Question

【題目】閱讀材料，回答問題．

人工心臟泵

血液是人體輸送氧氣與營養(yǎng)的主要載體，心臟就像發(fā)動(dòng)機(jī)，為這一輸送提供了動(dòng)力．醫(yī)生給心臟疾病的患者做手術(shù)時(shí)，往往要用一種稱為“人工心臟泵”的體外裝置來代替心臟，以推動(dòng)血液循環(huán)．

如圖甲是該裝置的示意圖，線圈AB固定在用某種金屬材料制成的活塞柄上，通電時(shí)線圈與活塞柄組成的系統(tǒng)與固定在左側(cè)的磁體相互作用，從而帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)．活塞筒通過閥門與血管相通，閥門S1只能向外開啟，S2只能向內(nèi)開啟．手術(shù)時(shí)，還需要利用電磁血流計(jì)來檢測(cè)血流速度和血流量（血流量指單位時(shí)間內(nèi)通過血管橫截面的血液體積），其示意圖如圖乙所示．使用時(shí)，將血管放置于兩磁極之間，兩金屬電極a、b與血管壁接觸，就會(huì)有微弱電流流過儀表顯示出血流速度．

研究表明，血管內(nèi)血流速度會(huì)隨血管橫截面積的變化而變化，且血液勻速通過血管時(shí)，受到的阻力與血液的流速成正比．當(dāng)血管橫截面積為正常值的n倍時(shí)，測(cè)得心臟主動(dòng)脈血管內(nèi)血液勻速流動(dòng)的速度v與n的數(shù)值如表所示．

血管橫截面積與正常值的倍數(shù)n	1.00	0.90	0.80	0.75	0.60
主動(dòng)脈內(nèi)血液勻速流動(dòng)的速度V/ms﹣1	0.180	0.200	0.225	0.240	0.300

（1）甲圖中，當(dāng)線圈中的電流從B流向A時(shí)，活塞向 （選填“左”或“右”）運(yùn)動(dòng)，血液從 （選填“S1流出”或“S2流入”）．

（2）線圈AB所固定的活塞柄適宜用下列哪種金屬材料制作

A．銅 B．鐵 C．銀 D．鋁合金

（3）血管中有血液流過時(shí)，電磁血流計(jì)能檢測(cè)到微弱的電流，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析，這是 能轉(zhuǎn)化為 能的過程．

（4）若某次測(cè)得血液勻速流動(dòng)的速度為0.2m/s，血流量為10﹣4m3/s，則對(duì)應(yīng)血管的橫截面積為 m2．

（5）當(dāng)心臟主動(dòng)脈血管的橫截面積變化時(shí)，其血液仍勻速流動(dòng)，則推動(dòng)血液流動(dòng)的功率P與下列哪一選項(xiàng)成正比？

A．n B． C．n2 D．．

Answer 1

【答案】（1）右；S1流出；（2）B；（3）機(jī)械；電；（4）5×10﹣4；（5）D．

【解析】

試題分析：（1）由右手螺旋定則可知電磁鐵的磁極，由磁極間的相互作用可知活塞的移動(dòng)方向，則可知血液的流動(dòng)方向；

（2）根據(jù)題意，明確通電時(shí)線圈與活塞柄組成的系統(tǒng)相當(dāng)于電磁鐵，據(jù)此可判斷活塞柄適合的材料；

（3）血液流動(dòng)就會(huì)有微弱電流流過儀表顯示出血流速度，故原理與發(fā)電機(jī)原理相似，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；

（4）感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向和磁場(chǎng)方向有關(guān)；根據(jù)題中的血流速度和血流量，求出管的橫截面積；

（5）根據(jù)血管橫截面積前后變化的定量關(guān)系，結(jié)合前面列出的等式，再由功率公式P=Fv可列式，聯(lián)立成方程組，就可求出答案．

解：

（1）當(dāng)線圈中的電流從B流向A時(shí)，由右手螺旋定則可知，螺線管左端為N極，此時(shí)同磁極相互排斥，故活塞右移，S1打開，S2閉合，血液從S1流入；

（2）根據(jù)題意可知，通電時(shí)線圈與活塞柄組成的系統(tǒng)相當(dāng)于電磁鐵，因此活塞柄適合的材料鐵，這樣可使電磁鐵的磁性增強(qiáng)；

（3）血液流動(dòng)就會(huì)有微弱電流流過儀表顯示出血流速度，因此其原理相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；

（4）已知v=0.2m/s，血流量為10﹣4 m3/s，所以血管的橫截面積：

S===5×10﹣4m2；

（5）要保證血液勻速運(yùn)動(dòng)，則有：f=F=kv，

v=m/s，

由功率公式可得：P=Fv=kv2=k（m/s）2=W；

故推動(dòng)血液流動(dòng)的功率P與成正比，即選項(xiàng)D正確．

故答案為：（1）右；S1流出；（2）B；（3）機(jī)械；電；（4）5×10﹣4；（5）D．