摩擦力与滑轮组.docx
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摩擦力与滑轮组
浅谈摩擦力方向的判定方法
关于摩擦力方向的判定方法，本文做如下分析。
一、滑动摩擦力方向的判定
人教社八年级物理下册教材中，对滑动摩擦力作如下定义：
两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫做滑动摩擦力。
从概念上分析，首先产生摩擦力的两个物体（施力物体和受力物体）必须接触。
其二，这两个物体之间必须相对滑动，即受力物体相对于施力物体（参照物）要有位置的变化。
其三，摩擦力的作用是施力物体作用在受力物体上阻碍受力物体做相对运动（相对于施力物体）。
因此，我们在分析滑动摩擦力的方向时，依据上面三点，可以按照以下四个步骤进行分析：
一是确定滑动摩擦力的受力物体，二是确定滑动摩擦力的施力物体，并将其作为参照物（假定不动），三是判定受力物体相对于施力物体的运动方向，四是滑动摩擦力的方向与此受力物体的运动方向相反。
这样就可以准确的判定滑动摩擦力的方向了。
例1．将一木块A放在木板B上，用一水平向右的拉力拉着木块A向右运动，分析此时木块A所受滑动摩擦力的方向。
如图一。
按照以上四步分析：
①受力物体──木块A。
②施力物体──木板B（参照物）。
③受力物体相对运动方向──木块A水平向右运动。
④滑动摩擦力的方向──水平向左（与实际运动的木块A运动方向相反）。
例2．将一木块A放在木板B上，并将木块A用轻绳固定在左侧的墙上，现用一水平向右的拉力拉着木板B向右运动，分析此时木块A所受滑动摩擦力的方向。
如图二。
分析过程如下：
①受力物体──木块A。
②施力物体──木板B（参照物）。
③受力物体相对运动方向──木块A水平向左运动。
④滑动摩擦力的方向──水平向右（与实际运动的木板B运动方向相同）。
二、静摩擦力方向的判定
什么是静摩擦力？
当相互接触的两个物体相对静止，但是存在相对运动的趋势时，在接触面上会产生一个阻碍相对运动的力，这种力就叫静摩擦力。
不难看出，静摩擦力与滑动摩擦力仅在是否相对运动上有区别。
静摩擦力的产生，虽然两个物体之间没有相对滑动，但是有相对滑动的趋势，我们在分析静摩擦力的方向时，可以将这个运动的趋势想象成相对滑动的方向，按照上面分析滑动摩擦力方向的四个步骤，同样可以准确地分析出静摩擦力的方向。
举例说明：
1．分析传送带上的物体在传送带突然加速时受到静摩擦力的方向。
例3．如图三所示，传送带沿顺时针方向运行，在其上方有一物件A，物件A与传送带之间始终无相对滑动，当传送带突然加速向右运行时，判断物件A所受摩擦力的方向。
根据上面的四个步骤分析如下：
①受力物体──物件A。
②施力物体──传送带（参照物）。
③受力物体相对运动趋势──水平向左（传送带突然加速，物件A由于惯性，保持原来的速度运动，以传送带为参照物，物件A有向左运动的趋势。
）④静摩擦力的方向──水平向右。
2．分析传送带上的物体在传送带突然减速时受到静摩擦力的方向。
例4．如图四所示，传送带沿顺时针方向运行，在其上方有一物件A，物件A与传送带之间始终无相对滑动，当传送带突然减速运行时，分析物件A所受摩擦力的方向。
根据上面的四个步骤分析如下：
①受力物体──物件A。
②施力物体──传送带（参照物）。
③受力物体相对运动趋势──水平向右（传送带突然减速，物件A由于惯性，保持原来的速度运动，以传送带为参照物，物件A有向右运动的趋势。
）④静摩擦力的方向──水平向左。
综上所述，判断摩擦力的方向，切不能根据生活经验主观臆断，而应该紧紧围绕摩擦力的概念进行分析，才能得到一个正确的结果。
一、物体匀速向左运动和匀速向右运动确定摩擦力的方向
1.．如图4所示，当物体B重2N时，物体A恰能沿水平桌面向右匀速运动。
欲使物体A沿桌面向左匀速运动，需对A施加水平向左的拉力________N。
（不计绳重和滑轮轴摩擦）
变式一物体B在液体中
2.．图8中的物体A的质量是400g，物体B的体积是8cm3。
用细绳将两物体通过定滑轮连接，放手后，A恰能沿着水平桌面向右做匀速直线运动。
若将B始终浸没在水中，并使A沿着水平桌面向左做匀速直线运动时，需要施加1.12N水平向左的拉力。
则物体B的密度为_______g/cm3。
（g取10N/kg）（分状态画出物体物体受力的示意图）
变式二物体B与滑轮结合
3．如图7所示，置于水平桌面上的物体A重980N，物体B重588N，当物体B匀速下降了80cm的过程中，拉动物体A在水平桌面上匀速移动了一段距离；当用一水平向左的力F拉动物体A在5s内匀速移动1m，若不计动滑轮、绳重以及滑轮轮轴间摩擦，则
A
（分状态画出物体A物体受力的示意图）
求（1.）拉力F为多少，拉力F的功率为多少？
（2）物体A与桌面的滑动摩擦力为多少？
（3）绳子拉力对物体B所做的功为多少？
B
二.拓展与延伸
4.如图所示，实心铝块（铝的密度是2.7g／cm3）B,C体积均为10cm3.当B浸没在水中时，木块A恰能在水平桌面上向左匀速运动，若用铝块D替换C,使木块A恰能在水平桌面上向右匀速运动，则D的质量应为（铝块D始终在水中，水与B之间的摩擦以及滑轮处得摩擦均忽略不计
一．选择题（共28小题）
1．如图所示，是工人师傅往高处运送货物的两种方法．物重均为500N，滑轮重均为10N，不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（ ）
A．
甲图中的拉力等于乙图中的拉力
B．
甲图中的拉力小于乙田中的拉力
C．
甲图中的拉力大于乙图中的拉力
D．
甲图中的拉力为乙图中拉力的两倍
考点：
动滑轮拉力的计算；定滑轮及其工作特点．2561901
专题：
计算题．
分析：
不计摩擦和绳重，左图是定滑轮，不省力，拉力等于物重；右图为动滑轮，拉力F=
（G物+G轮），通过比较得出答案．
解答：
解：
不计摩擦和绳重，左图是定滑轮，而使用定滑轮不省力，故拉力F甲=G=500N；
右图中是动滑轮，拉力F乙=
（G物+G轮）=
（500N+10N）=255N，
由此可知，F甲＞F乙．
故选C．
点评：
本题考查了定滑轮和动滑轮的特点：
使用定滑轮不省力，使用动滑轮省力一半．
2．如图所示，用水平方向的力F拉绳子的一端P，使物体A以2m/s的速度向左匀速运动，此时弹簧测力计的示数为8N．不计滑轮、绳、弹簧的测力计的重力及绳与滑轮间的摩擦，则物体A与水平面的摩擦力及2秒内P端移动的距离分别为（ ）
A．
8N，4m
B．
8N，8m
C．
16N，4m
D．
16N，8m
考点：
动滑轮拉力的计算；速度公式及其应用；二力平衡条件的应用．2561901
专题：
计算题．
分析：
要解决此题需要搞清此滑轮的种类，是动滑轮．
动滑轮由两段绳子承担摩擦力，所以绳端移动距离是物体移动距离的2倍，绳端拉力是物体与地面摩擦力的一半．
在此题中还要用到公式s=vt．
解答：
解：
物体A移动的距离为：
s物=v物t=2m/s×2s=4m，
由图知，这是动滑轮，所以P移动的距离为sP=2s物=2×4m=8m
物体与地面之间的摩擦力为：
f=2F=2×8N=16N
故选D．
点评：
此题主要考查了动滑轮的特点．与以往不同的是使用动滑轮不是克服物体的重力，而是克服物体与地面之间的摩擦．但始终要明确一点，使用动滑轮时，绳端移动距离是物体移动距离的2倍，但绳端的拉力是作用在动滑轮上的拉力的一半．
3．如图所示滑轮沿水平方向匀速拉动物体A，若拉力F=1000N，则物体A与水平桌面的摩擦力为（滑轮重和轮和绳的摩擦不计）（ ）
A．
500N
B．
1000N
C．
2000N
D．
无法确定
考点：
动滑轮拉力的计算．2561901
专题：
计算题．
分析：
由图可知，使用的是动滑轮，F=2f，知道摩擦力f可求拉力大小．
解答：
解：
如图所示，使用的是动滑轮，
∵滑轮重、轮和绳的摩擦不计，
∴f=
F=
×1000N=500N．
故选A．
点评：
本题考查了动滑轮的特点，可以将图形顺时针旋转90°帮助分析．
4．（2012•义乌市）如图所示，光滑的地面上有一足够长的木板，在木板的右端固定着一个滑轮（不计绳与滑轮间的摩擦），木板上面放置一个小木块，小木块一端连接着弹簧测力计．当拉力F为5牛时，木板向右做匀速直线运动，然后把拉力增大到10牛时，下列分析正确的是（ ）
A．
弹簧测力计的示数为20牛
B．
弹簧测力计的示数为0牛
C．
木板仍向右做匀速直线运动
D．
小木块将保持静止
考点：
二力平衡条件的应用；动滑轮拉力的计算．2561901
专题：
应用题；图析法．
分析：
①拉力F为5N时，木板向右做匀速直线运动，木块静止，此时弹簧测力计的示数取决于木块受到的滑动摩擦力，求该摩擦力的关键是求出木板受到的拉力，在这里要结合动滑轮的特点来解．
②当拉力增大到10N时，木块对木板的压力不变、之间的粗糙程度也不变，因此木块受到的滑动摩擦力并没有变化，木块受到的合力仍为0，因此运动状态并不会发生变化．
解答：
解：
①当拉力F为5牛时，木板向右做匀速直线运动，所以它受到平衡力的作用，由于地面光滑，所以木板受到的向右的拉力（2F=10N）和木块、木板之间的摩擦力是一对平衡力，所以木块受到的摩擦力为：
f=2F=10N；
木块静止，所以它也受到平衡力的作用，则弹簧测力计的示数F′=f=10N．故A、B错误．
②当拉力增大为20N时，木块对木板的压力不变，它们之间的粗糙程度不变，因此木块受到的滑动摩擦力不变，此时木块受到的合力仍为0，所以会保持原先的运动状态，即静止．故C错误、D正确．
故选D．
点评：
滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关，跟物体进行加速、减速、匀速都没有关系，跟物体的运动速度大小无关，这点容易忽视．
5．如图所示，不计滑轮质量及转动摩擦，当水平拉力F=30N时，物体m恰能沿水平作匀速运动．则地面对物体m的阻力f大小是（ ）
A．
15N
B．
30N
C．
60N
D．
无法判断
考点：
动滑轮拉力的计算；二力平衡条件的应用；动滑轮及其工作特点．2561901
分析：
要解答本题需掌握：
动滑轮的特殊的使用方法，即拉力是物体和地面摩擦力的二分之一．
解答：
解：
根据动滑轮的特点知：
滑轮受到向左的力有：
物体与地面的摩擦力和固定的绳子对滑轮的拉力，且这两个力大小相等．
由于拉力F等于30N，故f=
F=15N
故选A．
点评：
本题主要考查学生对动滑轮的工作特点的了解和掌握，是一道基础题．
6．如图所示，用力F将重物匀速提起，滑轮重不计，则重物重力G与力F的关系是（ ）
A．
F=G
B．
F=2G
C．
F=
G
D．
无法确定
考点：
动滑轮拉力的计算．2561901
专题：
计算题．
分析：
题目中所用的是动滑轮，若分析作用在轴心上的力时，我们可对滑轮进行受力分析，向两个方向的力的总和相等．
解答：
解：
因为这个滑轮是动滑轮，两股绳子上的拉力相等都等于重物重力G，绳子自由端是作用在动滑轮的轴心上的，它所用的力是作用在滑轮槽上的力的两倍即为2G．
故选B．
点评：
此题主要考查滑轮组绳子的拉力的计算这一知识点，解答此题的关键是正确分析作用在轴心上的力，此题难易程度适中．
7．（2009•自贡）同一物体沿相同水平地面被匀速移动，如下图所示，拉力分别为F甲、F乙、F丙，不记滑轮与轻绳间的摩擦，比较它们的大小，则（ ）
A．
F甲＜F乙＜F丙
B．
F甲＞F乙＞F丙
C．
F甲＞F乙=F丙
D．
F甲=F乙＞F丙
考点：
滑轮组绳子拉力的计算；二力平衡条件的应用；定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点；动滑轮拉力的计算．2561901
分析：
物体对地面的压力不变，地面的粗糙程度，所以物体与地面的摩擦力不变，摩擦力等于绳子作用在物体的力，甲是定滑轮，摩擦力等于拉力，乙动滑轮上有2段绳子，摩擦力是拉力的2倍，丙动滑轮上有3段绳子，摩擦力是拉力的3倍．
解答：
解：
甲的拉力等于物体所受的摩擦力，F甲=f，乙的拉力等于摩擦力的一半，F乙=
，丙的拉力等于摩擦力的
，F丙=
所以F甲＞F乙＞F丙．
故选B．
点评：
本题考查滑轮组绳子拉力的计算，关键是知道动滑轮和定滑轮的工作特点，重点是会分析动滑轮上的绳子段数，还要知道影响摩擦力的因素是压力和接触面的粗糙程度．
8．（2005•四川）电气化铁路的输电线常用如图所示的方式悬挂在钢缆上．钢缆的A端固定在电杆上，B端连接在滑轮组上．滑轮组由a、b、c三个滑轮构成，配重P由多个混凝土圆盘悬挂在一起组成，配重的总重为G．若不计摩擦和滑轮的重量，则以下说法中正确的是（ ）
A．
a为动滑轮，B端钢缆受到滑轮组的拉力大小约为3G
B．
a为动滑轮，B端钢缆受到滑轮组的拉力大小约为G/3
C．
c为动滑轮，B端钢缆受到滑轮组的拉力大小约为3G
D．
c为动滑轮，B端钢缆受到滑轮组的拉力大小约为G/3
考点：
动滑轮拉力的计算；动滑轮及其工作特点．2561901
分析：
从定滑轮和动滑轮的工作特点去分析解答此题．
解答：
解：
如图所示，c为定滑轮不省力，b为定滑轮也不省力，
此时B端钢缆承受三段同样大小的配重G，所以选项A正确，
故选A．
点评：
此题考查学生对动滑轮拉力的计算和动滑轮及其工作特点的理解与掌握．
9．一个体重为500N的人，经测定他的手臂最大可发挥700N的力，若这个人用一定滑轮来提升重物，他所能提起的最大物重为（ ）
A．
1200N
B．
700N
C．
500N
D．
200N
考点：
动滑轮拉力的计算．2561901
分析：
滑轮重和摩擦均忽略不计，使用定滑轮F=G，知道人的体重，即人能施加的最大拉力，利用定滑轮拉力和物重的关系求最多可提升的物重．
解答：
解：
∵人的体重为500N，
∴人能施加的最大拉力F=500N，
∵滑轮重和摩擦均忽略不计，
∴使用定滑轮F=G，
∴G=500N．
故选C．
点评：
本题关键：
一是不计滑轮重和摩擦，使用定滑轮F=G；二是手臂发挥的最大力不是最大拉力．
10．用手握住一个酱油瓶，酱油瓶开口向上静止在手中不动．以下各种说法错误的是（ ）
A．
酱油瓶静止在手中，受到摩擦力的作用
B．
随着手握酱油瓶的力增大，瓶子所受到的摩擦力也将增大
C．
手握酱油瓶的力增大时，瓶子所受到的摩擦力并未增大
D．
酱油瓶原来为空瓶，若向瓶内注水的过程中瓶仍静止，即使手握瓶的力大小不变，瓶所受到的摩擦力也将增大
考点：
二力平衡条件的应用；摩擦力的大小．2561901
分析：
解答此题的关键是掌握二力平衡的条件：
同物、同线、等值、反向，这四个方面缺一不可．
解答：
解：
因为酱油瓶静止在手中，根据二力平衡条件可判断此时瓶子在竖直方向上受到的摩擦力等于其本身的重力，而这种摩擦力属于静摩擦力，与压力的大小无关．若向瓶内注水的过程中瓶仍静止，说明此时的酱油瓶在竖直方向上仍然受到平衡力的作用，所以即使手握瓶的力大小不变，瓶所受到的摩擦力也将增大．所以选项A、C、D、说法正确，不符合题意；选项B错误，符合题意．
故选B．
点评：
此题主要考查学生对二力平衡条件的应用的理解和掌握，此题难度不大，属于基础题．解答时特别要注意静摩擦力和其它摩擦力的区别．
11．（2009•达州）用弹簧测力计拉着重8N的物体在水平面上以2.5m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为2N．当绳子突然断开时，则（ ）
A．
物体速度保持不变，受到的摩擦力小于2N
B．
物体速度逐渐减小，受到的摩擦力等于2N
C．
物体速度逐渐减小，受到的摩擦力等于8N
D．
物体立即停止，受到的摩擦力为零
考点：
摩擦力的大小；二力平衡条件的应用．2561901
分析：
解答此题要抓住两点：
①物体的运动状态：
匀速直线运动，即平衡状态，根据二力平衡的条件可得到物体所受的滑动摩擦力；
②影响滑动摩擦力的因素在绳子断开前后没有变化，因此摩擦力不会改变．
解答：
解：
由于物体在水平面上做匀速直线运动，那么在水平方向上，物体受到一对平衡力的作用：
拉力和摩擦力；
即这两个力的大小相同，由弹簧测力计的示数可知拉力为2N，因此摩擦力等于2N；
当绳子断开后，拉力消失，平衡状态被打破，在摩擦力的作用下，小车慢慢停下来，但影响滑动摩擦力的因素没有发生变化，因此摩擦力仍等于2N，只有B符合题意；
故选B．
点评：
此题主要考查了二力平衡条件的运用以及摩擦力的大小；准确的对绳子断开前后，物体的受力情况进行分析，是解答此题的关键．
12．如果你来到一个没有摩擦的地方，不可能发生的现象是（ ）
A．
人站在空旷的地面上无论怎样努力，都无法前进一步
B．
写字时无法握住笔
C．
你可以悠然的站在一个斜坡上，欣赏周围的景物
D．
静止在水平面上的汽车无法开动
考点：
摩擦力的大小．2561901
专题：
重力、弹力、摩擦力．
分析：
（1）摩擦力的概念是：
两个互相接触的物体，当它们做相对运动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力就叫摩擦力．
（2）如果物体与物体间的摩擦突然消失，就会看到与平常生活中相反的现象；但是，摩擦力消失，并不影响其它力的存在，如重力仍是存在的．
解答：
解：
A、人走路依靠的就是脚与地面的摩擦力，如果没有摩擦力，人便无法走路，该选项说法可能发生，不符合题意；
B、写字时，手和笔之间有摩擦，我们才能拿住笔，如果没有摩擦，将握不住笔，该选项说法可能发生，不符合题意；
C、人站在斜坡上滑不下来，依靠的就是摩擦力，如果没有摩擦力，人不能站在斜坡上，该选项说法不可能发生，符合题意；
D、汽车之所以能启动，都是由于摩擦力的作用，如果没有摩擦力，汽车将无法开动，该选项说法可能发生，不符合题意．
故选C．
点评：
此题主要考查学生对摩擦力的理解和掌握，要让学生明确摩擦力在我们的身边无处不在，和我们的生活密切相关，从而对摩擦力有初步的了解．
13．（2008•眉山）用弹簧测力计沿水平方向拉一个重5N的木块，在水平桌面上匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为1.2N，保持其他条件不变，当拉力增大为1.8N时，下列判断正确的是（ ）
A．
木块受的摩擦力为1.8N
B．
木块受的摩擦力为1.2N
C．
木块保持匀速直线运动
D．
木块的运动速度逐渐减小
考点：
摩擦力的大小．2561901
专题：
重力、弹力、摩擦力．
分析：
（1）匀速直线运动的物体受到平衡力的作用，根据平衡力条件进行判断．
（2）滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关．
解答：
解：
（1）木块在水平木板上进行匀速直线运动，木块在水平方向上受到拉力和滑动摩擦力作用，滑动摩擦力和拉力是一对平衡力，拉力是1.2N，滑动摩擦力也是1.2N．
（2）拉力增大时，压力和接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力大小不变，仍然是1.2N．
故选B．
点评：
匀速直线运动的物体和静止的物体都受到平衡力的作用，根据平衡力条件判断力的大小和方向是一种常用的方法．
14．如图所示，细绳竖直拉紧，小球和光滑斜面接触，则小球受到的力是（ ）
A．
重力、绳的拉力
B．
重力、绳的拉力、斜面的弹力
C．
重力、斜面的弹力
D．
绳的拉力、斜面的弹力
考点：
重力；弹力；摩擦力的大小．2561901
专题：
重力、弹力、摩擦力．
分析：
小球和光滑斜面接触，受到重力和绳的拉力．斜面对小球没有弹力，如有弹力，小球将受到三个力作用，重力和绳的拉力在竖直方向上，弹力垂直于斜面向上，三个力的合力不可能为零，小球将向左上方运动，与题设条件矛盾．
解答：
解：
小球和光滑斜面接触，受到重力和绳的拉力，斜面对小球没有弹力．
故选A．
点评：
本题采用假设法分析斜面的弹力是否存在，这是判断弹力和摩擦力是否存在常用的方法．
15．（2005•烟台）农民在清除黄豆中混有的沙石时，常常把它们均匀撒在倾斜的斜面上，黄豆就顺着斜面滚下，而沙石却留在斜面上，这主要是因为（ ）
A．
沙石的密度比黄豆的密度大
B．
沙石对斜面的压强比黄豆对斜面的压强大
C．
沙石比黄豆的体积小，不易滚落
D．
沙石受到的摩擦力比黄豆受到的摩擦力大
考点：
摩擦力的大小．2561901
专题：
重力、弹力、摩擦力．
分析：
在其他条件相同时，滚动摩擦力小于滑动摩擦力．因为黄豆是圆形的，在向下运动时属于滚动摩擦，而沙石属于滑动摩擦．
解答：
解：
摩擦力的大小与物体的密度，体积没有关系，沙石和黄豆对斜面的压强无法比较，故选A、B、C错．
沙石多为不规则的多面体，向下运动时为滑动摩擦；黄豆是圆形的，为滚动摩擦．因为滚动摩擦力远远小于滑动摩擦力，所以农民清除黄豆中夹杂的沙石时，常把黄豆放在倾斜的桌面上，黄豆就顺着桌面滚下，而沙石却留在桌面上．所以D正确．
故选D．
点评：
此题主要考查学生对摩擦力大小的影响因素的理解和掌握．变滑动摩擦为滚动摩擦是减小摩擦力的方法之一，在实际生活和生产中经常用到．
16．（2010•菏泽）用大小不变的水平力，拉木块沿水平桌面上做匀速直线运动，如图所示．木块在运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．
木块对桌面的压力和木块受到的重力是一对平衡力
B．
木块受到的滑动摩擦力大小保持不变
C．
绳对木块的拉力大于桌面对木块的摩擦力
D．
绳对木块的拉力和木块对绳的拉力是一对平衡力
考点：
平衡力的辨别；二力平衡条件的应用；摩擦力大小的影响因素．2561901
分析：
二力平衡的条件：
大小相等，方向相反，作用在一条直线上，作用在一个物体上；
平衡状态包括静止状态和匀速直线运动状态；
根据平衡状态受平衡力和二力平衡的条件对各选项逐一进行分析．
解答：
解：
A、重力是物体受到的力，压力是接触面受到的力，故A选项错误；
B、由于接触面受到的压力和接触面的粗糙程度都不变，所以木块受到的滑动摩擦力大小不变，故B选项正确；
C、物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，故C选项错误；
D、绳子对木块的拉力和木块对绳子的拉力是一对相互作用力，故D选项错误．
故选B．
点评：
本题考查平衡力的辨别和二力平衡的判断掌握情况，注意判断平衡力时，先分析物体的状态，再根据二力平衡的条件进行判断．
17．如图，分别在甲、乙两张桌子上匀速推动P、Q两个不同的物体，下列说法正确的是（ ）
A．
若甲桌面更粗糙，则甲中推动P的力更
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