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文檔簡介
一、選題1.如圖甲所示為以點(diǎn)為平衡位置。在A、兩點(diǎn)間做簡諧運(yùn)動的彈簧振子圖乙為這個彈簧振子的振動圖像,由圖可知下列說法中正確的是()A.在
t0.2s
時,彈簧振子一定運(yùn)動到位置B.0.3s
與
t0.7s
兩個時刻,彈簧振子的速度相同C.到的時間內(nèi),彈簧振子的動能持續(xù)地減.與兩時刻,彈簧振子的加速度相同解析:A.在t=0.2s時,彈簧振子位移最大,但沒有規(guī)定正方向,故可能在A點(diǎn),也可能在B點(diǎn),故錯誤;B.-t圖象的切線斜率表示速度,在t與=0.7s兩時刻,彈簧振子的速度大小相等,方向相反,故錯;C.=0到=0.2s的間內(nèi),位移加,遠(yuǎn)離平衡位置,故動能減小,故正;.=0.2s與=0.6s兩時刻,位移相反根據(jù)
m
可知,加速度大小相等,方向相反,故錯誤。故選。2.一個質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動,其位移隨時變化的s圖像如圖。以位移的正方向為正,質(zhì)點(diǎn)的速度隨時間變化的vt關(guān)系圖像為()A.
B.
C..
A解析:由s-t圖像可知t時刻,質(zhì)位于正的最大位移處,速度零,而在
t
4
時刻,恰好位于平衡位置,速度為負(fù)的最大值,在t
2
時刻,恰好位于負(fù)的最大位移處,速度剛好減為零;在
t
時刻,又恰好回到平衡位置,速度為正的最大值。故選A3.轎車的懸掛系統(tǒng)是由車身與輪胎間彈簧及避震器組成的支持系統(tǒng)。某型號轎車“車身懸系”的有周期是0.5s,這輛汽車勻速通過路口的條狀減速帶,如圖,已知相鄰兩條減速帶間的距離為1.0m,該車經(jīng)過該減速帶過程中,下列說法正確的是()A.當(dāng)轎車以的度通過減速帶時,車身上下振動的頻率為2HzB.車通過減速帶的速度大小不同,車身上下振動的幅度大小也必然不同C.車通過減速帶的速度越大,車身上下顛簸得越劇烈.轎車以7.2km/h的速度通過減速帶時,車身上下顛簸最劇烈解析:A.當(dāng)轎車以的度通過減速帶時,車身上下振動的周期為Tsv則車身上下振動的頻率為f
T3A錯;BC車身上下振動的頻率與車身系統(tǒng)的固有頻率越接近,車身上下振動的幅度越大,所以
當(dāng)轎車通過減速帶的速度大小不同時,車身上下振動的幅度大小可能相同BC錯誤;.轎車以7.2km/h的速度通過減速帶時,車身上下振動頻率為vf2HzTL車身系統(tǒng)的固有頻率為f0
T0
2Hz此時ff
所以車身發(fā)生共振,顛簸得最劇烈D正確。故選。4.關(guān)于簡諧運(yùn)動,下列說法中正確的()A.物體的位移增大時,動能減少,勢能加B.位移為負(fù)值,則速度一定為正值加速度也一定為負(fù)值C.體通過平衡位置時,所受合力為零,回復(fù)力為零,處于平衡狀態(tài).體每次通過同一位置時,加速度相同,速度也一定相同A解析:A.做簡諧運(yùn)動的物體,位移增大時,動減少,勢能增加,故A正確;B.位移為負(fù)值,則速度可能為正值也可能為負(fù)值,加速度一定為正值,故B錯誤;C.體通過平衡位置時所受回復(fù)力為零,合外力不一定為零,如單擺做簡諧運(yùn)動經(jīng)過平衡位置時,合外力不為零,故C錯;.體每次通過同一位置時,加速度相同,速度不一定相同,故D錯誤。故選A5.一彈簧振子做簡諧運(yùn)動,周期為()A.若t和(teq\o\ac(△,+)eq\o\ac(△,)t)時刻振子運(yùn)動速度的大小相等、方向相同,eq\o\ac(△,)t一定是B.和teq\o\ac(△,+)eq\o\ac(△,)t)時刻振子運(yùn)動位移的大相等、方向相反,eq\o\ac(△,)t一是C.eq\o\ac(△,)=T則t和(teq\o\ac(△,+)eq\o\ac(△,)t)時刻振子運(yùn)動的加速度一相等
TT
的整數(shù)倍的整數(shù)倍.eq\o\ac(△,)=
T
,則t和(+t)時刻彈簧的長度一定相等C解析:A.根據(jù)振子運(yùn)動的對稱性可知,若和eq\o\ac(△,+)eq\o\ac(△,)t)刻振子運(yùn)動速度大小相等、方向相同,振子可以處于關(guān)于平衡位置對稱的兩點(diǎn),eq\o\ac(△,)可為
T
等,故A錯;B.時和(eq\o\ac(△,+)eq\o\ac(△,)t)時刻振子運(yùn)動位移的大小相等,方向相反,如果速度相反,則時eq\o\ac(△,)t一是
T
的奇數(shù)倍,若速度同方向,不是半周期的整數(shù)倍,故錯誤;C.eq\o\ac(△,)=T則在時刻和(teq\o\ac(△,+)eq\o\ac(△,)t)時刻振子處于同一位置,子的位移相同,由
0000a
可知,加速度一定相等,故正;.eq\o\ac(△,)=
T
,則在t和(eq\o\ac(△,+)eq\o\ac(△,)t)時刻振子必在關(guān)于平衡位置對稱的兩位置(包括平衡位置),這兩時刻,振子的位移、加速度、速度等均大小相等、方向相反,但在這兩時刻彈簧的長度并不一定相等只當(dāng)振子在t和(teq\o\ac(△,+)eq\o\ac(△,)t)兩時刻均在平衡位置時,彈簧長度才相等,錯。故選。6.如圖所示,一勁度系數(shù)為k的彈簧豎直放置,下端固定水平地面上,上端固定一質(zhì)量可忽略的薄板?,F(xiàn)將一質(zhì)量為m的塊從距薄板正上h處止釋放,物塊落到薄板上立即與薄板具有相同速度,但不粘連。重力加速度為g以下說法正確的是()A.釋放之后,物塊做簡諧運(yùn)動B.塊剛碰到薄板時速度最大C.塊的最大動能為
mg(
).最低位置,薄板對物塊的持力大于2
解析:A.物塊在運(yùn)動過程中,有與薄板分離而自由落體或豎直上拋運(yùn)動的階段,故錯誤;B.塊速度最大的位置是在合力為零的位置,即彈簧處于壓縮狀態(tài),故B錯;C.平衡位置,彈簧壓縮,由mg得x
mgk物塊的重力勢能減少
mg(h
mgk
,此時彈簧處于壓縮狀態(tài),彈性勢能不為零,可知物塊減少的重力勢能沒有全部轉(zhuǎn)化為動能,故C錯;.塊與薄板一起運(yùn)動時是簡運(yùn)動,物塊剛與薄板接觸時,加速度為,速度不為零,由簡諧運(yùn)動的對稱性知,最低點(diǎn)比平衡位置下方處還要靠下,而在平衡位置下方x處塊的加速度大小為,則可知在該處下方的加速度大小必大于,故D正。故選。7.如圖所示,質(zhì)量為的塊A用可伸長的細(xì)繩吊著,在A的下方用彈簧連著質(zhì)量為A
的物塊B,始時靜止不動?,F(xiàn)在上施加一個豎直向下的力F,緩慢拉動B使向下
12A3212A32運(yùn)動一段距離后靜止,彈簧始終在彈性限度內(nèi),希望撤去力后,向上運(yùn)動并能頂起,力F的小是()A.(m+)AC.+)A解析:如圖所示
B.m+2)gAB.gABO為簧的原長位O為掛上物塊B時簧伸長后的位置,彈簧的伸長量為,使0向上運(yùn)動并能頂起,彈簧給的至少要等于A物塊的重力g,彈簧至少要壓縮到位置,壓縮量為
2
,物塊B在F的用下至少下拉的長度
1
,讓以O(shè)為衡位置做簡諧運(yùn)動。則要滿足1又因為mgk,mAF1
2所以F的最小值A(chǔ)B故BCD錯A正。故選A8.如圖所示的彈簧振子在A、B之做簡諧運(yùn)動O為衡位置,則下列說法不正確的是()
A.振子的位移增大的過程中,彈力做負(fù)B.子的速度增大的過程中,彈力做正功C.子的加速度增大的過程中,彈力做正功.子從O點(diǎn)發(fā)到再次回到O點(diǎn)過程中,彈力做的總功為零C解析:A.根據(jù)回復(fù)力f,復(fù)力與位移方向相反,指向平衡位置,對于彈簧振子,彈力充當(dāng)回復(fù)力,振子的位移增大的過程中,彈力做負(fù)功,故正,不符合題意;B.子的速度增大的過程中,位移減小彈力與運(yùn)動方向一致,彈力做正功,故B正確,不符合題意;根回復(fù)力=-,振子加速度增大的過程,位移增大,彈力與運(yùn)動方向相反,彈力做負(fù)功,故C錯誤,符合題意;振子從O點(diǎn)出發(fā)到再次回到點(diǎn)過程中,速度大小不變,動能不變,彈力做的總功為零,故正,不符合題意.9.一洗衣機(jī)正常工作時非常平穩(wěn),當(dāng)斷電源后,發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)先是振動越來越劇烈,然后振動再逐漸減弱,對這一現(xiàn)象,下列說法正確的①正工作時,洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率比洗衣機(jī)的固有頻率大②正工作時,洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率比洗衣機(jī)的固有頻率?、壅ぷ鲿r,洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機(jī)的固有頻率④當(dāng)衣機(jī)振動最劇烈時,波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機(jī)的固有頻率A.④C.③
B.有.A解析:洗衣機(jī)先是振動越來越劇烈,說明洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率越來越接近固有頻率④正;然后振動再逐漸減弱,則洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率越來越大于固有頻率,故正常工作時,洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率比洗衣機(jī)的固有頻率大正確;故正.10.圖所示,彈簧的一端定,另一端與質(zhì)量為的體相,質(zhì)量為的體A放在上
mm2
.A兩體一起在光滑水平面上的
N
、
之間做簡諧運(yùn)動,運(yùn)動過程中、之間無相對運(yùn)動,
O
是平衡位置.已知當(dāng)兩物體運(yùn)動到N
時,彈簧的彈性勢能為
E
,則它們由
運(yùn)動到
O
的過程中,摩擦力對A做的功等于()
00A.
E
B.
12
p
C.
E
p
.
14
Cp解析:整體做簡諧運(yùn)動,則對整體有:彈簧在
點(diǎn)的彈性勢能等于整體運(yùn)動到
O
點(diǎn)的動能,即p
12
()12
2而此摩擦力對所做的功等于
v
,因
m2m2
E,所以摩擦力對A所的功為。3故選。二、填題11.彈簧振子的位移y隨時間變化的關(guān)系式為
y2.5πt
,位移y的位為,時間t的位為s。0.2s時振子的運(yùn)動速度為,該振子在固有頻率為的周期0性驅(qū)動力的作用下做受迫振動時振幅最大,則f為_____。0解析:[1]由簧振子振動方程可知,該振子的周期為T
π
0.8s當(dāng)t時,振子從平衡位置開始,振動了四分之一周期,即此時振子在最大位移處,所以振子的運(yùn)動速度為;[2]振的固有率為f1.25HzT12.同學(xué)在一次用單擺測力加速度的實驗中,測量5種同擺長與單擺的振動周期的對應(yīng)情況,并將記錄的結(jié)果描繪在如圖所示的坐標(biāo)系中,圖中各坐標(biāo)點(diǎn)的標(biāo)號分別對應(yīng)實驗中種同擺長的情況。在處理數(shù)據(jù)時該同學(xué)實驗中的數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)舍棄。求重力加速度時,他根據(jù)自己畫出的T力加速度的表達(dá)式為。
圖線求出圖線的斜率k,用斜率k求重
cmcm2解析:根據(jù)單擺周期公式
l
有
2
2
l該圖線為過原點(diǎn)的直線,所以第4數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)舍去。圖線斜率為k
2g解得
2k13.圖所示為一質(zhì)點(diǎn)的振圖象,由圖可知:該質(zhì)點(diǎn)的振幅________,期為________s;t時,質(zhì)點(diǎn)的速率(填“最”或最?。┵|(zhì)點(diǎn)的加速________(填最”或最);t0.4s時質(zhì)點(diǎn)的速率(填最”或最?。┵|(zhì)點(diǎn)的加速________(填最大或最)。08最小最大最大最小
解析:最最最最[1][2]由可知該質(zhì)點(diǎn)的振幅為5cm,期為0.8s;[3][4][5][6]
t0.2st0.4s
時,質(zhì)點(diǎn)在波峰處,位移最大,速率最小,加速度最大;時,質(zhì)點(diǎn)在平衡位置,位移最小,速率最大,加速度最小。14.圖所示是做簡諧運(yùn)動某一物體的振動圖像,則該物體在t=2s到=4s時內(nèi),通的路程是,位移是______cm;此圖中物體做單擺運(yùn)動,且重力加速度取10m/s2,2=,單擺的擺長_。01解析:[1][2]由題振動圖像可知周期
,因振幅為,
t
到
t4s
時間是一個周期,所以物體通過的路程是,位移為0[3].T,g
,2
代公式
L解得L1m15.?dāng)[的周期為________,使單擺頻率變?yōu)樵瓉淼?倍,其擺長應(yīng)變原來的_________.解析:
[1][2]據(jù)秒擺的定義可知秒擺的周期是2s,據(jù)擺周期公式:
l所以單擺的頻率:f
1
l要使單擺的頻率變?yōu)樵瓉淼谋?,則擺長應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?/p>
.16.個水平彈簧振子的固頻率是3Hz,要使它在振中產(chǎn)生的最大加速度能達(dá)到2,振動的振幅A=_____cm4解析:根據(jù)題意水平彈簧振子最大的伸長量為A此時有
mfk
ABABABABABABkA解得A
mk
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得.如圖所示,三角架質(zhì)量為M,其中軸線用兩根輕彈拴一質(zhì)量為m的小球,原來三角架靜止在水平面上.現(xiàn)使小球做上下振動,已知三角架對水平面的壓力最小為零,求:(重加速度為(1)此小球的瞬時加速度____(2)若、下兩彈簧的勁度系數(shù)均為k,則小球做簡諧運(yùn)動的振幅_____________解析:
(Mm
()2()小運(yùn)動到最高點(diǎn)時,三角架對水平面的壓力最小為零,此時對整體根據(jù)牛頓第二定律,有(mgma解得
M)向下()小做簡諧運(yùn)動,根據(jù)回復(fù)力公式,有2kma解得A
2k
g18.圖()()兩個擺長均為l的單擺在豎直面(紙面)內(nèi)做擺角很?。s為2°)擺動,圖()懸點(diǎn)O正下方P處固定著一釘子=0.25l。兩單擺的周期分別為=_______,T=______;若兩擺球從圖示位置(懸線與豎直方向的夾角相同)由靜止釋放,擺球到達(dá)左側(cè)最高點(diǎn)與各自平衡位置的高度差分別為、,h(“”“<或=)。(不計擺球直徑,不計懸線接觸釘子時的能損失,重力加速度大小為。)
12121212AB=解析:
l
l
=①[1]圖()中A單擺的擺長為
l
,根據(jù)單擺周期公式,可得lA[2]圖)中單在邊時擺長為
l
,根據(jù)單擺周期公式,可得l單擺在左邊時擺長為故該單擺的周期為
lll
,根據(jù)單擺周期公式,可得0.75lT將T、T代解得
TB
l②[3]兩擺從同一高度下落,根據(jù)機(jī)械能守恒可知,兩單擺在最低點(diǎn)的線度大小相等,又根據(jù)題意可知,不計懸線接觸釘子時的能量損失,故B單擺在最低的速度仍然與A單擺相同,所以根據(jù)機(jī)械能守恒可知,兩單擺在向左擺動過程,可以擺到到相同的高度,故h=h。19.簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置在、兩點(diǎn)間做簡諧運(yùn)動相距20cm,時刻振子處于點(diǎn),經(jīng)過0.5s,子首次到達(dá)點(diǎn),則振子的振_,周期為_____,振子在內(nèi)通過的路程_______。解析:12[1].題意可,振子的振幅為=10cm=0.1m;[2].子從B點(diǎn)經(jīng)過首到達(dá)C點(diǎn),則周期為T;[3].子在5s內(nèi)過的路程為5×4A=20=2m.20.避免交通事故,保障人安全,可以在公路上臨近學(xué)校大門或人行橫道的位置設(shè)置
固固減速帶,減速帶一般為條狀,也有點(diǎn)狀的,材質(zhì)主要是橡膠,一般以黃、黑兩色相間以引起視覺注意。某學(xué)校大門附近設(shè)置的條狀減速帶間距為20,當(dāng)車輛經(jīng)過減速帶時會產(chǎn)生振動,若某型號汽車的固有頻率為0.8Hz,當(dāng)該車______km/h的度通過此減速帶時顛簸最厲害,這種現(xiàn)象稱______________。共振解析:共[1]由
T
1f
可知,汽車的固有周期為則汽車的速度[2]即速度為
Ts20vm/sT1.25時,汽車達(dá)到共振顛簸的最厲害,這種現(xiàn)象稱共振。三、解題21.圖所示,在曲軸A上懸掛一個彈簧振子,如果轉(zhuǎn)把手,曲軸可以帶動彈簧振子上下振動。問:()始時不動把手,而用手往下拉振子,然后放手讓振子上下振動,測得振子在0內(nèi)完成20次全振動,振子做什么振動?其固有周期和固有頻率各是多少?若考慮摩擦和空氣阻力,振子做什么振動?()振子正振動過程中,以轉(zhuǎn)速4r/s勻速轉(zhuǎn)動把手,振子的振動穩(wěn)定后,振子做什么運(yùn)動?其周期是多少?()要振子動的振幅最大,把手的轉(zhuǎn)速應(yīng)多大?為什么?解析:1)諧運(yùn)動0.5s2Hz,阻尼振動;()受迫振動0.25;),見解析()手往下振子使振子獲得一定能量,放手后,振子因所受回復(fù)力與位移成正比,方向與位移方向相反(=-kx),所以做簡諧運(yùn)動,其周期和頻率是由它本身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)決定的,稱固有周期()和固有頻率(),根據(jù)題意T=
t10==s20f==Hz=2Hz0.5
adabcbadabcb由于摩擦力和空氣阻力的存在,振子克服摩擦力和阻力做功消耗能量,使其振幅越來越小,故振動為阻尼振動。()于把手動的轉(zhuǎn)速為4,給彈簧振子的驅(qū)動力頻率為f4Hz周期T=0.25,故振子做受迫振動。振動達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)后,其頻率(或期)等于驅(qū)動力的頻率(或周期),而跟固有頻率(或周期)無關(guān)。即=f=Hz,==0.25。()使彈簧子的振幅最大,處于共振狀態(tài),必須使其驅(qū)動力的頻率f等它的固有頻率f,即f==,故把手的轉(zhuǎn)速應(yīng)為n=。22.圖所示,一質(zhì)點(diǎn)沿水直線做簡諧運(yùn)動,先后以相同速度通過a、兩,經(jīng)歷時間
tab
,過b點(diǎn)再經(jīng)
t
質(zhì)點(diǎn)第一次反向通過b點(diǎn)O點(diǎn)平衡位置,若在這兩內(nèi)質(zhì)點(diǎn)所通過的路程是,試求該質(zhì)點(diǎn)的振動周期和振幅。解析:T
,簡諧運(yùn)動是以平衡位置為中心的對稱運(yùn)動,因為通過ab兩點(diǎn)時的速度相同,根據(jù)簡諧運(yùn)動的對稱性,可知質(zhì)點(diǎn)從點(diǎn)回a點(diǎn)所用的時間必與從a點(diǎn)點(diǎn)所用的時間相同,即tbaab質(zhì)點(diǎn)從a點(diǎn)最左端位置d再回a點(diǎn)所用的時間t必與質(zhì)點(diǎn)從點(diǎn)最右端位置c再返回b點(diǎn)用的時t相,即t
ada
綜上所述,質(zhì)點(diǎn)的振動周期為T
由題圖和簡諧運(yùn)動的對稱性可知,質(zhì)點(diǎn)在一個周期內(nèi)通過的路程為bcad2()16cm所以質(zhì)點(diǎn)的振幅為1s4cm423.海中心大廈高632m上面安裝有重達(dá)1000t的風(fēng)阻尼器。請查閱相關(guān)資料,了解它的作用及工作原理。解析:解析高層建筑在大風(fēng)中搖晃這是比較正常的現(xiàn)象,建筑物越高,迎風(fēng)面積越大,那么其在大風(fēng)中搖晃的程度就會越高。總高達(dá)632m的海中心也不能避免,但它在多方面的設(shè)計都考慮了地震和大風(fēng)導(dǎo)致的擺動,做了相應(yīng)的抗震與抗風(fēng)設(shè)計,將這個晃動效應(yīng)減到了最低;這個主阻尼器的總質(zhì)量達(dá)到了1000噸安裝位置是在距離地面米,位于層的大樓頂部,上千噸的物體在大樓頂部會頭重腳輕嗎?其實這樣理解就錯了,第一跟大樓的質(zhì)量相比,這1000噸并不是什么嚴(yán)重問題,因為設(shè)計時就已經(jīng)考慮,另一層面,減輕晃動,放在大樓底部,左側(cè)無重物阻尼時晃動是難以控制的,而右側(cè)有重物阻尼晃動明顯減輕,并且還是主動阻尼。24.圖()示,在豎直固定的光滑細(xì)桿上,套一個質(zhì)量m=0.2kg的球,在豎直向
GG上的拉力F作下,從x=-1m處A點(diǎn)靜止開始向運(yùn)動,隨置坐標(biāo)x的化關(guān)系如圖()示g取10m/s。()出F-x函關(guān)系式,并求出x0.5m時球的加速度。()球從x=處運(yùn)動到x=+1m處求拉力F對球做的功和小球在x=+1m處的速度。()等于多少時,小球加速度最大,并求出最大加速度的大小和方向。()過計算推理,分析說明小球做什么運(yùn)動。解析:1)=x+(N)(x≤1m,5m/s2,直向下;()=0v=;()解析;4)解析()圖b可知F=-2x+()-1m≤x≤1m)小球受力分析如圖F
=-mg=-2x()=-2x()(≤x≤1m)當(dāng)=時,根據(jù)牛頓第二定a
Fxm/smm
2加速度a的向豎直向下。()=-1m到x=,F(xiàn)-x圖下與橫坐標(biāo)之間面積表示F做的功F
22
重力做功W-=-0.2×10×2J=-4J根據(jù)動能定理得
mmmmmmFG
mv
2解得v=0()據(jù)牛頓二定律F=ma得a
Fm/sm
2
(≤≤)當(dāng)=±1m時加速度最大,且a=±10m/s2當(dāng)1m時a=-10m/s,方向豎直向下當(dāng)時a=10m/s2,方向豎直向上()上分析知F=-2()≤x≤1m)所以,小球以x=為衡位置,振幅1m做簡諧振動。從到x0,做加速度減小的加速運(yùn)動;當(dāng)x0時a,速度最大;從x=到1m做加速度增大的減速運(yùn)動;當(dāng)=時=,加速度最大;物體以=為平衡位置做往復(fù)運(yùn)動(或?qū)憴C(jī)械振動)。25.期是
2s
的單擺叫秒擺,秒擺的擺長是多少?把一個地球上的秒擺拿到月球上去,已知月球上的自由落體加速度為1.6m/s2
,它在月球上做50次振動要用多少時間?解析:,
247.5s根據(jù)周期公式
L
可得L
gT2代入解得L
9.8242
m秒擺搬到月球上,其與地球上的秒
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