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掌门1对1教育 初中物理 中考力学压轴题型：组合机械受力分析 【例1】★★★ 如图是工人提升重物的示意图．配重M的底面积为5×10﹣2m2，放在地面上对地面的压强P0为6×104Pa．滑轮A、B的质量均为3kg，滑轮C的质量与A、B不同；杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动，OE：OH=3：5．小成受到的重力为600N，他通过细绳在H点施加竖直向下的拉力时，重物M刚好被提起，此时杠杆在水平位置平衡，小成对地面的压力为285N．（不计绳重、杠杆EH重、滑轮与轴之间的摩擦，g取10N/kg）求： （1）配重M受到的重力GM； （2）动滑轮C的重力GC； （3）提升重物M时滑轮组的机械效率；（保留两位小数） （4）该工人最多可提起多重的物体． 答案： （1）配重M受到的重力GM为3×103N； （2）动滑轮C的重力GC为69N； （3）提升重物M时滑轮组的机械效率为95.24%； （4）该工人最多可提起5850N的物体 考点： 杠杆的平衡条件；滑轮组绳子拉力的计算． 解析： （1）以物体M为研究对象，受力如图1所示：根据p=得，配重M受到的重力GM=FM=p0S=6×104Pa×5×10﹣2m2=3×103N； （2）以人为研究对象，受力分析如图2所示G人=FH+F支；所以FH=G人﹣F支=600N﹣285N=315N；以杠杆为研究对象，受力分析如图2所示；杠杆处于平衡状态；FE×OE=FH×OH； FE=FH=×315N=525N； GC=3T1﹣FM=3（2FE﹣GB）﹣FM=3×（2×525N﹣3kg×10N/kg）﹣3×103N=60N； （3）η=×100%=95.24%； （4）当=600N时，=1000N；﹣GB=2×1000N﹣3kg×10N/kg=1970N； 工人可提起重物最重G大=3×﹣GC=3×1970N﹣60N=5850N． 答：（1）配重M受到的重力GM为3×103N； （2）动滑轮C的重力GC为69N； （3）提升重物M时滑轮组的机械效率为95.24%； （4）该工人最多可提起5850N的物体 【例2】★★★★ 某科技小组设计的运动员利用器械进行训练的示意图的装置，如图25所示．图中横杆BC可绕固定点O在竖直平面内转动，OB：OC=3：2．配重A的质量为100kg，其底面积为5×10﹣2m2，E是定滑轮，D是动滑轮，定滑轮E和动滑轮D的质量相同．质量为60kg的小明站在水平地面上，当他对横杆C端通过细绳竖直向下的作用力为F1时，配重A对水平地面的压强为9×103Pa，此时，他对地面的压力为N1，动滑轮D对配重A的拉力为FA1；当小明通过细绳对横杆C端竖直向下的作用力为F2时，配重A对水平地面的压强为5.4×103Pa，此时，他对地面的压力为N2，动滑轮D对配重A的拉力为FA2．已知N1：N2=10：7不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦，g取10N/kg．求： （1）拉力FA1； （2）动滑轮D受到的重力G； （3）当小明通过细绳对横杆C端竖直向下的作用力为F1时，定滑轮E对支架的拉力． 答案： （1）拉力FA1为550N； （2）动滑轮D受到的重力G为50N； （3）当小明通过细绳对横杆C端竖直向下的作用力为F1时，定滑轮E对支架的拉力为450N． 考点： 杠杆的平衡条件；滑轮组绳子拉力的计算；压强的大小及其计算． 解析： 分别对物体A、动滑轮D、杠杆BC、人进行受力分析，如图所示： （1）根据G=mg计算可得：GA=1000N；G人=600N；P1S=450N；P2S=270N； 由①⑤式解得：FA1=GA﹣P1S=1000N﹣450N=550N； FA2=GA﹣P2S=1000N﹣270N=730N， （2）由等式，N1：N2=10：7， ?3G人=10F2﹣7F1， F1=FD1=（GD+FA1）=（GD+FA1）， F2=FD2=（GD+FA2）=（GD+FA2）， 代入已知解得：GD=50N； （3）以定滑轮为研究对象进行受力分析，如图所示： 3FD1=GD+FA1=50N+550N， 解得：FD1=200N， 由⑨式：F=2FD1+GD=2×200N+50N=450N． 答：（1）拉力FA1为550N； （2）动滑轮D受到的重力G为50N； （3）当小明通过细绳对横杆C端竖直向下的作用力为F1时，定滑轮E对支架的拉力为450N． 【例3】★★★★★ 如图甲、乙所示，杠杆始终处于平衡状态（杠杆刻度均匀），图甲中悬挂的实心物体A和B，密度分别为ρA、ρB，作用在绳自由端的拉力为F1，滑轮的机械效率为η1，图乙中悬挂实心物体A和C，物体C的密度为ρC，实心物体A浸没在水中时，作用在绳自由端的拉力为F2，滑轮的机械效率为η2，已知3ρB=5ρC，4F1=5F2，9VB=7VC，η1=87.5%，细绳和杠