摘要:
**基本信息**
聚焦高一物理必修一第3章力的1-3节,通过“锥体上滚”“握水杯”等生活情境和实验探究题,考查重力、摩擦力、弹力等核心知识,强化物理观念与科学思维。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|选择题|10/46|重力方向、重心位置、摩擦力大小与方向、弹力特性|以“以卵击石”考查相互作用力,“货箱拉动”辨析滑动摩擦力|
|实验题|2/16|动摩擦因数测量、弹簧弹力与形变量关系|设计木板拉动测摩擦力实验,通过F-x图像分析劲度系数|
|计算题|3/38|弹簧原长计算、动摩擦因数求解、多体摩擦力分析|结合“夹书静止”情境,综合考查静摩擦力平衡与临界条件|
内容正文:
2026-2027学年高一物理(必修一)周周测
周周测05 第3章 相互作用—力第1-3节
(时间:75分钟 分数:100分)
一、选择题(本题共10小题,共46分。其中1-7题为单选题,每小题4分;8-10题为多选题, 每小题6分,漏选得3分,错选得0分)
1.【答案】D
2.【答案】A
3.【答案】D
4.【答案】D
5.【答案】A
6.【答案】C
7.【答案】B
8.【答案】ABD
9.【答案】BD
10.【答案】BD
二、实验题(本题2小题,共16分)
11.(6分)【答案】(1)不需要 (2) (3)
12.(10分)【答案】(1)B (2)大于 (3)5.0 (4) 100 0.15
三、计算题(本题3小题,共38分)
13.(10分)【答案】(1)15cm (2)0.4
【详解】(1)设弹簧原长为,竖直吊起木块时,木块处于平衡状态,则有
解得
(2)水平拉动木块时,由胡克定律得,弹簧弹力大小
由于木块在水平桌面上匀速前进,故木块所受的滑动摩擦力大小为
而
解得
14.(14分)【答案】(1)0.25 (2)0.2m
【详解】(1)由牛顿第三定律得,A与B物块之间的摩擦力:
且对B物块:由二力平衡得:,即
对A物块有:,其中
解得
(2)由二力平衡可知,对A物块:
由得
故此时,弹簧长度为
15.(14分)【答案】(1), (2)
【详解】(1)设中间的书受到左侧书的摩擦力为,受到右侧书的摩擦力为,根据对称性可知
对中间的书受力分析,如图所示
因为书处于平衡状态,所以
代入数据,解得
(2)对左侧第一本书受力分析,如图所示
在竖直方向,根据平衡条件可得
若手与书之间达到最大静摩擦力,此时压力为,则解得
若书本之间达到最大静摩擦力,此时压力为,则解得
因为,所以要保持三本书与手都保持静止,则
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2026-2027学年高一物理(必修一)周周测
周周测05 第3章 相互作用—力第1-3节
(时间:75分钟 分数:100分)
一、选择题(本题共10小题,共46分。其中1-7题为单选题,每小题4分;8-10题为多选题, 每小题6分,漏选得3分,错选得0分)
1.有关重力方向和重心位置的说法正确的是( )
A.重力的方向总是垂直于支持面向下
B.重力的方向总是指向地球的球心
C.重心的位置一定在物体上
D.质量分布均匀形状规则的物体,重心的位置在物体的几何中心
【答案】D
【详解】AB.重力的方向竖直向下,只有在赤道处和两极处重力方向指向地球的球心,故AB错误;
CD.重心位置由质量分布和形状规则有关,当质量分布均匀形状规则的物体,重心的位置在物体的几何中心上,且重心位置可以在物体上,也可以在物体外,故D正确,C错误。
故选D。
2.小明在参观科技馆时观察到一个十分有趣的“锥体上滚”实验。如图,将一个双圆锥体轻轻放在倾斜轨道的低端,就会看到它似乎在向“上”滚去,关于锥体的运动下列说法正确的是( )
A.双圆锥体上滚实验中,虽然看到的现象好像是锥体在上滚,但锥体重心其实是下移的
B.双圆锥体所受重力方向指向地心
C.双圆锥体的重心在锥体的外部,不在锥体上
D.双圆锥体的重心是理想模型
【答案】A
【详解】A.锥体上滚的原理是重心运动,虽然看到的现象好像是锥体在上滚,但是从侧面观察的话锥体重心其实是下移的,故A正确;
B.双圆锥体所受重力方向竖直向下,不一定指向地心,故B错误;
C.锥体的重心在锥体的内部几何中心上,不在物体外面,重心的具体位置在锥体的中心轴的中间,故C错误;
D.双圆锥体的重心采取了等效的思想,将各部分的重力等效到这一点上,故D错误。
故选A。
3.幽默大师卓别林一个常用的艺术造型如图所示,他身子侧倾,依靠手杖的支持使身躯平衡.下列说法正确的是
A.水平地面对手杖没有摩擦力的作用
B.水平地面对卓别林没有摩擦力的作用
C.水平地面对手杖的弹力方向沿手杖向上
D.水平地面对卓别林的弹力的方向竖直向上
【答案】D
【详解】A.手杖是倾斜的,在水平方向相对地面有运动趋势,地面又是不光滑的,所以有摩擦力,故A错误;
B.手杖给卓别林的力有水平分力,所以卓别林水平方向一定受到摩擦力,故B错误;
C.不管手杖与地面是如何角度的,它与地面之间的弹力都是垂直于地面向上,故C错误;
D.水平地面对卓别林的弹力的方向竖直向上,故D正确.
4.如图所示,三个完全相同的货箱1、2、3静止在水平操作台上,货箱各表面材质及粗糙程度均相同。工人用平行于操作台的水平力分别匀速拉动三个货箱,施加的力大小依次为、、,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】根据滑动摩擦力的公式可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关,只与接触面的粗糙程度和压力大小有关,由题可知三个货箱各表面材质和粗糙程度均相同,压力大小也相同,故摩擦力相同,即
由平衡条件可知
故
故选D。
5.如图所示,质量为1kg的物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,从t=0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行,同时受到一个水平向左的恒力F=1N的作用,g取10m/s2,向右为正方向,该物体受到的摩擦力Ff随时间t变化的图像是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】题意可知物体先向右做减速运动,在速度减为0之前,物体受到的摩擦力为滑动摩擦力且大小为,,方向向左,为负值;因为可知物体速度减为0后,物体停止运动,受到的摩擦力为静摩擦力,由平衡条件可知静摩擦力大小为,
方向向右,为正值。
故选A。
6.“以卵击石”意思为拿鸡蛋去碰石头,比喻不自量力,自取灭亡。从物理学的角度看鸡蛋与石头相碰,下列说法正确的是( )
A.石头对鸡蛋的力大于鸡蛋对石头的力
B.石头对鸡蛋的力小于鸡蛋对石头的力
C.石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力大小相等
D.石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力方向相同
【答案】C
【详解】根据牛顿第三定律,两物体间的作用力与反作用力满足,即大小相等、方向相反,作用在两个不同物体上。石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力是一对作用力与反作用力,大小相等、方向相反。
故选C。
7.如图所示,截面为等腰三角形的木块A上叠放木块B,木块A的斜边靠在竖直粗糙墙壁上,现对A施加竖直向上的力F,使得A、B一起沿竖直方向向上做匀速运动,运动过程中A、B一直保持相对静止。木块A、B的受力个数分别为( )
A.4、2 B.4、3 C.6、2 D.6、3
【答案】B
【详解】两物体受力平衡,对B分析可知,受重力、斜面对B的支持力和摩擦力共3个力作用;对A、B整体分析可知,因力F竖直向上,可知竖直墙壁对A无弹力,则也没有摩擦力;对A分析可知,受重力、外力F、B对A的压力和摩擦力,共4个力作用。故选B。
8.如图所示,一位同学用20N的力将重为4N的水杯握在手中,水杯处于竖直状态,则下列说法正确的是( )
A.保持水杯静止,水杯受到的摩擦力大小为4N
B.保持水杯静止,向水杯中加入少量热水后,水杯受到的摩擦力会变大
C.保持水杯静止,手握水杯的力越大,则水杯受到的摩擦力就越大
D.若握紧水杯匀速向上运动,则水杯所受的摩擦力方向向上
【答案】ABD
【详解】A.水杯静止,水杯受到的摩擦力和重力平衡,故摩擦力大小为4N,故A正确;
B.向水杯中加入少量热水后,水杯保持静止,水杯受到的摩擦力和重力平衡,摩擦力会随重力变大而变大,故B正确;
C.手握水杯的力越大,水杯保持静止,水杯受到的最大静摩擦力与重力平衡,不会随压力的增大而增大,故C错误;
D.若握紧水杯匀速向上运动,则水杯所受的摩擦力与重力平衡,方向竖直向上,故D正确。
故选ABD。
9.仅剩一根轻质弹簧的拉力器如图所示,某同学左右手各用的力拉弹簧,此时弹簧相比原长伸长了(在弹性限度内)。则( )
A.弹簧的劲度系数跟拉力大小成正比
B.在弹性限度内弹簧的伸长量与拉力大小成正比
C.因为左右拉力大小相等方向相反,所以此时弹簧的弹力大小为零
D.弹簧的劲度系数为
【答案】BD
【详解】A.弹簧的劲度系数由弹簧本身决定,与所受拉力大小无关,故A错误;
B.根据胡克定律可知,在弹性限度内弹簧的伸长量与拉力大小成正比,故B正确;
CD.弹簧的弹力大小为100N,根据胡克定律可得,故C错误,D正确。
故选BD。
10.如图甲所示,A、B两个质量均为m的物体叠放在水平面上,A物体与一拉力传感器相连接,连接的细绳保持水平。从t=0时刻起,用一水平向右且随时间由零开始逐渐增大的力F拉B物体,A、B分离前拉力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B、B与水平面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A.t1时刻,B物体与水平面之间的摩擦力为0
B.t2时刻,B物体与水平面之间的摩擦力大小为2μmg
C.图乙中图线可表示B物体所受摩擦力随时间的变化
D.图乙中图线可表示A物体所受摩擦力随时间的变化
【答案】BD
【详解】ACD.初始时F小于地面与B物体间的最大静摩擦力,此时B物体处于静止状态,所受地面的静摩擦力等于外力F,随着F不断增大到等于地面与B间的最大静摩擦力时,A物体与B物体之间才产生静摩擦力,此时B物体依然处于静止状态,再随着F的继续增大,A物体与B物体之间发生相对滑动,二者间摩擦力变为滑动摩擦力,此时无论B物体是否为匀速运动,其所受摩擦力大小都不变,所以0~t1内水平面与B物体之间的摩擦力为静摩擦力,图乙中图线可表示A物体所受摩擦力随时间的变化,故AC错误,D正确;
B.由题图乙可知,t2时刻B物体相对地面滑动,地面所受的正压力大小为
故B物体与水平面之间的摩擦力为,故B正确。故选BD。
二、实验题(本题2小题,共16分)
11.(6分)某实验小组利用图甲所示的装置研究物块与木板之间的摩擦力。水平实验台上固定一个力传感器,传感器用细线拉住物块,物块放置在粗糙的均匀长木板上,物块重力为。水平向左拉木板,传感器记录的拉力 图像如图乙所示。完成下列填空。(计算结果均保留两位有效数字)
(1)此实验木板_________(选填“需要”或“不需要”)一定做匀速直线运动。
(2)物块受到的最大静摩擦力为_________。
(3)物块与木板之间的动摩擦因数为_________。
【答案】(1)不需要 (2) (3)
【详解】(1)实验中物块始终被细线拉住保持静止,受力平衡,传感器的拉力始终等于物块受到的摩擦力,与木板的运动状态无关,因此不需要木板做匀速直线运动。
(2)木板拉动前,物块受到的静摩擦力大小等于传感器拉力,拉力随时间增大,当拉力达到峰值时,对应最大静摩擦力。由图乙可知,最大静摩擦力为。
(3)板滑动后,物块受到滑动摩擦力,稳定后传感器拉力等于滑动摩擦力,由图乙得滑动摩擦力,根据滑动摩擦力公式其中物块与长木板间的弹力大小满足
联立解得
12.(10分)某同学准备用实验探究弹簧弹力与形变量的关系,把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,弹簧的右侧固定一个刻度尺,如图1所示。在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录弹簧在不同拉力作用下的长度x。以弹簧弹力F为纵轴、弹簧长度x为横轴建立直角坐标系。
(1)测得弹力F与弹簧长度x的关系如图2所示,图中表示( )
A.弹簧处于水平状态下的自然长度 B.弹簧处于竖直状态下自然长度
C.弹簧的形变量 D.弹簧形变量的变化量
(2)实验中,使用两条不同的轻质弹簧a和b,得到弹力F与弹簧长度x的图像如图3,可知a弹簧的劲度系数_______(填“大于”“等于”或“小于”)b弹簧的劲度系数。
(3)如下图所示,由实验数据绘图,纵轴是钩码质量m,横轴是弹簧的长度x。由图像可得弹簧的劲度系数_________(计算结果保留两位有效数字,g取)。
(4)某同学在研究性学习中,利用所学的知识就解决了弹簧自重问题。将一轻弹簧一端固定于某一深度为、开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧的另一端也位于筒内),如图甲所示。在该实验中,长度测量工具只能测量出筒外弹簧的长度l,现要测出弹簧的原长和弹簧的劲度系数,该同学通过改变所挂钩码的个数来改变l,作出F-l图线如图乙所示。
则弹簧的劲度系数为_________,弹簧的原长_________m
【答案】(1)B (2)大于 (3)5.0 (4) 100 0.15
【详解】(1)弹簧在不同拉力作用下的长度x,令弹簧处于竖直状态下的自然长度为,根据胡克定律有
结合图像可知
故图中表示弹簧处于竖直状态下的自然长度。
故选B。
(2)结合上述分析可知,图像的斜率表示弹簧的劲度系数,可知a弹簧的劲度系数大于b弹簧的劲度系数。
(3)根据胡克定律和二力平衡有
可得故
解得弹簧的劲度系数
(4)[1][2]设弹簧的原长为,根据胡克定律有
结合图像有
解得
三、计算题(本题3小题,共38分)
13.(10分)用劲度系数的弹簧竖直吊起一质量的木块,木块静止后弹簧长;用该弹簧在水平桌面上水平拉动该木块,当木块在水平方向做匀速运动时,弹簧长,取。求:
(1)弹簧的原长;
(2)木块与桌面间的动摩擦因数。
【答案】(1)15cm (2)0.4
【详解】(1)设弹簧原长为,竖直吊起木块时,木块处于平衡状态,则有
解得
(2)水平拉动木块时,由胡克定律得,弹簧弹力大小
由于木块在水平桌面上匀速前进,故木块所受的滑动摩擦力大小为
而
解得
14.(14分)如图所示,A、B两个物体叠放在一起,A与一端固定在墙面上的弹簧相连接。地面光滑,A与B的接触面粗糙。已知弹簧的原长为15cm,劲度系数为200N/m, g取10 m/s2。若用F=10N的力水平向右匀速拉动B物块,则:
(1)若A物块质量为4kg,求A与B接触面的动摩擦因数;
(2)求A相对地面静止时,弹簧的长度。
【答案】(1)0.25 (2)0.2m
【详解】(1)由牛顿第三定律得,A与B物块之间的摩擦力:
且对B物块:由二力平衡得:,即
对A物块有:,其中
解得
(2)由二力平衡可知,对A物块:
由得
故此时,弹簧长度为
15.(14分)如图所示,某同学用一只手同时夹住三本相同的书籍在竖直方向保持静止,每本书的质量均为440 g,手与书之间的动摩擦因数为0.8,书本之间的动摩擦因数为0.4,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度。
(1)中间的书受到左右两侧书的摩擦力分别是多大?
(2)若要保证三本书与手都静止,则手在书本一侧施加的压力至少是多少?
【答案】(1), (2)
【详解】(1)设中间的书受到左侧书的摩擦力为,受到右侧书的摩擦力为,根据对称性可知
对中间的书受力分析,如图所示
因为书处于平衡状态,所以
代入数据,解得
(2)对左侧第一本书受力分析,如图所示
在竖直方向,根据平衡条件可得
若手与书之间达到最大静摩擦力,此时压力为,则
解得
若书本之间达到最大静摩擦力,此时压力为,则
解得
因为,所以要保持三本书与手都保持静止,则
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2026-2027学年高一物理(必修一)周周测
周周测05 第3章 相互作用—力第1-3节
(时间:75分钟 分数:100分)
一、选择题(本题共10小题,共46分。其中1-7题为单选题,每小题4分;8-10题为多选题, 每小题6分,漏选得3分,错选得0分)
1.有关重力方向和重心位置的说法正确的是( )
A.重力的方向总是垂直于支持面向下
B.重力的方向总是指向地球的球心
C.重心的位置一定在物体上
D.质量分布均匀形状规则的物体,重心的位置在物体的几何中心
2.小明在参观科技馆时观察到一个十分有趣的“锥体上滚”实验。如图,将一个双圆锥体轻轻放在倾斜轨道的低端,就会看到它似乎在向“上”滚去,关于锥体的运动下列说法正确的是( )
A.双圆锥体上滚实验中,虽然看到的现象好像是锥体在上滚,但锥体重心其实是下移的
B.双圆锥体所受重力方向指向地心
C.双圆锥体的重心在锥体的外部,不在锥体上
D.双圆锥体的重心是理想模型
3.幽默大师卓别林一个常用的艺术造型如图所示,他身子侧倾,依靠手杖的支持使身躯平衡.下列说法正确的是
A.水平地面对手杖没有摩擦力的作用
B.水平地面对卓别林没有摩擦力的作用
C.水平地面对手杖的弹力方向沿手杖向上
D.水平地面对卓别林的弹力的方向竖直向上
4.如图所示,三个完全相同的货箱1、2、3静止在水平操作台上,货箱各表面材质及粗糙程度均相同。工人用平行于操作台的水平力分别匀速拉动三个货箱,施加的力大小依次为、、,则( )
A. B. C. D.
5.如图所示,质量为1kg的物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,从t=0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行,同时受到一个水平向左的恒力F=1N的作用,g取10m/s2,向右为正方向,该物体受到的摩擦力Ff随时间t变化的图像是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A. B.
C. D.
6.“以卵击石”意思为拿鸡蛋去碰石头,比喻不自量力,自取灭亡。从物理学的角度看鸡蛋与石头相碰,下列说法正确的是( )
A.石头对鸡蛋的力大于鸡蛋对石头的力
B.石头对鸡蛋的力小于鸡蛋对石头的力
C.石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力大小相等
D.石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力方向相同
7.如图所示,截面为等腰三角形的木块A上叠放木块B,木块A的斜边靠在竖直粗糙墙壁上,现对A施加竖直向上的力F,使得A、B一起沿竖直方向向上做匀速运动,运动过程中A、B一直保持相对静止。木块A、B的受力个数分别为( )
A.4、2 B.4、3 C.6、2 D.6、3
8.如图所示,一位同学用20N的力将重为4N的水杯握在手中,水杯处于竖直状态,则下列说法正确的是( )
A.保持水杯静止,水杯受到的摩擦力大小为4N
B.保持水杯静止,向水杯中加入少量热水后,水杯受到的摩擦力会变大
C.保持水杯静止,手握水杯的力越大,则水杯受到的摩擦力就越大
D.若握紧水杯匀速向上运动,则水杯所受的摩擦力方向向上
9.仅剩一根轻质弹簧的拉力器如图所示,某同学左右手各用的力拉弹簧,此时弹簧相比原长伸长了(在弹性限度内)。则( )
A.弹簧的劲度系数跟拉力大小成正比
B.在弹性限度内弹簧的伸长量与拉力大小成正比
C.因为左右拉力大小相等方向相反,所以此时弹簧的弹力大小为零
D.弹簧的劲度系数为
10.如图甲所示,A、B两个质量均为m的物体叠放在水平面上,A物体与一拉力传感器相连接,连接的细绳保持水平。从t=0时刻起,用一水平向右且随时间由零开始逐渐增大的力F拉B物体,A、B分离前拉力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B、B与水平面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A.t1时刻,B物体与水平面之间的摩擦力为0
B.t2时刻,B物体与水平面之间的摩擦力大小为2μmg
C.图乙中图线可表示B物体所受摩擦力随时间的变化
D.图乙中图线可表示A物体所受摩擦力随时间的变化
二、实验题(本题2小题,共16分)
11.(6分)某实验小组利用图甲所示的装置研究物块与木板之间的摩擦力。水平实验台上固定一个力传感器,传感器用细线拉住物块,物块放置在粗糙的均匀长木板上,物块重力为。水平向左拉木板,传感器记录的拉力 图像如图乙所示。完成下列填空。(计算结果均保留两位有效数字)
(1)此实验木板_________(选填“需要”或“不需要”)一定做匀速直线运动。
(2)物块受到的最大静摩擦力为_________。
(3)物块与木板之间的动摩擦因数为_________。
12.(10分)某同学准备用实验探究弹簧弹力与形变量的关系,把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,弹簧的右侧固定一个刻度尺,如图1所示。在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录弹簧在不同拉力作用下的长度x。以弹簧弹力F为纵轴、弹簧长度x为横轴建立直角坐标系。
(1)测得弹力F与弹簧长度x的关系如图2所示,图中表示( )
A.弹簧处于水平状态下的自然长度 B.弹簧处于竖直状态下自然长度
C.弹簧的形变量 D.弹簧形变量的变化量
(2)实验中,使用两条不同的轻质弹簧a和b,得到弹力F与弹簧长度x的图像如图3,可知a弹簧的劲度系数_______(填“大于”“等于”或“小于”)b弹簧的劲度系数。
(3)如下图所示,由实验数据绘图,纵轴是钩码质量m,横轴是弹簧的长度x。由图像可得弹簧的劲度系数_________(计算结果保留两位有效数字,g取)。
(4)某同学在研究性学习中,利用所学的知识就解决了弹簧自重问题。将一轻弹簧一端固定于某一深度为、开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧的另一端也位于筒内),如图甲所示。在该实验中,长度测量工具只能测量出筒外弹簧的长度l,现要测出弹簧的原长和弹簧的劲度系数,该同学通过改变所挂钩码的个数来改变l,作出F-l图线如图乙所示。
则弹簧的劲度系数为_________,弹簧的原长_________m
三、计算题(本题3小题,共38分)
13.(10分)用劲度系数的弹簧竖直吊起一质量的木块,木块静止后弹簧长;用该弹簧在水平桌面上水平拉动该木块,当木块在水平方向做匀速运动时,弹簧长,取。求:
(1)弹簧的原长;
(2)木块与桌面间的动摩擦因数。
14.(14分)如图所示,A、B两个物体叠放在一起,A与一端固定在墙面上的弹簧相连接。地面光滑,A与B的接触面粗糙。已知弹簧的原长为15cm,劲度系数为200N/m, g取10 m/s2。若用F=10N的力水平向右匀速拉动B物块,则:
(1)若A物块质量为4kg,求A与B接触面的动摩擦因数;
(2)求A相对地面静止时,弹簧的长度。
15.(14分)如图所示,某同学用一只手同时夹住三本相同的书籍在竖直方向保持静止,每本书的质量均为440 g,手与书之间的动摩擦因数为0.8,书本之间的动摩擦因数为0.4,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度。
(1)中间的书受到左右两侧书的摩擦力分别是多大?
(2)若要保证三本书与手都静止,则手在书本一侧施加的压力至少是多少?
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