2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 真題匯編 B單元 力與物體的平衡.doc
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2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 真題匯編 B單元 力與物體的平衡 1.B1[xx江蘇卷] 一輕質(zhì)彈簧原長為8 cm,在4 N的拉力作用下伸長了2 cm,彈簧未超出彈性限度,則該彈簧的勁度系數(shù)為( ) A.40 m/N B.40 N/m C.200 m/N D.200 N/m 1.D [解析] 根據(jù)胡克定律F=kx得k===2 N/cm=200 N/m.這里的2 cm就是彈簧的形變量x,與原長無關(guān). B2 摩擦力 9.B2 [xx江蘇卷] 如圖1所示,一只貓在桌邊猛地將桌布從魚缸下拉出,魚缸最終沒有滑出桌面.若魚缸、桌布、桌面兩兩之間的動摩擦因數(shù)均相等,則在上述過程中( ) 圖1 A.桌布對魚缸摩擦力的方向向左 B.魚缸在桌布上的滑動時間和在桌面上的相等 C.若貓增大拉力,魚缸受到的摩擦力將增大 D.若貓減小拉力,魚缸有可能滑出桌面 9.BD [解析] 當(dāng)桌布被拉出時,魚缸由靜止到向右運動,但它相對于桌布來說,仍向左運動,由于滑動摩擦力的方向與相對運動方向相反,因此桌布對魚缸的摩擦力的方向應(yīng)向右,選項A錯誤;因為魚缸、桌布、桌面兩兩之間的動摩擦因數(shù)均相等,魚缸受到桌布向右的摩擦力與它受到桌面向左的摩擦力大小相等,所以魚缸向右加速的加速度大小與向右減速的加速度大小相等,方向相反,魚缸的初速度為零,末速度也為零,根據(jù)對稱性可知,魚缸做加速運動的時間與做減速運動的時間相等,選項B正確;若貓增大拉力,桌布的加速度更大,但是由于魚缸與桌布間的壓力不變,動摩擦因數(shù)也不變,故摩擦力也不變,選項C錯誤;若貓減小拉力,桌布的加速度減小,魚缸在桌布上的運動時間變長,而魚缸向右的加速度不變,由x=at2知,魚缸相對于桌面的位移變大,桌布被拉出后魚缸在桌面上的位移也變大,魚缸就有可能滑出桌面,選項D正確. B3 力的合成與分解 B4 受力分析 物體的平衡 19.B4[xx全國卷Ⅰ] 如圖1,一光滑的輕滑輪用細繩OO′懸掛于O點;另一細繩跨過滑輪,其一端懸掛物塊a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b.外力F向右上方拉b,整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài).若F方向不變,大小在一定范圍內(nèi)變化,物塊b仍始終保持靜止,則( ) 圖1 A.繩OO′的張力也在一定范圍內(nèi)變化 B.物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化 C.連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化 D.物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化 [解析] BD 對物塊a,由二力平衡,繩的拉力等于物塊a的重力,大小保持一定,輕滑輪兩端繩子拉力大小方向一定,對結(jié)點O′,由三力平衡可得繩OO′的張力一定,選項A、C錯誤;設(shè)F與水平方向的夾角為α,連接物塊b的繩子拉力T與水平方向夾角為β,對物塊b,由平衡條件,有Tsin β+Fsin α+N=mg和Tcos β-Fcos αf=0,物塊b所受到的支持力和物塊與桌面間的摩擦力隨F變化而變化,選項B、D正確. 14.B4[xx全國卷Ⅱ] 質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上.用水平向左的力F緩慢拉動繩的中點O,如圖1所示.用T表示繩OA段拉力的大小,在O點向左移動的過程中( ) 圖1 A.F逐漸變大,T逐漸變大 B.F逐漸變大,T逐漸變小 C.F逐漸變小,T逐漸變大 D.F逐漸變小,T逐漸變小 14.A [解析] 作出結(jié)點O的受力分析矢量圖(動態(tài)),可知F與T的變化情況如圖所示, 可得:F逐漸變大,T逐漸變大,故A正確. 17.B4[xx全國卷Ⅲ] 如圖1所示,兩個輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上:一細線穿過兩輕環(huán),其兩端各系一質(zhì)量為m的小球.在a和b之間的細線上懸掛一小物塊.平衡時,a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑.不計所有摩擦.小物塊的質(zhì)量為( ) 圖1 A. B.m C.m D.2m 17.C [解析] 對a受力分析如圖甲所示,其中虛線三角形為等邊三角形,由正交分解法可得Fsin α=mgsin 30,又知F=mg,故α=30;對小物塊的懸掛點受力分析如圖乙所示,由力的合成可得2Fcos(α+30)=Mg,故可得M=m,C正確. B5 實驗:探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 21.B5[xx浙江卷] 某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中,測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500 N/m.如圖1所示,用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究求合力的方法”實驗.在保持彈簧伸長1.00 cm不變的條件下: 圖17 (1)若彈簧秤a、b間夾角為90,彈簧秤a的讀數(shù)是________N(圖2中所示),則彈簧秤b的讀數(shù)可能為________N. (2)若彈簧秤a、b間夾角大于90,保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變,減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角,則彈簧秤a的讀數(shù)________、彈簧秤b的讀數(shù)________(填“變大”“變小”或“不變”). 21.[答案] (1)3.00~3.02 3.9~4.1(有效數(shù)不作要求) (2)變大 變大 [解析] (1)由圖可知彈簧秤a的讀數(shù)是F1=3.00 N;因合力為F=kx=5000.01 N=5 N,兩分力夾角為90,則另一個分力為F2==4.0 N. (2)若彈簧秤a、b間夾角大于90,保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變,減小彈簧秤b與彈簧OC夾角,根據(jù)力的平行四邊形法則可知,彈簧秤a的讀數(shù)變大,彈簧秤b的讀數(shù)變大. B6 實驗:驗證力的平行四邊形定則 B7 力與平衡問題綜合 11.B7 D2[xx天津卷] 如圖1所示,空間中存在著水平向右的勻強電場,電場強度大小E=5 N/C,同時存在著水平方向的勻強磁場,其方向與電場方向垂直,磁感應(yīng)強度大小B=0.5 T.有一帶正電的小球,質(zhì)量m=110-6 kg,電荷量q=210-6 C,正以速度v在圖示的豎直面內(nèi)做勻速直線運動,當(dāng)經(jīng)過P點時撤掉磁場(不考慮磁場消失引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象),g取10 m/s2.求: 圖1 (1)小球做勻速直線運動的速度v的大小和方向; (2)從撤掉磁場到小球再次穿過P點所在的這條電場線經(jīng)歷的時間t. [答案] (1)20 m/s 方向與電場E的方向之間的夾角為60斜向上 (2)3.5 s [解析] (1)小球勻速直線運動時受力如圖1所示,其所受的三個力在同一平面內(nèi),合力為零,有 qvB=?、? 圖1 代入數(shù)據(jù)解得v=20 m/s?、? 速度v的方向與電場E的方向之間的夾角θ滿足 tan θ= ③ 代入數(shù)據(jù)解得tan θ= θ=60 ④ (2)解法一: 撤去磁場,小球在重力與電場力的合力作用下做類平拋運動,設(shè)其加速度為a,有 a=?、? 設(shè)撤掉磁場后小球在初速度方向上的分位移為x,有 x=vt?、? 設(shè)小球在重力與電場力的合力方向上分位移為y,有 y=at2 ⑦ a與mg的夾角和v與E的夾角相同,均為θ,又 tan θ=?、? 聯(lián)立④⑤⑥⑦⑧式,代入數(shù)據(jù)解得 t=2 s=3.5 s?、? 解法二: 撤去磁場后,由于電場力垂直于豎直方向,它對豎直方向的分運動沒有影響,以P點為坐標原點,豎直向上為正方向,小球在豎直方向上做勻減速運動,其初速度為vy=vsin θ?、? 若使小球再次穿過P點所在的電場線,僅需小球的豎直方向上分位移為零,則有 vyt-gt2=0 ⑥ 聯(lián)立⑤⑥式,代入數(shù)據(jù)解得t=2 s=3.5 s 12.B7 J2 K1[xx天津卷] 電磁緩速器是應(yīng)用于車輛上以提高運行安全性的輔助制動裝置,其工作原理是利用電磁阻尼作用減緩車輛的速度.電磁阻尼作用可以借助如下模型討論:如圖1所示,將形狀相同的兩根平行且足夠長的鋁條固定在光滑斜面上,斜面與水平方向夾角為θ.一質(zhì)量為m的條形磁鐵滑入兩鋁條間,恰好勻速穿過,穿過時磁鐵兩端面與兩鋁條的間距始終保持恒定,其引起電磁感應(yīng)的效果與磁鐵不動、鋁條相對磁鐵運動相同.磁鐵端面是邊長為d的正方形,由于磁鐵距離鋁條很近,磁鐵端面正對兩鋁條區(qū)域的磁場均可視為勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,鋁條的高度大于d,電阻率為ρ.為研究問題方便,鋁條中只考慮與磁鐵正對部分的電阻和磁場,其他部分電阻和磁場可忽略不計,假設(shè)磁鐵進入鋁條間以后,減少的機械能完全轉(zhuǎn)化為鋁條的內(nèi)能,重力加速度為g. 圖1 (1)求鋁條中與磁鐵正對部分的電流I; (2)若兩鋁條的寬度均為b,推導(dǎo)磁鐵勻速穿過鋁條間時速度v的表達式; (3)在其他條件不變的情況下,僅將兩鋁條更換為寬度b′>b的鋁條,磁鐵仍以速度v進入鋁條間,試簡要分析說明磁鐵在鋁條間運動時的加速度和速度如何變化. [答案] (1) (2) (3)略 [解析] (1)磁鐵在鋁條間運動時,兩根鋁條受到的安培力大小相等,均為F安,有 F安=IdB?、? 磁鐵受到沿斜面向上的作用力為F,其大小 F=2F安?、? 磁鐵勻速運動時受力平衡,則有 F-mgsin θ=0 ③ 聯(lián)立①②③式可得I= ?、? (2)磁鐵穿過鋁條時,在鋁條中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E,有 E=Bdv?、? 鋁條與磁鐵正對部分的電阻為R,由電阻定律有 R=ρ?、? 由歐姆定律有 I=?、? 聯(lián)立④⑤⑥⑦式可得v=?、? (3)磁鐵以速度v進入鋁條間,恰好做勻速運動時,磁鐵受到沿斜面向上的作用力F,聯(lián)立①②⑤⑥⑦式可得F=?、? 當(dāng)鋁條的寬度b′>b時,磁鐵以速度v進入鋁條間時,磁鐵受到的作用力變?yōu)镕′,有 F′=?、? 可見F′>F=mgsin θ,磁鐵所受到的合力方向沿斜面向上,獲得與運動方向相反的加速度,磁鐵將減速下滑,此時加速度最大.之后,隨著運動速度減小,F(xiàn)′也隨著減小,磁鐵所受的合力也減小,由于磁鐵加速度與所受到的合力成正比,磁鐵的加速度逐漸減?。C上所述,磁鐵做加速度逐漸減小的減速運動,直到F′=mgsin θ時,磁鐵重新達到平衡狀態(tài),將再次以較小的速度勻速下滑. 14.B7、D1、E3如圖1所示,傾角為α的斜面A被固定在水平面上,細線的一端固定于墻面,另一端跨過斜面頂端的小滑輪與物塊B相連,B靜止在斜面上.滑輪左側(cè)的細線水平,右側(cè)的細線與斜面平行.A、B的質(zhì)量均為m.撤去固定A的裝置后,A、B均做直線運動.不計一切摩擦,重力加速度為g.求: 圖1 (1)A固定不動時,A對B支持力的大小N; (2)A滑動的位移為x時,B的位移大小s; (3)A滑動的位移為x時的速度大小vA. 14.[答案] (1)mgcos α (2) (3) [解析] (1)支持力的大小N=mgcos α (2)根據(jù)幾何關(guān)系sx=x(1-cos α),sy=xsin α 且s= 解得s=x (3)B的下降高度sy=xsin α 根據(jù)機械能守恒定律mgsy=mv+mv 根據(jù)速度的定義得vA=,vB= 則vB=vA 解得vA= 2.B7[xx海南卷] 如圖1所示,在水平桌面上放置一斜面體P,兩長方體物塊a和b疊放在P的斜面上,整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài).若將a和b、b與P、P與桌面之間摩擦力的大小分別用f1、f2和f3表示.則( ) 圖1 A.f1=0,f2≠0,f3≠0 B.f1≠0,f2=0,f3=0 C.f1≠0,f2≠0,f3=0 D.f1≠0,f2≠0,f3≠0 2.C [解析] 取a為研究對象,a有沿b的表面下滑的運動趨勢,故f1≠0;取a、b整體為研究對象,a、b整體有沿斜面下滑的運動趨勢,故f2≠0;取a、b、P整體為研究對象,a、b、P整體相對地面沒有運動趨勢,故f3=0,C正確. 15.B7[xx上海卷] 如圖1所示,始終豎直向上的力F作用在三角板A端,使其繞B點在豎直平面內(nèi)緩慢地沿順時針方向轉(zhuǎn)動一小角度,力F對B點的力矩為M,則轉(zhuǎn)動過程中( ) 圖1 A.M減小,F(xiàn)增大 B.M減小,F(xiàn)減小 C.M增大,F(xiàn)增大 D.M增大,F(xiàn)減小 15.A [解析] F的力矩等于重力的力矩,而重力的力臂越來越短,所以力F對B點的力矩M減?。晦D(zhuǎn)過小角度α后,重力的力臂和力F的力臂都減小,但力F的力臂減小得更快,因此,力F要增大,A正確. 2.[xx湖南師范大學(xué)附中月考] 如圖K42所示,水平桌面上平放有一堆卡片,每一張卡片的質(zhì)量均為m.用手指以豎直向下的力壓第1張卡片,并以一定速度向右移動手指,確保第1張卡片與第2張卡片之間有相對滑動.設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等,手指與第1張卡片之間的動摩擦因數(shù)為μ1,卡片之間、卡片與桌面之間的動摩擦因數(shù)均為μ2,且有μ1>μ2,則下列說法正確的是( ) 圖K42 A.任意兩張卡片之間均可能發(fā)生相對滑動 B.上一張卡片受到下一張卡片的摩擦力一定向左 C.第1張卡片受到手指的摩擦力向左 D.最下面那張卡片受到水平桌面的摩擦力向右 2.B [解析] 對第2張卡片分析,它對第3張卡片的壓力等于上面兩張卡片的重力及手指的壓力的和,最大靜摩擦力fm=μ2(2mg+F),而其受到第1張卡片的滑動摩擦力為f=μ2(mg+F)<fm,則第2張卡片與第3張卡片之間不發(fā)生相對滑動,同理,第3張到第54張卡片也不發(fā)生相對滑動,故A錯誤;根據(jù)題意,因上一張卡片相對下一張卡片要向右滑動或有向右滑動的趨勢,故上一張卡片受到下一張卡片的摩擦力一定向左,B正確;第1張卡片相對于手指的運動趨勢方向與手指的運動方向相反,則其受到手指的靜摩擦力與手指的運動方向相同,即受到手指的摩擦力向右,C錯誤;對53張卡片(除第1張卡片外)研究,其處于靜止狀態(tài),水平方向受到第1張卡片的滑動摩擦力,方向與手指的運動方向相同,則根據(jù)平衡條件可知:第54張卡片受到桌面的摩擦力方向與手指的運動方向相反,即水平向左,D錯誤. 6.[xx山東日照一中期末考試] 如圖K46所示,物塊a、b的質(zhì)量分別為2m、m,水平地面和豎直墻面均光滑,在水平推力F作用下,兩物塊均處于靜止狀態(tài),則( ) 圖K46 A.物塊b受四個力作用 B.物塊b受到的摩擦力大小等于2mg C.物塊b對地面的壓力大小等于mg D.物塊a受到物塊b的作用力水平向右 6.B [解析] 對a分析,a受到豎直向下的重力,墻壁給的支持力,b給的彈力,要想保持靜止,必須在豎直方向上受到b給的向上的靜摩擦力,故fba=Ga=2mg,B正確;對b分析,b受到豎直向下的重力,地面給的豎直向上的支持力,a給的豎直向下的靜摩擦力,a給的水平向左的彈力,以及推力F,共5個力作用,在豎直方向上有Gb+fab=N,故N=3mg,即物塊b對地面的壓力大小等于3mg,A、C錯誤;物塊a受到物塊b的水平方向上的彈力和豎直方向上的摩擦力,合力方向不是水平向右,D錯誤. 2.[xx大連二十四中期中考試] 如圖K52所示,小方塊代表一些質(zhì)量相同的鉤碼,圖甲中O為輕繩之間連接的結(jié)點,圖乙中光滑的輕質(zhì)小滑輪跨在輕繩上懸掛鉤碼,兩裝置處于靜止狀態(tài),現(xiàn)將圖甲中右側(cè)滑輪的端點B沿虛線稍稍上移一些,圖乙中的端點B沿虛線稍稍上移一些,圖乙中的繩長不變,則關(guān)于θ角和OB繩的張力F的變化,下列說法正確的是( ) 圖K52 A.甲、乙圖中的θ角均增大,F(xiàn)均不變 B.甲、乙圖中的θ角均不變,F(xiàn)均不變 C.甲圖中θ角增大、乙圖中θ角不變,張力F均不變 D.甲圖中θ角減小、F不變,乙圖中θ角增大,F(xiàn)減小 2.B [解析] 圖甲中,根據(jù)鉤碼個數(shù)可知,O點所受的三個力正好構(gòu)成直角三角形,若端點B沿虛線稍稍上移一些,三力大小不變,根據(jù)力的合成法則可知,夾角θ不變.圖乙中,因滑輪光滑,且繩子中的張力相等,則繩OA、OB的力總是相等的,因此合力平分OA、OB繩的夾角,即使稍上移,繩子張力大小仍不變,根據(jù)力的合成法則,可知,θ角不變.故B正確,A、C、D錯誤. 7.[xx江蘇四市期末聯(lián)考] 如圖K57所示,置于地面的矩形框架中用兩細繩拴住質(zhì)量為m的小球,繩B水平.設(shè)繩A、B對球的拉力大小分別為F1 、F2,它們的合力大小為F.現(xiàn)將框架在豎直平面內(nèi)繞左下端緩慢旋轉(zhuǎn)90,在此過程中( ) 圖K57 A.F1先增大后減小 B.F2先增大后減小 C.F先增大后減小 D.F先減小后增大 7.B [解析] 小球處于靜止狀態(tài),受力平衡,兩繩的拉力的合力與重力大小相等,方向相反,則F不變,根據(jù)平行四邊形定則可知,將框架在豎直平面內(nèi)繞左下端緩慢旋轉(zhuǎn)90的過程中,F(xiàn)1逐漸減小,F(xiàn)2先增大后減小,當(dāng)繩A處于水平方向時,F(xiàn)2最大,故B正確. 8.[xx廈門二模] 質(zhì)量為M、長為L的桿水平放置,桿兩端A、B系著長為3L的不可伸長且光滑的柔軟輕繩,繩上套著一質(zhì)量為m的小鐵環(huán).已知重力加速度為g,不計空氣影響. (1)現(xiàn)讓桿和環(huán)均靜止懸掛在空中,如圖K58甲所示,求繩中拉力的大??; (2)若桿與環(huán)保持相對靜止,在空中沿AB方向水平向右做勻加速直線運動,此時環(huán)恰好懸于A端的正下方,如圖乙所示. ①求此狀態(tài)下桿的加速度大小a; ②為保持這種狀態(tài)需在桿上施加一個多大的外力,方向如何? 圖K58 8.(1)mg (2)①g?、?M+m)g,與水平方向夾角為60 [解析] (1)如圖1,設(shè)平衡時,繩中拉力為T,有2Tcos θ-mg=0① 由圖知cos θ=② 由①②式解得T=mg③ 圖1 (2)①此時,對小鐵環(huán)受力分析如圖2,有 T′sin θ′=ma④ T′+T′cos θ′-mg=0⑤ 由圖知θ′=60,代入④⑤式解得 a=g⑥ 圖2 ②如圖3,設(shè)外力F與水平方向成α角,將桿和小鐵環(huán)當(dāng)成一個整體,有Fcos α=(M+m)α⑦ Fsin α-(M+m)g=0⑧ 由⑥⑦⑧式解得F=(M+m)g tan α=或(α=60) 圖3 3.[xx江西撫州臨川一中期中考試] 如圖K63所示,開口向下的“┍┑”形框架兩側(cè)豎直桿光滑固定,上面水平橫桿中點固定一定滑輪,兩側(cè)桿上套著的兩滑塊用輕繩繞過定滑輪相連,并處于靜止狀態(tài),此時連接滑塊A的繩與水平方向夾角為θ,連接滑塊B的繩與水平方向的夾角為2θ,則A、B兩滑塊的質(zhì)量之比為( ) 圖K63 A.1∶2cos θ B.2cos θ∶1 C.2sin θ∶1 D.1∶2sin θ 3.A [解析] 設(shè)繩的拉力為F,對兩個滑塊分別受力分析,如圖所示,根據(jù)力的平衡條件可知:mAg=Fsin θ,mBg=Fsin 2θ,因此==,A項正確. 5.[xx高考信息交流模擬試卷] 如圖K65所示,豎直墻上連有細線AB,輕彈簧的一端與B相連,另一端固定在墻上的C點,現(xiàn)有一水平繩BD與彈簧拴接在B點,現(xiàn)給BD一水平向左的拉力F,使彈簧處于伸長狀態(tài),且AB和CB與墻的夾角均為45.若保持B點不動,將BD繩繞B點緩慢向上轉(zhuǎn)動,則在轉(zhuǎn)動過程中BD繩的拉力F變化情況是( ) 圖K65 A.變大 B.變小 C.先變大后變小 D.先變小后變大 5.B [解析] 要保持B點的位置不變,BD向上轉(zhuǎn)動的角度最大為45,由于B點的位置不變,因此彈簧的彈力不變,即F1不變,由圖可知,AB繩的拉力F2在減小,BD繩的拉力F也在減小,B正確. 1.[xx重慶巴蜀中學(xué)第三次月考] 圖K411為“測量彈簧勁度系數(shù)”的實驗裝置圖,彈簧的上端固定在鐵架臺上,下端裝有指針及掛鉤,指針恰好指向一把豎直立起的毫米刻度尺.現(xiàn)在測得在掛鉤上掛上一定數(shù)量鉤碼時指針在刻度尺上的讀數(shù)如下表: 鉤碼數(shù)n 0 1 2 3 4 5 刻度尺讀數(shù)xn(cm) 2.62 4.17 5.70 7.22 8.84 10.64 Δxn=xn-xn-1(cm) 0 1.55 1.53 1.52 1.62 1.80 已知所有鉤碼的質(zhì)量可認為相同且為m=50 g,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8 m/s2.請回答下列問題: (1)Δx4、Δx5與Δx1、Δx2、Δx3有很大區(qū)別的可能原因是:____________; (2)小劉同學(xué)通過k(x2-x0)=2mg,k(x3-x1)=2mg得:勁度系數(shù)公式:k=,請根據(jù)小劉同學(xué)的方法計算出彈簧的勁度系數(shù)k=________ N/m.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 1.(1)超出彈性限度 (2)32 [解析] (1)Δx1、Δx2、Δx3有可能符合胡克定律,而Δx4、Δx5不符合胡克定律,則說明彈簧已超過了彈性限度; (2)代入數(shù)據(jù)得k=32 N/m.- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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