中考物理倒计时专攻32种题型 32 热力电综合专题计算.docx
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中考物理倒计时专攻32种题型32热力电综合专题计算
题型32热、力、电综合专题计算
命题点一:
铭牌类
1.（2019·邵阳）某居民家安装了一台电热水器，其铭牌标示如下表所示。
加满20℃的水后加热至70℃，已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）,干木材的热值q＝1.2×107J/kg。
（1）水需要吸收多少热量?
（2）电热水器正常工作时至少需要多长时间？
（3）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为14%,需要多少干木材？
××型电热水器
额定加热功率
2400W
加热方式
电加热器
额定电压
220V
安全等级
防触电保护一类
温度设定范围
20℃～90℃
净重
20kg
容量
40L
整机外形尺寸
530mm×400mm×400mm
出厂日期
2019年5月15日
【解析】解：
（1）由ρ＝
可得水的质量:
m＝ρV＝1。
0×103kg/m3×40×10﹣3m3＝40kg，
20℃的水加热至70℃，则水吸收的热量:
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（70℃﹣20℃）＝8.4×106J,
（2）电热水器正常工作时至少需要消耗的电能：
W＝Q吸，
由P＝
可得，电热水器正常工作时至少需要的时间：
t＝
＝
＝
＝3500s；
（3）根据Q吸＝14%Q放可知,干木材完全燃烧放出的热量为:
Q放＝
＝
＝6×107J;
根据Q放＝mq可知,需要干木柴的质量为：
m′＝
＝
＝5kg.
答：
（1）水需要吸收8.4×106J热量；
（2）电热水器正常工作时至少需要3500s时间;
（3）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为14％，需要5kg干木材.
2。
（2018·六盘水）在实践活动中，小刚所在的兴趣小组对电热水壶进行了研究与计算。
（1）如图所示,电热水壶使用的都是三脚插头，中间较长的脚连接的是电热水壶的金属外壳，插入三孔插座后可将其与 相连，防止漏电时对人造成伤害。
壶底的加热盘烧水时是通过 的方式改变了水的内能。
（2）电热水壶的铭牌如下表所示，正常工作时通过电热水壶的电流是多少?
额定容量
2。
0L
额定电压
220V
额定功率
2000W
频率
50Hz
（3）为了测量电热水壶的加热效率，小刚在壶中加入额定容量的初温为15℃的水，在额定电压下将其加热到沸腾,用时7min。
已知烧水时气压为1个标准大气压，ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4。
2×103J/（kg•℃）,则该电热水壶的加热效率为多少?
（4）小刚发现电热水壶的电源线都比较短,上网查询后发现，按照国家规定的标准，电热水壶使用的电源线不能过长，横截面积不能过小。
请利用所学的物理知识进行解释。
【解析】解：
（1）电冰箱属于金属外壳用电器，因此与电冰箱外壳相连接的是地线，这样即使金属外壳带电,电流会通过地线导入大地，防止造成触电事故的发生.
烧水时水吸收热量，温度升高，是利用热传递的方式改变物体内能的；
（2）由铭牌可知，电水壶的额定功率为2000W，额定电压为220V，
由P＝UI得电水壶正常工作时的电流：
I＝
＝
≈9。
1A；
（3）由铭牌可知，电热水壶的最大容量V＝2。
0L＝2。
0×10﹣3m3，电热水壶内装满水，
则水的质量为m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2。
0×10﹣3m3＝2kg，
水需要吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4。
2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣15℃）＝7.14×105J;
（3）电水壶正常工作t＝7min＝420s,
由p＝
得电水壶正常工作7min消耗电能:
W＝Pt＝2000W×420s＝8。
4×105J；
该电热水壶的加热效率η＝
×100％＝
×100%＝85%。
（4）电热水壶等功率较大的用电器，工作时通过连接线的电流会较大;而如果电源连接线过长或横截面积过小，则连接线的电阻就会增大,由焦耳定律可知,在一定时间内电流通过连接线产生的热量就会增加，容易引起火灾等安全事故。
答：
（1）地线;热传递；
（2）正常工作时通过电热水壶的电流是9。
1A;
（3）该电热水壶的加热效率为85％；
（4）如果电源连接线过长或横截面积过小，则连接线的电阻就会增大,由焦耳定律可知，在一定时间内电流通过连接线产生的热量就会增加，容易引起火灾等安全事故.
3。
（2019·安顺）如图甲所示是一款加热杯，可以通过控制开关实现高、中、低三档加热，其简化电路图如图乙所示。
R1、R2、R3均为电热丝,已知R1＝176Ω加热杯的部分参数如表.求：
c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1。
0×103kg/m3]
（1）R2的阻值是多少？
（2）加热杯的低温档功率是多少?
（3）若不计热量损失，加热杯使用高温档加热，使1L水从12℃升高到100℃，需要多长时间?
额定电压
220V
高温档功率
1100W
中温档功率
440W
低温档功率
容量
1L
【解析】解：
（1）当S接高温档触点时，电路为R3的简单电路，
由P＝UI＝
可得，R3的阻值：
R3＝
＝
＝44Ω,
当S接中温档触点时,R2、R3串联，则此时电路中的总电阻:
R总＝
＝
＝110Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以，R2的阻值：
R2＝R总﹣R3＝110Ω﹣44Ω＝66Ω；
（2）当S接低温档触点时，R1、R3串联，则加热杯的低温档功率：
P低＝
＝
＝220W；
（3）满壶水的体积：
V＝1L＝1dm3＝1×10﹣3m3，
由ρ＝
可得，水的质量：
m＝ρV＝1。
0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4。
2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣12℃）＝3。
696×105J，
不计热量损失时，消耗的电能：
W＝Q吸＝3.696×105J，
由P＝
可得,需要的加热时间：
t′＝
＝
＝336s。
答:
（1）R2的阻值是66Ω；
（2）加热杯的低温档功率是220W；
（3）若不计热量损失,加热杯使用高温档加热，使1L水从12℃升高到100℃，需要336s。
命题点二：
多档位电器
4。
（2020·毕节模拟）图甲是两档空气炸锅，图乙是其内部简化电路，R1、R2均为发热体，将开关S分别置于1、2两位置时，空气炸锅处于不同的档位。
已知两档空气炸锅的高温档功率为900W，R2阻值为96。
8Ω。
求：
（1）发热体R1的阻值是多少？
（2）空气炸锅一次性可装入200克牛柳，若将这些牛柳从40℃加热到190℃,牛柳需要吸收多少热量？
【c牛柳＝3×103J/（kg•℃）】
（3）不计热量损失，用高温档将200g牛柳从40℃加热到190℃,需要多长时间？
【解析】解:
（1）由电路图可知，当S置于1位置时，R1、R2并联,
当S置于2位置时，只有电阻R2接入电路;
因为并联电路的电阻小于任何一个分电阻,即并联电阻小于R2，所以接1时为高温档，
因此由P＝
可知，当S置于1位置时,功率较大，即空气炸锅处于高温档；
当S置于2位置时，空气炸锅处于保温状态；
则R2的功率P2＝
＝
＝500W，
发热体R1的功率：
P1＝900W﹣500W＝400W；
由P＝
可知,R1＝
＝
＝121Ω。
（2）牛柳需要吸收的热量Q吸＝cm△t＝3×103J/（kg•℃）×0。
2kg×（190℃﹣40℃）＝9×104J；
（3）不计热量损失Q吸＝W＝9×104J；
由P＝
可得,用高温档牛柳从40℃加热到190℃，需要时间t＝
＝
＝100s。
答：
（1）发热体R1的阻值是121Ω。
（2）牛柳需要吸收9×104J热量；
（3）需要100s长时间。
5.（2019·温州）某电热砂锅的简化电路如图甲。
R1、R2为发热电阻，S为旋转型开关，a、b、c、d为触点,通过旋转开关S可实现“关”、“低档”、“高档”之间的转换，工作时先用高档加热锅内汤料到沸腾，再用低档持续加热食物，使食物“汤浓味鲜"。
（1）高档加热时,开关S应旋至触点 （选填“ab"、“bc”或“cd”）位置。
（2）某次烹饪一共用时6小时，电功率与加热时间的关系如图乙所示，则本次烹任共消耗多少电能?
（3）发热电阻R1和R2的阻值分别为多少？
（4）生活中，有时也会选择电压力锅烹饪，因为电压力锅煮熟相同质量的同种食物，通常比电热砂锅更省电。
请你从能量利用率的角度，结合所学知识对电压力锅能省电作出简要的解释。
【解析】解:
（1）由图1知,开关S接“ab”时电路断路为关；“bc”时两电阻串联，接“cd”时只有R1接入电路,R2短路，电源电压一定，由P＝
可知，接“bc”时电阻最大,为低档，接“cd”时电阻最小，为高档；
（2）某次烹饪一共用时6小时，电功率与加热时间的关系如图乙所示,高温档工作1h，低温档工作（6﹣1）＝5h，
本次烹任共消耗的电能：
W＝W1+W2＝P1t1+P2t2＝0。
44kW×1h+0。
1kW×5h＝0。
44kW•h+0。
5kW•h＝0.94kW•h；
（3）高档加热时,R1＝
＝
＝110Ω，
抵挡加热时,R1+R2＝
＝
＝484Ω，
R2的阻值：
R2＝484Ω﹣110Ω＝374Ω;
（4）电压力锅锅内气压大，所以水的沸点高，食物在高温下容易熟，可以减少用电时间。
故答案为:
（1）cd；
（2）本次烹任共消耗的电能0.94kW•h;（3）发热电阻R1和R2的阻值分别为110Ω、374；（4）电压力锅锅内气压大，所以水的沸点高，食物在高温下容易熟，可以减少用电时间。
命题点三:
敏感电阻类
6。
（2019•重庆）图甲的储水容器底有质量0.5kg，底面积100cm2的长方体浮桶,桶上端通过轻质弹簧与紧贴力敏电阻的轻质绝缘片A相连，距容器底0.4m处的侧壁有排水双控阀门。
控制电路如图乙所示，其电源电压U＝12V,R0＝10Ω,当电流表示数为0.6A,且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水.力敏电阻R与它所受压力F的对应关系如下表所示（弹簧均在弹性限度内）.求:
压力F/N
2
4
……
12
15
电阻R/Ω
110
70
……
16
10
（1）浮桶的重力是多少N？
（2）未加水时，力敏电阻所受压力为2N，电流表的示数是多少安？
（3）当容器内的水深达到多少米时，双控阀门才打开排水?
【解析】解：
（1）浮桶的重力：
G＝mg＝0.5kg×10N/kg＝5N。
（2）由表格数据知,力敏电阻所受压力为2N时，力敏电阻的阻值为110Ω，
电路的总电阻：
R总＝R0+R＝10Ω+110Ω＝120Ω，
电流表的示数：
I＝
＝
＝0.1A；
（3）当电流表示数为0.6A，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水，
此时电路中的总电阻:
R总′＝
＝
＝20Ω，
此时力敏电阻的阻值:
R′＝R总′﹣R0＝20Ω﹣10Ω＝10Ω，
由表格数据知，此时力敏电阻所受压力为15N，根据物体间力的作用是相互的，所以弹簧给浮桶向下的压力也是15N，
浮桶受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和压力,这三个力平衡,
则此时浮桶受到的浮力：
F浮＝G+F＝5N+15N＝20N,
浮桶排开水的体积：
V排＝
＝
＝2×10﹣3m3＝2000cm3，
则浮桶浸入水中的深度为：
h1＝
＝
＝20cm＝0.2m，
当电流表示数为0.6A，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水，
所以此时容器内水的深度:
h＝h1+h2＝0。
2m+0。
4m＝0.6m。
答:
（1）浮桶的重力为5N。
（2）未加水时，力敏电阻所受压力为2N，电流表的示数是0。
1A。
（3）当容器内的水深达到0.6米时,双控阀门才打开排水。
7。
（2019•玉林）某物理研究小组设计了一个压力报警装置，工作原理如图甲所示.OBA为水平杠杆,OA长100cm,O为支点,OB：
BA＝1：
4;已知报警器R0的阻值恒为10Ω，压力传感器R固定放置，压力传感器受到的压力F与R的阻值变化的关系如图乙所示。
当托盘空载时，闭合开关S,电压表的示数为1V：
当托盘所受的压力增大,电压表的示数达到2V时,报警器R0开始发出报警信号。
托盘、压杆和杠杆的质量均忽略不计，电压表的量程为0～3V。
求:
（1）电源电压;
（2）当报警器开始报警时，压力传感器受到的压力；
（3）当托盘受到的压力为120N时，报警器是否报警；
（4）当电路输出的电功率与电路在安全状态下输出的最大电功率的比值为5:
6时，托盘受到的压力。
【解析】解：
（1）当托盘空载时，电路中的电流
；
此时传感器的电阻为R＝30Ω,
则电源电压U＝I1（R0+R）＝0。
1A×（10Ω+30Ω）＝4V；
（2）当报警器开始报警时，电路中的电流
;
传感器的电阻
；
从图乙可知，此时传感器受到的压力为20N；
（3）根据杠杠的平衡条件F1L1＝F2L2，可知F托盘×OB＝F×OA；
由于OB：
OA＝1：
4，可得OB：
OA＝1:
5,
压力传感器受到的压力F'＝F’托盘×
＝120N×
＝24N，
由于报警时F＝20N，而此时F'＞F，因此报警器报警；
（4）要保证电路安全，
，P最大＝UI最大＝4V×0。
3A＝1。
2W；
由于P'’：
P最大＝5：
6,可得P''＝1W
此时,电路的输出功率
，则
;
由图乙可知当压力传感器R'’＝6Ω时，压力传感器受到的压力为F''＝30N；
由杠杠平衡条件可知,托盘受到的压力F'’托盘＝F'’×
.
答:
（1）电源电压为4V；
（2）当压力达到20N时，压力传感器开始报警；（3）会报警;（4）此时托盘的压力为150N.
8.（2019•郑州）我国从今年4月15日起，正式实施电动自行车新国标。
李强购置了一辆符合新国标的电动车,其整车质量为50kg,最高速度为25km/h。
g取10N/kg。
试问：
（1）对蓄电池充电时，电能转化为 能;行驶时，电动机提供动力，其工作原理是 。
（2）当蓄电池的电全部耗完后,若充电功率为100W，充满电需要5h，不计能量损失，则充满电后蓄电池储存的电能为多少？
（3）蓄电池充满电后,其储存电能的75％用于车克服阻力做功,当质量为70kg的李强在水平路面上骑着车，以最高速度匀速电动行驶时，所受阻力为总重的
，则车最多能行驶多少小时？
（4）新国标对电动车的整车质量、最高速度都进行了限制,这样做主要是为了防止车的 较大，以减小行车危险。
【解析】解：
（1）对电池充电时，消耗了电能,获得了化学能，是将电能转化为化学能。
电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。
（2）充满电需要的时间t＝5h＝1。
8×104s，
充满电后蓄电池储存的电能：
W电＝Pt＝100W×1。
8×104s＝1。
8×106J。
（3）由题意知,克服阻力做的功：
W＝ηW电＝75%×1。
8×106J＝1。
35×106J.
人和车的总重力:
G总＝（m车+m人）g＝（50kg+70kg）×10N/kg＝1200N，
电动车在水平路面行驶受的阻力：
f＝
G总＝
×1200N＝30N，
由W＝fs得，电动车行驶的路程：
s＝
＝
＝4。
5×104m＝45km，
由v＝
得，电动车最多能行驶的时间：
t＝
＝
＝1.8h。
（4）由于物体的质量越大,速度越大，具有的动能越大,因此，新国标对电动车的整车质量、最高速度进行限制，主要是为了防止车的动能较大,以减小行车危险。
故答案为：
（1）化学；通电线圈在磁场中受力转动；
（2）充满电后蓄电池储存的电能为1。
8×106J;
（3）车最多能行驶1.8小时；
（4）动能。
9.（2019•河南信阳）某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示,电源电压U恒为15V，定值电阻R0＝10Ω，R1为一竖直固定光滑金属棒，总长40cm，阻值为20Ω，其接入电路的阻值与对应棒长成正比。
弹簧上端固定，滑片P固定在弹簧下端且与R1接触良好，滑片及弹簧的阻值、重力均不计。
圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端，重80N，高60cm,底面积为100cm2.当水位处于最高位置A时，M刚好浸没在水中,此时滑片P恰在R1最上端；当水位降至最低位置B时，M的下表面刚好离开水面。
已知弹簧所受拉力F与其伸长量△L的关系如图乙所示。
闭合开关S，试问：
（1）当水位下降时,金属棒接入电路的长度 ,电压表示数 。
（两空均选填“增大”或“减小"）
（2）当水位处于位置A时,电压表的示数为多少？
（3）水位由位置A降至B这一过程，弹簧的长度增加了多少？
电压表的示数变化了多少？
（已知ρ水＝1.0×103kg/m3,g取10N/kg）
【解析】解:
（1）当水位下降时，M所受的浮力减小，弹簧的拉力增大，弹簧的伸长量增大,滑片P向下移动，金属棒接入电路的长度减小；
则R1接入电路的阻值减小，根据串联分压特点可知，R1两端的电压减小，即电压表示数减小。
（2）当水位处于位置A时,滑片P在R1最上端，此时R1＝20Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，电路的总电阻：
R＝R0+R1＝10Ω+20Ω＝30Ω，
电路中的电流:
I＝
＝
＝0。
5A，
由I＝
得，R1两端的电压：
U1＝IR1＝0。
5A×20Ω＝10V,即电压表示数为10V。
（3）当水位处于位置A时,M刚好浸没，排开水的体积：
V排＝V＝Sh＝100cm2×60cm＝6000cm3＝6×10﹣3m3，
则M受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣3m3＝60N；
则弹簧受到的拉力：
F1＝G﹣F浮＝80N﹣60N＝20N，
由图乙可知，当F1＝20N时,弹簧的伸长量△L1＝10cm;
当水位降至位置B时，M的下表面刚好离开水面，所受浮力为零,
则此时弹簧受到的拉力：
F2＝G＝80N，
由图乙可知，当F2＝80N时，弹簧的伸长量△L2＝40cm;
所以,水位由位置A降至B这一过程中，弹簧的长度增加量：
△L＝△L2﹣△L1＝40cm﹣10cm＝30cm.
当水位降至位置B时，R1接入电路的长度：
L＝L总﹣△L＝40cm﹣30cm＝10cm,
因为R1接入电路的阻值与对应的棒长成正比，即：
＝
，
所以，此时R1接入电路的阻值：
R1′＝
×R1＝
×20Ω＝5Ω，
此时电路中的电流：
I′＝
＝
＝1A，
由I＝
得，此时R1两端的电压:
U1′＝I′R1′＝1A×5Ω＝5V，即此时电压表示数为5V，
所以，电压表的示数变化量：
△U＝U1﹣U1′＝10V﹣5V＝5V。
故答案为:
（1）减小；减小；
（2）当水位处于位置A时，电压表的示数为10V;
（3）水位由位置A降至B这一过程,弹簧的长度增加了30cm;电压表的示数变化了5V。
命题点四电动机做功类
10．（2019•百色）某服务区水泵房每天需要将重为3×106N的水送到36m高的蓄水池里。
若用电动机带动一台效率为60％的水泵工作5h来完成蓄水工作.问：
（1）水泵对这些水做了多少功？
（2）带动水泵的电动机的功率至少为多大?
【解析】解：
（1）水泵对这些水做功：
W有用＝Gh＝3×106N×36m＝1.08×108J；
（2）由η＝
＝60%得消耗的电能（总功）
W总＝
＝
＝1。
8×108J,
电动机的功率：
P＝
＝
＝1×104W。
答：
（1）水泵对这些水做了1。
08×108J的功；
（2）带动水泵的电动机的功率至少为1×104W.
11．（2019•福建）“国之润，自疏浚始"。
新一代国之重器“天鲲号”绞吸挖泥船在河道清淤、湖泊疏浚、吹填造陆等方面发挥着重大作用。
（1）“天鲲号”以功率P1＝6600kW进行绞吸，同时以功率P2＝13400kW向远处输送岩石泥沙，工作时间t＝10min,共做功多少焦？
（2）“天鲲号”绞刀的工作原理与家用破壁机相似。
某破壁机的额定电压U＝220V，额定电流I＝10A．“天鲲号”绞刀以功率P1＝6600kW工作，相当于多少台这种破壁机正常工作消耗的总功率？
【解析】解：
（1）“天鲲号”工作时的总功率：
P＝P1+P2＝6600kW+13400kW＝20000kW＝2×l07W，
工作时间t＝10min,所做的总功：
W＝Pt＝2×l07W×10×60s＝1.2×l010J；
（2）每台破壁机的功率：
P0＝UI＝220V×l0A＝2200W,
“天鲲号”绞刀以功率P1＝6600kW工作，相当于破壁机正常工作的台数：
n＝
＝
＝3000（台）。
答：
（1）共做功1。
2×l010J；
（2）相当于3000台这种破壁机正常工作消耗的总功率。
12．（2019•哈尔滨）随着智能化的普及,机器人在人类的生活中扮演着重要的角色。
在图书管理领域机器人可以辅助或替代管理员整理图书，表中所列数据是某新型图书智能管理机器人工作的部分技术参数。
参数
工作电压/V
工作功率/W
最大负重/N
提升重物最大高度/m
数据
48
40
200
0.6
现在智能机器人以最大负重将图书匀速竖直提升至最大高度，用时5s。
则此次提升过程中：
（1）机器人提升图书速度是多少？
（2）机器人对书做功是多少？
（3）机器人的电动机工作电流是多少（结果保留两位小数）？
电动机做功是多少？
【解析】解:
（1）机器人提升图书速度：
v＝
＝
＝0.12m/s；
（2）机器人对书的作用力F＝G＝200N,
机器人对书做功：
W＝Fs＝200N×0.6m＝120J；
（3）由P＝UI得，机器人的电动机工作电流：
I＝
＝
≈0。
83A；
电动机做功:
W＝Pt＝40W×5s＝200J。
答：
（1）机器人提升图书速度是0.12m/s；
（2）机器人对书做功为120J；
（3）机器人的电动机工作电流是0.83A；电动机做功为200J。
命题点五电池放电类
13.（2020•曲靖模拟）新能源电动汽车逐渐在替代传统燃油汽车，电动汽车具有对环境污染小,可节约不可再生能源，效率高等优点。
下表是某品牌电动汽车的相关参数（能量密度指每千克电池所存储的能量）。
电池能量密度
电池质量
理论续航里程
200W•h/kg
300kg
400km
（1）电池中存储的是 化学 能,200W•h合多少焦？
（2）如果电能转化为机械能的效率为80％,那么该品牌汽车电动机产生的拉力是多少？
【解析】解:
（1）电池中存储时将电能转化为化学能,所以电池中存储的是化学能。
由W＝Pt可知，W＝200W•h＝200W×3600s＝7.2×105J。
（2）新能源电动汽车电池储存的总能量：
W总＝200W•h/kg×300kg＝6×104W•h＝2.16×108J，
由η＝
×100％得，转化的机械能：
W机＝ηW总＝80%×2.16×108J＝1。
728×108J；
由W＝Fs得，该品牌汽车电动机产生的拉力：
F＝
＝
＝432N。
答:
（1）化学；200W•h合7.2×105J；
（2）如果电能转化为机械能的效率为80％，那么该品牌汽车电动机产生的拉力是432N。
14.（2020·贵阳模拟）如图是常见的电动自行车和家用小轿车，电动自行车利用电动机提供动力轿车利用汽油机获得动力.（q汽油＝4。
6×107J/kg,ρ汽油＝0。
71×103kg/m3）。
请回答：
（1）小明骑电动自行车
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