Question

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)電動(dòng)泵工作時(shí)，血液從閥門______抽進(jìn)，從閥門______送出．
②當(dāng)線圈中的電流從a流向b時(shí)，線圈的左端為______極，活塞處于______狀態(tài)（填“抽血”或“送血”）．
③在抽送血液的過程中，電動(dòng)泵將______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(cè)，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=4.2×10³J/．

Answer 1

【答案】分析：（1）①由題意可知K₁只能向外開，K₂只能向里開，故可知血的流動(dòng)方向只能是K₂進(jìn)，K₁出；
②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；
③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因閥門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．故血只能由K₂流入從K₁送出
②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)，故活塞右移，K₂關(guān)閉，K₁打開，處于送血狀態(tài)；
③在抽血和送血過程中，電機(jī)消耗了電能，增加了機(jī)械能；
（2）在時(shí)間t=1h=3600s內(nèi)，熱交換器提供的熱量為
Q=cm（t₂-t₁）=4.2×10³J/（kg?℃）×75kg×（37℃-17℃）=6.3×10⁶J
熱交換器消耗的功率==1750W；
答：（1）①K₂，_K1；②N（北），送血；③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．