2025版人教版高中物理精講精練必修1專題強化02:連接體模型 原卷版_第1頁
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文檔簡介

專題強化02:連接體模型

【考點歸納】

考點一:整體法和隔離法解決連接體問題

考點二:彈簧或細繩相連的連接體問題

考點三:含有懸掛小球的連接體問題

考點四:加速度不同的連接體問題

考點五:連接體綜合問題

【技巧歸納】

技巧01一、動力學的連接體問題

1.連接體

多個相互關(guān)聯(lián)的物體連接(疊放、并排或由繩子、細桿、彈簧等聯(lián)系)在一起構(gòu)成的物體系統(tǒng)稱為連接體.連接體一

般(含彈簧的系統(tǒng),系統(tǒng)穩(wěn)定時)具有相同的運動情況(速度、加速度).

2.常見的連接體

(1)物物疊放連接體:兩物體通過彈力、摩擦力作用,具有相同的速度和加速度

速度、加速度相同

(2)輕繩連接體:輕繩在伸直狀態(tài)下,兩端的連接體沿繩方向的速度總是相等.

速度、加速度相同

速度、加速度大小相等,方向不同

(3)輕桿連接體:輕桿平動時,連接體具有相同的平動速度.

速度、加速度相同

(4)彈簧連接體:在彈簧發(fā)生形變的過程中,兩端連接體的速度、加速度不一定相等;在彈簧形變最大時,兩端連接

體的速度、加速度相等.

技巧02.整體法與隔離法的選用

(1)求解各部分加速度都相同的連接體問題時,要優(yōu)先考慮整體法;如果還需要求物體之間的作用力,再用隔離法.

(2)求解連接體問題時,隨著研究對象的轉(zhuǎn)移,往往兩種方法交替運用.一般的思路是先用其中一種方法求加速度,

再用另一種方法求物體間的作用力或系統(tǒng)所受合力.

考點三.常見連接體的類型

(1)同速連接體(如圖)

特點:兩物體通過彈力、摩擦力作用,具有相同速度和相同加速度.

處理方法:用整體法求出a與F合的關(guān)系,用隔離法求出F內(nèi)力與a的關(guān)系.

(2)關(guān)聯(lián)速度連接體(如圖)

特點:兩連接物體的速度、加速度大小相等,方向不同,但有所關(guān)聯(lián).

處理方法:分別對兩物體隔離分析,應(yīng)用牛頓第二定律進行求解.

【題型歸納】

題型一:整體法和隔離法解決連接體問題

1.(24-25高一上·浙江·期中)如圖所示,質(zhì)量分別為M和m的物塊由相同的材料制成,且M>m,將它們用通過

光滑的輕質(zhì)定滑輪的輕細線連接。如果按圖甲放置,則質(zhì)量為m的物塊恰好勻速下降。若將兩物塊互換位置,如圖

乙所示,它們的共同加速度大小為()

(Mm)g(Mm)gMg(Mm)g

A.B.C.D.

MmMmm

2.(23-24高一上·新疆·期末)2022年11月29日,“神舟十五號”成功發(fā)射,順利將費俊龍、鄧清明、張陸三名航

天員送入空間站。如圖是采用動力學方法測量空間站質(zhì)量的原理圖。若已知飛船質(zhì)量為4×103kg,其推進器的平均

推力為1240N,在飛船與空間站對接后,推進器工作7s內(nèi),測出飛船和空間站速度變化是0.07m/s。下列正確的是

()

A.空間站質(zhì)量為1.2×105kgB.空間站質(zhì)量為1.24×105kg

C.飛船與空間站對接前的加速度為0.01m/s2D.飛船與空間站對接后的加速度為0.31m/s2

3.(23-24高一上·貴州畢節(jié)·期末)如圖,質(zhì)量為2m的物塊A與水平地面間的動摩擦因數(shù)為,質(zhì)量為m的物塊B

與水平地面間的摩擦可忽略不計。在已知水平推力F的作用下,A、B作加速運動。A對B的作用力為()

2mgF2mgF2mg

A.F2mgB.FC.D.

333

題型二:彈簧或細繩相連的連接體問題

4.(2024高一·全國·專題練習)如圖所示,甲、乙兩圖中A、B兩球質(zhì)量相等,圖甲中A、B兩球用輕質(zhì)桿相連,

圖乙中A、B兩球用輕質(zhì)彈簧相連,均用細繩懸掛在天花板下處于靜止狀態(tài),則在兩細繩燒斷的瞬間()

A.圖甲中輕桿的作用力不為零B.圖甲中兩球的加速度一定不相等

C.圖乙中兩球的加速度一定相等D.圖甲中A球的加速度是圖乙中A球加速度的一半

5.(23-24高一上·福建泉州·期末)如圖,繞過光滑定滑輪的繩子將物體A和B相連,繩子與桌面平行,物體A恰

好不滑動。已知物體A的質(zhì)量mA大于物體B的質(zhì)量mB,A和B與桌面間的動摩擦因數(shù)相同,最大靜摩擦力等于

滑動摩擦力,重力加速度大小為g,不計滑輪和繩子質(zhì)量?,F(xiàn)將A和B互換位置,繩子仍保持與桌面平行,則()

A.繩子的拉力大小為mBgB.繩子的拉力大小為mAg

mm

C.物體與桌面間的動摩擦因數(shù)為AD.物體A和B的加速度大小為Ag

mBmAmB

6.(23-24高一下·湖南岳陽·期末)質(zhì)量分別為2kg、3kg的物塊A和B,系在一根不可伸長的輕繩兩端,細繩跨過固

定在傾角為30的斜面頂端的輕質(zhì)定滑輪上,此時物體A離地面的高度為0.8m,如圖所示,斜面光滑且足夠長,始

終保持靜止,g取10m/s2。下列說法正確的是()

210

A.物體A落地的速度為4m/sB.物體A落地的速度為m/s

5

C.物體B沿斜面上滑的最大高度為0.68mD.物體B沿斜面上滑的最大高度為0.96m

題型三:含有懸掛小球的連接體問題

7.(23-24高一上·黑龍江·期末)如圖所示,在小車車廂的頂部用輕質(zhì)細線懸掛的一質(zhì)量為m的小球,當小車沿水平

面做勻變速直線運動時,發(fā)現(xiàn)懸掛小球的細線與豎直方向的夾角為37,在車廂底板上放著一個質(zhì)量為M的木

塊,小球及木塊均和車廂保持相對靜止。已知木塊與車廂底板間的動摩擦因數(shù)為0.8,最大靜摩擦力等于滑動摩

擦力,重力加速度g取10m/s2,sin370.6,cos370.8,下列說法正確的是()

54

A.細線的拉力大小為mgB.木塊的加速度大小為g

33

43

C.木塊受到的摩擦力大小為Mg,方向水平向右D.車廂受到木塊的摩擦力大小為Mg,方向水平向左

54

8.(23-24高一上·遼寧·期末)如圖所示,固定在小車上的豎直桿OA與輕質(zhì)桿OB用垂直紙面的光滑轉(zhuǎn)軸O連接,

在輕質(zhì)桿B端固定有質(zhì)量為m的小球,重力加速度為g。當小車沿著水平桌面直線運動時兩桿間夾角保持不變,

下列說法正確的是()

A.小車一定向右運動B.小車一定向左運動

mg

C.小車加速度一定水平向左且等于gtanD.輕質(zhì)桿對球的力一定沿著桿由B指向O且等于

cos

9.(23-24高一上·江蘇無錫·期中)如圖所示,帶支架的平板小車沿水平面向左做直線運動,小球A用細線懸掛于

支架前端,質(zhì)量為m的物塊B始終相對于小車靜止在小車右端。B與小車平板間的動摩擦因數(shù)為μ。若某時刻觀察

到細線偏離豎直方向θ角,則此刻小車對物塊B的作用力的大小為(重力加速度為g)()

A.mgB.mg12C.mgtanD.mgtan21

題型四:加速度不同的連接體問題

10.(21-22高一上·福建福州·期末)如圖所示為雜技“頂桿”表演,一大人站在地上,肩上為一質(zhì)量為M的豎直竹竿,

當竿上一質(zhì)量為m的小孩握著竿以加速度a加速下滑時,則()

A.竿對小孩的摩擦力向上,大小為mg

B.小孩對竿的摩擦力向上,大小為mgma

C.竿對大人的壓力大小(Mm)g

D.竿對大人的壓力大小(Mm)gma

11.(16-17高一上·北京東城·期末)如圖所示,水平面上質(zhì)量均為4kg的兩木塊A、B用一輕彈簧相連接,整個系

統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?,F(xiàn)用一豎直向上的力F拉動木塊A,使木塊A向上做加速度為5m/s2的勻加速直線運動。從力F

剛作用在木塊A的瞬間到B剛離開地面的瞬間這個過程,下列說正確的是(g=10m/s2)()

A.力F的最小值為60NB.力F的最大值為60N

C.當彈簧形變程度最小時,力F的值一定為60ND.當彈簧形變程度最大時,力F的值一定為100N

12.(22-23高一上·黑龍江哈爾濱·期末)如圖所示,物體A置于水平地面上,B、C疊放,A、B間連有輕質(zhì)彈簧,

彈簧被壓縮后用細線把A、B固定住,細線的拉力為F,A、B質(zhì)量均為2m,C的質(zhì)量為m,重力加速度為g,整

個裝置處于靜止狀態(tài)?,F(xiàn)將細線剪斷,則在剪斷細線的瞬間,下列說法正確的是()

F

A.C物體的瞬時加速度為0B.B物體的瞬間加速度為

m

F

C.A物體對地面壓力為5mgD.C對B的壓力為mg

3

題型五:連接體綜合問題

13.(23-24高一上·安徽合肥·期末)如圖所示,一輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上,上端疊放兩個質(zhì)量均為1kg的

物體A、B(B物體與彈簧栓接),彈簧的勁度系數(shù)為k=50N/m,初始時系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?,F(xiàn)用一方向豎直向上

的拉力F作用在物體A上,使物體A開始向上做加速度a=4m/s2的勻加速直線運動,重力加速度g取10m/s2,空氣

阻力忽略不計,求:(結(jié)果可用根號表示)

(1)外力F剛施加的瞬間,F(xiàn)的大??;

(2)從靜止至A、B分離的時間t;

(3)現(xiàn)改用F=15N的恒力豎直向上拉A,直到A、B剛好分離,求此過程A的位移大小。

14.(23-24高一上·山東濰坊·期末)如圖所示,傾角為37o的斜面固定在地面上,A與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5,

繩與滑輪無摩擦,mA=m,mB=3m,重力加速度為g,開始B離地面高度為h,A在斜面底端,繩伸直,斜面足夠長,

從靜止釋放B,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:

(1)釋放B后瞬間繩中拉力;

(2)A沿斜面上升的最大位移。

15.(23-24高一上·海南??凇て谀┤鐖D所示,傾角37的光滑斜面體固定在水平地面上,斜面長L2m,質(zhì)量

M1kg的B物體放在斜面底端,通過輕細繩跨過光滑的定滑輪與A物體相連接,連接B的細繩與斜面平行。A的

質(zhì)量m3kg,繩拉直時用手托住A物體使其在距地面h高處由靜止釋放,著地后立即停止運動。A、B物體均可

視為質(zhì)點,取g=10m/s2,sin37°0.6,cos37°0.8。

(1)求A物體下落的加速度大小及繩子拉力T的大??;

(2)若A物體從h11m處靜止釋放,要使B物體向上運動且不從斜面頂端滑出,求A物體質(zhì)量m的取值范圍。

【專項訓練】

一、單選題

16.(23-24高一上·江蘇南京·期中)如圖所示,在水平光滑桌面上放有m1和m2兩個小物塊,它們中間有細線連接。

已知m13kg,m22kg,連接它們的細線最大能承受6N的拉力。現(xiàn)用水平外力F1向左拉m1或用水平外力F2向右

拉m2,為保持細線不斷,則F1與F2的最大值分別為()

A.10N15NB.15N6NC.12N8ND.15N10N

17.(22-23高一上·全國·期末)如圖所示,在建筑工地,建筑工人用兩手對稱水平施力將兩長方體水泥制品夾緊并

以加速度a豎直向上勻加速搬起,其中A、B的質(zhì)量均為m,水平作用力為F,A、B之間的動摩擦因數(shù)為μ,在此

過程中,A、B間的摩擦力為()

A.FB.2FC.0D.mga

18.(22-23高一上·全國·期末)如圖,在密封的盒子內(nèi)裝有一個質(zhì)量為m的金屬球,球剛能在盒內(nèi)自由活動,若將

盒子在空氣中豎直向上拋出,則拋出后上升、下降的過程中,以下說法正確的是()

A.如果空氣阻力可忽略,上升時對盒頂有壓力,下降時對盒底有壓力

B.如果空氣阻力不可忽略,則上升、下降均對盒底有壓力

C.如果空氣阻力不可忽略,上升時對盒頂有壓力,下降時對盒底有壓力

D.無論空氣阻力是否可以忽略,上升、下降對盒均有壓力

19.(23-24高一上·江蘇南京·期中)如圖所示,物體A置于水平地面上,B、C疊放,A、B間連有輕質(zhì)彈簧,彈簧

被壓縮后用細線把A、B固定住,細線的拉力為F,A、B質(zhì)量均為2m,C的質(zhì)量為m,重力加速度為g,整個裝

置處于靜止狀態(tài)?,F(xiàn)將細線剪斷,則在剪斷細線的瞬間,下列說法正確的是()

A.C物體的瞬時加速度為0B.C物體對B物體的壓力變小

F

C.A物體對地面壓力為F5mgD.B物體的瞬間加速度為

m

20.(23-24高一上·安徽蚌埠·期末)如圖,物塊A放在物塊B上,B放在光滑水平面上。A、B的質(zhì)量分別為1kg、

3kg,兩者之間動摩擦因數(shù)為0.3,假設(shè)兩者之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為10m/s2。若對A施

加一水平恒力F,使A、B之間發(fā)生相對滑動,則F至少大于()

A.2NB.4NC.6ND.8N

21.(23-24高一上·浙江杭州·期末)如圖所示,在傾角為30的光滑斜面上,物塊A、B質(zhì)量分別為m和3m,

物塊A靜止在輕彈簧上面,物塊B用細線與斜面頂端相連,A、B緊挨在一起但A、B之間無彈力。已知重力加速

度為g,某時刻把細線剪斷,當細線剪斷瞬間,下列說法正確的是()

3g

A.物塊A的加速度為0B.物塊A的加速度為

8

3mg

C.物塊B的加速度為0D.物塊AB間作用力為

2

22.(22-23高一上·全國·期末)質(zhì)量均為m的兩個完全相同的物塊A和B與勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連,并一起靜

置于水平地面上,如圖所示?,F(xiàn)給A施加一個豎直向上的恒力F,使A、B兩物塊先后開始豎直向上運動(物塊B

再沒返回地面)。已知彈簧始終在彈性限度內(nèi),忽略空氣阻力的影響,已知重力加速度為g,下列判斷正確的是()

A.物體A做勻加速運動

B.恒力F一定大于mg,可能小于2mg

F2mg

C.當物塊B開始運動時,物塊A的加速度為

m

D.如果物塊B開始運動的瞬間撤去力F,撤去力F的瞬間A的加速度突變?yōu)間

23.(23-24高一上·山西長治·期末)如圖所示,在粗糙水平面上依次并排緊靠著三個木塊1、2、3,已知木塊1、2、

3的質(zhì)量分別為m、2m、3m,每個木塊與水平面間的動摩擦因數(shù)均相同?,F(xiàn)用一水平向右的恒力F推木塊,使三個

木塊一起向右做勻加速直線運動,則木塊1對木塊2的作用力與木塊2對木塊3的作用力的大小之比為()

A.3:2B.5:3C.2:1D.3:1

24.(23-24高一上·廣西百色·期末)如圖所示,木塊A、B的質(zhì)量分別為5kg、6kg,它們與水平地面之間的動摩擦

因數(shù)為0.25,彈簧分別與A、B相連接且處于原長狀態(tài),其勁度系數(shù)為400N/m,系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動。

現(xiàn)用水平拉力F向右拉動木塊B,某時刻木塊B的加速度大小為0.5m/s2,彈簧伸長了2cm,此時木塊A仍然保持

靜止不動。g取10m/s2。該時刻下列說法正確的是()

A.水平拉力F的大小為26N

B.木塊A對地面的摩擦力大小為8N,方向水平向左

C.木塊B受到摩擦力大小為15N,方向水平向右

D.彈簧對木塊B的彈力大小為10N

25.(23-24高一上·云南昭通·期末)如圖所示,細線一端系著質(zhì)量為m的小球,另一端系在車廂頂部,小車在水平

推力的作用下在水平面上做直線運動,細線與豎直方向的夾角保持30不變,且放在小車上質(zhì)量為M的木塊也與車

廂保持相對靜止。已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間,木塊與車廂底板間的動摩擦因數(shù)為0.75,則下列說法正確的是()

A.小車不可能向左運動

1

B.此時小球的加速度大小為g

2

C.此時木塊受到的摩擦力大小為0.75Mg,方向水平向右

3

D.此時木塊受到的摩擦力大小為Mg,方向水平向右

3

26.(23-24高一上·江蘇常州·期末)水平路面上有一貨車運載著5個相同的、質(zhì)量均為m的光滑均質(zhì)圓柱形工件,

其中4個恰好占據(jù)車廂底部,另有一個工件D置于工件A、B之間(如圖所示),重力加速度為g。汽車以某一加

速度向左運動時,工件A與D之間恰好沒有作用力,下列說法正確的是()

A.車的加速度為3g

B.工件B對工件A的作用力為0

C.工件C對工件B的作用力為3mg

D.工件B對車廂底部的壓力為3mg

27.(23-24高一上·陜西延安·期末)如圖所示,細線的一端固定在傾角為30°的光滑楔形滑塊A的頂端P處,細線

的另一端拴一質(zhì)量為m的小球,靜止時細線與斜面平行,(已知重力加速度為g)。則正確的是()

A.當滑塊向左做勻速運動時,細線的拉力為mg

B.若滑塊以加速度a=g向左加速運動時,小球?qū)瑝K壓力為零

C.當滑塊以加速度a=g向左加速運動時,線中拉力2mg

D.當滑塊以加速度a3g向左加速運動時,線中拉力為2mg

二、多選題

28.(23-24高一下·云南大理·期末)如圖所示,A、B兩個物體相互接觸,但并不黏合,靜置在水平面上。水平面

與物體間的摩擦力可忽略,兩物體的質(zhì)量mA4kg,mB6kg。從t0時刻開始,水平推力FA和水平拉力FB分別

作用于A、B物體上,F(xiàn)A、FB隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。下列說法正確的是()

A.t1.5s時,A、B分離B.t1.5s時,A的速度大小為1.5m/s

C.t1.5s時,A的加速度大小為1.25m/s2D.t1.0s時,A對B的作用力大小為2.0N

29.(23-24高一上·北京西城·期末)如圖,A、B兩個物體相互接觸,但并不粘合,靜止放置在光滑水平面上,已

知mA4kg,mB6kg。從t0開始,推力FA和拉力FB分別作用于A、B上,F(xiàn)A、FB隨時間的變化規(guī)律為:

FA82t(N),F(xiàn)B22t(N)。則()

A.t0時,A物體的加速度為2m/s2B.t0時,A、B之間的相互作用力為4N

C.t3s時,A、B的速度均為3m/sD.A、B分離時的速度為2m/s

30.(23-24高一上·山東青島·期末)如圖,質(zhì)量為M1和M2的木箱P、Q疊放在平板車上,定滑輪固定在Q上,P

右側(cè)連接水平輕繩,輕繩另一端繞過定滑輪連接一質(zhì)量為m的小球。當平板車沿水平方向運動時,連接小球的輕繩

與豎直方向的夾角為θ,所有物體都與平板車保持相對靜止,重力加速度為g。下列說法正確的是()

A.平板車運動的加速度方向水平向左,大小為gsin

B.Q對平板車的壓力大小等于(M1M2m)g

mg

C.木箱P受到的靜摩擦力方向水平向左,大小為

cos

D.平板車對Q的靜摩擦力方向水平向左,大小為(M1M2m)gtan

31.(23-24高一上·湖北荊門·期末)如圖所示,A、B兩個物體相互接觸,但并不黏合,放置在水平面上,與水平

面間的動摩擦因數(shù)均為0.1,兩物體的質(zhì)量mA2kg,mB3kg。從t0開始,推力FA和拉力FB分別作用于A、

2

B上,F(xiàn)A、FB隨時間的變化規(guī)律為:FA10tN,F(xiàn)B5tN,g10m/s。下列說法正確的是()

A.t0時,A、B兩個物體之間彈力大小為FN4N

2

B.t4s時,B物體的加速度大小為aB2m/s

C.t8s時物體A的速度為12m/s

D.t8s時物體B的速度為16m/s

32.(23-24高一上·云南昭通·期末)如圖所示,質(zhì)量均為1kg的物體A、B用勁度系數(shù)為100N/m的輕質(zhì)彈簧相連

靜止在水平面上,當t0時刻用一豎直向上的拉力F作用在A上,使A以0.1m/s2的加速度從靜止開始向上做勻加

速直線運動,直到B剛好要離開地面(重力加速度g10m/s2)。關(guān)于這個過程,下列說法正確的是()

A.當B剛要離開地面時,A上升的高度為0.1m

B.當t2s時B剛要離開地面

C.當B剛要離開地面時拉力F20.1N

D.拉力F的大小與物塊A的位移大小成正比

33.(23-24高一上·山東日照·期末)如圖所示,光滑水平面上放置a、b、c、d四個木塊,其中a、b的質(zhì)量為m,c、

d的質(zhì)量為2m,a、b間用一不可伸長的輕繩相連,木塊間的動摩擦因數(shù)均為μ,認為最大靜摩擦力大小等于滑動摩

擦力,重力加速度大小為g?,F(xiàn)用水平向右的拉力F拉著木塊d,使四個木塊一起向右做勻加速直線運動,要使四

個木塊始終保持相對靜止,則()

1

A.四個木塊一起運動的最大加速度為gB.水平向右的拉力F最大為3mg

4

1

C.輕繩上的拉力最大為mgD.木塊c受到的摩擦力最大為mg

2

34.(23-24高一上·山東日照·期末)如圖所示,平板小車上固定一豎直桿,輕質(zhì)細線的一端與桿相連,另一端與小

車上的小物塊相連,靜止時細線恰好伸直且無拉力。已知小物塊的質(zhì)量為1.0kg,小物塊與平板車間的動摩擦因數(shù)

為0.5,細線與豎直桿間的夾角為37°,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度為10m/s2,認為滑動摩擦力等于最大靜

摩擦力?,F(xiàn)使物塊隨小車一起水平向右做勻加速直線運動,下列判斷正確的是()

A.加速度為2m/s2時,小物塊受到的摩擦力大小為2N

B.加速度為4m/s2時,小物塊受到的拉力大小為2N

C.加速度為6m/s2時,小物塊受到的拉力大小為5N

D.加速度為8m/s2時,小物塊受到的摩擦力大小為5N

三、解答題

35.(23-24高一上·甘肅蘭州·期末)如圖所示,兩條輕繩將一質(zhì)量為m的小球懸掛在小車的車廂內(nèi),其中輕繩OA

沿水平方向,輕繩OB與豎直方向的夾角θ=30°。

(1)若小車在水平路面上向左做勻速直線運動,求兩輕繩拉力的大?。?/p>

(2)若輕繩OA上的拉力恰好為0,求此時小車的加速度大?。?/p>

2g

(3)若小車在水平路面上以加速度a向右做勻加速直線運動,求兩輕繩拉力的大小。

3

36.(23-24高一上·云南昆明·期末)如圖甲所示,A、B兩個物體相互接觸,但并不黏合,放置在光滑水平面上。

兩物體的質(zhì)量分別為mA2kg,mB6kg。從t=0開始,推力FA和拉力FB分別作用于A、B上,F(xiàn)A、FB隨時間變

化的規(guī)律如圖乙所示。求:(取g10m/s2)

(1)t=0時B物體的加速度大小;

(2)t=2s時A、B間相互作用力的大??;

(3)經(jīng)過多長時間A、B分離。

37.(23-24高一上·廣東深圳·期末)如圖所示,已知物塊A、B的質(zhì)量分別為m1=4kg,m2=2kg,A、B間的動摩擦

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