20．如图所示，工人用斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s，到达C点．已知AB长3m，BC长1.2m，距地面高1.5m．试问：
（1）利用斜面搬运货物主要是为了 省力 ； （2）货物在水平面上运动的速度为多少？ （3）水平推力做功的功率为多少？ （4）斜面的机械效率为多少？
【考点】F6：斜面的机械效率；69：速度公式及其应用；FF：功率的计算． 【分析】（1）斜面属于简单机械的一种，使用斜面可以省力； （2）运用速度公式v=，代入数值可求速度； （3）运用P=Fv，代入数值可求功率大小；
（4）根据W=Gh求出有用功；推力做的功，W=Fs即总功；然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率．
解：（1）使用斜面可以省力；
（2）货物在水平面上运动的距离为s=1.2m，所用时间为t=5s； 在水平面上运动的速度为：v==
=0.24m/s；
（3）水平推力做功的功率：P=Fv=100N×0.24m/s=24W； （4）在斜面上推力做的功：W总=F′s=500N×3m=1500J； 做的有用功：W有=Gh=800N×1.5m=1200J； 则斜面的效率：η=
=
×100%=80%；
答：（1）利用斜面搬运货物主要是为了省力； （2）货物在水平面上运动的速度为0.24m/s； （3）水平推力做功的功率为24W； （4）斜面的机械效率为80%．
21．小丽设计了一个防踩踏模拟报警装置，工作原理如图甲所示．ABO为一水平杠杆，O为支点，OA：OB=5：1，当水平踏板所受压力增大，电压表示数达到6V时，报警器R0开始发
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出报警信号．已知电路中电源电压为8V，R0的阻值恒为15Ω，压力传感器R固定放置，其阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示，踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计．试问：
（1）由图乙可知，压力传感器R的阻值随压力F的增大而 减小 ； （2）当踏板空载时，闭合开关，电压表的示数为多少？ （3）当报警器开始报警时，踏板设定的最大压力值为多少？
（4）若电源电压略有降低，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，刚踏板触电B应向 左 （选填“左”或“右”）移动，并简要说明理由． 【考点】IH：欧姆定律的应用．
【分析】（1）分析图乙中横轴和纵轴表示的对象，根据曲线变化判断；
（2）由图乙可知当踏板空载时，压力传感器的电阻为25Ω，闭合开关时，压力传感器和报警器串联，根据欧姆定律求出电流，再求出报警器两端的电压，即为电压表示数； （3）电压表示数达到6V时，报警器R0开始发出报警信号，根据欧姆定律求出电流，再求出压力传感器两端的电压，根据欧姆定律求出压力传感器的阻值，从图象中找出压力值，再根据杠杆平衡条件求出踏板设定的最大压力值；
（4）一段时间以后电源电压会降低，R0两端分得的电压减低，如果不更换电池，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，应增大R0两端的电压，根据杠杆的平衡条件判断踏板触点移动的方向．
【解答】解：（1）如图乙所示，当压力增大时，传感器的电阻值会减小；
（2）闭合开关时，压力传感器和报警器串联，由图乙可知当踏板空载时，压力传感器的电阻为R=25Ω， 此时电路中的电流I=由I=得：
报警器两端的电压U0=IR0=0.2A×15Ω=3V，即电压表示数；
=
=0.2A，
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（3）报警器R0开始发出报警信号时，U0′=6V，此时电路中的电流I′=传感器两端的电压U传=U﹣U0′=8V﹣6V=2V， 传感器的阻值R′=8N，
=
==0.4A，
=5Ω，由图象可知当传感器的阻值为5Ω时，对应的压力为
根据杠杆平衡条件可得：F压×OA=F踏×OB，即8N×5=F踏×1，解得F踏=40N；
（4）一段时间以后电源电压会降低，R0两端分得的电压减低，根据串联电路的分压特点可知，应减小压敏电阻分担的电压，保证R0两端分得的电压不变，此时就应该减小压敏电阻的阻值，因电阻值随所受压力的增大而减小，所以应该增大压杆对传感器的压力，由杠杆平衡条件F压×OA=F踏×OB可知，OA不变，F踏不变，所以F压和OB成正比，要增大压杆对传感器的压力，应增大OB，即把踏板触点B向左移动． 故答案为：
（1）减小；（2）电压表的示数为3V；（3）踏板设定的最大压力值为40N；（4）左．
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2017年7月1日
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