《2025年5年中考3年模拟九年级物理全一册苏科版》

18. 阅读短文,回答问题:
坐拉器
随着生活水平的提高,人们逐渐意识到身体健康的重要性,开始注重体育锻炼。为了便于进行体育锻炼,许多公园和小区都设有健身广场,里面有各种健身器材。
坐拉器就是其中一种,小明和小梅发现坐拉器可以用已学过的知识去研究。观察坐拉器的外形结构,如图甲所示,他们根据坐拉器的结构,画出了如图乙所示的简化模型图。人坐在坐拉器座椅上,给手柄A施加向下的压力时,操作杆AB会绕着转轴O转动,连杆BD拉动杆O'C绕转轴O'转动,座椅将人向上抬起。
经过测量可知:AB、O'C与地面平行,OA:OB= 5:1,O'C: O'D= 2:1,小梅的重力G= 450 N,小明的质量m= 60 kg。(g取10 N/kg)

(1)坐拉器在装配时用到一种如图丙所示螺丝,该螺丝上螺纹可以简化成的模型是 ( B )
A.杠杆 B.斜面 C.滑轮 D.轮轴
(2)关于该坐拉器及其模型图,下列说法正确 ( B )
A该坐拉器组合杠杆,使用过程中可以省功 B.O'DC杠杆费力杠杆,而BOA杠杆省力杠杆
(3)小梅让小明坐在坐拉器座椅上,小梅拉动手柄逐渐将小明抬起。小梅施加最小拉力方向是 ( C )
A.始终竖直向下 B始终水平向右 C.始终垂直于OA向下 D始终竖直向上
(4)小梅让小明继续静止坐在坐拉器座椅上,小梅竖直向下匀速拉动手柄,将小明抬起。经过测量,手柄竖直向下移动30 cm,座椅竖直升高9 cm,用时5 s,利用坐拉器抬起小明的机械效率60%,则小梅抬起小明所做功功率为 18 W;
(5)忽略坐拉器的自重,转动时的摩擦和座椅的尺度。小明又让小梅坐在坐拉器上,小明用手向下拉动手柄A将小梅抬起,保持图乙状态时,小明需要对手柄A施加的拉力至少为 180 N。

答案： 答案　
(1)B　
(2)B　
(3)C　
(4)18　
(5)180 解析　
(1)螺纹可以看成一个直角三角形斜边绕一个圆柱得到的，故可以简化为斜面模型。
(2)该坐拉器是个组合杠杆，使用任何机械都不能省功，故A错误；由题意可知，对杠杆BOA来说，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，对杠杆O'DC来说，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故B正确。
(3)要使施加力最小，需动力臂最大，即力的方向应始终垂直于OA向下，故选C。
(4)根据$η=\frac {W_{有用}}{W_{总}} = 60\%$，$W_{有用}=mgh = 60kg×10N/kg×9×10^{-2}m = 54J$，$W_{总}=\frac {W_{有用}}{η}=\frac {54J}{60\% } = 90J$，则小梅抬起小明所做功的功率为$P=\frac {W_{总}}{t}=\frac {90J}{5s}=18W$。
(5)根据杠杆的平衡条件可得$F_{B}\cdot O'D = G\cdot O'C$，$F_{B}=2G = 900N$，在杠杆BOA中，由杠杆的平衡条件可得$F_{B}'\cdot OB = F\cdot OA$，$F_{B}' = F_{B}=900N$，拉力$F=\frac {F_{B}'\cdot OB}{OA}=\frac {900N×OB}{5OB}=180N$。