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文檔簡介

1、第第4單元單元 功能關(guān)系功能關(guān)系 能量能量 守恒定律守恒定律 (20072007年年山東高考)山東高考)2424如圖所示,一水平圓盤繞過圓心的豎直軸如圖所示,一水平圓盤繞過圓心的豎直軸 轉(zhuǎn)動(dòng),圓盤邊緣有一質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng),圓盤邊緣有一質(zhì)量m=1.0kgm=1.0kg的小滑塊。當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度的小滑塊。當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 達(dá)到某一數(shù)值時(shí),滑塊從圓盤邊緣滑落,經(jīng)光滑的過渡圓管進(jìn)入軌達(dá)到某一數(shù)值時(shí),滑塊從圓盤邊緣滑落,經(jīng)光滑的過渡圓管進(jìn)入軌 道道ABCABC。以知。以知ABAB段斜面傾角為段斜面傾角為5353,BCBC段斜面傾角為段斜面傾角為3737,滑塊與,滑塊與 圓盤及斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均圓盤及斜面間

2、的動(dòng)摩擦因數(shù)均=0.5 =0.5 ,A A點(diǎn)離點(diǎn)離B B點(diǎn)所在水平面的高點(diǎn)所在水平面的高 度度h=1.2mh=1.2m?;瑝K在?;瑝K在 運(yùn)動(dòng)過程中始終未脫離軌道,不計(jì)在過渡圓管處和運(yùn)動(dòng)過程中始終未脫離軌道,不計(jì)在過渡圓管處和B B點(diǎn)的機(jī)械能損點(diǎn)的機(jī)械能損 失,最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力,失,最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力,g=10m/sg=10m/s2 2,sin37,sin37=0.6; =0.6; cos37cos37=0.8=0.8(1 1)若圓盤半徑)若圓盤半徑R=0.2mR=0.2m,當(dāng)圓盤的角速度多大時(shí),當(dāng)圓盤的角速度多大時(shí), 滑塊從圓盤上滑落?(滑塊從圓盤上滑落?(2 2)若

3、取圓盤所在平面為零勢能面,求滑塊)若取圓盤所在平面為零勢能面,求滑塊 到達(dá)到達(dá)B B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能。(。(3 3)從滑塊到達(dá))從滑塊到達(dá)B B點(diǎn)時(shí)起,經(jīng)點(diǎn)時(shí)起,經(jīng)0.6s 0.6s 正好通過正好通過 C C點(diǎn),求點(diǎn),求BCBC之間的距離。之間的距離。 如圖所示,在光滑水平地面上放置質(zhì)量如圖所示,在光滑水平地面上放置質(zhì)量M=2 kg 的長木板,木板上表面與左側(cè)固定的光滑圓弧的長木板,木板上表面與左側(cè)固定的光滑圓弧 相切相切.一質(zhì)量一質(zhì)量m=1 kg的小滑塊自弧面上高的小滑塊自弧面上高h(yuǎn)處由處由 靜止自由滑下,在木板上滑行靜止自由滑下,在木板上滑行t=1 s后,滑塊和后,滑塊和 木板以共

4、同速度木板以共同速度v= 1 m/s勻速運(yùn)動(dòng),取勻速運(yùn)動(dòng),取g=10 m/s2.求:求: (1)滑塊與木板間的摩擦力滑塊與木板間的摩擦力Ff; (2)滑塊開始下滑時(shí)離木板上表面的高度滑塊開始下滑時(shí)離木板上表面的高度h; (3)滑塊在木板上相對(duì)滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量滑塊在木板上相對(duì)滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量Q. h M 如下圖所示,在傾角為如下圖所示,在傾角為a的光滑斜面上,放有的光滑斜面上,放有 兩個(gè)質(zhì)量分別為兩個(gè)質(zhì)量分別為m和和2m的可視為質(zhì)點(diǎn)的小球的可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A 和和B,兩球之間用一根長為,兩球之間用一根長為L的輕桿相連,小的輕桿相連,小 球球B到水平面的高度為到水平面的高度為h。兩球從靜止開始下滑

5、,。兩球從靜止開始下滑, 不計(jì)球與地面碰撞時(shí)的機(jī)械能損失,且地面光不計(jì)球與地面碰撞時(shí)的機(jī)械能損失,且地面光 滑,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?。試求:(滑,?dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?。試求:?)小球)小球B 沿斜面下滑的時(shí)間;沿斜面下滑的時(shí)間; (2)兩球在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大??;)兩球在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大??; (3)此過程中桿對(duì))此過程中桿對(duì)B球所做的功。球所做的功。 過山車是游樂場中常見的設(shè)施。下圖是一種過山車的簡易模型,過山車是游樂場中常見的設(shè)施。下圖是一種過山車的簡易模型, 它由水平軌道和在豎直平面內(nèi)的三個(gè)圓形軌道組成,它由水平軌道和在豎直平面內(nèi)的三個(gè)圓形軌道組成,B、C、D分分 別是三個(gè)

6、圓形軌道的最低點(diǎn),別是三個(gè)圓形軌道的最低點(diǎn),B、C間距與間距與C、D間距相等,半間距相等,半 徑、。一個(gè)質(zhì)量為徑、。一個(gè)質(zhì)量為kg的小球(視為質(zhì)點(diǎn)),從軌道的左側(cè)的小球(視為質(zhì)點(diǎn)),從軌道的左側(cè)A點(diǎn)以點(diǎn)以 的初速度沿軌道向右運(yùn)動(dòng),的初速度沿軌道向右運(yùn)動(dòng),A、B間距間距m。小球與水平軌道間的動(dòng)。小球與水平軌道間的動(dòng) 摩擦因數(shù),圓形軌道是光滑的。假設(shè)水平軌道足夠長,圓形軌道摩擦因數(shù),圓形軌道是光滑的。假設(shè)水平軌道足夠長,圓形軌道 間不相互重疊。重力加速度取,計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字。間不相互重疊。重力加速度取,計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字。 試求試求 (1)小球在經(jīng)過第一個(gè)圓形軌道的最高點(diǎn)時(shí),

7、軌道對(duì)小球作用)小球在經(jīng)過第一個(gè)圓形軌道的最高點(diǎn)時(shí),軌道對(duì)小球作用 力的大??;力的大?。?(2)如果小球恰能通過第二圓形軌道,)如果小球恰能通過第二圓形軌道,B、C間距應(yīng)是多少;間距應(yīng)是多少; (3)在滿足()在滿足(2)的條件下,如果要使小球不能脫離軌道,在)的條件下,如果要使小球不能脫離軌道,在 第三個(gè)圓形軌道的設(shè)計(jì)中,半徑應(yīng)滿足的條件;小球最終停留點(diǎn)第三個(gè)圓形軌道的設(shè)計(jì)中,半徑應(yīng)滿足的條件;小球最終停留點(diǎn) 與起點(diǎn)的距離。與起點(diǎn)的距離。 各種形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化是通過外力做功各種形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化是通過外力做功 來實(shí)現(xiàn)的來實(shí)現(xiàn)的. . 做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過 程程,

8、 ,做了多少功做了多少功, ,就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化. . 一、功能關(guān)系:一、功能關(guān)系: 功是能量轉(zhuǎn)化的量度功是能量轉(zhuǎn)化的量度 1、重力做的功與重力勢能變化的關(guān)系:重力做的功與重力勢能變化的關(guān)系: 2、彈力做的功與彈簧彈性勢能變化的關(guān)系:彈力做的功與彈簧彈性勢能變化的關(guān)系: 3、合力做的功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系合力做的功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系: 4、重力、彈力以外的力做的功等于物體機(jī)械能重力、彈力以外的力做的功等于物體機(jī)械能 的增量的增量: W WG G E EP P W WF F E EP P W W合 合 E EK K W W其它 其它 E E 功能關(guān)系功能關(guān)系 例題例題

9、1 1 一小滑塊一小滑塊A A在力在力F F的作用下沿斜面向下運(yùn)動(dòng)了的作用下沿斜面向下運(yùn)動(dòng)了 一段距離。若已知此過程中,拉力一段距離。若已知此過程中,拉力F F做功數(shù)值為做功數(shù)值為W W1 1, 斜面對(duì)滑塊的斜面對(duì)滑塊的摩擦摩擦力做功數(shù)值為力做功數(shù)值為W W2 2,重力做功數(shù)值重力做功數(shù)值 為為W W3 3( W W1 1 、W W2 2、 W W3 3都取絕對(duì)值),則: 都取絕對(duì)值),則: (1 1)小滑塊動(dòng)能增量為)小滑塊動(dòng)能增量為 (2 2)小滑塊重力勢能增量為)小滑塊重力勢能增量為 (3 3)小滑塊機(jī)械能增量為)小滑塊機(jī)械能增量為 F W W1 1-W-W2 2W W3 3 -W-W3

10、 3 W W1 1-W-W2 2 題型一:理解功與能的對(duì)應(yīng)關(guān)系題型一:理解功與能的對(duì)應(yīng)關(guān)系 訓(xùn)練訓(xùn)練1.如圖所示如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為一個(gè)質(zhì)量為m的物體的物體,以某一初速以某一初速 度由度由A點(diǎn)沖上傾角為點(diǎn)沖上傾角為30的固定斜面的固定斜面,其加速度大其加速度大 小為小為g,物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)為物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)為B,B點(diǎn)與點(diǎn)與A點(diǎn)點(diǎn) 的高度差為的高度差為h,則從則從A到到B點(diǎn)的過程中點(diǎn)的過程中,下列說法正確下列說法正確 的是的是( ) A.物體動(dòng)能損失了物體動(dòng)能損失了 mgh B.物體動(dòng)能損失了物體動(dòng)能損失了2mgh C.物體機(jī)械能損失了物體機(jī)械能損失了mgh D.物體機(jī)械能損失了

11、物體機(jī)械能損失了 mgh 1 2 1 2 30 h A B B C 訓(xùn)練訓(xùn)練2.2.物體以物體以100J 100J 的初動(dòng)能從足夠長的固的初動(dòng)能從足夠長的固 定斜面底端定斜面底端A A沿斜面向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)沿斜面向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng) ,它經(jīng)過,它經(jīng)過B B點(diǎn)時(shí),動(dòng)能減少了點(diǎn)時(shí),動(dòng)能減少了80J,80J,機(jī)械能減機(jī)械能減 少少32J,32J, 試求物體從最高點(diǎn)沿原路下滑到達(dá)試求物體從最高點(diǎn)沿原路下滑到達(dá) A A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能是點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能是_ _J_J。 B A 20 A B V0 例例2.如圖所示,質(zhì)量為如圖所示,質(zhì)量為m的木塊的木塊A以水平初速以水平初速 v0沖上質(zhì)量為沖上質(zhì)量為M,長為的置于

12、光滑水平面上,長為的置于光滑水平面上 的木板的木板B,并恰好不從,并恰好不從B木板上掉下,木板上掉下,A、B 間的動(dòng)摩擦因數(shù)為間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,此時(shí)長木板對(duì)地的位移此時(shí)長木板對(duì)地的位移 為為x,求這一過程中求這一過程中: (1)物塊減少的動(dòng)能)物塊減少的動(dòng)能 (2)木板增加的動(dòng)能)木板增加的動(dòng)能 (3)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量 (4)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量 題型二:摩擦力做功和內(nèi)能的關(guān)題型二:摩擦力做功和內(nèi)能的關(guān) 系系 一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功和內(nèi)能的關(guān)系一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功和內(nèi)能的關(guān)系 滑動(dòng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)所做功的絕對(duì)值等于系統(tǒng)內(nèi)能滑動(dòng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)所做功的絕對(duì)值等于系統(tǒng)內(nèi)能 的增量

13、,即摩擦生熱。(或說成的增量,即摩擦生熱。(或說成系統(tǒng)克服摩擦力系統(tǒng)克服摩擦力 做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量)做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量) W Wf f Q Q F Ff f S S相對(duì)相對(duì) 訓(xùn)練訓(xùn)練3. 一木塊靜止放在光滑水平面上一木塊靜止放在光滑水平面上,一顆子彈沿一顆子彈沿 水平方向射入木塊水平方向射入木塊,若子彈進(jìn)入木塊的最大深度若子彈進(jìn)入木塊的最大深度 為為X1,與此同時(shí)木塊沿水平面移動(dòng)了距離與此同時(shí)木塊沿水平面移動(dòng)了距離X2,設(shè)子設(shè)子 彈在木塊中受到的摩擦阻力大小不變彈在木塊中受到的摩擦阻力大小不變,則在子彈則在子彈 進(jìn)入木塊的過程中進(jìn)入木塊的過程中( ) 子彈損失的動(dòng)能與木塊獲得的動(dòng)能

14、之比為子彈損失的動(dòng)能與木塊獲得的動(dòng)能之比為(X1+X2):X2 子彈損失的動(dòng)能與系統(tǒng)損失的動(dòng)能之比為子彈損失的動(dòng)能與系統(tǒng)損失的動(dòng)能之比為(X1+X2):X1 木塊獲得的動(dòng)能與因系統(tǒng)變熱損失的動(dòng)能之比為木塊獲得的動(dòng)能與因系統(tǒng)變熱損失的動(dòng)能之比為X2:X1 木塊獲得的動(dòng)能與因系統(tǒng)變熱損失的動(dòng)能之比為木塊獲得的動(dòng)能與因系統(tǒng)變熱損失的動(dòng)能之比為X1:X2 . A. B. C. D. A AB A B FA B F xL 訓(xùn)練訓(xùn)練4.如圖所示,質(zhì)量為如圖所示,質(zhì)量為M、長度為的木板靜止在、長度為的木板靜止在 光滑的水平面上,質(zhì)量為光滑的水平面上,質(zhì)量為m的小物塊放在木板上的小物塊放在木板上 最左端,現(xiàn)用

15、一水平恒力最左端,現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上,使作用在小物塊上,使 物塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。已知物塊和物塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。已知物塊和 木板之間的摩擦力為木板之間的摩擦力為f。當(dāng)物塊滑到木板的最右端。當(dāng)物塊滑到木板的最右端 時(shí),木板運(yùn)動(dòng)的距離為時(shí),木板運(yùn)動(dòng)的距離為x。則在此過程中(。則在此過程中( ) A. 物塊到達(dá)木板最右端時(shí)具有的動(dòng)能為物塊到達(dá)木板最右端時(shí)具有的動(dòng)能為(F-f )(L+x) B. 物塊到達(dá)木板最右端時(shí)物塊到達(dá)木板最右端時(shí),木板具有的動(dòng)能為木板具有的動(dòng)能為f x C. 物塊克服摩擦力所做的功為物塊克服摩擦力所做的功為f L D.物塊和木板增加的機(jī)械能為物

16、塊和木板增加的機(jī)械能為Fx 運(yùn)用能量守恒定律的解題思路運(yùn)用能量守恒定律的解題思路: 1)有哪些形式的能參與了轉(zhuǎn)化?有哪些形式的能參與了轉(zhuǎn)化? 2)哪些能增加了哪些能增加了?哪些能減少了?哪些能減少了? 3)據(jù)能量守恒定律列式據(jù)能量守恒定律列式: E增 增= E減減 二、能量守恒定律二、能量守恒定律 能力提高能力提高: :如圖所示如圖所示, ,傳送帶與水平面間的夾角傳送帶與水平面間的夾角 為為 , ,其上其上A、B兩點(diǎn)間的距離為兩點(diǎn)間的距離為L=5m, 傳送傳送 帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下以帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下以v=1m/sv=1m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)的速度勻速運(yùn)動(dòng), , 現(xiàn)現(xiàn) 將一質(zhì)量為將一質(zhì)量為m=10

17、kgm=10kg的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在 傳送帶的傳送帶的A A點(diǎn),已知小物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因點(diǎn),已知小物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因 數(shù)為數(shù)為= = ,在傳送帶將小在傳送帶將小物體從物體從A A點(diǎn)傳送到點(diǎn)傳送到B B點(diǎn)的點(diǎn)的 過程中,過程中, 求:(求:(1 1)傳送帶對(duì)物體做的功。)傳送帶對(duì)物體做的功。 (2 2)電動(dòng)機(jī)做的功。()電動(dòng)機(jī)做的功。(g=10m/sg=10m/s2 2) ) p 2 3 30 m 300 A B 功功 能能 關(guān)關(guān) 系系 應(yīng)用應(yīng)用 例例3 3、推行節(jié)水工程的轉(zhuǎn)動(dòng)噴水龍頭如圖所示,、推行節(jié)水工程的轉(zhuǎn)動(dòng)噴水龍頭如圖所示, 龍頭距地面

18、高為龍頭距地面高為h h,其噴灌半徑可達(dá),其噴灌半徑可達(dá)10h10h,每分,每分 鐘噴水質(zhì)量為鐘噴水質(zhì)量為mm,所用的水從地下,所用的水從地下HH深的井里抽深的井里抽 取,設(shè)水以相同的速率噴出,試求:取,設(shè)水以相同的速率噴出,試求: (1 1)水從水龍頭噴出的速度)水從水龍頭噴出的速度 (2 2)水泵每分鐘對(duì)水做的功)水泵每分鐘對(duì)水做的功 10h h H (1)5 2 (2)(26 ) vgh W mg Hh 1.功能關(guān)系功能關(guān)系 -功是能量轉(zhuǎn)化的量度功是能量轉(zhuǎn)化的量度 滑動(dòng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)做功的絕對(duì)值等于滑動(dòng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)做功的絕對(duì)值等于系系 統(tǒng)內(nèi)能的增量統(tǒng)內(nèi)能的增量 Q Q F Ff f S S

19、相對(duì)相對(duì) 課堂總結(jié)課堂總結(jié) 2.運(yùn)用能量守恒定律解題運(yùn)用能量守恒定律解題 當(dāng)堂檢測題當(dāng)堂檢測題 感謝各位感謝各位 ! 2007年理綜全國卷年理綜全國卷20 20.假定地球、月球都靜止不動(dòng),用火箭從地球沿地假定地球、月球都靜止不動(dòng),用火箭從地球沿地 月連線發(fā)射一探測器。假定探測器在地球表面附近脫月連線發(fā)射一探測器。假定探測器在地球表面附近脫 離火箭。用離火箭。用W表示探測器從脫離火箭處到月球的過程表示探測器從脫離火箭處到月球的過程 中克服地球引力做的功,用中克服地球引力做的功,用Ek表示探測器脫離火箭時(shí)表示探測器脫離火箭時(shí) 的動(dòng)能,若不計(jì)空氣阻力,則(的動(dòng)能,若不計(jì)空氣阻力,則( ) A. Ek

20、必須大于或等于必須大于或等于W,探測器才能到達(dá)月球探測器才能到達(dá)月球 B. Ek小于小于W,探測器也可能到達(dá)月球探測器也可能到達(dá)月球 C. Ek1/2 W,探測器一定能到達(dá)月球探測器一定能到達(dá)月球 D. Ek 1/2 W ,探測器一定不能到達(dá)月球探測器一定不能到達(dá)月球 B D 訓(xùn)練訓(xùn)練2. 如圖所示,木塊如圖所示,木塊A放在木塊放在木塊B的左端,用恒力的左端,用恒力 F將將A拉至拉至B的右端,第一次將的右端,第一次將B固定在地面上,固定在地面上,F(xiàn)做做 功為功為W1,生熱為,生熱為Q1,第二次讓,第二次讓B可以在光滑地面上可以在光滑地面上 自由滑動(dòng),仍將自由滑動(dòng),仍將A拉至拉至B的右端,的右端

21、, 這次這次F做功為做功為W2 ,生熱為,生熱為Q2;則應(yīng)有;則應(yīng)有: ( ) A.W1W2 , Q1=Q2 B. W1=W2 , Q1=Q2 C. W1W2 , Q1Q2 D. W1=W2 , Q1Q2 A B F A 2007高考理綜北京卷高考理綜北京卷23 23(18分)環(huán)保汽車將為分)環(huán)保汽車將為2008年奧運(yùn)會(huì)場館服務(wù)。年奧運(yùn)會(huì)場館服務(wù)。 某輛以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源的環(huán)保汽車,總質(zhì)量某輛以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源的環(huán)保汽車,總質(zhì)量 m=3103kg。當(dāng)它在水平路面上以當(dāng)它在水平路面上以v=36km/h的速度勻的速度勻 速行駛時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入電流速行駛時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入電流I=50A,電壓電壓U

22、=300V。 在此行駛狀態(tài)下:在此行駛狀態(tài)下: (1)求驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率求驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率P電 電; ; (2)若驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠?qū)⑤斎牍β实娜趄?qū)動(dòng)電機(jī)能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于轉(zhuǎn)化為用于 牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率P機(jī) 機(jī),求汽車所受阻力與車重 ,求汽車所受阻力與車重 的比值(的比值(g取取10m/s2);); 解:解: (1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率 W1051 4 .IUP 電電 (2)在勻速行駛時(shí))在勻速行駛時(shí)fvFvP.P 電電機(jī)機(jī) 90 v/P.f 電電 90 汽車所受阻力與車重之比為汽車所受阻力與車重之比為0450.mg/f (3)設(shè)想改用太陽能電池給該車供電,其他條件不設(shè)想改用太陽能電池給該車供電,其他條件不 變,求所需太陽能電池板的最小面積。結(jié)合計(jì)算結(jié)變,求所需太陽能電池板的最小面積。結(jié)合計(jì)算結(jié) 果,簡述你對(duì)該設(shè)想的思考。果,簡述你對(duì)該設(shè)想的思考。 已知太陽輻射的總功

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