9. 图丙为某一商场里的自动扶梯，有乘客时运行较快，无乘客时运行较慢，为避免较小儿童（体重小于30 kg）独自上梯时电梯加快运行，触发其加快运行的乘员质量至少为30 kg。其简易电路设计如图甲所示，限流电阻的阻值为$R_1$，力敏电阻（安装在电梯踏板，所受压力大小为乘员重力）的阻值$R_2$随压力在0～800 N的变化范围内成线性变化，如图乙所示，电阻箱的阻值为$R_3$，$g$取10 N/kg。

(1)力敏电阻是一种（选填“导体”“绝缘体”“超导体”或“半导体”）传感器，开关S闭合时，电磁铁上方为（选填“N”或“S”）极。
(2)电梯的电动机运行时将电能转化为；图丙中标有该商场自动扶梯的部分几何尺寸，已知扶梯较慢时以0.5 m/s的速度匀速上行，较快时以2倍的速度匀速上行，质量为50 kg的小明站在该扶梯上从商场一楼到二楼，则扶梯对他做功的功率是 W。
(3)已知控制电路电源电压为12 V，电磁继电器的衔铁吸合电流为20 mA，线圈电阻$R_0=20\ \Omega$，为使大于30 kg的乘员站上电梯时加快运行，则电阻箱阻值应设置为 Ω。经调查发现，30 kg的触发值设置仍然不够安全，若想调高触发质量，则应该将电阻箱$R_3$的阻值（选填“调大”“调小”或“保持不变”）。

9. (1) 半导体 S
(2) 机械能 300
(3) 552 调大

【分析】
本题围绕自动扶梯的控制电路与力学、电学知识结合展开，分三小问逐一分析：
1. 第一问：力敏电阻由半导体材料制成，属于半导体传感器；利用安培定则判断电磁铁极性，根据控制电路电流方向确定上端磁极。
2. 第二问：电动机的能量转化为电能到机械能；结合小明的重力、扶梯几何尺寸，通过竖直分速度计算扶梯对他做功的功率。
3. 第三问：根据欧姆定律算出衔铁吸合时的总电阻，结合30kg乘员的压力从图乙得对应R₂，进而算出电阻箱R₃；若调高触发质量，需更大压力才触发，此时R₂更小，需调整R₃保持总电阻不变。
【解析】
(1) 力敏电阻利用半导体材料的特性制成，属于半导体传感器；根据安培定则，控制电路中电流从电磁铁下端流入、上端流出，右手握住螺线管，四指沿电流方向，大拇指指向螺线管下端（N极），故上端为S极。
(2) 电动机运行时消耗电能，输出机械能，将电能转化为机械能；小明的重力$G=mg=50\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=500\ \mathrm{N}$，扶梯长度由勾股定理得$s=\sqrt{3^2+4^2}=5\ \mathrm{m}$，较快速度$v=2×0.5\ \mathrm{m/s}=1\ \mathrm{m/s}$，竖直方向分速度$v_y=v×\frac{3}{5}=0.6\ \mathrm{m/s}$，扶梯对他做功的功率$P=Gv_y=500\ \mathrm{N}×0.6\ \mathrm{m/s}=300\ \mathrm{W}$。
(3) 控制电路衔铁吸合时电流$I=20\ \mathrm{mA}=0.02\ \mathrm{A}$，总电阻$R_{\mathrm{总}}=\frac{U}{I}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.02\ \mathrm{A}}=600\ \Omega$；30kg乘员的压力$F=G'=30\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=300\ \mathrm{N}$，由图乙得$R_2$随$F$的关系：$R_2=40\ \Omega-\frac{40\ \Omega-8\ \Omega}{800\ \mathrm{N}}×F=40\ \Omega-0.04\ \Omega/\mathrm{N}×F$，代入$F=300\ \mathrm{N}$得$R_2=28\ \Omega$；总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_0+R_2+R_3$，故$R_3=600\ \Omega-20\ \Omega-28\ \Omega=552\ \Omega$；若调高触发质量，需更大压力才使电流达到吸合值，此时$R_2$更小，为保持总电阻不变，应将$R_3$调大。
【答案】
(1) 半导体；S
(2) 机械能；300
(3) 552；调大
【知识点】
半导体应用、安培定则、电功率计算、欧姆定律应用
【点评】
本题结合电磁继电器、力敏电阻、功率计算等知识点，考查学生综合应用物理知识解决实际问题的能力，需理清各物理量间的关系，难度适中。
【难度系数】
0.5