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专题16 受力分析(零基础版)
一、单选题
1.如图甲所示,轻绳AD 跨过固定在水平横梁BC 右端的定滑轮挂住一个质量为
的物体
;
图乙所示的轻杆HG 一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G 通过细绳EG 拉住,EG 与水平方向成30°角,
轻杆的G 点用细绳GF 拉住一个质量为
的物体,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.图甲中BC 对滑轮的作用力大小为
B.图乙中HG 杆受到绳的作用力为
C.细绳AC 段的拉力
与细绳EG 段的拉力
之比为
D.细绳AC 段的拉力
与细绳EG 段的拉力
之比为1:1
2.如图所示,物体P、Q 用轻绳与轻弹簧跨过定滑轮连接。P 静止在倾角为45°的粗糙斜面上,Q 悬挂着,
定滑轮通过轻杆固定在斜面顶端,且轻杆与斜面平行。已知质量mP = 3mQ,不计滑轮摩擦,下列说法中正
确的是( )
A.支撑滑轮的轻杆对滑轮的弹力方向沿轻杆方向
B.轻弹簧中弹力等于mQg
C.物体P 所受向上的摩擦力为mPgsin45°
D.物体P 所受支持力为mPgsin45°
3.如图所示,两粗糙程度相同斜面对称固定在水平面上,斜面与水平面夹角均为
,两根硬质轻杆
一端固定两个相同且质量均为
的物体A、B,另一端通过光滑铰链P 连接在一起。对称调节物体
A、B 放在斜面上的位置,使杆与斜面垂直,铰链P 点悬挂一质量为
的物体Q,整个装置处于平
衡状态。取
,
,
则斜面对物体A 的弹力
和摩擦力f 分别为( )
A.
B.
C.
D.
4.如图所示,用卡车运输质量为m 的匀质圆桶状工件,为使工件保持固定,将其置于两光滑斜面之间.
两斜面AC、BC 固定在车上,倾角均为30°,重力加速度为g.当卡车沿平直公路以加速度a =
做匀减
速直线运动时,圆桶对斜面AC、BC 压力的大小分别为F1、F2,则( )
A.
,
B.
,
C.
,
D.
,
5.如图所示,物块a、b 的质量分别为m、2m,水平地面和竖直墙面均光滑,a、b 间接触面粗糙,在水平
推力F 作用下,两物块均处于静止状态。则( )
A.物块b 受四个力作用
B.物块b 受到的摩擦力大小等于
C.物块b 对地面的压力大小等于
D.物块b 给物块a 的作用力水平向右
6.如图所示,用轻绳将物体Q 系于竖直墙面,Q 与墙面之间夹有物体P,P、Q 均处于静止状态,则下列
说法正确的是( )
A.物体P 一定受到4 个力的作用
B.物体P 可能受到4 个力的作用
C.物体Q 可能受到5 个力的作用
D.物体Q 一定受到3 个力的作用
7.如图,底面倾角为
的光滑棱柱固定在地面上,在两侧面上铺一块质量可忽略且足够长的轻质丝绸,
并在外力作用下使质量分别为2m 和m 的滑块A、B 静止在两侧丝绸之上。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,
,
。现同时由静止释放A、B,则关于A、B 之后的运动(A、B 均未达到棱柱的顶
端或底端),下列说法不正确的是( )
A.若A、B 与丝绸间的动摩擦因数均为
,A 与丝绸相对静止,且A 相对斜面下滑
B.若A、B 与丝绸间的动摩擦因数均为
,B 与丝绸相对滑动,且B 相对斜面下滑
C.若A、B 与丝绸间的动摩擦因数均为
,A 与丝绸相对静止,且A 相对斜面下滑
D.若A、B 与丝绸间的动摩擦因数均为
,B 与丝绸相对滑动,且B 相对斜面下滑
8.如图所示,甲、乙两个三角形物体在一个垂直于甲和乙接触面的力F 的作用下,均静止在固定的斜面
上。以下关于甲、乙两个物体受力情况的判断正确的是( )
A.物体甲一定受到3 个力的作用
B.物体甲可能只受到5 个力的作用
C.物体乙可能受到4 个力的作用
D.物体乙可能只受到3 个力的作用
9.如图所示,将质量为m 的滑块放在倾角为
的固定斜面上。滑块与斜面之间的动摩擦因数为
。若滑
块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g,则( )
A.用平行于斜面向上力拉滑块向上匀速滑动,如果
=tan
,拉力大小应是2mgsin
B.用平行于斜面向下力拉滑块向下匀速滑动,如果
=tan
,拉力大小应是mgsin
C.将滑块由静止释放,如果
>tan
,滑块将下滑
D.给滑块沿斜面向下的初速度,如果
<tan
,滑块将减速下滑
10.如图,悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O 点处;绳的一端固定在墙上,另一端通过
光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时,O 点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α
和β。若α=70°,则β 等于( )
A.45°
B.55°
C.60°
D.70°
11.消毒碗柜的金属碗架可以将碗竖直放置于两条金属杆之间,如图所示。取某个碗的正视图如图所示,
其中a、b 分别为两光滑水平金属杆,下列说法正确的是( )
A.若减小a、b 间距,碗仍保持竖直静止,碗的合力减小
B.若减小a、b 间距,碗仍保持竖直静止,a 杆受到的弹力不变
C.若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b 杆之间,碗受到杆的作用力变小
D.若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b 杆之间,碗受到杆的作用力不变
12.如图所示,某同学用胶棉拖把擦黑板,拖把由拖杆和拖把头构成。设某拖把头的质量为m,拖杆质量
可忽略,拖把头与黑板之间的动摩擦因数为
,重力加速度为g。该同学用沿拖杆方向的力F 推拖把,让
拖把头在竖直面内的黑板上匀速移动,此时拖杆与竖直方向的夹角为
。则下列判断正确的是( )
A.黑板受到的压力
B.拖把对黑板的摩擦力
C.上推时的推力
D.下推时的推力
13.如图所示,质量分别为
,
,
的三个物体A、B、C 叠放在倾角为
的
斜面上,已知A、B 间动摩擦因数为
,B、C 间动摩擦因数为
,C 与斜面间动摩擦因数为
,与斜面平行的外力
作用在B 物体上,三个物体均静止在斜面上,则下列判断正确的是
( )
A.A、B 间的摩擦力大小为
,方向沿斜面向上
B.B、C 间的摩擦力大小为
,方向沿斜面向下
C.B、C 间的摩擦力大小为零
D.C 与斜面间的摩擦力大小为
,方向沿斜面向下
14.在如图所示装置中,两物体质量分别为
和
,滑轮直径大小可忽略。设动滑轮
两侧的绳与竖直
方向夹角分别为
和
。整个装置能保持静止。不计动滑轮
的质量和一切摩擦。则下列法正确的有
( )
A.
一定等于
B.
一定大于
C.
一定小于
D.
可能大于
二、多选题
15.如图所示,固定的半球面右侧是光滑的,左侧是粗糙的,O 点为球心,A、B 为两个完全相同的小物
块(可视为质点),小物块A 静止在球面的左侧,受到的摩擦力大小为F1,对球面的压力大小为N1;小物
块B 在水平力F2作用下静止在球面的右侧,对球面的压力大小为N2,已知两小物块与球心连线和竖直方向
的夹角均为θ,则 ( )
A.F1∶F2=cosθ 1∶
B.F1∶F2=sinθ 1∶
C.N1∶N2=cos2θ 1∶
D.N1∶N2=sin2θ 1∶
16.如图所示,凹槽半径
,质量
的小物块在沿半径方向的轻弹簧挤压下处于静止状态,
已知弹簧的劲度系数
,自由长度
,一端固定在圆心
处,弹簧与竖直方向的夹角为
37°。取
,
,
。则( )
A.物块对槽的压力大小是
B.物块对槽的压力大小是
C.槽对物块的摩擦力大小是
D.槽对物块的摩擦力大小是
17.如图所示,质量
的斜面体C 静止在粗糙的水平地面上,斜面体的两个斜面均是光滑的,两个
质量均为m=1kg 的物体A、B 分别在沿各自斜面向上的力
和
的作用下处于静止状态,两个斜面的倾
角分别为
、
。取重力加速度大小
,以下说法正确的是( )
A.拉力
B.拉力
C.地面对斜面体C 的支持力大小为70N
D.地面对斜面体C 摩擦力方向向左
18.如图所示,用三根轻绳将A、B 两小球以及水平天花板上的固定点O 之间两两连接。然后用一水平方
向的力F 作用于A 球上,此时三根轻绳均处于拉直状态,且O、B 间绳子恰好处于竖直方向,两球均处于
静止状态。已知三根轻绳的长度之比为
,两球的质量关系为
,重力加
速度为g,则下列说法正确的是( )
A.O、B 间绳子的拉力大小为mg
B.O、A 间绳子的拉力大小为
C.F 的大小为
D.A、B 间绳子的拉力大小为mg
19.如图所示,竖直平面内质量为m 的小球与三条相同的轻质弹簧相连接。静止时相邻两弹簧间的夹角均
为120°,已知弹簧a、b 对小球的作用力大小均为F,且
,则弹簧c 对此小球的作用力的大小可能
为( )
A.F
B.F+mg
C.F-mg
D.mg-F
20.如图所示,一条细线一端与地板上的物块B 相连,另一端绕过轻质光滑滑轮与小球A 相连.滑轮用另
一条细线悬挂在天花板上的点,细线OO1与竖直方向夹角为α=30°,OA 与OB 的夹角为θ,系统处于静止
状态.已知小球A 重10 N,则
A.细线OA 的拉力为10 N
B.OO1绳上的拉力大小为20 N
C.B 对地面的摩擦力大小为5N
D.细线OA 与OB 间的夹角θ=60°
21.“儿童散学归来早,忙趁东风放纸鸢”。一小孩站在水平地面上放风筝,慢慢地释放拉线,风筝越飞
越高,先后经过同一竖直面的
两点,如图所示,若风筝在
两点时,拉线的张力大小相等,风筝
的重力不能忽略,小孩受到的风力不计,则风筝在
点时( )
A.小孩受到地面的支持力比在a 点时的大
B.小孩受到地面的摩擦力比在a 点时的小
C.风筝受到的风力方向与在a 点时的相同
D.风筝受到的风力比在a 点时的大
22.如图所示,斜面固定在水平地面上,物体P,Q 在力F 作用下一起沿斜面向下做匀速直线运动,力F
的方向与斜面平行,则下列说法正确的是( )
A.物块P 与物块Q 之间的摩擦力为静摩擦力
B.物块Q 受到的力有3 个
C.物块P 受到的力有6 个
D.物块P 与斜面之间的摩擦力大小等于F
23.如图所示,在倾角为θ 的固定光滑斜面上,质量为m 的物体受外力F1和F2的作用,F1方向水平向右,
F2方向竖直向上.若物体静止在斜面上,则下列关系式正确的是( )
A.
B.
C.
D.
三、解答题
24.如图所示,用细线
的一端将质量
的物体系住,另一端用细线
结在一起,O 为结点,
A 端系竖直墙壁上,与墙壁间的夹角为
,B 端与另一个质量
的物体相连,M 放在倾角为
的
粗糙斜面上,
与斜面平行,整个系统恰好处于静止状态,最大静摩擦力可认为与滑动摩擦力相等,当
地的重力加速度
。求:
(1)
线的拉力大小;
(2)B 与斜面间动摩擦因数。
《专题16 受力分析(零基础版)》参考答案
题号
1
2
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
B
D
C
B
D
C
A
B
题号
11
12
14
15
16
17
18
19
20
答案
D
D
A
AC
BC
BC
AC
BCD
AD
题号
21
22
答案
BD
ABC
1.C
【详解】A.图甲中绳跨过滑轮,绳上拉力大小处处相等,两段绳的拉力大小都是
,互
成120°角,则它们的合力大小为
,则BC 对滑轮的作用力大小也是
,故A 错误;
B.图乙中绳与杆的端点连在一起,杆与绳接触的点G 是“死结”,两段绳上的拉力不一
定相等,而杆的一端用铰链固定在墙上,则杆对G 点的弹力方向沿杆,设EG 绳拉力为
,
根据平衡条件,竖直方向有
解得
故B 错误;
CD.以上分析可知,AC 拉力
,EG 绳拉力为
,故拉力
与拉力
之比为
故C 正确,D 错误。
故选 C。
2.B
【详解】A.滑轮在轻杆弹力和两侧轻绳的拉力作用下处于平衡状态,支撑滑轮的轻杆对
滑轮的弹力方向沿两侧轻绳夹角的角平分线斜向上,故A 错误;
B.结合定滑轮的特点和平衡条件可知,轻弹簧中弹力等于mQg,故B 正确;
C.由于物体P 受到沿斜面向上的拉力等于mQg,即拉力为
,重力沿斜面向下的分力
为mPgsin45°,所以物体P 所受沿斜面向上的摩擦力为
故C 错误;
D.由平衡条件可知,物体P 所受支持力FN与重力垂直斜面的分力大小相等,则
FN = mPgcos45°
故D 错误。
故选B。
3.A
【详解】对P 点进行受力分析,如图
受绳子的拉力和两个轻杆的弹力而处于平衡状态,对绳子的拉力沿杆的方向进行分解,由
平衡条件得
所以杆对P 的作用力为
。对A 进行受力分析,如图所示
受重力
,支持力
,杆的压力
,和摩擦力f 作用,由平衡可得
故A 选项正确,BCD 选项错误。
故选A。
4.D
【详解】以圆筒工件为研究对象,分析受力如图所示:
根据牛顿第二定律得: F1′sin30°﹣F2′sin30°=ma; F1′cos30°+F2′cos30°=mg.联立解得:
根据牛顿第三定律得圆桶对斜面AC、BC 压力的大小分别为:
A.
,
.故A 不符合题意.
B.
,
.故B 不符合题意.
C.
,
.故C 不符合题意.
D.
,
.故D 符合题意.
5.C
【分析】考查受力分析。
【详解】A.对物块b 进行受力分析,可知物块b 受到重力、a 的弹力和静摩擦力、地面的
支持力、推力F 五个力作用,选项A 错误;
B.以a 为研究对象,由竖直方向受力平衡知,b 对a 的摩擦力大小等于a 的重力,为
,
由牛顿第三定律知a 对b 的摩擦力大小也等于
,选项B 错误;
C.以a、b 整体为研究对象,可知地面对b 的支持力等于
,则物块b 对地面的压力大
小等于
,选项C 正确;
D.物块a 受到物块b 两个力作用(水平向右的压力和竖直向上的静摩擦力),两个力的合
力斜向右上方,选项D 错误。
故选C。
6.B
【详解】AB.物体P 受到的力有重力、压力、支持力、墙的摩擦力和Q 的摩擦力(两个摩
擦力可能存在其中一个,也可能同时存在),故物体P 可能受到4 个或5 个作用力,故A
错误,B 正确;
CD.物体Q 受到的力有重力、拉力、支持力、P 的摩擦力(可能存在),故物体Q 可能受
到3 个或4 个作用力,故CD 错误。
故选B。
7.D
【详解】A、B 与丝绸间的动摩擦因数均相同,A 的质量大于B 的质量,故A 与丝绸的最
大静摩擦力大于B 与丝绸的最大静摩擦力,轻质丝绸质量为0,故所受合力为0,所以A
给丝绸施加的摩擦力等于B 的滑动摩擦力;对A,无论动摩擦因数为
还是
,均相对
丝绸静止且沿斜面下滑;
对B,当动摩擦因数为
时,由于
则B 相对丝绸滑动并沿斜面向上运动;
对B,当动摩擦因数为
时,由于
则B 相对丝绸滑动并沿斜面向下运动。
本题选择不正确的,故选D。
8.C
【详解】AB.物体甲受到重力,甲相对于乙有沿斜面向下运动趋势,乙对甲有一个沿乙表
面向上的摩擦力,有摩擦力必定有弹力,所以乙对甲有一个支持力,另外甲还受到推力
F,共4 个力,故AB 错误;
CD.物体乙受到重力、甲对它的压力和摩擦力、斜面对它的支持力;以甲、乙整体为研究
对象,力F 沿固定斜面有向上的分力,该分力大小与甲和乙重力沿斜面向下的分力大小不
确定,所以乙和斜面间可能有摩擦力、可能没有摩擦力,所以乙可能受4 个力,有可能受
5 个力,故C 正确,D 错误。
故选C。
9.A
【详解】A.用平行于斜面向上力拉滑块向上匀速滑动,根据平衡条件,有
又
解得
A 正确;
B.用平行于斜面向下力拉滑块向下匀速滑动,根据平衡条件,有
又
解得
B 错误;
C.将滑块由静止释放,如果
>tan
则有
滑块将静止,C 错误;
D.给滑块沿斜面向下的初速度,如果
<tan
则有
滑块将加速下滑,D 错误。
故选A。
10.B
【详解】甲物体是拴牢在O 点,且甲、乙两物体的质量相等,则甲、乙绳的拉力大小相等,
O 点处于平衡状态,则左侧绳子拉力的方向在甲、乙绳子的角平分线上,如图所示
根据几何关系有
解得
。
故选B。
11.D
【详解】
A.若减小a、b 间距,碗仍保持竖直静止,碗的合力仍为零,合力不变,选项A 错误;
B.对碗受力分析如图,设b 点对碗的弹力F2与竖直方向的夹角为θ,则
若减小a、b 间距,则θ 减小,a 杆受到的弹力F1减小,选项B 错误;
CD.杆对碗的作用力与碗的重力等大反向,则将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、
b 杆之间,则碗受到杆的作用力不变,总等于重力,选项C 错误,D 正确。
故选D。
12.D
【详解】下推时,对拖把受力分析
由平衡条件
,
,
解得
上推时,对拖把受力分析
由平衡条件
,
,
解得
故选D。
13.C
【详解】A.根据题意可知,三个物体均静止在斜面上,对
受力分析可得,
间摩擦
力大小为
方向沿斜面向上,故A 错误;
BC.对
整体受力分析,有
解得
故B 错误,C 正确;
D.对
整体受力分析,设斜面对C 的摩擦力沿斜面向下,则有
解得
则C 与斜面间的摩擦力大小为
,方向沿斜面向上,故D 错误。
故选C。
14.A
【详解】绳子连续通过定滑轮和动滑轮,绳子上的拉力相同,整个装置能保持静止,则绳
子上的拉力大小与
的重力大小相同,即
对滑轮
进行受力分析可得
解得
故
一定小于
,当
时,有
故选A。
15.AC
【详解】分别对A、B 两个相同的小物块受力分析如图,A 受到重力,沿球面斜向上的摩
擦力F1,垂直于球向斜向上的支持力,它的大小等于它对球面的压力N1,故
F1=mgsinθ;N1=mgcosθ
B 受到重力,作用力F2及球面对它的支持力,其大小等于它对球面的压力N2,故
F2=mgtanθ,N2=
所以
F1:F2=
N1:N2=cosθ:
= cos2θ:1
故选AC。
16.BC
【详解】对滑块受力分析,受重力、支持力、弹簧的弹力、静摩擦力,如图所示
根据胡克定律有
F=k•△x=50N/m×(0.4-0.3)m=5N
根据共点力平衡条件,有切线方向
mgsin37°=f
径向
mgcos37°+F=N
联立解得
f=6N,N=13N
则槽对物块的摩擦力大小是6N,而根据牛顿第三定律可知物块对槽的压力大小为13N。
故选BC。
17.BC
【详解】A.对A 进行受力分析,如图甲所示
沿斜面方向有
解得
故A 错误;
B.对B 进行受力分析,如图乙所示
沿斜面方向有
解得
故B 正确;
CD.C 与地面接触,根据整体法对整体进行受力分析,如图丙所示,假设摩擦力的方向水平
向右
水平方向有
竖直方向有
联立整理得
解得
故C 正确,D 错误。
故选BC。
【点睛】注意研究对象的选择,整体法与隔离法同步使用,根据平衡条件进行解答。
18.AC
【详解】A.以B 球为研究对象,根据平衡条件可得,O、B 间绳子的拉力大小等于B 球的
重力mg,A 正确;
BC.以A 球为研究对象,根据平衡条件和几何关系可得
解得
B 错误,C 正确。
D.由于O、B 间绳子恰好处于竖直方向,所以A、B 间绳子的拉力为零,D 错误。
故选AC。
19.BCD
【详解】小球受力如图所示:
AD.假设三个弹簧中a、b 两弹簧被拉伸而c 弹簧被压缩了,则此时小球的受力情况是:a
和b 两弹簧的拉力F、c 弹簧的支持力Fc、小球自身的重力mg,如图甲所示。由共点力平
衡的条件可得
2Fcos60°+Fc-mg=0
则
Fc=mg-F
因为
F≠
mg
故
mg≠2F
则有Fc不等于F,故A 不符合题意,D 符合题意;
B.假设a、b、c 三个弹簧均是压缩的,此时小球的受力情况如图乙所示,小球受重力
mg、a 和b 两弹簧斜向下的弹力F、c 弹簧竖直向上的弹力Fc,由共点力平衡的条件可得
2Fcos60°+mg-Fc=0
则
Fc=F+mg
故B 符合题意;
C.假设a、b、c 三个弹簧均是伸长的,此时小球的受力情况如图丙所示,小球受重力
mg、a 和b 两弹簧斜向上的拉力F、c 弹簧向下的拉力Fc,由共点力平衡的条件可得
2Fcos60°-mg-Fc=0
则
Fc=F-mg
故C 符合题意。
故选BCD。
20.AD
【分析】先对小球A 受力分析,根据平衡条件求解细线的拉力;再对滑轮受力分析,结合
平衡条件进行分析即可.
【详解】A、对小球A 受力分析,受重力和拉力,根据平衡条件,有T=mg=10N;故A 正
确.
B、D、对滑轮分析,受三个拉力,如图所示:
由平衡条件可知
,而
;故B 错误,D 正确.
C、对滑块受力分析,受重力、支持力、拉力和静摩擦力,根据平衡条件,竖直方向有:
N+Tcosθ=mg,水平方向有:Tsinθ=f,解得
;故C 错误.
故选AD.
【点睛】本题关键是灵活选择研究对象,根据平衡条件列式分析.从系统中选取一部分
(其中的一个物体或两个物体组成的整体,少于系统内物体的总个数)进行分析.隔离法
的原则是选取受力个数最少部分的来分析.
21.BD
【详解】AB.根据题意,对小孩受力分析,受重力、地面的摩擦力、地面的支持力和绳子
的拉力,如图所示
由几何关系有
风筝在
点时,拉力
的大小不变,与水平面夹角
变大,可知,
变小,
变小,即小
孩受到地面的支持力比在a 点时的小,受到地面的摩擦力比在a 点时的小,故A 错误,B
正确;
CD.根据题意,在
两点分别对风筝受力分析,由共点力平衡的特点可知,风筝受到
风力与绳子拉力和风筝重力的合力等大反向,如图所示
由平行四边形法则可知,风筝受到的风力方向与在a 点时的不同,由于绳子的拉力和风筝
的重力大小不变,在
时两个力间夹角小,则合力大,即风筝受到的风力比在a 点时的大,
故C 错误,D 正确。
故选BD。
22.ABC
【详解】AB.物体P、Q 在力F 作用下一起沿斜面向下做匀速直线速运动,隔离物块Q,
根据平衡条件可知物块Q 受到重力,支持力与平行斜面向上的摩擦力,共3 个力,由于物
体P、Q 相对静止,则物体P 与物体Q 之间的摩擦力为静摩擦力,故AB 正确;
C.隔离物体P,其受到重力,物体Q 对它的压力和平行斜面向下的静摩擦力,以及斜面对
它的支持力和沿斜面向上的滑动摩擦力,还有力F,共6 个力,故C 正确;
D.根据平衡条件可得,物体P 与斜面之间的摩擦力大小为
故D 错误。
故选ABC。
23.BD
【详解】若
,则竖直方向不能平衡,不能处于静止状态,所以
以物体为研究对象,当
时分析受力如图
建立如图所示的坐标系,根据平衡条件得,
方向
方向
故选BD。
24.(1)10
N;10N;(2)
【详解】(1)O 点受力平衡,对结点O 进行受力分析,如图所示
根据平衡条件得
OA 的拉力
OB 的拉力
(2)对M 进行受力分析,如图所示
M 处于静止状态,受力平衡,沿着斜面方向受力平衡,则
解得