Question

18．醫(yī)學(xué)上對(duì)病人進(jìn)行腦部手術(shù)時(shí)，需要將體溫降到合適的溫度．準(zhǔn)備手術(shù)之前，病人的心肺功能開始由心肺機(jī)取代．
（1）心肺機(jī)的功能之一是用“電動(dòng)泵”替代心臟，推動(dòng)血液循環(huán)．如圖所示，將線圈ab纏繞并固定在活塞一端，利用與固定磁鐵之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)電動(dòng)泵中的活塞，抽送血液．圖中閥門K₁只能向外自由開啟，反向則封閉管路； 閥門K₂只能向內(nèi)自由開啟，反向則封閉管路．
①當(dāng)線圈中的電流從a流向b時(shí)，線圈的左端為N（北）極，活塞處于送血狀態(tài)（填“抽血”或“送血”）．
②在抽送血液的過程中，電動(dòng)泵將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（2）心肺機(jī)的另一個(gè)功能是用“熱交換器”進(jìn)行熱量交換，通過血液循環(huán)調(diào)節(jié)體溫．經(jīng)監(jiān)測，病人體溫由17℃上升至正常體溫37℃歷時(shí)1小時(shí)．在這段時(shí)間內(nèi)，假設(shè)人體所需熱量完全由熱交換器所提供，試求熱交換器消耗的功率．設(shè)病人質(zhì)量為75kg，人體組織的比熱容與水相當(dāng)，為c=4.2×10³ J/（kg?℃）．

Answer 1

分析 （1）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電動(dòng)泵消耗電能轉(zhuǎn)化為血液的機(jī)械能；
（2）由比熱公式可求得人需要的能量，由功率公式可求得功率．

解答 解：
（1）①由右手螺旋定則可知，螺線管左端為N極，此時(shí)同名磁極相對(duì)并相互排斥，故活塞右移，活塞右側(cè)的氣壓增大，K₂關(guān)閉，K₁打開，活塞處于送血狀態(tài)；
②在抽血和送血過程中，電機(jī)消耗了電能，增加了機(jī)械能，因此電動(dòng)泵將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）在時(shí)間t=1h=3600s內(nèi)，熱交換器提供的熱量：
Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×75kg×（37℃-17℃）=6.3×10⁶J，
已知人體所需熱量完全由熱交換器所提供，則熱交換器消耗的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Q}{t}$=$\frac{6.3×1{0}^{6}J}{3600s}$=1750W．
答：（1）①N（北）；送血；②電；機(jī)械；（2）熱交換器功率為1750W．

點(diǎn)評(píng) 本題為物理知識(shí)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用題，題目中給出了必要的信息，應(yīng)注意提取有用信息并結(jié)合相關(guān)物理知識(shí)求解．