专题一 密度的测量

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1、专 项 突 破 密 度 的 测 量 专 项 解 读 测 量 物 体 的 密 度 , 常 见 方 法 是 直 接 或 间 接 地 测 量 物 体 的 质 量 和 体 积 ,再 根 据 密 度 公 式 得 出 物 体 的 密 度 。 结 合 实 际 生 活 和 中 考 常 考 类 型 ,下 面 再 介 绍 几 种 测 量 物 体 密 度 的 不 同 方 法 。1 玻 璃 杯 法 : (有 天 平 、 无 量 筒 测 物 体 密 度 ) 测 固 体 密 度 : 器 材 : 玻 璃 杯 、 水 、 金 属 块 、 天 平 。 步 骤 : (1)将 玻 璃 杯 装 满 水 , 放 在 天 平 上 称 出

2、 质 量 为 m 1; (2)将 金 属 块轻 轻 放 入 水 中 , 溢 出 部 分 水 , 再 将 玻 璃 杯 放 在 天 平 上 称 出 质 量 为 m2; (3)将 金 属 块 取 出 , 把 玻 璃 杯 放 在 天 平 上 称 出 玻 璃 杯 和 剩 下 水 的 质 量 为m3。 计 算 表 达 式 : 。 mV 2 31 3 m m mm水( ) 测 液 体 密 度 : 器 材 : 玻 璃 杯 、 水 、 待 测 液 体 、 天 平 。 步 骤 : (1)用 天 平 称 出 玻 璃 杯 的 质 量 为 m1; (2)往 玻 璃 杯 内 倒 满 水 , 称 出 总质 量 为 m2;

3、(3)倒 去 玻 璃 杯 中 的 水 , 往 玻 璃 杯 中 倒 满 待 测 液 体 , 称 出 总 质量 为 m3。 计 算 表 达 式 : 。2 阿 基 米 德 原 理 法 : (弹 簧 测 力 计 与 阿 基 米 德 原 理 相 结 合 ) 测 固 体 密 度 : 器 材 : 弹 簧 测 力 计 、 金 属 块 、 水 、 细 绳 。 步 骤 : (1)用 细 绳 系 住 金 属 块 , 用 弹 簧 测 力 计 称 出 金 属 块 的 重 力 为 G; (2)将 金 属 块 完 全 浸 入 水 中 , 用 弹 簧 测 力 计 称 出 金 属 块 在 水 中 的 视 重 为 G 水 ;计

4、算 表 达 式 : 。 测 液 体 密 度 : 器 材 : 弹 簧 测 力 计 、 水 、 待 测 液 体 、 金 属 块 、 细 绳 。 步 骤 : (1)用 细 绳 系 住 金 属 块 , 用 弹 簧 测 力 计 称 出 金 属 块 的 重 力 为 G; (2)将 金 属 块 浸 没 在 水 中 , 用 弹 簧 测 力 计 称 出 金 属 块 的 视 重 为 G水 ; (3)将 金 属 块 浸 没 入 待 测 液 体 中 , 用 弹 簧 测 力 计 称 出 金 属 块 的 视 重 为 G液 。计 算 表 达 式 : 。 3 12 1 m m mm水( )GG G 水 水 G GG G水 液

5、 水( ) 3 浮 力 法 : (利 用 阿 基 米 德 原 理 与 漂 浮 条 件 , 求 固 体 密 度 ) 测 密 度 小 于 水 的 固 体 的 密 度 : 器 材 : 木 块 、 水 、 细 针 、 量 筒 。 步 骤 : (1)往 量 筒 中 注 入 适 量 水 , 读 出 体 积 为 V1; (2)将 木 块 放 入 水 中 , 漂浮 , 静 止 后 读 出 体 积 为 V2; (3)用 细 针 插 入 木 块 , 将 木 块 完 全 浸 入 水 中 ,读 出 体 积 为 V3。 计 算 表 达 式 : 。 测 密 度 大 于 水 的 固 体 的 密 度 : 器 材 : 刻 度

6、尺 、 圆 筒 杯 、 水 、 小 塑 料 杯 、小 石 块 。 步 骤 : (1)在 圆 筒 杯 内 放 入 适 量 水 , 再 将 塑 料 杯 杯 口 朝 上 轻 轻 放 入 , 让 其漂 浮 , 用 刻 度 尺 测 出 圆 筒 杯 中 水 的 高 度 h 1; (2)将 小 石 块 轻 轻 放 入 塑 料 杯 中 ,仍 使 塑 料 杯 漂 浮 , 用 刻 度 尺 测 出 圆 筒 杯 中 水 的 高 度 h2; (3)将 小 石 块 从 塑 料杯 中 取 出 , 放 入 水 中 , 小 石 块 下 沉 , 用 刻 度 尺 测 出 圆 筒 杯 中 水 的 高 度 h3。计 算 表 达 式 :

7、 。 2 13 1 VV V水( V )123 1 hhh h水( ) 4 密 度 计 法 : 测 固 体 密 度 : 器 材 : 鸡 蛋 、 密 度 计 、 水 、 盐 、 玻 璃 棒 、 玻 璃 杯 。 步 骤 : (1)在 玻 璃 杯 中 倒 入 适 量 水 , 将 鸡 蛋 轻 轻 放 入 , 鸡 蛋 下 沉 ; (2)往 水中 逐 渐 加 盐 , 边 加 边 用 玻 璃 棒 搅 拌 , 直 至 鸡 蛋 悬 浮 , 用 密 度 计 测 出 盐 水 的密 度 即 等 于 鸡 蛋 的 密 度 。 测 液 体 密 度 : 器 材 : 密 度 计 、 待 测 液 体 。 方 法 : 将 密 度

8、计 放 入 待 测 液 体 中 , 直 接 读 出 密 度 。 注 意 : 对 于 吸 水 的 物 质 测 量 体 积 时 , 一 、 可 用 不 透 水 的 薄 膜 包 裹 后 再 测 量 ;二 、 先 放 在 水 中 吸 足 水 再 测 体 积 ; 三 、 用 排 油 法 或 排 沙 法 等 测 体 积 。 对 于溶 于 水 的 物 质 测 体 积 , 可 用 排 油 法 或 排 沙 法 等 测 体 积 。 【 例 1】 2016台 州 小 晨 设 计 了 一 个 实 验 , 用 排 水 法 测 某 实 心 金 属 块 的密 度 。 实 验 器 材 有 小 空 筒 、 溢 水 杯 、 烧

9、杯 、 量 筒 和 水 。 实 验 步 骤 如 下 : 让 小 空 筒 漂 浮 在 盛 满 水 的 溢 水 杯 中 , 如 图 甲 ; 将 金 属 块 浸 没 在 水 中 , 测 得 溢 出 水 的 体 积 为 20毫 升 , 如 图 乙 ; 将 烧 杯 中 20毫 升 水 倒 掉 , 从 水 中 取 出 金 属 块 , 如 图 丙 ; 将 金 属 块 放 入 小 空 筒 , 小 空 筒 仍 漂 浮 在 水 面 , 测 得 此 时 溢 出 水 的 体 积 为44毫 升 , 如 图 丁 。请 回 答 下 列 问 题 : (1)被 测 金 属 块 的 密 度 是 _克 /厘 米 3。(2)在 实

10、验 步 骤 和 中 , 将 沾 有 水 的 金 属 块 放 入 小 空 筒 , 测 出 的 金 属 块 密度 将 _(填 “偏 大 ”“不 变 ”或 “偏 小 ”)。3.2不 变 (1)由 图 甲 和 图 乙 可 知 , 金 属 块 的 体 积 : V V排 水 20cm 3, 因 为 将 金 属块 放 入 小 空 筒 , 小 空 筒 漂 浮 在 水 面 时 受 到 的 浮 力 等 于 小 空 桶 的 重 力 与 金 属块 的 重 力 之 和 , 而 小 空 桶 浮 在 水 面 上 时 水 未 溢 出 , 所 以 , 小 空 桶 和 金 属 块排 开 水 的 体 积 V排 水 20m L 44

11、m L 64m L 64cm 3时 的 浮 力 即 为 金 属 块 所受 浮 力 , 等 于 金 属 块 的 重 力 , 所 以 , 金 属 块 的 重 力 : G F浮 水 gV排 水 1 103kg/m 3 10N/kg 64 10 6m 3 0.64N, 金 属 块 的 质 量 : m 0.064kg, 则 被 测 金 属 块 的 密 度 : 3.2 103kg/m33.2g/cm 3; (2)在 实 验 步 骤 和 中 , 将 沾 有 水 的 金 属 块 放 入 小 空 筒 , 相 当于 减 少 了 小 空 桶 排 开 水 的 重 力 , 增 加 了 小 空 桶 和 金 属 块 排 开

12、 水 的 重 力 , 而且 其 减 少 量 等 于 增 加 量 , 故 排 开 水 的 体 积 不 变 , 所 受 浮 力 不 变 , 则 其 重 力 、质 量 不 变 , 所 以 根 据 可 知 , 测 出 的 金 属 块 密 度 不 变 。 Gg 0 64N10N/kg.mV 6 30 064kg20 10 m. mV 【 例 2】 2015无 锡 小 明 利 用 18cm 长 的 吸 管 、 细 铜 丝 、 石 蜡 等 材 料 自制 密 度 计 。(1)制 作 密 度 计 的 过 程 中 , 需 要 一 个 盛 放 液 体 的 容 器 , 现 有 250m L的 量 筒和 400m L的

13、 烧 杯 供 选 择 , 则 小 明 应 选 择 _。(2)小 明 将 自 制 的 密 度 计 放 入 水 中 , 发 现 密 度 计 不 能 直 立 漂 浮 , 其 原 因 可能 是 _, 实 验 改 进 后 , 小 明 将 密 度 计 放 入 水 中 , 用 刻 度 尺 测出 吸 管 露 出 水 面 的 长 度 是 10.8cm , 则 吸 管 浸 入 水 中 的 深 度 h水 _cm ,小 明 将 该 密 度 计 放 入 某 液 体 中 , 吸 管 浸 入 液 体 的 深 度 为 9cm , 则 此 液 体的 密 度 是 _。 ( 水 1.0 103kg/m 3)(3)小 明 的 同 学

14、 也 用 吸 管 制 作 密 度 计 , 他 发 现 密 度 计 相 邻 两 刻 度 线 之 间 的距 离 太 小 , 导 致 用 此 密 度 计 测 量 液 体 密 度 时 误 差 较 大 , 为 此 同 学 们 提 出了 如 下 改 进 方 案 , 其 中 可 行 的 是 _。 A 换 大 的 容 器 做 实 验 B 换 细 的 吸 管 制 作 密 度 计 C 换 稍 长 的 吸 管 制 作 密 度 计 D 适 当 减 小 密 度 计 的 配 重250mL的 量 筒B重 心 偏 上 7.20.8 103kg/m3 (1)因 密 度 计 需 要 测 量 长 度 , 所 以 制 作 密 度 计

15、 的 过 程 中 , 需 要 的 盛 放液 体 的 容 器 应 该 是 250m L的 量 筒 ; (2)设 吸 管 浸 入 水 中 的 深 度 为 h水 , 因 为密 度 计 不 管 是 在 水 中 还 是 在 另 一 液 体 中 , 都 处 于 漂 浮 状 态 , 所 以 F浮 水 F浮 液 G, 设 密 度 计 的 底 面 积 为 S, 已 知 吸 管 露 出 水 面 的 长 度 是 10.8cm , 所以 吸 管 浸 入 水 中 的 深 度 为 18cm 10.8cm 7.2cm , 浸 入 液 体 中 的 深 度 为9cm , 则 水 gSh水 液 gSh液 , 即 : 1.0 10

16、3kg/m 3 g S 0.072m 液 g S 0.09m , 解 得 液 0.8 103kg/m 3。 (3)因 为 V Sh, 所 以 使 h变 大 ,应 减 小 S即 可 , 具 体 做 法 是 : 用 更 细 的 吸 管 。 专 项 练 习1. 2015烟 台 在 实 验 技 能 测 试 时 , 实 验 桌 上 有 两 个 烧 杯 分 别 装 有 盐水 和 纯 水 , 其 标 签 已 模 糊 不 清 , 现 有 天 平 、 量 筒 、 烧 杯 、 刻 度 尺 、 小 木块 , 不 能 把 它 们 区 分 开 的 器 材 组 合 是 ( )A 天 平 、 量 筒 、 烧 杯B 天 平

17、、 烧 杯 、 刻 度 尺C 烧 杯 、 小 木 块 、 刻 度 尺 D 量 筒 、 烧 杯 、 刻 度 尺 D A.选 取 天 平 、 量 筒 、 烧 杯 进 行 实 验 : 用 天 平 测 出 空 烧 杯 的 质 量 m1;在 烧 杯 内 倒 入 适 量 的 某 种 液 体 , 用 天 平 测 出 烧 杯 和 该 液 体 的 总 质 量 m2;算 出 液 体 的 质 量 m; 将 烧 杯 中 的 液 体 倒 入 量 筒 中 , 读 出 量 筒 内 液 体 的 体积 V; 利 用 密 度 公 式 算 出 液 体 的 密 度 。 用 此 方 法 再 计 算 出 另 一 种 液 体 的密 度 。

18、 结 论 分 析 : 密 度 较 大 的 就 是 盐 水 。 此 选 项 不 符 合 题 意 。 B.选 取 天平 、 烧 杯 、 刻 度 尺 进 行 实 验 : 将 两 只 完 全 相 同 的 烧 杯 分 别 放 在 天 平 的 左右 盘 中 ; 将 适 量 的 水 和 盐 水 分 别 倒 入 两 只 烧 杯 中 直 到 天 平 重 新 平 衡 ; 用刻 度 尺 分 别 量 出 烧 杯 内 液 体 的 高 度 , 高 度 较 大 的 液 体 体 积 较 大 。 结 论 分析 : 体 积 较 小 的 液 体 密 度 较 大 , 密 度 较 大 的 液 体 是 盐 水 。 此 选 项 不 符 合

19、题 意 。 C.选 取 烧 杯 、 小 木 块 、 刻 度 尺 进 行 实 验 : 将 小 木 块 分 别 放 在 盛 有两 种 不 同 液 体 的 烧 杯 中 , 小 木 块 会 漂 浮 在 两 种 液 体 的 液 面 上 , 小 木 块 所受 到 的 浮 力 与 所 受 的 重 力 相 等 ; 用 刻 度 尺 分 别 测 量 小 木 块 露 出 液 面 的 高度 , 露 出 液 面 较 高 的 木 块 排 开 液 体 的 体 积 较 小 , 液 体 的 密 度 就 较 大 , 密 度 较 大 的 是 盐 水 。 此 选 项 不 符 合 题 意 。 D.只 用 量 筒 、 烧 杯 、 刻 度

20、 尺 无 法测 量 、 计 算 出 水 和 盐 水 的 质 量 及 密 度 , 此 选 项 符 合 题 意 。 2. 2015台 州 在 实 验 条 件 受 限 制 的 情 况 , 创 造 性 地 设 计 实 验 能 解 决 一些 实 际 问 题 。小 柯 测 量 食 盐 水 密 度 , 能 找 到 的 器 材 有 : 两 个 相 同 的 透 明 杯 子 、 清 水 (水 1克 /厘 米 3)、 食 盐 水 、 记 号 笔 和 托 盘 天 平 。 因 为 没 有 量 筒 , 液 体 体 积 无法 直 接 测 量 , 小 柯 想 到 借 助 于 V食 盐 水 V水 的 方 法 , 用 天 平 测

21、 得 m1 52.0克 、m2 132.0克 、 m3 141.6克 , 利 用 三 个 数 据 完 成 了 食 盐 水 密 度 的 测 量 , 他的 测 量 过 程 与 方 法 如 图 所 示 。结 合 实 验 图 解 , 食 盐 水 _克 /厘 米 3。1.12 水 的 质 量 m水 m2 m1 132.0g 52.0g 80g, 水 的 体 积 V水 80cm 3; 食 盐 水 的 质 量 m食 盐 水 m3 m1 141.6g 52g 89.6g,因 为 V水 V食 盐 水 , 所 以 食 盐 水 的 密 度 食 盐 水 1.12g/cm 3。m 水水380g1 0g cm. / mV

22、食 盐 水食 盐 水 389 6g80cm. 3. 2015泰 州 有 一 种 巧 妙 测 量 人 体 血 液 密 度 的 方 法 , 测 量 前 需 先 用 天平 和 量 筒 测 定 几 种 硫 酸 铜 溶 液 的 密 度 备 用 。(1)测 量 前 , 应 把 天 平 放 在 _上 , 当 移 动 游 码 至 零 刻 度 线 处 时 , 指针 偏 向 分 度 盘 的 右 侧 , 则 应 将 平 衡 螺 母 向 _调 , 使 指 针 指 在 分 度盘 的 中 央 。(2)接 下 来 的 测 量 步 骤 如 下 : 往 烧 杯 中 倒 入 适 量 的 硫 酸 铜 溶 液 , 测 出 烧 杯 和

23、 溶 液 的 质 量 为 49.2g; 将 烧 杯 中 的 一 部 分 溶 液 倒 入 量 筒 , 读 出 量 筒 中 溶 液 的 体 积 为 20m L; 测 出 烧 杯 和 剩 余 溶 液 的 质 量 , 砝 码 及 游 码 的 位 置 如 图 所 示 。 将 下 面 的 实 验 记 录 表 填 写 完 整 : 水 平 台 左烧 杯 和 溶 液 的 质 量 /g 烧 杯 和 剩 余 溶液 的 质 量 /g 量 筒 中 溶 液 的质 量 /g 量 筒 中 溶 液 的体 积 /cm3 硫 酸 铜 溶 液 的密 度 /(gcm 3)49.2 2028.2 21 1.05 (3)测 定 血 液 密

24、 度 时 , 具 体 操 作 如 下 : 在 几 支 试 管 中 分 别 装 入 密 度 已 知 且不 等 的 硫 酸 铜 溶 液 ; 然 后 向 每 支 试 管 中 滴 入 一 滴 被 测 血 液 , 只 要 看 到哪 一 支 试 管 中 的 血 液 处 于 悬 浮 状 态 , 就 知 道 被 测 血 液 的 密 度 了 , 这 是为 什 么 ? 请 利 用 所 学 知 识 , 简 要 分 析 , 写 出 推 理 过 程 。_。当 血 液 悬 浮 时 G F浮 , 即 物 gV物 液 gV排 , 因 为 物 体 悬 浮 时 , V物 V排 ,所 以 物 液 , 即 血 液 的 密 度 等 于

25、 硫 酸 铜 溶 液 的 密 度 (1)用 天 平 测 量 物 体 的 质 量 时 , 首 先 把 天 平 放 在 水 平 台 上 , 把 游 码 移至 标 尺 左 端 的 零 刻 度 线 处 。 然 后 调 节 平 衡 螺 母 , 使 横 梁 平 衡 , 在 调 节 过程 中 , 若 指 针 偏 向 分 度 盘 的 右 侧 , 应 将 平 衡 螺 母 向 左 边 调 节 。 (2)由 图 可 知 天 平 标 尺 分 度 值 为 0.2g, 烧 杯 和 剩 余 溶 液 的 质 量 : m 20g 5g 3.2g28.2g, 量 筒 中 溶 液 的 质 量 : m液 49.2g 28.2g 21

26、g, 硫 酸 铜 溶 液 的 密 度 : 1.05g/cm 3。 (3)根 据 物 体 的 浮 沉 条 件 分 析 。mV 321g20cm 4. 2016威 海 牛 奶 密 度 是 检 验 牛 乳 质 量 的 一 项 重 要 指 标 , 小 明 为 了 比 较市 场 上 两 种 不 同 品 牌 牛 奶 的 密 度 , 设 计 了 如 下 实 验 :(1)通 过 观 察 比 较 牛 奶 的 密 度 小 明 将 一 正 方 体 塑 料 块 先 后 放 入 两 种 牛 奶 中 , 让 它 漂 浮 在 液 面 上 , 观 察塑 料 块 露 出 液 面 的 体 积 , 露 出 液 面 体 积 较 大

27、的 牛 奶 的 密 度 较 _。 又将 压 强 计 的 金 属 盒 先 后 放 入 两 种 牛 奶 中 的 同 一 深 度 , 观 察 U形 管 液 面 的高 度 差 , 高 度 差 较 大 的 牛 奶 的 密 度 较 _。(2)通 过 测 量 比 较 牛 奶 的 密 度 小 明 利 用 弹 簧 测 力 计 、 烧 杯 、 石 块 、 细 绳 和 水 等 物 品 来 测 量 。 其 操 作 步骤 是 : 用 弹 簧 测 力 计 测 出 石 块 的 重 力 为 G; 将 石 块 浸 没 在 水 中 , 弹 簧 测 力 计 的 示 数 为 F 1; _ (写 出 具 体 方 法 和 要 测出 的

28、物 理 量 并 用 字 母 表 示 ); 牛 奶 密 度 的 表 达 式 为 牛 奶 _(用 测 出 物 理 量 的 字 母 表 示 , 水 的密 度 用 水 表 示 )。 大大将 石 块 浸 没 在 牛 奶 中 , 弹 簧 测 力 计 的 示 数 为 F221 G FG F 水 本 题 考 查 液 体 密 度 的 测 量 。(1)塑 料 块 能 漂 浮 在 两 种 牛 奶 中 , 说 明 所 受 的 浮 力 都 等 于 塑 料 块 自 身 的 重力 。 根 据 浮 力 的 公 式 F浮 液 gV排 , 谁 的 密 度 大 , 排 开 谁 的 体 积 就 小 , 因此 , 露 出 液 面 体

29、积 较 大 的 牛 奶 的 密 度 较 大 ; 根 据 液 体 内 部 压 强 公 式 pgh, 当 金 属 盒 在 两 种 牛 奶 中 的 深 度 相 同 时 , 密 度 越 大 的 牛 奶 , 产 生 的 压强 越 大 , 因 此 , 压 强 计 高 度 差 较 大 的 牛 奶 的 密 度 较 大 。(2) 将 石 块 浸 没 在 牛 奶 中 , 弹 簧 测 力 计 的 示 数 为 F 2; 根 据 阿 基 米 德 原理 可 知 , 石 块 在 水 中 所 受 的 浮 力 为 F浮 水 G F1 水 V排 g, 即 V排 ;石 块 在 牛 奶 中 所 受 的 浮 力 为 F浮 牛 奶 G

30、F2 牛 奶 V排 g, 即 V排 ,所 以 有 : , 化 简 得 : 牛 奶 。 1G Fg水2G Fg牛 奶1G Fg水 2G Fg牛 奶 21 G FG F 水 5.用 排 水 法 可 以 测 出 矿 石 密 度 。 先 向 量 筒 倒 入 适 量 的 水 , 如 图 甲 所 示 , 再将 小 空 瓶 放 入 量 筒 内 , 然 后 将 小 矿 石 放 入 该 空 瓶 中 , 稳 定 后 量 筒 中 的 水 面高 度 分 别 如 图 乙 、 图 丙 所 示 。 最 后 将 小 空 瓶 从 量 筒 中 拿 出 , 让 小 矿 石 沉 入量 筒 底 。 如 图 丁 所 示 , g取 10N

31、/kg, 则 :(1)量 筒 中 有 _m L的 水 ;(2)按 图 _和 图 _的 操 作 , 可 测 出 小 空 瓶 的 重 力 , 其 值 为_N;(3)矿 石 的 密 度 为 _g/cm 3。50甲 乙0.1 2 (1)量 筒 的 分 度 值 是 5m L, 量 筒 内 的 水 的 体 积 是 V 50.0m L 50cm 3;(2)小 空 瓶 放 入 量 筒 中 后 排 开 水 的 体 积 V排 1 60m L 50m L 10m L 10cm 3,受 到 的 浮 力 F浮 1 gV排 1 1.0 103kg/m 3 10N/kg 10 10 6m 3 0.1N;物 体 漂 浮 时

32、, 受 到 的 浮 力 和 自 身 的 重 力 相 等 , 所 以 小 空 瓶 的 重 力 G F浮 1 0.1N; (3)由 图 乙 和 图 丙 可 以 读 出 小 矿 石 放 入 后 多 排 开 水 的 体 积 V排 270m L 60m L 10m L 10cm 3, 所 以 小 矿 石 受 到 的 浮 力 F浮 2 gV排 21.0 10 3kg/m 3 10N/kg 10 10 6m 3 0.1N; 所 以 小 矿 石 的 重 力 G小 矿 石 F浮 2 0.1N; 所 以 小 矿 石 的 质 量 m小 矿 石 0.01kg 10g, 由图 甲 和 图 丁 得 出 小 矿 石 的 体 积 V小 矿 石 55m L 50m L 5m L 5cm 3, 所 以小 矿 石 的 密 度 小 矿 石 2g/cm 3。310g5cm G g小 矿 石 0 1N10N/kg.mV小 矿 石小 矿 石

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