极S吸引(参考小磁针),而小火车右侧磁铁N极要受到右侧N极的排斥力,方向沿螺线管内部磁感线方向,最终小火车两侧磁铁所受总合力向左;两块磁铁之间的相互作用力不能使小火车运动,故A错误;只将干电池的“+”“-”极左右对调,则螺线管产生的磁场的方向向左,结合A的分析可知,最终小火车两侧磁铁所受总合力向右,小火车将向右运动,故B正确;只改用旧的干电池,因为旧电池的内阻更大,则螺线管内的电流减小,产生的磁场减弱,“小火车”运动速度一定变小,故C错误;只增加两端磁铁数量,则小火车的质量也增大,所以“小火车”运动速度不一定变大,故D错误.
答案:
B
3.解析:
若走人工通道,则s1=2×
,若走ETC通道,则s2=2×
+v1Δt′,由题意知s1=s2,解得小车经过收费站时以速度v1行驶所用的时间Δt′=
,则与走人工通道相比,走ETC通道节省的时间为t=2×
+Δt-
=
+Δt,选项C正确.
答案:
C
4.解析:
从t=0到停下,汽车在湿滑路面的位移为x1=30×1m+
m=90m,平均速度为v1=
m/s=18m/s;在干燥路面的位移为x2=30×1m+
m=75m,平均速度为v2=
m/s=18.75m/s,则从t=0到停下,汽车在湿滑路面的行驶距离比在干燥路面的行驶距离多15m,且v2>v1,故A错误,C正确;从t=1s到停下,汽车在湿滑路面的平均速度v′1=
m/s=15m/s;在干燥路面的平均速度v′2=
m/s=15m/s,故B错误;从t=1s到停下,汽车在湿滑路面的加速度大小a1=
m/s2=7.5m/s2;在干燥路面的加速度大小a2=
m/s2=10m/s2,汽车在湿滑路面的加速度是在干燥路面的加速度的0.75,故D正确.
答案:
CD
5.解析:
根据题图(b)得到原线圈电压的最大值为50V,加在变压器原线圈上正弦交流电压的有效值为U=
=25
V,电压表的示数为U=25
V,A错误,C正确;根据题图(b)得到原线圈电流周期为0.02s,转速n=
=50转/秒,某交流发电机要产生与图(b)相同频率的交变电流,其线圈在磁场中的转速为50转/秒,B错误;副线圈的瞬时电压大于5000V时两点火针间产生火花放电,根据
=
,且U1=50V,U2>5000V,得到实现点火的条件是:
变压器原、副线圈的匝数n1、n2需满足n2>100n1,D正确.
答案:
CD
6.解析:
(1)由速度—位移关系有v
-v
=-2a1x
代入数据解得x=100m>76m
所以A会撞上B车
若A车前方无B车,由v0=a1t0可得A车从刹车到停止所用的时间t0=10s
由x0=v0t1-
a1t
解得t1=(10-2
)s,t′1=(10+2
)s(因为t′1>10s,故舍去)
故时间为(10-2
)s
(2)假设A车恰能追上B车,则刚追上时两车速度相等,即v0-a1(t+Δt)=a2t
由位移关系xA=x0+xB可知
v0(t+Δt)-
a1(t+Δt)2=x0+
a2t2
解得a2=1.2m/s2
要使A、B不相撞,1.2m/s2为B车的最小加速度.
答案:
(1)能 (10-2
)s
(2)1.2m/s2
7.解析:
(1)以冰壶甲为研究对象,从A点到B点,根据动能定理得:
-μmgL=
mv2-
mv
解得:
v=
(2)以甲、乙两冰壶为研究对象,设碰后瞬间它们的速度分别为v甲和v乙,取向右为正方向
根据动量守恒定律得:
mv=mv甲+mv乙
根据能量守恒定律得:
mv2=
mv
+
mv
联立解得:
v甲=0,v乙=v
即碰后甲停在B点,乙以速度v向右做匀减速直线运动,最后停在D点.
(3)两冰壶发生碰撞时有一定的能量损失,甲、乙两冰壶碰后最终停止的合理位置如图所示,甲、乙停在BD之间,甲在乙左侧.
答案:
(1)
(2)见解析 (3)见解析
情境2 与科学技术相关的情境问题
1.答案:
D
2.答案:
D
3.答案:
D
4.解析:
核聚变的最终产物氦气无污染,而核裂变会产生固体核废料,因此核聚变更加清洁和安全,故A错误;由于这个核反应有质量亏损,反应前核子的质量和大于反应后核子的质量和,但反应前后质量数守恒,故B错误;比结合能越大原子核越稳定,氘核(
H)和氚核(
H)结合成氦核(
He),会出现质量亏损,放出大量的能量,氦核(
He)比氘核(
H)和氚核(
H)都要稳定,所以氦核(
He)的比结合能要比氘核(
H)和氚核(
H)的比结合能都大,故C错误;根据质量数守恒和电荷数守恒可知,HL-2M中发生的核反应方程式是
H+
H―→
He+
n,故D正确.
答案:
D
5.解析:
脉冲电流流经线圈,产生脉冲磁场,属于电流产生磁场,是电流的磁效应,不是电磁感应现象,选项A错误;脉冲磁场在线圈周围空间产生感应电场是变化的磁场产生电场,不是电流的磁效应,选项B错误;若将脉冲电流改为恒定电流,只能产生恒定磁场,不能在线圈周围空间产生感应电场,不能对脑神经产生电刺激作用,选项C错误;若脉冲电流最大强度不变,但是缩短脉冲电流时间,则电流变化率增大,流经线圈产生的磁场的变化率增大,导致在线圈周围空间产生的感应电场及感应电流均增强,则在脑部产生的感应电场及感应电流也均增强,选项D正确.
答案:
D
6.解析:
由于“人造月亮”将部署在距离地球表面500km以内的轨道上运行,其线速度一定小于第一宇宙速度,选项A错误;由于“人造月亮”将部署在距离地球表面500km以内的轨道上运行,远小于月球绕地球运动的轨道半径,由开普勒第三定律可知,“人造月亮”绕地球运行的周期小于月球绕地球运行的周期,选项B正确;由万有引力定律和牛顿第二定律有,G
=ma、G
=mg,可知“人造月亮”的向心加速度a小于地球表面的重力加速度g,选项C错误;根据
=mω2r可得ω=
,由于“人造月亮”绕地球做圆周运动的轨道半径小于月球绕地球运行的轨道半径,所以“人造月亮”绕地球运行的角速度大于月球绕地球运行的角速度,选项D错误.
答案:
B
7.解析:
设飞机在弹射系统作用下获得的初速度为v0,则
t2=s,解得v0=10m/s,则飞机在弹射系统作用下获得的动量大小为p0=mv0=2×105kg·m/s,选项A错误;根据动量定理可知Ft1=p0,解得F=1×106N,选项B正确;飞机在甲板跑道上的加速度大小为a=
=
m/s2=10m/s2,选项C错误;弹射系统对飞机所做的功为W=
mv
=1.0×106J,选项D错误.
答案:
B
8.解析:
从铝板中逸出的具有最大初动能的光电子在磁场中做圆周运动的直径为d,则有evmB=m
,解得最大初动能Ek=
mv
=
,金属铝的逸出功为W=hν-Ek=
-
,A正确,B错误;将荧光板继续向下移动,则达到荧光板的光电子会增加,则移动过程中荧光板上的辉光强度要增加,C错误;增大入射光波长,则光电子最大初动能减小,则光电子在磁场中运动的最大半径减小,则达到板上的光电子数减小,则板上的辉光强度不一定增强,D错误.
答案:
A
9.解析:
“天问一号”的发射速度必须等于或大于第二宇宙速度,小于第三宇宙速度,选项A错误;由g=
和题给条件可知火星表面的“重力加速度”小于地球表面的重力加速度,选项B错误;利用绕同一中心天体运行的行星的追及相遇规律可求得公转周期分别为T1、T2的两行星两次相遇的时间间隔t=
,结合材料可以求出火星公转周期,再利用开普勒第三定律可求出火星到太阳之间的
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