2020年江蘇高考物理總復(fù)習(xí)講義:電流電阻電功電功率_第1頁(yè)
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1、宏觀循圖憶知形応條件一導(dǎo)體中有自由電荷,兩漏存在 持續(xù)堪壓定沐 7 斗、微觀表詁式*斤即和微觀易錯(cuò)判斷(1)由 R =半知,導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端電壓成正比,與流過導(dǎo)體的電流成反比。( (X)根據(jù) 1 =半,可知 I 與 q 成正比。( (X)(3) 由 尸RS 知,導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的電阻和橫截面積的乘積成正比,與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成反比。( (X)2(4) 公式 W = UIt 及 Q= I Rt 適用于任何電路。( (V)(5) 公式 W = URt= |2Rt 只適用于純電阻電路。( (V)縱觀物理學(xué)史(1)1826 年德國(guó)物理學(xué)家歐姆通過實(shí)驗(yàn)得出歐姆定律。(2)19 世紀(jì),焦耳和楞次先后各自獨(dú)

2、立發(fā)現(xiàn)電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng)的規(guī)律,即焦耳定律。第七章恒定電流電流_電阻_電功_電功率課前回顧*基礎(chǔ)連串黨觀提匱回帥舊知血屮央電路的基本概念電阻及 電阻定律歐姆定律電HI半一HI導(dǎo)體的材料*溫度有關(guān)表達(dá)式十適用也國(guó)一金屈和吐解砸簾液導(dǎo)電公式W=QU=l-/t電功車嚴(yán)早4了解耳定律一G住揀功率fF啞課堂提能*考點(diǎn)全通題點(diǎn)全練1 在示波管中,電子槍 2 s 內(nèi)發(fā)射 6X1013個(gè)電子,則示波管中電流大小約為()-613A.4.8X10 AB.3X10 A66C.9.6X10 AD.3X10 A解析:選 A 由題意知,2 s 內(nèi)發(fā)射的電荷量為 q= 1.6X1019X6X1013C = 9.6X1

3、06C,-6n96X10根據(jù)電流的定義式 l=t,得丨=2 A = 4.8X10 A, A 正確。2多選(20佃哈爾濱月考)一根粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線,兩端加電壓為U 時(shí),通過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為 I,導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v ;若導(dǎo)線均勻拉長(zhǎng),使其半徑變1為原來的 2,兩端電壓仍為U,則()()1A 通過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為;l41B. 通過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為 屆 I1C .自由電子定向移動(dòng)的平均速率為41D.自由電子定向移動(dòng)的平均速率為1v16解析:選 BC 將導(dǎo)線均勻拉長(zhǎng),使其半徑變?yōu)樵瓉淼?,橫截面積變?yōu)樵瓉淼?導(dǎo)線長(zhǎng)度要變?yōu)樵瓉淼?4 倍,金屬導(dǎo)線電阻率不變,由電阻定律R = 可知,導(dǎo)

4、線電阻變?yōu)樵璘1來的 16 倍;電壓 U 不變,由歐姆定律 1 =匚可知,電流變?yōu)樵瓉淼?三,故 A 錯(cuò)誤,B 正確。 R16電流 I 變?yōu)樵瓉淼?1,橫截面積變?yōu)樵瓉淼?4,單位體積中自由移動(dòng)的電子數(shù)n 不變,每個(gè)電子所帶的電荷量 e 不變,由電流的微觀表達(dá)式l = nevS 可知,電子定向移動(dòng)的速率變?yōu)? 原來的1故 C 正確,D 錯(cuò)誤。4題后悟通三個(gè)電流表達(dá)式的比較公式適用范圍字母含義公式含義定義式I=qt一切電路q 為時(shí)間 t 內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面 的電何量反映了 I 的大小, 但不能說 I % q, It突破點(diǎn)(一)電流的理解及其三個(gè)表達(dá)式的應(yīng)用自主悟諼案微觀式I = nqSv一切電路n

5、:導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電 荷數(shù)q:每個(gè)自由電荷的電荷量S:導(dǎo)體橫截面積v :電荷定向移動(dòng)速率從微觀上看 n、q、S、v 決定了 I 的大小決定式|=R金屬、電解液U:導(dǎo)體兩端的電壓R:導(dǎo)體本身的電阻I 由 U、R 決定,1IXU IXR突破點(diǎn)(二)電阻、電阻定律的理解與應(yīng)用1.電阻與電阻率的區(qū)別電阻反映了導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小,而電阻率則反映制作導(dǎo)體的材料導(dǎo)電性能 的好壞。導(dǎo)體的電阻大,電阻率不一定大,它的導(dǎo)電性能不一定差;導(dǎo)體的電阻率小,電阻 不一定小,即它對(duì)電流的阻礙作用不一定小。導(dǎo)體的電阻、電阻率均與溫度有關(guān)。2.電阻的決定式和定義式的比較公式?jīng)Q定式定義式lR=PSUR=7區(qū)別指明了電

6、阻的決定因素提供了一種測(cè)定電阻的方法,電阻 與 U和 I 無(wú)關(guān)適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和分布均勻的導(dǎo)電介質(zhì)適用于任何純電阻導(dǎo)體相同點(diǎn)都不能反映電阻的實(shí)質(zhì)(要用微觀理論解釋)典例侈選(2018 江蘇啟東模擬)一根粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線, 在其兩端加上電壓 Uo時(shí), 通過導(dǎo)線的電流為 Io,導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的平均速率為 v ,若將導(dǎo)線均勻拉長(zhǎng), 使它 的橫截面半徑變?yōu)樵瓉淼?2,再給它兩端加上電壓 2Uo,則()B. 通過導(dǎo)線的電流為乂16vC. 導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率為4vD .導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率為2A 通過導(dǎo)線的電流為L(zhǎng)o8思路點(diǎn)撥本題應(yīng)根據(jù)電阻定律 R=pS,結(jié)合歐姆定律

7、1 = R和電流的微觀表達(dá)式 1 = neSv 進(jìn)行分 析。1解析將金屬導(dǎo)線均勻拉長(zhǎng),因半徑變?yōu)樵瓉淼囊话耄瑒t橫截面積變?yōu)樵瓉淼男?,其長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉淼?4 倍,根據(jù)電阻定律 R = 分析可知,電阻變?yōu)樵瓉淼?6 倍,又電壓變?yōu)? 1nevS,其中n、e不變,電流變?yōu)樵瓉淼?1,橫截面積變?yōu)樵瓉淼?1 則自由電子定向移動(dòng)的平均速率變?yōu)?2, C 錯(cuò)誤,D 正確。答案AD方法規(guī)律導(dǎo)體變形后電阻的分析方法某一導(dǎo)體的形狀改變后,討論其電阻變化應(yīng)抓住以下三點(diǎn):(1) 導(dǎo)體的電阻率不變。(2) 導(dǎo)體的體積不變,由 V= IS 可知 I 與 S 成反比。在pI、S 都確定之后,應(yīng)用電阻定律R=pS 求解。集訓(xùn)

8、沖關(guān)1.多選關(guān)于導(dǎo)體的電阻,下列說法中正確的是( () )A .由 R =p可知,導(dǎo)體的電阻與長(zhǎng)度I、電阻率p成正比,與橫截面積 S 成反比SB.通過導(dǎo)體的電流越大,則導(dǎo)體的電阻越?。煌ㄟ^導(dǎo)體的電流為零時(shí),導(dǎo)體的電阻也為零C .將一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)線一分為二,則半根導(dǎo)線的電阻變?yōu)樵瓉淼亩种籇.電阻率大的導(dǎo)體,電阻一定很大解析:選 AC 根據(jù)電阻定律可知,導(dǎo)體的電阻與長(zhǎng)度I、電阻率p成正比,與導(dǎo)體的橫截面積 S 成反比,A 正確;導(dǎo)體的電阻只跟導(dǎo)體的幾何形狀和材料性質(zhì)有關(guān),跟導(dǎo)體中 是否有電流通過及電流的大小均無(wú)關(guān),B 錯(cuò)誤;將一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)線從中間一分為二,半根導(dǎo)線的橫截面積沒有變,導(dǎo)線的

9、電阻率也沒有變, 只是長(zhǎng)度變化了,根據(jù)公式 R=pS 計(jì)算可知,半根導(dǎo)線的電阻變?yōu)樵瓉淼亩种唬珻 正確;導(dǎo)體的電阻取決于導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和電阻率,結(jié)合公式R=社可知,電阻率大的導(dǎo)體,電阻不一定大,D 錯(cuò)誤。S2.多選 (2019 成都月考) )如圖所示,厚薄均勻的矩形金屬片,邊丁匸k2Uo,根據(jù)歐姆定律I = *可知,電流變?yōu)樨?,A 正確,R8B 錯(cuò)誤;根據(jù)電流的微觀表達(dá)式bA. ?.夕pIP長(zhǎng) ab= 2bc,當(dāng) A 與 B 之間接入的電壓為 Ui= 4 V 時(shí),電流為 1 A,若 C 與 D 間接入的電 壓為 U2= 8 V時(shí),下列說法正確的是()A.當(dāng) CD 間接入電壓為U2=

10、8 V 時(shí), 電阻為 iQB.當(dāng)當(dāng) CD 間接入電壓為U2= 8 V 時(shí),電阻為 4QC.當(dāng) CD 間接入電壓為U2= 8 V 時(shí), 電流為2 AD.當(dāng) CD 間接入電壓為U2= 8 V 時(shí), 電流為8 A解析:選 AD 設(shè) ab= 2bc= 2x,厚度為 y,則當(dāng) A 與 B 之間接入的電壓為 Ui= 4 V 時(shí),I 2xU14電阻 Ri=ps =py,此時(shí)的電阻 Ri=iQ=4 吐若 C 與 D 間接入的電壓為 U2= 8 V 時(shí),x iU28R2=p =;Ri= 1 Q,電流丨2=-= A = 8 A,故 A、D 正確,B、C 錯(cuò)誤。2xy 4R2i突破點(diǎn)(三)伏安特性曲線的理解及應(yīng)用i

11、.定義:用縱坐標(biāo)表示電流 I、橫坐標(biāo)表示電壓 U,畫出的 I-U 圖像。2.圖線的意義由于導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同,所以不同的導(dǎo)體有不同的伏安特性曲線。伏安特性曲線上每一點(diǎn)的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值,對(duì)應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻。3應(yīng)用:I-U 圖像中圖線上某點(diǎn)與 0 點(diǎn)連線的斜率表示電阻的倒數(shù),斜率越大,電阻越小。4.兩類圖線線性元件的伏安特性曲線(圖甲中 a、b)是過原點(diǎn)的直線,表明它的電阻是不變的。(2)非線性元件的伏安特性曲線(圖乙中 c、d)是曲線,表明它的電阻是變化的。典例侈選 如圖所示是電阻由此得出()A 歐姆定律適用于該元件B.電阻 R = 0.5QC 因 I-U 圖像的斜率表示電阻的倒數(shù),

12、故iRtanaD .在 R 兩端加上 6.0 V 的電壓時(shí),每秒通過電阻橫截面的電荷量是 3.0 C思路點(diǎn)撥電阻 R 的 I-U 圖像斜率的倒數(shù)等于電阻R,由數(shù)學(xué)知識(shí)分析電流與電壓的關(guān)系。對(duì)于R 的 I-U 圖像,圖中電阻 R,運(yùn)用斜率求解,但不能根據(jù)直線傾角的正切的倒數(shù)求解。由圖讀出電壓為時(shí)的電流,由 q= It 求解每秒內(nèi)通過電阻的電荷量。解析根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知,通過電阻的電流與兩端電壓成正比,歐姆定律適用,故A正確;根據(jù)電阻的定義式 R=U,得 R=10Q= 2 愆故 B 錯(cuò)誤;由于 I-U 圖像中橫縱坐標(biāo)I5的標(biāo)度不同,故不能直接根據(jù)圖像與橫軸的夾角求電阻,故C 錯(cuò)誤;由題圖知,當(dāng) U

13、= 6V時(shí),1 = 3 A,則每秒通過電阻橫截面的電荷量是q= It = 3X1 C = 3.0 C,故 D 正確。答案AD易錯(cuò)提醒(1)伏安特性曲線中,導(dǎo)體電阻等于線上點(diǎn)與原點(diǎn)連線斜率的倒數(shù),而不等于該點(diǎn)切線 斜率的倒數(shù)。(2)無(wú)論線性元件還是非線性元件,只要是純電阻元件,電阻都可由R=學(xué)計(jì)算。集訓(xùn)沖關(guān)解析:選 CD 兩電阻為線性元件,故 I-U 圖像的斜率的倒數(shù)表示電阻大小,即斜率越大,電阻越小,故 R1VR2, A 錯(cuò)誤;若兩電阻串聯(lián)在電路中,通過兩電阻的電流相等,由于IR1VIR2,所以 R1兩端電壓小于 R2兩端電壓,根據(jù) P= I2R 可知 R1消耗的功率小于 R2消耗 的功率,B

14、錯(cuò)誤,C 正確;若兩電阻并聯(lián)在電路中,兩電阻兩端的電壓相等,根據(jù)1 =U可R知 R1的電流大于 R2的電流,D 正確。2.多選我國(guó)已經(jīng)于 2012 年 10 月 1 日起禁止銷售 100 W 及以上 的白熾燈,以后將逐步淘汰白熾燈。假設(shè)某同學(xué)研究白熾燈得到某白熾燈的 U-I 圖像如圖所示。圖像上 A 點(diǎn)與原點(diǎn)的連線與橫軸成a角,A 點(diǎn)的切線與橫軸成B角,則()A白熾燈的電阻隨電壓的增大而減小B.在 A 點(diǎn),白熾燈的電阻可表示為 tan3C.在 A 點(diǎn),白熾燈的電功率可表示為 U0I0D .在 A 點(diǎn),白熾燈的電阻可表示為嚴(yán)解析:選 CD 白熾燈的電阻隨電壓的增大而增大,A 錯(cuò)誤;在 A 點(diǎn),白

15、熾燈的電阻可1.多選(2019 玉溪月考)兩只電阻的伏安特性曲線如圖所示,則說法中正確的是()A .兩電阻的阻值為 Ri大于B.兩電阻串聯(lián)在電路中時(shí),C .兩電阻串聯(lián)在電路中時(shí),D .兩電阻并聯(lián)在電路中時(shí),R2Ri兩端電壓大于 R2兩端電壓表示為 U0,不能表示為 tanB或 tana,故 B 錯(cuò)誤,D 正確;在 A 點(diǎn),白熾燈的功率可表示Io為 UoIo,C 正確。3.多選(2019 石家莊月考)如圖甲所示的電路中,a、b、c 是三個(gè)完全相同的燈泡,已知燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示,已知圖線過點(diǎn)為 0.25 A,則下列說法正確的是()故 A 錯(cuò)誤;b 的電流為 0.125 A,由題圖可知此時(shí)

16、的電阻Rb= U = 01253.2R故 C 錯(cuò)誤;根據(jù)=0.75 W ,b 消耗的功率 P2= 0.125X0.4 W = 0.05 W,所以 a、b 消耗的功率的比值為 嚴(yán)=075P20.05=15 : 1,故 B、D 正確。純電阻電路與非純電阻電路的比較純電阻電路非純電阻電路實(shí)例白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗及轉(zhuǎn)子被卡住的電動(dòng)機(jī)等電動(dòng)機(jī)、電解槽、日光燈等電功與電執(zhí)八、2U2W = UIt, Q= I Rt= gt RW = QW = UIt , Q= I2RtWQ電功率與熱功率2U2P電=UI , P熱=1 R =, RP電=p熱2P電=UI , P熱=1 R, P電P熱典例有一小

17、型直流電動(dòng)機(jī),把它接入U(xiǎn)1= 0.3 V 的電路中時(shí),電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn),測(cè)得流過電動(dòng)機(jī)的電流為 1尸0.6 A;若把電動(dòng)機(jī)接入 U2= 3.0 V 的電路中時(shí),電動(dòng)機(jī)正常工作,工(0.4,0.125),閉合開關(guān)后流過電源的電流A .燈泡a 兩端的電壓為 b 兩端電壓的 2 倍B.燈泡a 的功率為 0.75 WC .燈泡b 的阻值為 12QD .燈泡a、b 的功率之比為 15 : 1解析:選 BD 燈泡 b 和 c 并聯(lián)后與 a 串聯(lián),b 和 c 的電壓相同,則電流也相同,a 的電流為 b 電流的 2 倍,由于燈泡是非線性元件,所以a 兩端的電壓不是 b 兩端電壓的 2 倍,b 的電壓為 0.4 V,

18、根據(jù)歐姆定律可知bP = UI 可知 a 消耗的功率 P1= 0.25X3 W突破點(diǎn)(四)電功、電功率及焦耳定律作電流是丨2= 1.0 A,求:(1) 電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率是多少?(2) 如果電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),轉(zhuǎn)子突然被卡住,此時(shí)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大?思路點(diǎn)撥(1) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí),可視為純電阻,由歐姆定律求其內(nèi)電阻。(2) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),轉(zhuǎn)子突然被卡住,其電流不等于I2= 1.0 A,此時(shí)發(fā)熱功率由2p=計(jì)算。r解析(1)當(dāng) Ui= 0.3 V,h=0.6 A 時(shí),電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn),此時(shí)電動(dòng)機(jī)為純電阻,故電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為 r = U1= 0.5Q當(dāng) U2= 3.0 V, I2= 1.

19、0 A 時(shí),電動(dòng)機(jī)正常工作,此時(shí)電動(dòng)機(jī)為非11純電阻,則電動(dòng)機(jī)的輸出功率為P出=U2I2- I22r= 2.5 W。一一U22(2)當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作被卡住時(shí),電動(dòng)機(jī)又為純電阻,其熱功率為P熱=;=18 W。答案(1)2.5 W (2)18 W方法規(guī)律2 2(1) 在任何電路中,P電=UI、P熱=I R、W = UIt、Q= I Rt 都適用。(2) 處理非純電阻電路的計(jì)算問題時(shí),要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā),緊緊圍繞能量守恒定律,利用“電功=電熱+其他能量”找等量關(guān)系求解。(3)在非純電阻電路中,URt 既不表示電功也不表示電熱,是沒有意義的。集訓(xùn)沖關(guān)1. (2019 鄭州四校聯(lián)考) )把 6

20、個(gè)相同的電燈和兩個(gè)滑動(dòng)變阻器連接成如圖甲、乙所示的 兩個(gè)電路,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,兩組電燈均能正常發(fā)光。設(shè)圖甲、乙兩電路消耗的電功率分A. P1= 3P2C. P1 3P2解析:選 A 設(shè)每個(gè)燈泡正常發(fā)光時(shí),其電流為I,則題圖甲中總電流為 3I,題圖乙中總電流為 I,電路中的總的電壓相同,所以P1= 3IU , P2= IU,貝 U P1= 3P2,故 A 正確。B. P1= P2D.P1V3P2甲* 220 V2.多選(2018 淮陰期中) )如圖所示是某款理發(fā)用的電吹風(fēng)的電路圖,它主要由電動(dòng)機(jī) M 和電熱絲 R 構(gòu)成。當(dāng)閉合開關(guān) Si、S2后,電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn),將空氣從進(jìn)風(fēng)口吸入,經(jīng)電熱絲加

21、熱,形成熱風(fēng)后從出風(fēng)口吹出。已知電吹風(fēng)的額定電壓為正確的是()生活中的用電器生活中,人們?cè)诩抑袝?huì)使用很多用電器,如電飯鍋、空調(diào)、冰箱、電風(fēng)扇、電吹風(fēng)等, 這些用電器有的可以視為純電阻,有的則不是純電阻,請(qǐng)結(jié)合以下各題自主領(lǐng)悟:1. 一只電飯煲和一臺(tái)洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓為220 V 的交流電源上(其內(nèi)電阻可忽略不計(jì)),均正常工作。用電流表分別測(cè)得通過電飯煲的電流是5.0 A,通過洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)的電流是 0.50 A,則下列說法中正確的是()A電飯煲的電阻為 440洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為4400B.電飯煲消耗的電功率為1 555 W, 洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為155.5 W43C.1 min

22、內(nèi)電飯煲消耗的電能為 6.6X10 J,洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電能為6.6X10 JD 電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率的10 倍解析:選 C 由于電飯煲是純電阻元件,所以R1=U= 44 0, P1= UI1= 1 100 W,其在丨11 min 內(nèi)消耗的電能 W1= UI壯=6.6X104J,洗衣機(jī)為非純電阻元件,所以只2工半,卩2= UI2220 V,吹冷風(fēng)時(shí)的功率為120 W,吹熱風(fēng)時(shí)的功率為1 000 W。關(guān)于該電吹風(fēng),下列說法A .電熱絲的電阻為55QB.電動(dòng)機(jī)的電阻約為403QC.當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí),電熱絲每秒鐘消耗的電能為120 JD.當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí),電動(dòng)機(jī)每秒鐘消耗的電能為1

23、20 J解析:選 AD 電動(dòng)機(jī)和電熱絲并聯(lián),當(dāng)吹熱風(fēng)時(shí),2 2=1 000 W 120 W = 880 W,由 P=U可知 R =U= RP880電熱絲消耗的功率為2202Q =550,P = P熱一 P冷故 A 正確;電動(dòng)機(jī)為22非純電阻電路,故不能用 P = 求,所以電阻值不等于220403R120Q故 B 錯(cuò)誤;當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí),故 C 錯(cuò)誤;無(wú)論電吹風(fēng)吹熱風(fēng)還是冷風(fēng),電動(dòng)機(jī)功率都是不變的,當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí),電動(dòng)機(jī)每秒鐘消耗的電能為 120 J,故 D 正確。聚焦盲點(diǎn)補(bǔ)短增分STS間題練遷移思12=110 W,其在 1 min 內(nèi)消耗的電能 W2= UI2t = 6.6X103J,其熱功率 P熱工卩2,所以電飯 煲發(fā)熱功率不是洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率的10 倍。2.多選(2018 溫州期中)如圖為一種服務(wù)型機(jī)器人,其額定功率為56 W,額定工作電壓為 28 V。機(jī)器人的鋰電池容量為20 Ah。則機(jī)器人(

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