Question

11．閱讀短文，同答問題：
電磁流量計(jì)
流量指的是液體在單位時(shí)間內(nèi)通過某橫截面的體積，電磁流量計(jì)是用來檢測(cè)導(dǎo)電液體流量和流速的儀表．
圖甲是用來檢測(cè)血流速度和血流量的電磁流量計(jì)，又稱電磁血流計(jì)．使用時(shí)，將血管放置于兩磁極之間，金屬電極a、b與血管壁接觸，儀表與口a、b相連．血液在血管中流動(dòng)時(shí)，a、b間就會(huì)有電壓，電流流過儀表從而顯示出血流速度和流量．
某實(shí)驗(yàn)小組用電磁血流計(jì)研究血管中血流速度與n的關(guān)系．n為病人心臟血管橫截面積與正常人心臟血管橫截面積的比值，測(cè)得病人心臟主動(dòng)脈血管內(nèi)血液勻速流動(dòng)的速度v與n的數(shù)值如下表，

n	1.00	0.90	0.80	0.75	0.60
v/（m•s-1）	0.180	0.200	0.225	0.240	0.300

研究表明，當(dāng)血液在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，受到的阻力f與血液的流速v成正比，即f=kv，k為常數(shù)，血管橫截面積越小，血液流速越快，受到的阻力越大，心臟的負(fù)擔(dān)就越重．

（1）電磁血流計(jì)的原理與下列哪個(gè)裝置的工作原理相同C

（2）電磁流量計(jì)上的儀表是由電流表改裝的，改變血流方向和調(diào)換兩磁極的位置，流過儀表電流的方向不變（選填“不變”或“改變”），利用電磁流量計(jì)不可以（可以/不可以）測(cè)量某食用油管道中油的流量．
（3）某次測(cè)量時(shí)，電流流過儀表顯示電流為3mA，電阻R的阻值為120Ω，ab間電壓為0.36V．
（4）在圖乙中畫出v與n的關(guān)系圖象．
（5）若某人心臟主動(dòng)脈血管的橫截面積為正常人的0.85倍時(shí)，血管內(nèi)血液勻速流動(dòng)的速度應(yīng)為0.212m/s，若某次測(cè)得血流速度為0.2m/s，血流量為10^-4m³/s，則管子的橫截面積為5×10^-4m²．
（6）心臟主動(dòng)脈血管的橫截面積變化時(shí)，心臟推動(dòng)血液流動(dòng)的功率P隨n的變化而變化．若當(dāng)n=1時(shí)，心臟推動(dòng)血液流動(dòng)的功率P=P₀，則當(dāng)n=0.5時(shí)，心臟推動(dòng)血液流動(dòng)的功率P=4P₀．

Answer 1

分析 （1）由圖甲可知電路中沒有電源，將血管放置于兩磁極之間，當(dāng)血液在血管中流動(dòng)時(shí)有電流流過儀表，說明電磁血流計(jì)的原理是電磁感應(yīng)；
（2）①根據(jù)電壓表、電流表的正確使用確定電磁流量計(jì)中儀表的類型；
②根據(jù)影響感應(yīng)電流的方向確定流過儀表電流的方向是否改變；
③血液是導(dǎo)體，食用油是絕緣體；
（3）知道電路的電流和電阻，根據(jù)歐姆定律求出ab間的電壓；
（4）根據(jù)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，描點(diǎn)連線即可；
（5）①首先根據(jù)血液是勻速流動(dòng)，說明受力平衡，即血壓產(chǎn)生的壓力等于阻力，可以列出在正常情況和血管變細(xì)兩種情況下的等式；然后根據(jù)兩種情況下，血管在相同時(shí)間內(nèi)流過的血液量不變，列出等式，求出血流速度；
②根據(jù)題中的血流速度和血流量，求出管的橫截面積；
（6）先根據(jù)表中數(shù)據(jù)得出n與v的關(guān)系，然后根據(jù)f=kv和P=Fv判斷功率與速度的關(guān)系，從而得出功率與n的關(guān)系．

解答 解：（1）由圖甲可知電路中沒有電源，將血管放置于兩磁極之間，當(dāng)血液在血管中流動(dòng)時(shí)有電流流過儀表，則電磁血流計(jì)的原理是電磁感應(yīng)；
A．該裝置說明了通電導(dǎo)體周圍有磁場(chǎng)，故A不符合；
BD．電路圖有電源，驗(yàn)證通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的實(shí)驗(yàn)，故BD不符合；
C．電路中沒有電源，是驗(yàn)證閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，是電磁感應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)，故C符合；
（2）①由電路圖可知，儀表串聯(lián)在電路中，則儀表是電流表改裝而成的；
②因電流方向與磁極方向、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向有關(guān)，所以改變血流方向和調(diào)換兩磁極的位置，流過儀表電流的方向不變；
③電磁流量計(jì)是將血液當(dāng)作導(dǎo)體來進(jìn)行測(cè)量的，而食用油是絕緣體，因此利用電磁流量計(jì)不可以測(cè)量某食用油管道中油的流量；
（3）由I=$\frac{U}{R}$可得，ab間的電壓：
U_ab=IR=3×10^-3A×120Ω=0.36V；
（4）先根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后用平滑曲線連接起來，如下圖所示：

（5）①由題意可知，正常的血流速度v=0.18m/s，要使流過的液體相等，則有：Sv=S′v′，
則變細(xì)后的血液的流速v′=$\frac{S}{S′}$v=$\frac{1}{0.85}$×0.18m/s≈0.212m/s；
②已知v=0.2m/s，血流量為10^-4 m³/s，
所以血管的橫截面積S=$\frac{血流量}{V}$=$\frac{1{0}^{-4}{m}^{3}/s}{0.2m/s}$=5×10^-4m²；
（6）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，n與v的乘積不變，因此n與v成反比；
由f=kv和P=Fv可知，心臟推動(dòng)血液流動(dòng)的功率P=kv²，故P與速度的平方成正比，而n與v成反比，因此P與n的平方成反比；
故n=1時(shí)，心臟推動(dòng)血液流動(dòng)的功率P=P₀，則當(dāng)n=0.5時(shí)，心臟推動(dòng)血液流動(dòng)的功率P=$\frac{1}{{n}^{2}}$P₀=2²P₀=4P₀．
故答案為：
（1）C；
（2）電流；不變；不可以；
（3）0.36；
（4）如上圖所示；
（5）0.212；5×10^-4；
（6）4P₀．

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，關(guān)鍵是從大量文字材料中抓住核心信息，考查學(xué)生基本的學(xué)習(xí)能力；此題是一道綜合性的難題．