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備戰(zhàn)2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專項(xiàng)攻關(guān)高分秘籍 專題02 相互作用學(xué)案

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1、專題02 相互作用 【備考建議】 本專題在全國卷中占有較高的分值,考查頻率最高的是摩擦力及共點(diǎn)力的平衡,常以選擇題的形式出現(xiàn),對理解能力要求較高。也有與牛頓運(yùn)動定律、能量以及電磁學(xué)等知識結(jié)合的計(jì)算題,難度中等偏下??忌煊洀椓?、摩擦力方向的判斷和大小的分析與計(jì)算規(guī)律,熟練掌握受力分析技巧、動態(tài)平衡問題、極值與臨界問題的解題思路 【經(jīng)典例題】(包括了力學(xué)中的三種力、力的合成和分解法、力的動態(tài)分析、死結(jié)和活結(jié)問題、連接體問題、輕繩和輕桿問題等) 一、 力學(xué)中的三種力-重力、彈力、摩擦力 例1如圖所示,兩個物體A、B疊放在一起,接觸面粗糙?,F(xiàn)將它們同時以相同的速度

2、水平拋出,不計(jì)空氣阻力。在運(yùn)動的過程中,物體B ( ) A. 只受重力 B. 受重力和A對它的壓力 C. 受重力和A對它的摩擦力 D. 受重力、A對它的壓力和摩擦力 【答案】A 考點(diǎn):本題考查平拋運(yùn)動、力。 例2(2018·衡水調(diào)研)裝修工人在搬運(yùn)材料時施加一個水平拉力將其從水平臺面上拖出,如圖所示,則在勻加速拖出的過程中(  ) A.材料與平臺之間的接觸面積逐漸減小,摩擦力逐漸減小 B.材料與平臺之間的相對速度逐漸增大,摩擦力逐漸增大 C.平臺對材料的支持力逐漸減小,摩擦力逐漸減小 D.材料與平臺之間的動摩擦因數(shù)不變,支持力也不變,因而

3、工人的拉力也不變 【答案】D 二、力的合成與分解-平行四邊形法、正交分解法 例1(2018安徽合肥三模) 一直角V形槽固定在水平面上,其橫截面如圖所示,BC面與水平面間夾角為60°,有一質(zhì)量為m的正方體木塊放在槽內(nèi),木塊與AB面間的動摩擦因數(shù)為μ,與BC面間無摩擦?,F(xiàn)用平行于槽的水平力F推木塊,使之沿槽向里勻速運(yùn)動,重力加速度為g。下列說法正確的是( ) A. 木塊受到5個力的作用 B. 木塊對V形槽的作用力大小為mg C. 推力F大小為=μmg D. 木塊對BC面的壓力大小為 【參考答案】AC 【命題意圖】本題考查受力分析、力的分解、摩擦定律、平衡條件

4、及其相關(guān)的知識點(diǎn)。 【易錯剖析】解答此題常見錯誤主要有:一是沒有看清題述,誤認(rèn)為V形槽兩個側(cè)面對木塊都有摩擦力,分析受力得出木塊受到6個力,導(dǎo)致漏選A,導(dǎo)致運(yùn)用平衡條件得出推力大小大于=μmg,導(dǎo)致漏選C;二是沒有考慮到摩擦力,根據(jù)平衡條件導(dǎo)致錯選B;三是力的分解出錯,導(dǎo)致錯選D。 例2所受重力G1=8N的砝碼懸掛在繩PA和PB的結(jié)點(diǎn)上.PA偏離豎直方向37°角,PB在水平方向,且連在所受重力為G2=100N的木塊上,木塊靜止于傾角為θ=37°的斜面上,如圖所示.試求: (1)木塊與斜面間的摩擦力; (2)木塊所受斜面的彈力. 【答案】(1)(2) 【解析】(1)(2

5、)對結(jié)點(diǎn)P受力分析如圖甲所示,由平衡條件得: 在豎直方向:(1分) 考點(diǎn):共點(diǎn)力的平衡條件的應(yīng)用 【名師點(diǎn)睛】在處理共點(diǎn)力平衡問題時,關(guān)鍵是對物體進(jìn)行受力分析,然后根據(jù)正交分解法將各個力分解成兩個方向上的力,然后列式求解,如果物體受到三力處于平衡狀態(tài),則可根據(jù)矢量三角形法,將三個力移動到一個三角形中,然后根據(jù)角度列式求解.本題先以結(jié)點(diǎn)P為研究對象,分析受力情況,由平衡條件求出BP繩的拉力大小,再以G2為研究對象,分析受力,作出力圖,根據(jù)平衡條件求解斜面對木塊的摩擦力和彈力。 三、動態(tài)平衡問題 例1(2018江西南昌三模)如圖所示,傾斜的木板上有一靜止的物塊,水平向右的恒力F

6、作用在該物塊上,在保證物塊不相對于木板滑動的情況下,現(xiàn)以過木板下端點(diǎn)O的水平軸為轉(zhuǎn)軸,使木板在豎直面內(nèi)順時針緩慢旋轉(zhuǎn)一個小角度。在此過程中下面說法正確的是 A.物塊所受支持力一定變大 B.物塊所受支持力和摩擦力的合力一定不變 C.物塊所受摩擦力可能變小 D.物塊所受摩擦力一定變大 【參考答案】BC 【命題意圖】本題考查受力分析、平衡條件及其相關(guān)的知識點(diǎn)。 例2(2018·衡水檢測)如圖所示,有一質(zhì)量不計(jì)的桿AO,長為R,可繞A自由轉(zhuǎn)動。用繩在O點(diǎn)懸掛一個重為G的物體,另一根繩一端系在O點(diǎn),另一端系在圓弧形墻壁上的C點(diǎn)。當(dāng)點(diǎn)C由圖示位置逐漸向上沿圓弧CB移動過程中(保持OA

7、與地面夾角θ不變),OC繩所受拉力的大小變化情況是(  ) A.逐漸減小        B.逐漸增大 C.先減小后增大 D.先增大后減小 【參考答案】C 四、平衡狀態(tài)的連接體問題 例1(2018·揚(yáng)州調(diào)研)兩物體M、m用跨過光滑定滑輪的輕繩相連,如圖所示,OA、OB與水平面的夾角分別為30°、60°,M、m均處于靜止?fàn)顟B(tài)。則(  ) A.繩OA對M的拉力小于繩OB對M的拉力 B.繩OA、OB對M的拉力大小相等 C.m受到水平面的靜摩擦力大小為零 D.m受到水平面的靜摩擦力的方向水平向左 【參考答案】AD 【解析】設(shè)繩OA對M的拉力為FA,繩OB對M的

8、拉力為FB,由M處于靜止?fàn)顟B(tài)可得:FA·cos 30°=FB·cos 60°即FA=FB,故選項(xiàng)A正確,B錯誤;因FB>FA,物體m有向右滑動的趨勢,m受到水平面的摩擦力的方向水平向左, 選項(xiàng)D正確,C錯誤。 例2如圖所示,一質(zhì)量為M的斜面體靜止在水平地面上,物體B受沿斜面向上力F作用沿斜面勻速上滑,A、B之間的動摩擦因數(shù)為,,且質(zhì)量均為m,則 ( ) A. A、B保持相對靜止 B. 地面對斜面體的摩擦力等于 C. 地面受到的壓力等于(M +2m)g D. B與斜面間的動摩擦因數(shù)為 【答案】D 考點(diǎn):共點(diǎn)力的平衡。 五、與彈簧相關(guān)的平衡

9、問題 例1(2018全國聯(lián)考).如圖所示,A、B、C三個物體的質(zhì)量是,A、B兩物體通過繩子繞過定滑輪相連,B、C用勁度系數(shù)k2的彈簧相連,彈簧k1一端固定在天花板上,另一端與滑輪相連。開始時,A、B兩物體在同一水平面上,不計(jì)滑輪、繩子、彈簧的重力和一切摩擦。現(xiàn)用豎直向下的力緩慢拉動A物體,在拉動過程中,彈簧、與A、B相連的繩子始終豎直,到C物體剛要離開地面(A沒落地,B沒有與滑輪相碰), 此時A、B兩物體的高度差 A. B. C. D. 【參考答案】D 【名師解析】開始時,彈簧k1的拉力是A物體重力的兩倍,所以它的拉伸量;彈簧k2壓力是B、A兩物體的重力差,所

10、以它的壓縮量。 當(dāng)?shù)紺物體剛要離開地面時,彈簧k1的拉力是B、C兩物體重力和的兩倍,所以它的位伸量,; 例2(2018·啟東中學(xué))如圖所示,在粗糙水平面上放置A、B、C、D四個小物塊,各小物塊之間由四根完全相同的輕彈簧相互連接,正好組成一個菱形,∠BAD=120°,整個系統(tǒng)保持靜止?fàn)顟B(tài).已知A物塊所受的摩擦力大小為f,則D物塊所受的摩擦力大小為 (  ) A. f B. f C. f D. 2f 【參考答案】C  六、活結(jié)問題 例1(2018云南昭通五校聯(lián)考)如圖所示,某同學(xué)通過滑輪組將一重物緩慢吊起的過程中,該同學(xué)對繩的拉力將(滑輪與繩的重力及摩擦均不計(jì))(

11、 ) A. 越來越小 B. 越來越大 C. 先變大后變小 D. 先變小后變大 2.【參考答案】B 例2.(2016·湖北華師一附中等八校聯(lián)考)如圖7所示,兩豎直木樁ab、cd固定,一不可伸長的輕繩兩端固定在a、c端,繩長為L,一質(zhì)量為m的物體A通過輕質(zhì)光滑掛鉤掛在輕繩中間,靜止時輕繩兩端夾角為120°。若把輕繩換成自然長度為L的橡皮筋,物體A懸掛后仍處于靜止?fàn)顟B(tài),橡皮筋處于彈性限度內(nèi)。若重力加速度大小為g,關(guān)于上述兩種情況,下列說法正確的是(  ) A.輕繩的彈力大小為2mg B.輕繩的彈力大小為mg C.橡皮筋的彈力大于mg D.橡皮筋的彈力大小可能為mg

12、【參考答案】 B 七、死結(jié)問題 例1(2016·遼寧朝陽三校聯(lián)考) (14分)物體A的質(zhì)量為2 kg,兩根輕細(xì)繩b和c的一端連接于豎直墻上,另一端系于物體A上,在物體A上另施加一個方向與水平線成θ角的拉力F,相關(guān)幾何關(guān)系如圖所示,θ=60°。若要使兩繩都能伸直,求拉力F的大小范圍。(g取10 m/s2) 【解析】 作出物體A的受力分析圖如圖所示,由平衡條件得 Fsin θ+F1sin θ-mg=0① Fcos θ-F2-F1cos θ=0② 所以由③式得Fmax==N 由④式得,F(xiàn)min==N。 綜合得F的取值范圍為N≤F≤N。 【參考答案】 N≤F≤N 【

13、走進(jìn)高考】 1、 (2018·石家莊聯(lián)考)如圖所示,物塊M在靜止的傳送帶上勻速下滑時,傳送帶突然順時針(圖中箭頭所示)轉(zhuǎn)動起來,則傳送帶轉(zhuǎn)動后,下列說法正確的是(  ) A.M受到的摩擦力不變 B.M受到的摩擦力變大 C.M可能減速下滑 D.M可能減速上滑 2、(2016山東淄博模擬)如圖所示,一只小鳥沿著較粗且均勻的樹枝從右向左緩慢爬行,在小鳥從A運(yùn)動到B的過程中 A.樹枝對小鳥的作用力先減小后增大 B.樹枝對小鳥的摩擦力先增大后減小 C.樹枝對小鳥的彈力先增大后減小 D.樹枝對小鳥的彈力保持不變 3、多選(2018·天津卷)明朝謝肇淛

14、的《五雜組》中記載:“明姑蘇虎丘寺廟傾側(cè),議欲正之,非萬緡不可。一游僧見之,曰:無煩也,我能正之?!庇紊刻鞂⒛拘◤乃韮A斜一側(cè)的磚縫間敲進(jìn)去,經(jīng)月余扶正了塔身。假設(shè)所用的木楔為等腰三角形,木楔的頂角為θ,現(xiàn)在木楔背上加一力F,方向如圖所示,木楔兩側(cè)產(chǎn)生推力FN,則 A. 若F一定,θ大時大 B. 若F一定,θ小時大 C. 若θ一定,F(xiàn)大時大 D. 若θ一定,F(xiàn)小時大 4、多選(2018廣州一模)如圖,半圓柱體Q放在水平地面上,表面光滑的圓柱體P放在Q和墻壁之間,Q的軸線與墻壁之間的距離為L,已知Q與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,P、Q橫截面半徑均為R,P的質(zhì)量是Q的2倍,設(shè)最大

15、靜摩擦力等于滑動摩擦力。P、Q均處于靜止?fàn)顟B(tài),則 A.L越大,P、Q間的作用力越大 B.L越大,P對墻壁的壓力越小 C.L越大,Q受到地面的摩擦力越小 D.L的取值不能超過 5、粗鐵絲彎成如圖所示半圓環(huán)的形狀,圓心為O,半圓環(huán)最高點(diǎn)B處固定一個小滑輪,小圓環(huán)A用細(xì)繩吊著一個質(zhì)量為m2的物塊并套在半圓環(huán)上。一根一端拴著質(zhì)量為m1的物塊的細(xì)繩,跨過小滑輪后,另一端系在小圓環(huán)A上。設(shè)小圓環(huán)、滑輪、繩子的質(zhì)量以及相互之間的摩擦均不計(jì),繩子不可伸長。若整個系統(tǒng)平衡時角AOB為α,則兩物塊的質(zhì)量比m1︰m2為 ( ) A. cos B. 2sin C.

16、 sin D. 2 cos 6、如圖所示,輕桿BC的一端用鉸鏈接于C,另一端懸掛重物G,并用細(xì)繩繞過定滑輪用力拉住。開始時,,現(xiàn)用拉力F使緩慢減小,直到BC接近豎直位置的過程中,桿BC所受的壓力 ( ) A.保持不變 B.逐漸增大 C.逐漸減小 D.先增大后減小 7、(2017·湖南十二校聯(lián)考)如圖所示,光滑斜面的傾角為30°,輕繩通過兩個滑輪與A相連,輕繩的另一端固定于天花板上,不計(jì)輕繩與滑輪的摩擦。物塊A的質(zhì)量為m,不計(jì)滑輪的質(zhì)量,掛上物塊B后,當(dāng)動滑輪兩邊輕繩的夾角為90°時,A、B恰能保持靜止,則物塊B的質(zhì)量為(  

17、) A.m         B.m C.m D.2m 8、 (2018·青島名校聯(lián)考)如圖所示,一質(zhì)量均勻的實(shí)心圓球被直徑AB所在的平面一分為二,先后以AB沿水平和豎直兩種不同方向放置在光滑支架上,處于靜止?fàn)顟B(tài),兩半球間的作用力分別為F和F′,已知支架間的距離為AB長度的一半,則等于(  ) A. B. C. D. 9、如圖所示,傾角為30°的光滑斜面上,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端系在質(zhì)量為m的小球上,另一端固定在墻上的P點(diǎn).小球在斜面上靜止時,彈簧與豎直方向的夾角為60°,則彈簧的形變量大小為 ( ) A.

18、 B. C. D. 10、如圖所示,小球A置于固定在水平面上的光滑半圓柱體上,小球B用水平輕彈簧拉著系于豎直板上,兩小球A、B通過光滑滑輪O用輕質(zhì)細(xì)線相連,兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài),已知B球質(zhì)量為m,O點(diǎn)在半圓柱體圓心O1的正上方,OA與豎直方向成30°角,OA長度與半圓柱體半徑相等,OB與豎直方向成45°角,則下列敘述正確的是 ( ) A. 小球A、B受到的拉力TOA與TOB相等,且TOA=TOB= B. 彈簧彈力大小 C. A球質(zhì)量為 D. 光滑半圓柱體對A球支持力的大小為mg 11、如圖所示,M為定滑輪,一

19、根細(xì)繩跨過M,一端系著物體C,另一端系著一動滑輪N,動滑輪N兩側(cè)分別懸掛著A、B兩物體,已知B物體的質(zhì)量為3kg,不計(jì)滑輪和繩的質(zhì)量以及一切摩擦,若C物體的質(zhì)量為9kg,則關(guān)于C物體的狀態(tài)下列說法正確的是 ( ) A. 當(dāng)A的質(zhì)量取值合適,C物體有可能處于平衡狀態(tài) B. 無論A物體的質(zhì)量是多大,C物體不可能平衡 C. 當(dāng)A的質(zhì)量足夠大時,C物體不可能向上加速運(yùn)動 D. 當(dāng)A的質(zhì)量取值合適,C物體可以向上加速也可以向下加速運(yùn)動 12、如圖所示,滑輪本身的質(zhì)量可忽略不計(jì),滑輪軸O安在一根輕木桿B上,一根輕繩AC繞過滑輪,A端固定在墻上,且繩保持水平,C端掛一重物

20、,BO與豎直方向夾角θ=45°,系統(tǒng)保持平衡.若保持滑輪的位置不變,改變θ的大小,則滑輪受到木桿作用力大小變化情況是( ?。? A.只有角θ變小,作用力才變大 B.只有角θ變大,作用力才變大 C.不論角θ變大或變小,作用力都是變大 D.不論角θ變大或變小,作用力都不變 13、(2016·寧夏銀川模擬)兩物體M、m用跨過光滑定滑輪的輕繩相連,如圖所示,OA、OB與水平面的夾角分別為30°、60°,M、m均處于靜止?fàn)顟B(tài)。則(  ) A.繩OA對M的拉力大小大于繩OB對M的拉力大小 B.繩OA對M的拉力大小小于繩OB對M的拉力大小 C.m受到水平面的靜摩擦力大小為零 D.m受

21、到水平面的靜摩擦力的方向水平向左 14(2018全國聯(lián)考)如圖所示,質(zhì)量為m的木板B放在水平地面上,質(zhì)量也為m的木箱A放在木板B上.一根輕繩一端拴在木箱上,另一端拴在地面的木樁上,繩繃緊時與水平面的夾角為θ。已知木箱A與木板B之間的動摩擦因數(shù)、木板B與地面之間的動摩擦因數(shù)均為μ?,F(xiàn)用水平力F將木板B從木箱A下面勻速抽出。則下列說法確的是 A.細(xì)繩的張力大小 B.細(xì)繩的張力大小 C.水平拉力 D. 水平拉力 15、(2018湖北華大新高考聯(lián)盟測評)如圖(a)所示,三棱柱的左、右兩側(cè)斜面的傾角a=b=45°,物塊P、Q用跨過定滑輪的輕繩相連,分別放在兩側(cè)的斜面上,此時物塊P恰好

22、不向下滑動。已知P、Q與斜面之間的動摩擦因數(shù)均為m=tanl5°,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。 (1)求物塊P、Q的質(zhì)量之比m1:m2; (2)當(dāng)三棱柱緩慢繞右側(cè)棱邊順時針轉(zhuǎn)動q角,如圖(b)所示,物塊Q恰好不下滑,求q角。 16、(2015河北石家莊質(zhì)檢I)如圖所示,質(zhì)量M等于2kg的木塊套在水平固定桿上,并用輕繩與質(zhì)量m=1kg 的小球相連。今用跟水平方向成60°角的力F=10 N拉著球并帶動木塊一起向右勻速運(yùn)動,運(yùn)動中M、 m相對位置保持不變,g取10ms2。求:?? (1)輕繩與水平方向夾角θ; (2)木塊M與水平桿間的動摩擦因數(shù)μ。 1、【參考答案】A

23、 2、【參考答案】C 3、【參考答案】BC 【名師解析】試題分析:由于木楔處在靜止?fàn)顟B(tài),故可將力F沿與木楔的斜面垂直且向上的方向進(jìn)行分解,根據(jù)平行四邊形定則,畫出力F按效果分解的圖示.并且可據(jù)此求出木楔兩側(cè)產(chǎn)生的推力. 選木楔為研究對象,木楔受到的力有:水平向右的F、和兩側(cè)給它的與木楔的斜面垂直的彈力,由于木楔處于平衡狀態(tài),所以兩側(cè)給木楔的斜面垂直的彈力與F沿兩側(cè)分解的推力是相等的,力F的分解如圖: 則,,故解得,所以F一定時,越小,越大;一定時,F(xiàn)越大,越大,BC正確; 4、【參考答案】AD 【名師解析】隔離P受力分析,畫出受力分析圖,L越大,P、Q間的作用力越大,墻壁

24、對P的作用力越大,根據(jù)牛頓第三定律,L越大,P對墻壁的壓力越大,選項(xiàng)A正確B錯誤;對P、Q整體受力分析,由平衡條件可知,L越大,Q受到地面的摩擦力越大,選項(xiàng)C錯誤;當(dāng)L的取值為時,圓柱體圓心的連線與水平面夾角的余弦值為3/5,正弦值為4/5,設(shè)Q的質(zhì)量為m,則P、Q間的作用力為F=2.5mg,其水平分力為Fx=2.5mg×3/5=1.5mg,Q與地面之間的壓力為3mg,Q與地面之間的最大靜摩擦力為f=μ·3mg=1.5mg,所以L的取值不能超過,若L的取值超過,則平衡不能維持,選項(xiàng)D正確。 5、【答案】B 【解析】 考點(diǎn):力的平衡及正交分解法。 6、 【答案】A 【解析】

25、 以B點(diǎn)為研究對象,受到三個力分別為重物拉B點(diǎn)拉力T1=G,AB繩子拉力T2=F,及桿CB對B的彈力FN,三力合成如圖所示,從圖中可以看出,則有,得,則A正確。 考點(diǎn):本題考查物體的平衡。 7、【參考答案】A 8、【參考答案】A 9、【答案】D 【解析】 對小球受力分析得,球受三個力的作用,一是重力mg,二是彈簧對球斜向下的彈力kx,三是斜面對球的支持力F,對這三個力沿豎起與水平方向正交分解得,在水平方向:Fsin30°=kxsin60°;在豎直方向:Fcos30°=kxcos60°+mg,聯(lián)立方程解之得x=mg/k,故D正確。 考點(diǎn):力的正交分解。

26、 10、【答案】C 【解析】對B受力分析可知:細(xì)繩的拉力,則TOA=TOB=,選項(xiàng)A錯誤;彈簧彈力大小,選項(xiàng)B錯誤;對A球受力分析可知: ,解得: ,選項(xiàng)C正確;光滑半圓柱體對A球支持力的大小為,選項(xiàng)D錯誤;故選C. 考點(diǎn):物體的平衡 11、【答案】AD 考點(diǎn):牛頓定律的應(yīng)用 【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律的應(yīng)用問題;解題時要分析滑輪兩邊物體的質(zhì)量關(guān)系,根據(jù)牛頓定律討論求解. 12、【參考答案】.D 【名師解析】:對滑輪受力分析,受兩個繩子的拉力和桿的彈力;滑輪一直保持靜止,合力為零,故桿的彈力與兩個繩子的拉力的合力等值、反向、共線;由于兩個繩子的拉力大小等于重物的重力

27、,大小不變,方向也不變,故兩個拉力的合力為 mg,與水平方向成45°斜向右下方,選項(xiàng)D正確。 13、 【參考答案】BD 【名師解析】取O點(diǎn)為研究對象進(jìn)行受力分析,如圖所示,則有FTA<FTB,所以m受水平面的靜摩擦力的方向水平向左,選項(xiàng)B、D正確。 14、 【參考答案】C 【名師解析】木箱A受力分析如圖所示 15、【名師解析】(1)三棱柱轉(zhuǎn)動之前,物塊P恰好不向下滑動。分析P的受力,有 Ff1=mFN1(1分) FN1=m1gcosa(1分) m1gsina-Ff1=FT(1分) 分析Q的受力,有 Ff2=mFN2(1分) FN2=m2gcosb[來源:Z|X|X|K] m2gsinb+Ff2=FT 解得: (2)三棱柱轉(zhuǎn)動q角后,物塊Q恰好不下滑。分析Q的受力,有 (1分) =m1gcos(a-q)(1分) m1gsin(a-q)+=(1分) 聯(lián)立解得: 所以q=30° 16、【參考答案】(1)30° (2)μ= (2)M、m整體處于靜止?fàn)顟B(tài),可看做整體,系統(tǒng)所受合力為零。 以M、m整體為研究對象。由平衡條件得[] 水平方向Fcos60°-μFN=0 ③ 豎直方向FN+Fsin60°-Mg-mg=0 ④ 由①②得μ=。 22

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